Là điện áp tốc độ của điện tử?

Hiện tại là lượng electron đi qua một dây. Chúng ta có thể nói rằng điện áp là tốc độ của những điện tử đó không?

Là điện áp tốc độ của điện tử?

Không, đó không phải là tốc độ của các electron di chuyển trong dây dẫn.

Đơn vị điện áp là năng lượng tiềm năng cho mỗi lần sạc :

Một ví dụ...

Hãy tưởng tượng chúng ta có một quả bóng có khối lượng M = 10 kg .

Quả bóng này tồn tại trong một trường hấp dẫn bảo thủ (trường hấp dẫn của Trái đất). Nếu chúng ta muốn nâng nó lên cao 1 mét, chúng ta phải - bằng cách nào đó - cung cấp một lượng năng lượng X , giúp quả bóng đủ tốc độ để di chuyển 1m trên bề mặt của nó.

Chúng tôi sẽ cung cấp cho quả bóng lượng năng lượng này về mặt động năng (tốc độ). Vì vậy, chúng tôi ném bóng lên trên với một số tốc độ, và khi bóng di chuyển lên trên, tốc độ của nó giảm xuống; và năng lượng tiềm năng của nó tăng lên cho đến khi nó dừng lại và tất cả động năng được chuyển đổi thành năng lượng tiềm năng.

Hình ảnh sau đây cho thấy lượng năng lượng tiềm năng cho một quả bóng có khối lượng M = 10 kg ở các độ cao khác nhau trên mực nước biển:

Nhưng nếu chúng ta muốn tạo ra một quy mô chung thì sao?
Đối với bất kỳ quả bóng nào có khối lượng tùy ý, ở bất kỳ độ cao nào, chúng ta có thể nhận được lượng năng lượng cho mỗi 1 kg trong đó (Năng lượng trên mỗi khối lượng):

Bây giờ chúng ta có thể nói rằng, ở độ cao 3 mét so với mực nước biển, bất kỳ vật thể nào có khối lượng X sẽ có một lượng năng lượng tương đương 29,4 joules cho mỗi 1 kg khối lượng. Điều này là do trường hấp dẫn của trái đất .

Điện áp , hoặc điện thế , là lượng năng lượng tiềm năng (joules) mà bất kỳ "cơ thể tích điện" nào trong điện trường sẽ có, cứ sau 1 vòng điện tích trong nó.

Điện áp là một tính chất của điện trường.

Một điện trường hoạt động giống như một trường hấp dẫn. Các vật thể trong một trường hấp dẫn được kéo lại với nhau. Thả một hòn đá vào trường hấp dẫn và nó sẽ tăng tốc xuống dưới, lấy năng lượng từ trường.

Điện trường, không giống như trường hấp dẫn, có cực tính. Thả một electron trong điện trường và nó sẽ tăng tốc theo hướng tích điện dương. Các electron không có điện áp, nó có điện tích: coulomb .$1.6×10^{−19}$

Bao nhiêu lực tác dụng lên electron phụ thuộc vào điện áp của các mặt tích cực và tiêu cực của trường và khoảng cách của chúng.

Đó là tất cả trong không gian trống. Còn bên trong một sợi dây thì sao? Tình huống ở đó giống như một cái ống chứa đầy quả bóng hơn là một không gian trống. Áp một lực vào quả bóng ở một đầu và nó sẽ đẩy bóng ở đầu kia ra ngoài. Đặt một điện áp vào một dây và các electron sẽ di chuyển, buộc một cái ở đầu cực dương. Lượng lực tác dụng tương ứng với điện áp đặt vào dây.

Điều quan trọng của mô hình này là lực truyền đi nhanh hơn nhiều so với các quả bóng / electron đang truyền nó - nó không yêu cầu một quả bóng / electron đi qua, nó chỉ cần nó đẩy các hàng xóm của nó đi theo.

Lấy một kịch bản thời gian thực,

Chúng ta có thể lấy nó làm nước tương tự.

Hãy xem xét một bể trên cao và một vòi nước được cung cấp từ bể trên đầu này.

Hiện nay,

Bất cứ khi nào mở một vòi nước sẽ đi qua vòi này.

Các lượng nước mà là đến qua là tương đương với hiện tại

Tại những gì áp lực đang đến, đó là điện áp

Không, điện áp là "năng lượng tiềm năng" được cung cấp cho các điện tử. Giống như bạn lấy một hòn đá và nâng lên. Cho đến khi bạn không kết nối tải, điện tử sẽ không đi đâu cả.

Nếu bạn để nó rơi xuống hòn đá (hoặc kết nối một điện trở ở nguồn điện áp của bạn), năng lượng sẽ di chuyển viên đá (electron).

Là điện áp tốc độ của điện tử?

Không

Điện áp là thước đo lượng năng lượng được cung cấp để sạc. Ở mức cơ bản nhất, một electron (điện tích cơ bản) được truyền 1.602 × 10 ⁻¹⁹ joules khi di chuyển qua hiệu điện thế một volt. Một electron sau đó được cho là có năng lượng 1 electronvolt.

Vậy điện áp là năng lượng chia cho điện tích.

Bạn có thể bắt đầu với sức mạnh và nhân nó theo thời gian để có được năng lượng:

Năng lượng = Power × time = V ⋅ Tôi × thời gian.

Bây giờ thay thế Q (tính phí) cho thời gian × hiện tại và bạn nhận được:

Năng lượng = V ⋅ Q hoặc V = Năng lượng / Q .

Đây thực sự là một câu hỏi vật lý. Tôi không tin rằng có một phương pháp thử nghiệm có sẵn trong giới hạn của ngành kỹ thuật điện để trả lời câu hỏi này một cách đáng tin cậy.

Phải nói rằng, người ta thường tin rằng tốc độ của các electron trong một dây dẫn trải qua dòng điện thực sự khá chậm so với tốc độ ánh sáng. Điều này thường được gọi là "tốc độ trôi" của các điện tử. Tuy nhiên, ảnh hưởng của điện áp và dòng điện lên các electron được truyền qua dây dẫn với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Sự tương tự thông thường là một ống chứa đầy viên bi. Nếu bạn đẩy viên bi ở một đầu ống thì viên bi ở đầu kia sẽ gặp lực đẩy gần như ngay lập tức mặc dù không có viên bi trung gian nào di chuyển.

Điện áp là áp suất đẩy các electron xung quanh một mạch. Nó không nói gì về tốc độ của chúng. Nếu bạn sử dụng pin 1,5V và không kết nối nó với bất cứ thứ gì, thì vẫn có mặt 1,5V, mặc dù không có điện tử nào chảy ở bất cứ đâu.

Hơn nữa, điện áp là chênh lệch áp suất giữa hai điểm. Bạn chỉ có thể đo điện áp giữa điểm này và điểm khác. Đó là lý do tại sao nó còn được gọi là "sự khác biệt tiềm năng".

Có thể tính tốc độ electron trung bình nếu bạn biết dòng điện, tính chất vật lý của dây (đặc biệt là diện tích mặt cắt của nó) và tính chất của vật liệu mà dây được tạo ra (khoảng cách giữa các nguyên tử và bao nhiêu điện tử tự do có mỗi nguyên tử).

Không, điện áp không phải là tốc độ của các điện tử thông qua một dây, nhưng hiện tại (gần như) là.

Bạn nói, "Hiện tại là lượng electron đi qua một sợi dây", nhưng điều này không hoàn toàn chính xác. Hiện tại là lượng điện tích (electron) đi qua một dây dẫn trên một đơn vị thời gian. Các ampe , đơn vị của chúng ta về biện pháp cho hiện tại, được định nghĩa là 1 culông phí điện mỗi giây. Hiện tại là một giá trị tỷ lệ.

Đối với sự tương tự của ống nước , điện tích (coulomb) tương tự như thể tích của nước (gallon), dòng điện (ampe) tương tự như tốc độ dòng nước (gallon mỗi phút) và điện áp tương tự với áp lực nước gây ra lưu lượng.

Điện áp không phải là một tính chất của điện tử. Electron là 'chủ thể' như nó là. Điện áp (hoặc chênh lệch tiềm năng) là 'khả năng' vận chuyển một điện tích nhất định. Trong điện tử, điện tích này thường được mang theo điện tử. Một điện áp cao hơn có thể mang nhiều electron hơn, do đó tạo ra một dòng điện cao hơn.
Một cách khác để xem xét nó là điện áp là lượng năng lượng tiềm năng mà một electron thu được hoặc mất đi bằng cách di chuyển từ tiềm năng này sang tiềm năng khác. Theo cách này, điện áp rất giống với năng lượng tiềm tàng trong động học - nếu tôi nâng một quả bóng, tính chất của quả bóng không thay đổi nhưng nó có được năng lượng tiềm năng.

Nếu một electron là một viên bi, thì điện áp giống như chiều cao của độ dốc mà viên bi nằm trên đỉnh.

Nó có thể là một thực sự cao dốc - cao dặm. Nó có thể là một sự gia tăng nhỏ - chỉ một vài cm. Đó là những gì được xác định bởi điện áp.

Tốc độ của các điện tử phụ thuộc vào mật độ của dây. Nó cũng phụ thuộc vào số lượng nguyên tử tự do trong dây dẫn.

Hãy nghĩ về nó như đẩy cát qua đá. Những viên đá càng dày đặc thì càng khó đẩy cát qua nó.

Càng có nhiều cát (điện tử tự do) bên trong, bạn sẽ càng cần ít khoảng cách hơn để đẩy cùng một lượng cát rơi ra ở đầu kia.

Để biết chi tiết, bạn có thể đọc về vận tốc trôi . Tốc độ thực tế của một điện tử trong ví dụ chỉ bằng 23 Thay đổi / s.

Trên thực tế, điện áp sẽ ảnh hưởng đến tốc độ của các điện tử : trong công thức đã cho, thay thế I bằng U / R và bạn sẽ thấy rằng vận tốc sẽ tăng theo điện áp.

Rất nhiều thông tin tốt ở đây để hy vọng làm rõ câu hỏi của bạn.

Điện áp có thể được coi là chênh lệch năng lượng giữa hai điểm trong một mạng (chênh lệch tiềm năng), hãy nghĩ về điện áp rơi trên một điện trở. Khác nhau ở mỗi đầu do công suất tiêu tán trên chính điện trở.

Nếu bạn xem xét điện áp cung cấp cho một mạch (EMF, suất điện động), thì đó có thể được coi là áp suất buộc dòng điện qua mạch.

một lưu ý về dòng điện tử

Quy ước được coi là dòng điện chuyển từ + sang -, tuy nhiên dòng điện tử này là - đến +. Các công thức, v.v ... tất nhiên sẽ hoạt động theo quy ước này, vì thông thường chúng ta không quan tâm đến dòng điện tử, trừ khi chúng ta vào công cụ bán dẫn, tuy nhiên điều quan trọng cần nhớ là chúng thực sự chảy từ - đến + (electron là chất mang điện tích âm).

Tôi hy vọng điều này cùng với nhiều ý kiến ​​khác giúp. Tony

Không. Câu trả lời đơn giản nhất có thể là điện áp là mật độ của các electron. Đó là, "áp lực" cần thiết để đẩy họ lại với nhau chống lại lực đẩy của họ. Tất nhiên, điều này phức tạp bởi các yếu tố khác như phương tiện mà chúng đang di chuyển.