Lēnāk nekā bruņurupucis - Elektrības ātrums

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-16 10:16

Jūs varat būt pārsteigti, uzzinot, ka elektroni plūst caur tipisku vara stieples daudz lēnāk nekā bruņurupuča pastaigas.

Katrs stieple, kas veic elektronu plūsmu, ražo izmantojamu strāvu, sastāv no miljardiem atomu. Lai pārvietotos pa to, elektroniem ir jāšķērso šie atomi, nejauši zigzagging viņu ceļu, kā viņi dara, kā rezultātā neto plūsmas ātrums, ko sauc par "drifting ātrums", konkrētā virzienā ir diezgan lēns.

Cik lēni tieši? Lai to aprēķinātu, mēs izmantojam šo formulu: I = n * A * v * Q vai v = I / (n * A * Q)

I ir strāva, n ir elektronu skaits uz kubikmetru, A ir stieples šķērsgriezums, Q ir elektronu uzlādēšana un v ir elektronu drifta ātrums.

Tā kā vara stieple (n) elektronu skaits ir 8,5 * 10²⁸ uz m³, un elektrona (Q) uzlāde ir 1,6 * 10^-19C, ja mēs zinām arī šķērsgriezuma laukumu un strāvu, mēs varam aprēķināt elektronu dreifa ātrumu.

Piemēram, pieņemsim, ka strāvas stiprums ir 14 ampēri un vara stieple ar šķērsgriezumu 3 * 10^-6 m². Iespraudiet visus ciparus un iegūstiet, ka elektroni pārvietojas ar ātrumu 3,4 * 10^-4 m / s - vai apmēram viena trešdaļa milimetru sekundē.

Lai to ievietotu vērtībās, kuras ir vieglāk konceptualizēt, tas darbojas aptuveni 1,2 metrus (4,1 pēdas) stundā - likme ir daudz lēnāka nekā vidējais kārbas bruņurupucis, kas tajā pašā laika periodā var aptvert apmēram 800 pēdas.

Tātad, kā tas, ka kaut kas, kas būtībā ir lēnāks nekā bruņurupucis, var vairāk vai mazāk uzreiz ieslēgt gaismu pāri telpai?

Ķēdes reakcija.

Atrodoties stieņā, ir pieblīvēts kopā vaiga dobs, kas, lai arī notiek lēni, ir arī elektroni, kas vairāk vai mazāk savstarpēji savieno. Kad slēdzis ir ieslēgts, pateicoties elektrības potenciāla starpībai, ko rada ģenerators, tiek izveidots spēks, lai pārvietotu elektronus, katru nospiežot savu kaimiņu, kas savukārt nospiež savu tuvāko un līdz ar to visu cauri vadam.

Tātad, kamēr neviena elektrona tālummaiņa caur vadu neieslēdz gaismu, kā jūs, iespējams, iepriekš domājāt, tā izskatās tā, kā tas notiek. Tas neatšķiras no tā, kā, ieslēdzot jaucējkrānu, ūdens uzreiz tiek parādīts, neskatoties uz to, ka jūsu ūdens avots var būt daudzu jūdžu attālumā.

Bonusa fakts:

Zemes ātruma rekordu par bruņurupučiem sacensībās noteica leoparda bruņurupucis ar nosaukumu Bertie, kurš 2014. gadā lidoja zem 18 sekunžu augstuma līdz pat 20 sekundēm (aptuveni 0,61 mph).