Средняя скорость движения электронов

Курс радиотехники


Скорость движения электронов

средняя скорость движения электроновКакая средняя скорость движения электронов, вызванная действием электрического поля?

 

В проводах скорость движения электронов под действием поля в промежутках времени между двумя столкновениями может быть сравнительно значительной, достигая нескольких километров в секунду. Но бесчисленные столкновения приводят к тому, что фактическое перемещение электронов в направлении действия поля характеризуется чрезвыйчано малой скоростью. Эта скорость в конечном счете определяется напряженностью поля и в среднем при напряженности поля 1 вольт на сантиметр длины провода составляет около десяти сантиметров в секунду.

 

Но подобная напряженность поля встречается редко. Чтобы создать такое поле в проводе длиной 1 км, надо подвести к нему напряжение 100 000 вольт. Фактически имеющие место напряженности поля бывают значительно меньше, и скорость движения электронов в направлении действия такого поля измеряется небольшим количеством миллиметров или даже долями миллиметра в секунду. Например, при таких напряжениях, какие действуют в осветительной сети, скорость движения электронов составляет 1—3 мм в секунду. В час электроны передвигаются на расстояние всего лишь около 10 м.

 

Итак, скорость электрического тока — это скорость распространения электрического поля, побуждающего электроны двигаться вдоль провода, а не скорость самих электронов.

 

Если бы ток распространялся со скоростью электронов, то телеграмма, посланная из Москвы во Владивосток, могла бы прийти туда, например, через 100 лет. Ее получили бы правнуки адресата. При такой скорости Москве пришлось бы ждать 10 лет, пока до нее дойдет ток от Куйбышевской ГЭС, и даже лампочку, простую электрическую лампочку, нам пришлось бы включать за полчаса до того, как нам потребуется ее свет, так как при скорости 10 м. в час электроны добрались бы от выключателя до лампы не раньше чем через полчаса.

 

Во всех предыдущих примерах мы считали, что имеем дело с постоянным током, который характеризуется движением электронов в одну сторону. При переменном токе электроны совер'шают лишь колебательные движения около среднего положения и вообще не перемещаются на большие расстояния.

 

Скорость движения электронов в вакууме гораздо больше, чем в проводах.

 

Это вполне естественно, так как, двигаясь в почти полной пустоте, электроны не испытывают столкновений с другими частицами. Поэтому скорость их движения определяется только ускоряющим действием поля и фактически значительно превышает тепловые скорости. В электронных лампах при анодном напряжении 250 вольт электроны пролетают пространство между катодом и анодом со скоростью около 9 ООО км в секунду. Еще значительно быстрее мчатся электроны в телевизионных трубках, где они разгоняются напряжением во много тысяч йольт.

 

Скорость электронов в проводнике

 

Скорость электронов в проводнике

 

Направление теплового движения электронов в проводниках хаотично.

 

В каждый данный момент времени известное количество электронов имеет такое направление движения, которое должно привести к вылету их за пределы проводника. Однако преодоление поверхностного слоя проводника представляет для электронов серьезное затруднение, так как он отталкивает их внутрь проводника (см. стр. 114). Чтобы прорваться наружу, электроны должны приобрести большую скорость. Например, для того чтобы вылететь из вольфрама — металла, из которого делаются нити накала радиоламп, электроны должны приобрести скорость 1 270 км в секунду.

 

Такую скорость электроны могут приобрести только в результате сильного нагревания проводника. Когда нужная скорость достигнута, начинается вылет электронов из проводника во внешнее пространство — электронная эмиссия. Проводник из вольфрама для получения нормальной электронной эмиссии должен быть нагрет примерно до 2 500°С.

 

Таким образом, скорость движения электронов в радиоаппаратуре колеблется в пределах примерно от долей миллиметра до десятков тысяч километров в секунду.

 

 Понятие электрического тока обычно связывается с движением электронов. Мы представляем себе электрический ток как поток бесчисленного количества электронов, несущихся по проводам или через пустоту электронной лампы.

 

Но электрический ток — это не обязательно поток электронов. Электрический ток есть движение электрических зарядов, а зарядом обладают не только электроны. Да и сам характер движения зарядов может быть различным, в том числе таким, для какого определение «поток» не всегда оказывается подходящим.

 

Дрейфовая скорость — это средняя скорость движения частиц, например, электронов, приобретаемая в результате воздействия электрического поля.

В общем случае, электрон беспорядочно движется в проводнике со скоростью Ферми. Приложение к проводнику электрического поля вызывает небольшой дрейф беспорядочно движущихся электронов в определённом направлении.

Средняя скорость теплового движения электронов

 

Средняя скорость теплового движения электронов

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Занимательная радиотехника

 

Смотрите также:

  

движения электронов...      Электрический ток, потенциал и мощность

 

Постулаты Бора. Планетарная модель атома...       Электроны в твердых телах...

 

Узнать стоимость написания