Tief in die Driftgeschwindigkeit einsteigen

Wir wissen für einen metallischen Leiter

Aktuell ICH e N A = v Wo v ist die Driftgeschwindigkeit, e ist die Ladung eines Elektrons, N ist die Anzahl der Elektronen pro Volumeneinheit und A ist Querschnittsfläche.

Ok meine Fragen, mit denen ich zu kämpfen habe:

  1. Hängt es von der Kabellänge ab? (Nehmen wir an, wenn der Strom gleich und die Fläche auch gleich ist, aber ein Draht länger und ein Draht kürzer ist, ist dann die Driftgeschwindigkeit für beide Drähte gleich?)

  2. Hängt es von der Querschnittsfläche des Drahtes ab? (Ja, nach der Beziehung, je größer die Fläche, desto geringer die Driftgeschwindigkeit, richtig?)

Ich habe die Universitätsphysik ausgegraben, konnte aber meine Antwort nicht bekommen :( .

Antworten (5)

Die Driftgeschwindigkeit hängt nicht von der Länge oder der Querschnittsfläche des Drahtes ab, wenn es sich um einen makroskopischen (gewöhnlichen, alltäglichen) Draht handelt. Wenn der Draht jedoch beispielsweise zu kurz ist, z. B. vergleichbar mit der durchschnittlichen Entfernung, die ein Ladungsträger vor einer Kollision zurücklegt, hängt dies möglicherweise von der Drahtlänge ab, aber für alle praktischen Zwecke und Zwecke wird ein Draht dies nicht tun so kurz sein.

Der Grund, warum v nicht von der Drahtquerschnittsfläche abhängt, ist, dass das Verhältnis I/A konstant ist (unter der Annahme, dass sich das angelegte elektrische Feld innerhalb des Drahts nicht ändert), auch als Stromdichte bezeichnet, bezeichnet durch J = I/A. Wenn sich beispielsweise A verdoppelt, verdoppele ich mich auch (Drahtkapazität verdoppelt sich), wobei J konstant bleibt.

Was ist mit dem Skin-Effekt? Ich dachte, dass fast die gesamte Leitung in der Nähe der Oberfläche des Drahtes stattfand.
Das ist ein Effekt bei Wechselstrom (und hängt von der Frequenz ab). Für DC ist es keine Überlegung.
@Pooya Jannaty Die Gleichung besagt direkt, dass sich bei einem festen Strom und einer sich ändernden Querschnittsfläche die Geschwindigkeit ändert ... können Sie bitte die Unabhängigkeit von A näher erläutern?

Nein . Es ist nicht abhängig von der Querschnittsfläche oder der Länge des Drahtes.

Lass uns eine Analogie studieren,

F = M × A

F A = M

Bedeutet das, dass die Masse eines Objekts von der darauf ausgeübten Kraft abhängt?

NEIN.

Die Driftgeschwindigkeit hängt von der Elektronenmobilität und dem angelegten elektrischen Feld ab.

v S = μ × E

Keine davon sind von der Querschnittsfläche oder der Länge des Drahtes abhängig.

Die verknüpfte Antwort ist für einen Widerstand mit einer festen Spannung zwischen den Enden. Ein Draht in einem Stromkreis mit konstantem Strom hat keine feste Spannung (oder elektrisches Feld).
@bowl of red Kennen Sie die Gleichung: Stromdichte = spezifischer Widerstand × elektrisches Feld für einen Leiter? In diesem Fall liegt ein festes elektrisches Feld vor.
@Mockingbird Bei dieser Frage geht es nicht um konstante Spannung, sondern um konstanten Strom. Bei konstantem Strom und wechselndem Widerstand muss sich der Spannungsabfall im Draht (und im elektrischen Feld) ändern

Ja, es hängt von der Länge des Kabels ab. Driftgeschwindigkeit ( v D ) kann mit dieser Formel gefunden werden, v D = e E τ M (Wo e ist die Ladung eines Elektrons, E ist das elektrische Feld im Draht, τ ist die durchschnittliche Zeit zwischen der Kollision von Elektronen, und M ist die Masse eines Elektrons). Seit E = v l , ordnet sich die erste Gleichung neu an v D = e v τ L M . Daraus ist deutlich ersichtlich, dass die Driftgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Länge eines Drahtes ist, also wenn sich die Länge des Drahtes verdoppelt, halbiert sich die Driftgeschwindigkeit.

Und ja, es hängt auch von der Fläche des Drahtquerschnitts ab, was aus der von Ihnen erwähnten Gleichung selbst hervorgeht.

Diese Formel ist für einen Widerstand geeignet. Wir neigen dazu, Drähte so zu modellieren, dass sie fast keinen Widerstand (oder Spannungsabfall innerhalb der Schaltung) haben. Den Spannungsabfall über einem Leiter als konstant zu betrachten, wenn sich die Länge ändert, aber der Strom konstant gehalten wird, ist falsch.

Es hängt nicht von der Fläche bcz ab, da sich die Fläche verdoppelt, dann verdoppelt sich auch die Strömung, aber wenn sich die Länge verdoppelt, wird die Strömung halbiert ... also ist die Driftgeschwindigkeit umgekehrt proportional zur Länge. Verwenden Sie folgende Gleichungen: 1...... I=neav 2. ..... R=pa/L Wobei p = spezifischer Widerstand

Warum sagen Sie, dass der Strom verdoppelt wird, wenn die ursprüngliche Frage voraussetzt, "wenn der Strom gleich ist"?

Ich denke, die Driftgeschwindigkeit hängt von der Länge ab, aber nicht von der Querschnittsfläche. Dies liegt daran, dass v = eE / m ist, wobei e die elektronische Ladung ist, E das elektrische Feld ist und m die Masse des Elektrons ist, da V / L = E und den Wert von E ersetzen In der obigen Gleichung erhalten wir v umgekehrt proportional zu v

Außerdem ist es unabhängig von der Querschnittsfläche, da es nicht in der obigen Gleichung enthalten ist. Wenn Sie zu Ihrer Formel von I = neAv kommen, hängt sogar I (das ist Strom) nicht von einem der Parameter ab, die zur Berechnung in verwendet werden obige Gleichung. I hängt nur von V und R ab

" Wir bekommen v umgekehrt proportional zu v " macht für mich keinen Sinn (vielleicht ist es ein Tippfehler). Bitte erwägen Sie auch die Verwendung von MathJax .
Ich meinte v (das ist die Driftgeschwindigkeit) umgekehrt proportional zu L (Länge)