أبطأ من السلحفاة - سرعة الكهرباء

2024 مؤلف: Sherilyn Boyd | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-16 10:18

قد تندهش عندما تتعلم أن الإلكترونات تتدفق عبر سلك نحاسي نموذجي أبطأ من المشي من السلاحف.

كل سلك يقوم بتدفق الإلكترونات ، ينتج تيار كهربائي قابل للاستخدام ، يتألف من مليارات الذرات. للتحرك على طولها ، يجب على الإلكترونات أن تجتاز هذه الذرات ، بشكل عشوائي من خلال التعرق على طريقها كما تفعل ، مما يؤدي إلى معدل تدفق صافي يسمى "سرعة الانجراف" ، في اتجاه معين يكون بطيئًا للغاية.

كيف بطيء بالضبط؟ لحسابها ، نستخدم هذه الصيغة: I = n * A * v * Q or v = I / (n * A * Q)

I هو التيار ، n هو عدد الإلكترونات لكل متر مكعب ، A هو المقطع العرضي للسلك ، Q هو شحنة الإلكترون و v هي سرعة الانجراف للإلكترونات.

لأن عدد الإلكترونات في الأسلاك النحاسية (n) هو 8.5 * 10²⁸ لكل م³، وشحن الإلكترون (س) هو 1.6 * 10^-19ج ، إذا كنا نعرف أيضًا منطقة المقطع العرضي والتيار ، فيمكننا حساب سرعة الانجراف للإلكترونات.

على سبيل المثال ، افترض أن لديك تيارًا من 14 أمبير وأسلاك نحاسية مع مقطع عرضي 3 * 10^-6 م². سد العجز في جميع الأرقام وتحصل على أن الإلكترونات تتحرك بسرعة 3.4 * 10^-4 م / ث - أو حوالي ثلث ملليمتر في الثانية الواحدة.

لوضعها في قيم يسهل فهمها ، يصل هذا إلى 1.2 متر (4.1 قدم) في الساعة - وهو معدل أبطأ بكثير من متوسط سلحفاة الصندوق ، والتي يمكن أن تغطي حوالي 800 قدم في نفس الوقت من الوقت.

إذن كيف يمكن لشيء ما هو أبطأ من السلاحف أن يتحول بشكل فوري إلى ضوء عبر الغرفة؟

تفاعل تسلسلي.

وتكتظ الذرات الموجودة في السلك معًا بالخد ، مما يجعل الإلكترونات بطيئة إلى حد ما ، في حين أنها تسير ببطء. عندما يتم تشغيل المفتاح ، وبفضل فرق الجهد الكهربي الذي أنشأه المولد ، يتم إنشاء قوة لتحريك الإلكترونات ، مع دفع كل من جاره ، والذي يدفع بدوره جاره وهكذا على طول السلك.

لذا ، في حين لا تقوم أي إلكترونات بالتكبير عبر السلك لتشغيل الضوء كما سبق أن فكرت ، فإنه ينتهي به الأمر كما لو كان ما يحدث. هذا لا يختلف عن كيفية تشغيل صنبور المياه ، على الفور على الرغم من حقيقة أن مصدر المياه الخاص بك قد يكون على بعد عدة أميال.

حقيقة المكافأة:

تم تعيين سجل سرعة الأرض للسلاحف في المنافسة من قبل سلحفاة النمر اسمه بيرتي الذي طار لمسافة 18 قدمًا في أقل من 20 ثانية (حوالي 0.61 ميل في الساعة) في عام 2014.