كيف تتحرك بسرعة تيار كهربائي من خلال الأسلاك

ربما يقول لك على الفور أن سرعة التيار الكهربائي تساوي سرعة الضوء، وسوف يكون من الخطأ. في هذه المقالة سوف أشرح مع مثال بسيط، كيف وبأي سرعة فإنه يتحرك التيار الكهربائي من خلال الأسلاك.

تأخذ دعونا على سبيل المثال، محاكاة السيناريو التالي:

فلتكن لدينا لمبة متصلا إمدادات الطاقة ثابت سلكين محمية الكابل، وطول الكابل هو 10 كيلومترا.

الآن إذا كنا بدوره على التبديل في هذه الدائرة، فإن لمبة تضيء 10 كم / 300 000 كم / ثانية، مع 10 كم - و طول لدينا موصل و 300،000 كم / ثانية - هو سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية (الضوء) في الخلاء.

وهذا هو، الحسابات، كما تبين، لمبة تضيء من 0.00003333 ثانية، أو 33،333 ميكروثانية (لا يجوز أن تكون مقبولة من السعة موصل). ويستنتج من ذلك أن "حركة الإلكترونات" موزعة على سلك التوجيه مع سرعة الضوء.

ولكن الحقيقة أن تبدأ الإلكترونات على التحرك واحدا تلو الآخر مع سرعة الضوء لا يعني بأنهم يتحركون في موصل بنفس السرعة.

هنا، سرعة الضوء، وهذا هو المعدل الذي تبدأ الجسيمات المشحونة للتحرك واحدة وراء الأخرى، والتحرك من خلال موصل في وسعهم بمعدل سوى بضعة ملليمترات لكل وحدة الوقت.

وليس واضحا؟ اسمحوا لي أن أشرح لماذا.

لذلك نحن إغلاق الدائرة عن طريق الضغط على مفتاح. في هذا الوقت، تبدأ الإلكترونات لمغادرة السالب لدينا لكم مكثف، وبالتالي هناك انخفاض في الحقل الكهربائي في عازل للمكثف والإلكترونات (من الموصل مرتبط به) تبدأ للذهاب الموجب مكثف.

وهكذا، فإن فرق الجهد بين لوحات مكثف النقصان. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الإلكترونات في الجزء adjoint موصل إلى الحركة، شاغرة لهم مساحة محتلة من قبل الإلكترونات من الجزء المجاور من الأسلاك (من المجالات الكهرومغناطيسية مغلقة سلسلة).

هذه عملية نقل ينتشر كذلك عبر الموصل، وبعد وصول وقت معين لدينا لمبة المشتركة والأسباب الحالية التي تتدفق إلى توهج.

وتبين أن تغير الحقل الكهربائي في موصل وتوزع على الفور، ولكن لا الجسيمات المشحونة لديها معدل أقل بكثير.

وقياسا على المياه الجارية

دعونا لسهولة فهم قياسا على السباكة.

تخيل المشهد التالي: تشغيل مضخة المياه، وتقع أيضا بعيدة خارج المدينة وفي مجرد جزء من ثانية (تنتشر التغير في الضغط بمتوسط ​​سرعة 1400 كم / ثانية) لديها من بداية أنبوب تدفق المياه. ولكن ليست هذه هي نفس المياه التي مرت فقط من خلال مضخة، "سحق" جزيئات انتشار المياه بسرعة كبيرة، والجزيئات نفسها تتحرك بمعدل أبطأ بكثير.

ومع حركة التيار الكهربائي.

وكيف AC

حسنا، يبدو أن هو أكثر أو أقل تصبح تيار مستمر واضح ويمكن أيضا أن يكون السؤال المنطقي الثاني: وكيف أشياء مع التيار المتردد؟

في الواقع، والفرق هنا يكمن فقط في حقيقة أن التيار المتناوب يغير الاتجاه مع تردد 50 هيرتز في وقت واحد. لكن كل هذا يتوقف على سرعة العوامل نفسها في حالة التيار المباشر.

خلاصة واستنتاجات

لذا، دعونا إعادة نظر التيار. لذا، إذا لا يتأثر الموصل حسب الحقل الكهرومغناطيسي، وحركة الإلكترونات داخل السلك يحدث تماما بطريقة فوضوية.

مرة واحدة في الموصل هو تأثير الحقل الكهربائي، وهذا يتوقف على عوامل مثل درجة الحرارة المواد موصل، فرق الجهد، قد تختلف سرعة التيار الكهربائي 0،6-6 ملم في واحد وحدة الزمن. كما ترون، هذه القيمة هي بعيدة جدا عن سرعة الضوء. ويتم حسابها بواسطة الصيغة التالية:

حيث n - كثافة ناقلات الحرة، S - موصل منطقة مستعرضة، ه - تهمة الجسيمات، I - شدة التيار.

هذا كل ما أردت أن أقول لكم عن سرعة التيار الكهربائي من خلال الأسلاك. وإذا كانت المادة مفيدة لك، وسوف نقدر عليه. أشكركم على اهتمامكم!