مفهوم جریان الکتریکی

اجسام رسانا به دلیل داشتن الکترون های آزاد، می توانند بار الکتریکی را از خود عبور دهند. الکترون های آزاد با سرعت های مختلف از مرتبه 10^{6} متر بر ثانیه و به صورت کاتوره ای در جهت های مختلف حرکت می کنند. اگر مطابق شکل 1 مقطع دلخواهی از رسانا را در نظر بگیرید، به طور میانگین تعداد الکترون های آزاد که به سمت چپ و به سمت راست حرکت می کنند با هم برابرند، یعنی بار خالص عبوری از هر مقطع عرضی دلخواه AA^{'} صفر است.

حال اگر مطابق شکل 2 به دو سر رسانا اختلاف پتانسیل اعمال شود، در داخل رسانا میدان الکتریکی برقرار می شود. این میدان به الکترون های آزاد در خلاف جهت میدان نیرو وارد می کند و مطابق شکل 3 الکترون ها حرکت کاتوره ای خود را قدری تغییر می دهند و به آرامی با سرعتی که به آن سرعت سوق گفته می شود در خلاف جهت میدان حرکت می کنند. اندازه سرعت سوق در یک رسانای فلزی بسیار کم و مثلاً در سیم های مسی از مرتبه بزرگی 10^{-5} یا 10^{-4} متر بر ثانیه است.

  نکته : میدان داخل رسانای منزوی صفر است، ولی هنگامی که رسانا را به اختلاف پتانسیل متصل می کنیم، میدان داخل رسانا صفر نیست.

مثال : با آن که سرعت سوق بسیار کم است، چرا به محض زدن کلید، چراغ به سرعت روشن می شود؟

پاسخ : با وصل کلید، میدان الکتریکی با سرعتی که نور، رسانا را طی می کند در سرتاسر مدار برقرار می شود و دستور حرکت به تمام بارها از جمله بارهای درون سیم مقاومت لامپ صادر می شود، یعنی تمام بارها هم زمان به راه می افتند و سرعت سوق در روشن شدن لامپ اهمیت ندارد. در نتیجه با حرکت بارهای لامپ، بلافاصه لامپ روشن می شودو مانند شیلنگ پر از آب که وقتی شیر آب را باز می کنید، آب بلافاصله از سر دیگر شیلنگ آب بیرون می آید ولی اگر لکه رنگی درون آب چکانده شود این لکه رنگی به آهستگی در آب حرکت کرده و مدت زمان چشم گیری طول می کشد تا از شیلنگ بیرون بیاید.

مثال : مطابق شکل، قطعه ای رسانا را به نقاط A و  B ( دو سر مولد) متصل می کنیم. جهت جریان میدان الکتریکی داخل رسانا، جهت سرعت سوق الکترون و جهت جریان را مشخص کنید.

پاسخ : خطوط میدان از پتانسیل زیاد ( پایانه مثبت مولد ) به طرف پتانسیل کم( پایانه منفی مولد) است، بنابراین جهت میدان الکتریکی در رسانا از A به B است. الکترون ها خلاف جهت میدان حرکت می کنند، بنابراین سرعت سوق الکترون از B به A است، طبق قرارداد جهت جریان خلاف جهت سرعت سوق الکترون و از A به B است.

مجموعه آموزش های فیزیک

آخرین مطالب

0 0 رای ها
امتیازدهی به مقاله
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها
فهرست
0
افکار شما را دوست داریم، لطفا نظر دهید.x
()
x