Hitaampi kuin kilpikonna - Sähkön nopeus

Hitaampi kuin kilpikonna - Sähkön nopeus

Saatat yllättyä oppimaan, että elektronit kulkevat tyypillisen kuparilankaan läpi paljon hitaammin kuin kilpikonna kävelee.

Jokainen lanka, joka suorittaa elektronivirran, tuottaa käyttökelpoista sähkövirtaa, koostuu miljardeista atomeista. Siirtyessään sitä pitkin elektronit joutuvat kulkemaan näiden atomien läpi, satunnaisesti zig-zagging tavalla kuin ne, jolloin nettovirtausnopeus, nimeltään "drift nopeus", tietyssä suunnassa on melko hidasta.

Kuinka hidas tarkalleen? Laskemiseksi käytämme tätä kaavaa: I = n * A * v * Q tai v = I / (n * A * Q)

I on nykyinen, n on elektronien määrä kuutiometriä kohden, A on lanka poikkileikkaus, Q on elektronin varaus ja v on elektronien ajautumisnopeus.

Koska kuparilanka (n) elektronien määrä on 8,5 * 1028 per m3, ja elektronin varaus (Q) on 1,6 * 10-19C, jos tiedämme myös poikkipinta-alan ja virran, voimme laskea elektronien ajautumisnopeuden.

Oletetaan esimerkiksi, että sinulla on 14 ampeerin virta ja kuparilanka, jonka poikkipinta on 3 * 10-6 m2. Liitä kaikki numerot ja saat, että elektronit liikkuvat nopeudella 3,4 * 10-4 m / s - tai noin kolmasosa millimetristä sekunnissa.

Laita se arvoihin, jotka on helpompi käsitteellistää, tämä on noin 1,2 metriä tunnissa - nopeus on huomattavasti hitaampi kuin keskilinjakilpikonna, joka voi kattaa noin 800 jalkaa samassa ajassa.

Joten miten se, että jotain, joka on olennaisesti hitaampi kuin kilpikonna, voi enemmän tai vähemmän välittömästi kytkeä valon huoneen yli?

Ketjureaktio.

Lanka-atomit sitovat koivua jouheen, mikä, vaikka se hidastaa, on myös elektronit, jotka ovat enemmän tai vähemmän keskenään toisiinsa nähden. Kun kytkin on kytketty päälle, sähkögeneraattorin luoman sähköisen potentiaalisen eron ansiosta sähköä siirretään voima, joka työntää naapurinsa päälle, mikä vuorostaan ​​työntää naapurinsa ja niin edelleen kaikkialla langan läpi.

Joten, vaikka elektronit eivät lähestyisi valoa johtoon kytkemällä valoa, kuten ehkä olette aiemmin ajatelleet, niin se näyttää siltä, ​​että näin tapahtuu. Tämä ei ole päinvastoin kuin silloin, kun käynnistät hanaasi, vesi välittömästi ilmestyy huolimatta siitä, että vesilähde saattaa olla monta kilometriä.

Bonustiedot:

  • Kilpailun kilpikonnien nopeusraportti määritteli leopardikärpäs nimeltä Bertie, joka lensi 18-jalkaisen ylämäkeen radalla vain 20 sekunnissa (noin 0,61 mph) vuonna 2014.

Jätä Kommentti