ఉత్పన్నంతో ఎలక్ట్రాన్ల డ్రిఫ్ట్ వేగం అంటే ఏమిటి

ప్రతి పదార్థం అణువులతో తయారవుతుంది, ఇవి ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్లతో కూడి ఉంటాయి. ఈ ప్రతికూల చార్జ్డ్ ఎలక్ట్రాన్లు అణువు లోపల యాదృచ్ఛిక దిశలలో కదులుతాయి. ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఈ కదలిక ఉత్పత్తి అవుతుంది విద్యుత్ . కానీ వాటి యాదృచ్ఛిక కదలిక కారణంగా, ఒక పదార్థంలో ఎలక్ట్రాన్ల సగటు వేగం సున్నా అవుతుంది. పదార్థం యొక్క చివరలకు సంభావ్య వ్యత్యాసం వర్తించినప్పుడు, పదార్థంలో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు కొంత వేగాన్ని పొందుతాయి, ఇది ఒక దిశలో చిన్న నికర ప్రవాహానికి కారణమవుతుంది. ఎలక్ట్రాన్లు ఒక నిర్దిష్ట దిశలో కదలడానికి కారణమయ్యే ఈ వేగాన్ని డ్రిఫ్ట్ వెలాసిటీ అంటారు.

డ్రిఫ్ట్ వేగం అంటే ఏమిటి?

బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం వర్తించినప్పుడు యాదృచ్ఛిక కదిలే ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా పొందిన సగటు వేగాన్ని, ఎలక్ట్రాన్లు ఒక దిశ వైపు వెళ్ళటానికి కారణమవుతాయి, దీనిని డ్రిఫ్ట్ వెలాసిటీ అంటారు.

ప్రతి కండక్టర్ పదార్థం సంపూర్ణ సున్నా కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉచిత, యాదృచ్ఛికంగా కదిలే ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది. పదార్థం చుట్టూ బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం వర్తించినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్లు వేగాన్ని సాధిస్తాయి మరియు సానుకూల దిశ వైపు కదులుతాయి మరియు ఎలక్ట్రాన్ల నికర వేగం ఒక దిశలో ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్ అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం దిశలో కదులుతుంది. ఇక్కడ ఎలక్ట్రాన్ దాని యాదృచ్ఛిక కదలికను వదులుకోదు కాని వాటి యాదృచ్ఛిక కదలికతో అధిక సామర్థ్యం వైపు మారుతుంది.

అధిక సామర్థ్యం వైపు ఎలక్ట్రాన్ల ఈ కదలిక ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ప్రవాహాన్ని డ్రిఫ్ట్ కరెంట్ అంటారు. అందువల్ల, కండక్టర్ పదార్థంలో ఉత్పత్తి అయ్యే ప్రతి కరెంట్ డ్రిఫ్ట్ కరెంట్ అని చెప్పవచ్చు.

డ్రిఫ్ట్ వేగం ఉత్పన్నం

ఉత్పన్నం చేయడానికి డ్రిఫ్ట్-వేగం కోసం వ్యక్తీకరణ , ఎలక్ట్రాన్ల చలనశీలత మరియు అనువర్తిత బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో దాని సంబంధం తెలుసుకోవాలి. ఎలక్ట్రాన్ యొక్క కదలిక ఒక యూనిట్ విద్యుత్ క్షేత్రానికి డ్రిఫ్ట్ వేగం అని నిర్వచించబడింది. విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రస్తుతానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అందువలన ఓం యొక్క చట్టం అని వ్రాయవచ్చు

F = -μE .—— (1)

ఇక్కడ μ అనేది ఎలక్ట్రాన్ యొక్క కదలికను m గా కొలుస్తారు^{రెండు}/ వి .సెక్

E అనేది విద్యుత్ క్షేత్రం V / m గా కొలుస్తారు

F = ma, (1) లో ప్రత్యామ్నాయం అని మాకు తెలుసు

a = F / m = -μE / m ———- (2)

చివరి వేగం u = v + వద్ద

ఇక్కడ v = 0, t = T, ఇది ఎలక్ట్రాన్ యొక్క సడలింపు సమయం

అందువల్ల u = aT, (2) లో ప్రత్యామ్నాయం

∴ u = - (μE / m) T.

ఇక్కడ, u అనేది డ్రిఫ్ట్ వేగం, m / s గా కొలుస్తారు.

ఇది తుది వ్యక్తీకరణను ఇస్తుంది. ది అవును డ్రిఫ్ట్ వేగం యొక్క యూనిట్ m / s లేదా m^{రెండు}/(V.s) & V / m

డ్రిఫ్ట్ వెలాసిటీ ఫార్ములా

ఈ సూత్రాన్ని కనుగొనడానికి ఉపయోగిస్తారు ఎలక్ట్రాన్ల డ్రిఫ్ట్ వేగం ప్రస్తుత మోసే కండక్టర్‌లో. సాంద్రత n మరియు ఛార్జ్ Q ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు క్రాస్-సెక్షనల్ ఏరియా A యొక్క కండక్టర్ ద్వారా ప్రస్తుత ‘I’ ప్రవహించినప్పుడు, డ్రిఫ్ట్ వేగం v ను I = nAvQ సూత్రం ద్వారా లెక్కించవచ్చు.

అనువర్తిత బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత పెరుగుదల ఎలక్ట్రాన్లు సానుకూల దిశ వైపు మరింత వేగంగా వేగవంతం కావడానికి కారణమవుతుంది, అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క దిశకు వ్యతిరేకం.

డ్రిఫ్ట్ వెలాసిటీ మరియు ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ మధ్య సంబంధం

ప్రతి కండక్టర్‌లో యాదృచ్చికంగా కదిలే ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి. డ్రిఫ్ట్ వేగం వల్ల ఒక దిశలో ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్ యొక్క డ్రిఫ్ట్ వేగం సాధారణంగా 10 పరంగా చాలా తక్కువగా ఉంటుంది^-1కుమారి. అందువల్ల, ఈ వేగంతో, ఒక మీటర్ పొడవు ఒక కండక్టర్ గుండా ఒక ఎలక్ట్రాన్ సాధారణంగా 17 నిమిషాలు పడుతుంది.

డ్రిఫ్ట్-వేగం-ఆఫ్-ఎలక్ట్రాన్లు

అంటే మనం ఎలక్ట్రిక్ బల్బును ఆన్ చేస్తే అది 17 నిమిషాల తర్వాత ఆన్ చేయాలి. కానీ మన ఇంటిలోని ఎలక్ట్రిక్ బల్బును మెరుపు వేగంతో స్విచ్ ఫ్లిక్ తో ఆన్ చేయవచ్చు. విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క వేగం ఎలక్ట్రాన్ యొక్క డ్రిఫ్ట్ వేగం మీద ఆధారపడి ఉండదు.

విద్యుత్ ప్రవాహం కాంతి వేగంతో కదులుతుంది. పదార్థంలోని ఎలక్ట్రాన్ల డ్రిఫ్ట్ వేగంతో ఇది స్థాపించబడలేదు. అందువల్ల, ఇది పదార్థంలో తేడా ఉండవచ్చు కాని విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క వేగం ఎల్లప్పుడూ కాంతి వేగం మీద స్థిరపడుతుంది.

ప్రస్తుత సాంద్రత మరియు డ్రిఫ్ట్ వేగం మధ్య సంబంధం

ప్రస్తుత సాంద్రత కండక్టర్ యొక్క యూనిట్ క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం ద్వారా యూనిట్ సమయానికి ప్రస్తుత ప్రయాణిస్తున్న మొత్తం మొత్తంగా నిర్వచించబడింది. డ్రిఫ్ట్ వేగం యొక్క సూత్రం నుండి, ప్రస్తుతము ఇలా ఇవ్వబడుతుంది

I = nAvQ

కాబట్టి, క్రాస్-సెక్షనల్ వైశాల్యం మరియు డ్రిఫ్ట్ వేగం ఇచ్చినప్పుడు ప్రస్తుత సాంద్రత J గా లెక్కించవచ్చు

J = I / A = nvQ

ఇక్కడ v అనేది ఎలక్ట్రాన్ల డ్రిఫ్ట్ వేగం. ప్రస్తుత సాంద్రతను చదరపు మీటరుకు ఆంపియర్లుగా కొలుస్తారు. అందువల్ల, సూత్రం నుండి, ఒక కండక్టర్ యొక్క ఎలక్ట్రాన్ల డ్రిఫ్ట్ వేగం మరియు దాని ప్రస్తుత సాంద్రత నేరుగా ఒకదానికొకటి అనులోమానుపాతంలో ఉన్నాయని చెప్పవచ్చు. విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత పెరుగుదలతో డ్రిఫ్ట్-వేగం పెరిగేకొద్దీ, ప్రతి క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం గుండా ప్రవహించే ప్రవాహం కూడా పెరుగుతుంది.

ది ఆర్డ్రిఫ్ట్ వేగం మరియు సడలింపు సమయం మధ్య ఉత్సాహం

ఒక కండక్టర్‌లో, ఎలక్ట్రాన్లు యాదృచ్ఛికంగా గ్యాస్ అణువులుగా కదులుతాయి. ఈ కదలిక సమయంలో, అవి ఒకదానితో ఒకటి ide ీకొంటాయి. ఎలక్ట్రాన్ యొక్క సడలింపు సమయం ision ీకొన్న తరువాత ఎలక్ట్రాన్ దాని ప్రారంభ సమతౌల్య విలువకు తిరిగి రావడానికి అవసరమైన సమయం. ఈ సడలింపు సమయం అనువర్తిత బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్ర బలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ సమయం పెద్దది, ఫీల్డ్ తొలగించబడిన తర్వాత ఎలక్ట్రాన్లు ప్రారంభ సమతుల్యతకు రావడానికి ఎక్కువ సమయం అవసరం.

విశ్రాంతి సమయం ఎలక్ట్రాన్ ఇతర అయాన్లతో వరుసగా గుద్దుకోవటం మధ్య స్వేచ్ఛగా కదలగల సమయం అని కూడా నిర్వచించబడింది.

అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం కారణంగా శక్తి eE అయినప్పుడు, V గా ఇవ్వవచ్చు

V = (eE / m) T.

ఇక్కడ T అనేది ఎలక్ట్రాన్ల సడలింపు సమయం.

డ్రిఫ్ట్ వెలాసిటీ ఎక్స్ప్రెషన్

ఎప్పుడు అయితే చైతన్యం the ఛార్జ్ క్యారియర్‌లు మరియు అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం E యొక్క బలం ఇవ్వబడ్డాయి, అప్పుడు డ్రిఫ్ట్ వేగం పరంగా ఓం యొక్క చట్టం ఇలా వ్యక్తీకరించబడుతుంది

V = .E

ఎలక్ట్రాన్ యొక్క కదలిక కోసం S.I యూనిట్లు m^{రెండు}/ వి-లు.

విద్యుత్ క్షేత్రం E యొక్క S.I యూనిట్లు V / m.

ఈ విధంగా v కొరకు S.I యూనిట్ m / s. ఈ S.I యూనిట్‌ను యాక్సియల్ డ్రిఫ్ట్ వెలాసిటీ అని కూడా అంటారు.

అందువల్ల, కండక్టర్‌లో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం వర్తించనప్పుడు కూడా యాదృచ్ఛికంగా కదులుతాయి. యాదృచ్ఛిక గుద్దుకోవటం వలన అవి ఉత్పత్తి చేసే నికర వేగం రద్దు అవుతుంది, కాబట్టి నికర ప్రవాహం సున్నా అవుతుంది. అందువల్ల, విద్యుత్ ప్రవాహం, ప్రస్తుత సాంద్రత మరియు డ్రిఫ్ట్-వేగం మధ్య సంబంధం విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క సరైన ప్రవాహానికి సహాయపడుతుంది డ్రైవర్ . డ్రిఫ్ట్ కరెంట్ అంటే ఏమిటి?