Дрейфовая скорость определяется как средняя векторная сумма скоростей электронов. Дрейфовую скорость нельзя путать с тепловой скоростью vт, которая равна среднему модулю скорости электронов:
Cсредняя тепловая скорость связана с температурой металла соотношением
mvт2 = 3kT откуда следует, что при комнатной температуре ~ 300К, тепловая скорость значительна и имеет порядок 105 м/с.
В силу того, что направления скоростей электронов хаотичны, в отсутствии электрического поля дрейфовая скорость равна нулю. При воздействии электрического поля электроны получают некоторую добавочную составляющую в направлении поля. Однако эта добавка незначительна, и практически не влияет на характер движения электронов. Элементарные расчёты показывают, что при самом жёстком режиме протекания тока, величина дрейфовой скорости протекания тока составляет не более ~ 10-4 м/с, то есть на 9 и более порядков меньше тепловой. Это связано с тем, что электроны, приобретая от внешнего поля незначительный избыток энергии (сверх тепловой энергии), тут же рассеивают его в материале в результате взаимодействия с динамическими и статическими дефектами. В условиях столь больших сил «терния» имеет место прямая пропорциональность между дрейфовой скоростью и напряжённостью поля:
Электрический ток в газах. Видеоурок 49. Физика 10 класс
vдр = m E; (1.3)
Коэффициент пропорциональности m носит название «подвижность» [м2 / В с]. Подстановка (1.3) в (1.1) даёт
j = q n m E; (1.4)
Коэффициент пропорциональности между плотностью тока и напряжённостью поля носит название «удельная проводимость» [g] = [1 / Ом м], а величина, обратная ему – «удельное сопротивление» [r] = [Ом м]:
g = q n m; r = 1/g. (1.5)
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Лавинный механизм в сильном электрическом поле , страница 5
Это статистическое уравнение, в котором неизвестное – только продольная составляющая скорости Vt. Можно провести усреднение по столкновениям, вводя частоту столкновений ν (число ударов в единицу времени) и средний косинус угла отклонения – эта характеристика реакции не сильно отличается от нуля. Обычно вводят эффективную частоту столкновений: νэфф =ν(1-θ>).
Надо сказать, что предположение о том, что частота столкновений не зависит от энергии электрона, также достаточно грубое приближение.
Получаем уравнение усредненного движения:
Будем называть далее усредненную продольную скорость дрейфовой скоростью Vd.
Подвижность.
Уравнение ( 7 ) интегрируется для случая однородного поля. Решение имеет вид ( 8 ):
Решение ( 8 ) демонстрирует, что средняя продольная компонента скорости Vd быстро устанавливается. Время установления составляет порядка 1/νэфф, то есть порядка времени между столкновениями. Стационарное значение дрейфовой скорости Vd равно:
Урок 294. Основы электронной теории электропроводности металлов
Коэффициент пропорциональности μ между дрейфовой скоростью и напряженностью поля называется подвижностью.
Итак, в рамках данной модели оказывается, что электрон перемещается вдоль поля с постоянной скоростью. Но это не означает, что в среднем возникает сила, аналогичная силе трения, которая не дает увеличиваться импульсу и поглощает энергию, передаваемую электрическим полем. Ведь мы сами заложили в модель тот факт, что в упругих столкновениях энергия не теряется. Противоречия здесь нет, столкновения останавливают рост средней скорости, но не среднеквадратичной.
Дрейфовая и тепловая скорости.
Дрейфовая скорость Vd определяет перемещение электрона в пространстве на масштабах много больше пробега между столкновениями. В каких случаях можно использовать эту величину?
Плотность электрического тока при движении набора частиц с зарядами qi и скоростями Vi в области пространства с объемом V равна:
При большом числе частиц в объеме с одинаковыми зарядами происходит усреднение вектора скорости. Таким образом, с электрическим током связана именно усредненная скорость V>, то есть дрейфовая скорость.
С другой стороны, способность электрона ионизовать или возбудить молекулу, зависит от его кинетической энергии. Средняя кинетическая энергия определяется среднеквадратичной скоростью V 2 >. Назовем эту величину тепловой скоростью Vth:
Именно через нее выражается средняя кинетическая энергия электронов:
Полный путь и путь по дрейфу.
Дрейфовая скорость позволяет вычислять перемещение электрона за много упругих ударов. Выше было показано, что вне зависимости от начальной скорости через несколько упругих ударов электрон в среднем начинает двигаться вдоль силовой линии. Значит, на больших масштабах мы можем считать, что электрон двигается вдоль силовой линии. Силовая линия поля представляет усредненную гладкую траекторию движения электрона в воздухе. Длина участка силовой линии, которую прошел электрон, называют путь по дрейфу.
Однако реальная траектория электрона оказывается хаотичной, а значит, более протяженной. Длина реальной траектории электрона называется полный путь.
Дрейфовая скорость дает нам перемещение электрона вдоль силовой линии на больших пространственных масштабах, а значит, связана с путем по дрейфу sd:
Тепловая скорость связана с полным путем sполн:
Источник: vunivere.ru
Туризм и путешествия
- Авиаперевозка и транспорт
Как сейчас долететь до Европы: цены на билеты со стыковкой в Ереване
Улететь из Санкт-Петербурга в Венецию можно за 11,7 тыс. руб. VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Благодаря относительно недорогим авиабилетам в Ереван, а также… Подробнее »
Музеи Санкт-Петербурга: туристы из Азии и СНГ возвращают турпоток на прежний уровень
Местные часто видят на улицах китайцев VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Турпоток Санкт-Петербурга начал восстанавливаться благодаря гостям из Азии и СНГ. Об этом… Подробнее »
Как выбрать отель на Мальдивах
Дежурный турагент ответила на вопросы подписчиков «Крыши ТурДома» VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку В телеграм-канале «Крыша ТурДома» сегодня обсуждали отдых на Мальдивах: в… Подробнее »
В отеле «Аквалоо» в Сочи несколько детей пострадали от сильной аллергии после купания в бассейне
Родители хотят, чтобы были приняты меры VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку После купания в бассейне сочинского отеля «Аквалоо» 3* сразу несколько детей пострадали… Подробнее »
Пляжи Сочи: туристов удивили высокие цены на вход
Мнение: это фильтр от «деревенских» VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Туристы поделились прайсом на услуги пляжа отеля Radisson в Сочи. Он принадлежит отелю,… Подробнее »
В Германии конфискуют автомобили с российскими номерами
Что пишут автомобилисты о поездках по ФРГ VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Последние случаи, когда автомобили с российскими номерами арестовывали в Германии, а… Подробнее »
В отеле «Аквалоо» в Сочи несколько детей пострадали от сильной аллергии после купания в бассейне
Родители хотят, чтобы были приняты меры VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку После купания в бассейне сочинского отеля «Аквалоо» 3* сразу несколько детей пострадали… Подробнее »
Новости Пхукета: российский турист умер после падения с 6-этажного местного храма
Мотивы поступка неясны VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Тайским спасателям не удалось помочь российскому туристу на острове Пхукет, который сегодня забрался на крышу… Подробнее »
Во Внуково из переноски сбежал кот по имени Котик
Хозяева питомца обратились в полицию и согражданам за помощью VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Во Внуково третий день ищут сбежавшего из переноски кота… Подробнее »
Отели в Египте с лагунами и сетками от акул: безопаснее ли они для отдыха
Специалисты турагентств привели примеры VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку После новости о гибели россиянина из-за нападения акулы в Египте туристы и турагенты делятся местами… Подробнее »
Сколько стоит билет из Москвы в Калининград
Средняя цена перелета до середины августа – около 11 тысяч рублей в один конец VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку После того как в… Подробнее »
В отеле «Аквалоо» в Сочи несколько детей пострадали от сильной аллергии после купания в бассейне
Родители хотят, чтобы были приняты меры VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку После купания в бассейне сочинского отеля «Аквалоо» 3* сразу несколько детей пострадали… Подробнее »
Новости Таиланда: туристам советуют носить с собой паспортные данные из-за массовых рейдов полиции
Отдыхающим советуют ходить с паспортом VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Иммиграционная служба Таиланда пообещала очистить страну от всех нарушителей визового режима в течение… Подробнее »
Евгений Пригожин замечен в Минске в отеле Green City
Туристы хвалят Green City 3* за удачное расположение VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Евгений Пригожин был замечен в отеле Green City в Минске,… Подробнее »
Сколько стоят билеты в Сочи и Анапу
Исторические аммендорфы прошли модернизацию VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Чтобы сократить дефицит билетов на южные курорты, РЖД пришлось задействовать все имеющиеся вагоны, в… Подробнее »
Певица Виктория Дайнеко пожаловалась на отель Азимут в Якутске: в номер проник посторонний человек
Гастроли в Якутске обернулись скандалом VkontakteTwitterWhatsappСкопировать ссылку Певица Виктория Дайнеко пожаловалась, что в якутском отеле «Азимут» кто-то пил пиво в… Подробнее »
Источник: otvetiq.com