Drude-Lorentz modell, conduction

Ohms lov gir sammenhengen mellom spenning og strøm: U = i R. Denne loven gjør dagens verden av datamaskiner og globale kommunikasjonsnettverk. Den Drude modell for Lorentz og beskriver forholdet mellom den bevegelige ladning, og et elektrisk felt mikroskopisk nivå og mindre. Ligningen som ser ut som er igjen på Ohms lov, og også loven om Poulliet ρ) er assosiert med denne modellen.

Drude-Lorentz modellen


Ohms lov -U = i * R gjelder nesten alltid for ledere og halvledere. Innenfor halvleder-strømkarakteristikk kan være ikke-lineær, men når en strøm har blitt satt, blir en halvleder ha en motstand R. Betingelse for gyldigheten av Ohms lov er at temperaturen er konstant.
Den Drude-Lorentz modellen ser på et mikroskopisk nivå og mindre.
Anta at en gruppe av elektroner kan bevege seg fritt i et bestemt område i et metal. Potensialet på sidene som kjører på; positive ladningene er jevnt fordelt over hele området.
Når det ikke er noen elektrisk felt E er til stede, vil elektronene bevege seg fritt rundt -including kollisjoner mot hverandre eller fra siden. Ved romtemperatur, de beveger seg med en gjennomsnittshastighet på ca v ≈ 10E6.
Når et elektrisk felt E er påført, blir elektronene akselereres av en kraft F = -q * E .; hastigheten vi nå kaller drift hastighet vd. Ettersom elektronene kolliderer og må gå gjennom metall, vil det være en balanse oppstår ved friksjonen de opplever.
For friksjonen kan vi skrive:
Friksjonen vil det måtte være det samme, fordi hver kollisjon eller spredning vil forandre hastigheten drift. Dette gir en akselerasjon og en kraft F = m * a = m * v '= m vd / τ. .
I praksis betyr dette at det ikke vil opptre. Friksjonen og den elektriske kraft er lik hverandre:
  • -q E = w = m vd / τ, eller
  • vd = - / m

En elektrisk strøm er hvor mye strøm som går gjennom et visst areal per sekund. For inneværende per område skrive vi J. Den nåværende J er å skrive som antall elektroner Ne ganger takst per elektron q ganger:
Her er om Ohms lov. Mengden σ står for konduktivitet - 1 / σ er motstanden i materialet.
Den Drude modellen er ikke helt komplett; fra forskjellige målte verdier av σ, J og E viser at verdien av τ må være om 10E-14. Dette ville bety for en gjennomsnittlig hastighet v ≈ 10E6, at avstanden mellom to kollisjon er uakseptabelt store.
Dette har å gjøre med kvantemekaniske lovene, og som ikke er inkludert i modellen. Når modellen er utvidet med Pauliprinsippet den er full beskrivelse.

Pouillet

Beskrivelsen J = σ E kan brukes til å utlede lov Pouillet:
Se billedlig fordi J representerer den aktuelle per vinkelrett flate, kan vi skrive for gjeldende i:
  • i = ∯J og dS = J = σ E * A A

For spenningen U er sant:
  • U = ∫ E dl = E * l

1 / σ = ρ;
(0)
(0)
Forrige artikkel Mote på 90-tallet
Neste artikkel 10 flotte Hyves gadgets

Kommentarer - 0

Ingen kommentarer

Legg en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn igjen: 3000
captcha