개별 전자의 속도는 초당 수백만 미터 규모이지만 평균 또는 드리프트 속도는 초당 백만 미터 미만입니다. 신호 속도는 DC 전류의 드리프트 속도보다 100 ~ 천 배 작습니다.
몇몇 사람들은 거의 동일한 개념의 장애물에서 도체의 전자가 빛과 같은 속도로 이동한다고 믿게 된 것 같습니다. 만약 당신은 동시에 지구에서 화성의 탐지기에 레이저 빔을 발사하고 지구의 배터리와 화성의 전구를 연결하는 수백만 미터 길이의 와이어를 통해 전기를 통과한다면, 탐지기와 전구가 동시에 밝아 질 것이라고 생각하십니까?
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도체에서 태양과 전자에 의해 빛이 발산 되는가는 같은 속도로 이동합니까? (이미지 크레딧 :pixabay.com)
전자가 빛의 속도로 이동할 수없는 이유
전자와 광자 사이 의이 경주는 끝날 수있는 세 가지 방법이 있습니다. 전자 승리, 광자 승리 또는 가장 지루한 가능성은 레이스가 넥타이로 끝납니다. 분명히, 첫 번째 가능성은 간과되어야합니다. 육체적 불가능이며 빛보다 더 빨리 여행 할 수있는 것은 없습니다. 그러므로 광자가이기나요? 그렇다면 왜 레이스가 넥타이로 끝나지 않습니까?
전자는 도체 내부에서는 물론 진공 상태에서 레이스에서 이길 수 없습니다. 전자는 질량이있는 간단한 이유로 빛과 같은 속도로 이동할 수 없습니다. 빛은 우주에서 가장 빠른 것입니다. 그것은 수하물을 가지고 있지 않으며 움직임을 방해하는 관성이 전혀 없습니다.
빛은 우주에서 가장 빠른 것입니다. (사진 크레디트 :Pexels)
전자의 질량은 크기가 크게 작을 수 있지만 입자가 3 억 m/s로 이동하는 것을 방지하기에 충분합니다. 사실, 광자를 무시하는 것은 질량이 없기 때문에 전자는 우리가 아직 발견 한 가장 가벼운 입자조차 아니다. 그 제목은 중성미자에 속합니다. 전자는 중성미자보다 거의 5,00,000 배 더 거대합니다.
속도 전기
개별 전자 속도
구리와 같은 금속은 유리 전자로 가득 차 있기 때문에 전도됩니다. 원자의 원자가 또는 가장 바깥 쪽 껍질에 존재하는 전자는 핵과의 근접성으로 인해 가장 매력적이지 않아서 당기기에서 벗어나거나 자유롭게 할 수있는 전자입니다. 금속을 배터리에 연결하면 생성 된 전기장은 유리 전자에 힘을 가해 음성 터미널에서 포지티브 터미널을 향해 밀어냅니다. 전기를 구성하는 것은이 충전의 흐름입니다.
그러나 명사 "흐름"은 매우 오해의 소지가 있습니다. 전기는 양성 터미널을 향해 끌어 오는 꾸준하고 연속적인 전자 흐름으로 특징 지어지지 않습니다. 정확한 정의는 단지 "운동"을 인용합니다. 전자 또는 전하의 완전히 무작위적이고 우연한 움직임. 충전은 문자 그대로 도체 내부에 건초를 뿌려서 끊임없이 걸려 넘어져서 서로 충돌 할뿐만 아니라 나머지 금속의 원자들도 터미널로 향합니다. 이 정의는 또한 저항의 존재를 매우 깔끔하게 설명합니다. 충돌은 열을 생성하고 움직임을 방해하여 전류의 가치를 감소시킵니다.
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개인 의 속도 따라서 전자는 충돌 사이의 속도입니다. 전자는 아마도 하나의 나노 미터를 여행하는 데 얼마나 많은 시간이 걸립니까? 개별 속도는 초당 수백만 미터 규모로 측정됩니다. 그러나 그들의 움직임은 무작위이기 때문에, 모든 전자는 다른 속도로 긁습니다.
평균 또는 드리프트 속도
불확실성은 계산을 번거롭게하기 때문에 교란됩니다. 이 변동성을 제거하려면 충돌 전후의 모든 속도의 평균을 취해야합니다. 평균 속도는 드리프트 속도로 알려져 있으며 전기가 움직이는 속도로 간주됩니다.
일부 전자는 매우 빠르게 이동하는 반면 다른 전자는 그렇지 않습니다. 평균은 초당 백만 미터 미만이 될 것입니다. 그러나 놀라운 것은 속도의 평균을 평균화하는 것이 왼쪽의 소수점이 상상하지 못했던 거리에서 멀리 떨어져 있다는 것입니다. 10A 전류를 운반하는 단면적 3.00 x 10-6 m2의 구리선을 통한 전자의 드리프트 속도는 약 2.5 x 10-4 m/s, 또는 초당 1/4 밀리미터입니다!
드리프트 속도는 DC 전압이 증가함에 따라 증가하지만 AC 전압의 감소 또는 증가로 일정하게 유지됩니다. 끊임없이 무시할 수 있습니다. AC 전류의 드리프트 속도는 DC 전류의 드리프트 속도보다 백 ~ 천 배 작다. DC 전류를 운반하는 위에서 언급 한 구리 와이어의 경우 초당 250 마이크로 미터 였지만 AC 전류를 운반하는 동일한 와이어의 경우 초당 0.25 마이크로 미터입니다.
전자 자체가 탈출하는 접촉점이나 스위치도 0.25 마이크로 미터를 초과하지도 않습니다. DC 전류를 구성하는 전자와 달리 AC 전류를 구성하는 전자는 선형으로 앞으로 움직이지 않고 터미널 사이를 번갈아 가며 전자입니다. 그들이 초당 0.25 마이크로 미터로 번갈아 가면 역설적으로 회로에 들어 가지 말고 전혀 들어가지 않습니까?
신호 속도
마지막으로, 소수의 사람들은 전기가 전자 전자의 속도를 전자기파의 속도와 혼동하기 때문에 전기가 빛의 속도로 이동한다고 믿는다. 그러나 전자는 불가분의 질량을 가진 입자로서 빛의 속도로 이동할 수 없지만 그 효과는… 거의.
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(사진 크레디트 :Pixabay)
전자기파가 빛의 속도로 전파되는 것은 사실입니다. 실제로 빛 자체는 전자기파입니다. 그러나 전자기파의 속도는 그것이 이동하는 매체의 특성에 따라 다릅니다. 파도는 전자가 진공 상태에서 초당 3 억 미터로 방출되지만 구조 나 기하학이 허용되는 경우에만 도체에서 동일한 속도로 이동합니다.
.파도 또는 신호라고 불리는 파도는 전자가 '나쁜'또는 '좋은'도체로 이동하는지 여부에 따라 빛의 속도를 50% -90%로 이동할 수 있습니다. 전자가 문자 그대로 회로를 완성하기 위해 표류한다면 침실의 램프는 어떻게 거의 순간적으로 빛나는가? 글쎄, 전자기파 또는 신호의 효과는 빛의 속도가 아니라 효과적으로 즉각적인 것으로 인식하기에 충분히 큰 속도에서 전파되기 때문입니다. 이런 이유로 레이스는 넥타이로 끝날 수 없습니다. 광자는 항상 승리 할 것입니다.
다음과 같이 생각하십시오. 자신의 자리에서 걱정스럽게 멍청한 참을성이없는 사람들의 줄을 묘사하십시오. 갑자기, 대기열의 마지막 사람은 그 사람을 앞에 밀어 내기로 결정했습니다. 푸시 또는 신호는‘여행’을 즉시 이동하지만 사람이나 전자 자체는 그렇지 않습니다. 사람들이 문에 들어가기 위해 대기했다면, 전파 된 푸시는 분명히 먼저 문에 도달 할 것입니다. 그러나 첫 번째 푸셔는 여전히 훨씬 더 뒤쳐 질 것입니다. 사람들은 개별 전자가 엄청난 속도로 어떻게 압축하는지에 대한 걱정스럽게 계속 걱정할 것입니다. 그러나 평균적으로 대기열은 둔한 속도로 앞으로 나아갑니다.
