Driftgeschwindigkeit

Freie Elektronen in einem Leiter bewegen sich auf zufälligen Pfaden und kollidieren mit anderen Elektronen und Teilchen.

In einem elektrischen Feld driften die sich zufällig bewegenden Elektronen allmählich in die entgegengesetzte Richtung zum angelegten elektrischen Feld.

Daher wird die durchschnittliche Geschwindigkeit von frei geladenen Teilchen in einem Material aufgrund eines elektrischen Feldes als Driftgeschwindigkeit bezeichnet. Es ist das Verhältnis des Stroms in einem Leiter zum Produkt aus der Konzentration geladener Teilchen, der Ladungsgröße jedes Teilchens und der Querschnittsfläche des Leiters. Die SI-Einheit der Driftgeschwindigkeit ist Meter pro Sekunde.

Stellen Sie sich einen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1 mm vor. Wie hoch wäre die mittlere Driftgeschwindigkeit der Elektronen im Draht, wenn ein Strom von 10 A durch ihn fließt?

Berechnen Sie zunächst die Dichte der freien Elektronen im Kupferdraht. Die Anzahl der freien Elektronen in Kupfer entspricht der Anzahl der Kupferatome pro Kubikmeter. Berechnen Sie zweitens die Querschnittsfläche des Drahtes.

Durch Neuanordnen und Ersetzen der Terme kann die Driftgeschwindigkeit bestimmt werden. Das Minuszeichen zeigt an, dass sich die Ladungen in die entgegengesetzte Richtung zum herkömmlichen Strom bewegen.