Γιατί τα ηλεκτρόνια αποκτούν σταθερή ταχύτητα μετατόπισης;
1. Τυχαία κίνηση: Τα ηλεκτρόνια σε έναν αγωγό κινούνται συνεχώς σε τυχαίες κατευθύνσεις λόγω της θερμικής ενέργειας. Αυτή η τυχαία κίνηση είναι πολύ γρήγορη, με ταχύτητες της τάξης των 10^6 m/s.
2. Ηλεκτρικό πεδίο: Όταν εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο σε ολόκληρο τον αγωγό, ασκεί δύναμη στα ηλεκτρόνια, προκαλώντας τους να επιταχύνουν προς την κατεύθυνση αντίθετη προς το πεδίο. Αυτή η επιτάχυνση επικαλύπτεται στην τυχαία θερμική κίνηση.
3. Συγκρούσεις: Τα ηλεκτρόνια συγκρούονται συνεχώς με άτομα και άλλα ηλεκτρόνια εντός του αγωγού. Αυτές οι συγκρούσεις αναγκάζουν τα ηλεκτρόνια να χάσουν ενέργεια και να αλλάξουν την κατεύθυνση, αποτελεσματικά επιβραδύνοντας τους.
4. NET DRIFT: Ενώ οι συγκρούσεις διαταράσσουν την επιτάχυνση, δεν το σταματούν εντελώς. Το καθαρό αποτέλεσμα του ηλεκτρικού πεδίου και των συγκρούσεων είναι ότι τα ηλεκτρόνια αποκτούν μια μικρή μέση ταχύτητα προς την κατεύθυνση αντίθετη προς το ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό ονομάζεται ταχύτητα μετατόπισης .
Γιατί "μέσος όρος" και όχι "σταθερός"
* Η ταχύτητα μετατόπισης είναι ένας μέσος όρος: Τα ηλεκτρόνια αλλάζουν συνεχώς την κατεύθυνση και την ταχύτητα λόγω συγκρούσεων. Η ταχύτητα μετατόπισης αντιπροσωπεύει τη μέση ταχύτητα σε πολλές συγκρούσεις.
* Δεν είναι σταθερή για κάθε ηλεκτρόνιο: Η ταχύτητα μετατόπισης δεν είναι σταθερή τιμή για κάθε μεμονωμένο ηλεκτρόνιο. Αντ 'αυτού, αντιπροσωπεύει τη μέση κίνηση όλων των ηλεκτρονίων του αγωγού.
* Εξαρτάται από το ηλεκτρικό πεδίο: Η ταχύτητα μετατόπισης είναι άμεσα ανάλογη προς το ηλεκτρικό πεδίο. Ένα ισχυρότερο ηλεκτρικό πεδίο θα οδηγήσει σε μεγαλύτερη ταχύτητα μετατόπισης.
Συνοπτικά:
Τα ηλεκτρόνια σε έναν αγωγό δεν μετακινούνται ομαλά και σταθερά προς μία κατεύθυνση. Βιώνουν μια σταθερή μέση ταχύτητα μετατόπισης λόγω της αλληλεπίδρασης τυχαίας θερμικής κίνησης, της επιτάχυνσης από το ηλεκτρικό πεδίο και των συγκρούσεων που τους επιβραδύνουν.
