HesapHanem

Sürüklenme Hızı Hesaplama

Elektronların bir telde ne kadar yavaş sürüklendiğini bulun.

Nasıl hesaplanır?

Araç, akım denklemi I = n × A × q × vd'yi sürüklenme hızı için çözer: vd = I ÷ (n × A × q). Girişler: I amper cinsinden akım; n metreküp başına yük taşıyıcı yoğunluğu (m⁻³); A iletkenin kesit alanı (m²); q ise taşıyıcı başına yüktür (coulomb). q boş, sıfır ya da negatifse temel yük 1,602176634 × 10⁻¹⁹ C kullanılır. Yoğunluk ve alan sıfırdan büyük olmalıdır. Sonuç bilimsel gösterimle, m/s ve mm/s olarak yazılır; yani 3,6719 × 10⁻⁴ m/s, 0,00036719 m/s demektir. Negatif akım negatif hız verir; bu yalnızca ters yönü gösterir. Baştan sona SI birimleri kullanın: 1 mm² alan 1e-6 olarak yazılmalıdır.

Örnek hesaplama

Bir telden I = 5 A akım geçiyor. Taşıyıcı yoğunluğu n = 8.5e28 m⁻³ ve kesit alanı 1 mm², yani A = 1e-6 m². Yük varsayılan 1,602e-19 C. Adım 1: n × A × q = 8.5e28 × 1e-6 × 1.602e-19 = 1.3618e4. Adım 2: vd = 5 ÷ 13.617 = 3,6719 × 10⁻⁴ m/s; araç aynı değeri 3,6719 × 10⁻¹ mm/s olarak da verir. Taşıyıcılar saniyede milimetrenin yaklaşık üçte biri kadar sürüklenir; bu, devredeki sinyalin hızından çok daha yavaştır.

Bu örneği dene →

Sık yapılan hatalar

  • Alanı mm² veya cm² olarak girmek. Formül m² ister; 1 mm² değeri 1 değil 1e-6'dır.
  • Yoğunluğu m³ yerine cm³ başına girmek. cm⁻³ cinsinden bir değer önce 1.000.000 ile çarpılmalıdır.
  • Sürüklenme hızını sinyal hızıyla karıştırmak. Sürüklenme hızı taşıyıcıların yavaş ortalama hareketidir; devredeki bir değişimin yayılma hızı değildir.
  • 3,6719 × 10⁻⁴ değerini 3,6719 ya da 0,36719 diye okumak. × 10⁻⁴ kısmı ondalık virgülü dört basamak sola kaydırır; değer 0,00036719 m/s'dir.

Bu hesaplama hakkında

Sürüklenme hızı, yük taşıyıcılarının (genellikle serbest elektronların) bir elektrik alanı etkisiyle bir iletken içinde hareket ettiği ortalama hızdır ve vd = I / (n·A·q) formülüyle verilir; burada I akım, n yük taşıyıcı yoğunluğu (birim hacimdeki taşıyıcı sayısı), A iletkenin kesit alanı, q ise taşıyıcı başına yüktür. Genellikle şaşırtıcı derecede yavaştır — bakır bir telde çoğu zaman saniyede milimetreler mertebesindedir — çünkü elektronlar metalin kafes iyonlarıyla çarpışmalar arasında net mesafeden çok daha fazla zikzak çizer.

Elektrik mühendisleri ve fizik öğrencileri, sürüklenme hızını çok daha hızlı olan sinyal yayılma hızından (ışık hızına yakın) ayırt etmek için bu hesaplamayı kullanır — bir ampul neredeyse anında yanar, çünkü tek tek elektronlar telde hızla ilerlemez, onları iten elektrik alanı tüm devre boyunca ışık hızına yakın bir hızda yayılır. Ayrıca kablo tasarımında iletkenleri boyutlandırmak ve akım yoğunluğu sınırlarını anlamak için de kullanılır.

Bu faydalı oldu mu?

En fazla 3 tepki seçebilirsiniz.

Yorumlar (1)

  • Editör ekibi

    Akım sabitken iletken kalınlaştıkça sürüklenme hızı düşer; çünkü aynı yük, daha geniş bir kesitten geçen daha çok taşıyıcıya dağılır. Kesiti ikiye katlamak sonucu yarıya indirir, bu da alanda bir on kuvveti hatası yapıp yapmadığınızı hızlıca anlamanın yoludur. Alanın metrekare cinsinden girilmesi gerektiğini unutmayın. Bakır veya alüminyum gibi hangi malzemelerin hazır taşıyıcı yoğunluğuyla eklenmesini istersiniz?

Popüler hesaplayıcılar

Kredi Hesaplama

Aylık taksit, toplam faiz ve ödeme planını hesaplayın.

Yüzde Hesaplama

Yüzde değişim, indirim ve oran hesaplamaları.

İndirim Hesaplama

İndirimli fiyatı, kazancı ve indirim tutarını hesaplayın.

Vücut Kitle Endeksi (VKİ)

Boy ve kiloya göre vücut kitle endeksini hesaplayın.

Yaş Hesaplama

Doğum tarihinden bugüne tam yıl, ay ve gün cinsinden yaşınızı hesaplayın.

Bileşik Faiz Hesaplama

Ana para, faiz oranı ve süreye göre bileşik faizle nihai tutarı hesaplayın.

Tüm Hesaplayıcılar