वर्तमान कैर्री कंडक्टर में इलेक्ट्रॉन की गति क्या है?

नासा बना चुका है प्रकाश की गति से चलने वाला यान | नासा वैज्ञानिक डिजाइन तेजी से भी प्रकाश अंतरिक्ष यान (जून 2019).

Anonim

ऐसा लगता है कि लगभग कुछ समान अवधारणाओं के झुकाव में कुछ लोग मानते हैं कि एक कंडक्टर में इलेक्ट्रॉन प्रकाश की गति के समान गति से यात्रा करते हैं। क्या आप वास्तव में सोचते हैं कि अगर एक साथ मंगल ग्रह पर एक डिटेक्टर पर पृथ्वी से लेजर बीम को आग लगाना था और पृथ्वी पर एक बैटरी और मंगल ग्रह पर बल्ब को जोड़ने वाले बहुमूल्य मीटर के तार के माध्यम से बिजली पास करनी थी, तो डिटेक्टर और बल्ब एक ही समय में प्रकाश?

क्या एक कंडक्टर में सूर्य और इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रकाश की गति उसी गति से यात्रा करती है? (छवि क्रेडिट: Pixabay.com)

क्यों प्रकाश इलेक्ट्रॉन की गति पर यात्रा नहीं कर सकते हैं

इलेक्ट्रॉन वैक्यूम में दौड़ नहीं जीत सकता है, एक कंडक्टर के अंदर अकेले रहने दो। इलेक्ट्रॉन सामान्य गति के कारण प्रकाश के समान गति पर यात्रा नहीं कर सकता है। ब्रह्मांड में प्रकाश सबसे तेज़ चीज है क्योंकि यह द्रव्यमान है; इसमें इसके साथ कोई सामान नहीं है और पूरी तरह से कोई जड़ता नहीं दिखता है जो इसकी गति में बाधा डालता है।

ब्रह्मांड में प्रकाश सबसे तेज़ चीज है क्योंकि यह द्रव्यमान है। (फोटो क्रेडिट: पिक्सल)

एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान परिमाण में काफी हद तक छोटा हो सकता है, लेकिन कण को ​​300 मिलियन मीटर / सेकेंड पर यात्रा करने से रोकने के लिए पर्याप्त है। वास्तव में, फोटॉन की उपेक्षा, क्योंकि यह द्रव्यमान है, इलेक्ट्रॉन भी सबसे हल्का कण नहीं है जिसे हमने अभी तक खोजा है; वह शीर्षक न्यूट्रिनो से संबंधित है। न्यूट्रिनो की तुलना में एक इलेक्ट्रॉन लगभग 5, 00, 000 गुना अधिक विशाल होता है।

बिजली की गति

एक व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन की गति इस प्रकार टकराव के बीच की गति है। एक इलेक्ट्रॉन शायद एक नैनोमीटर यात्रा करने में कितना समय लगता है? व्यक्तिगत वेग प्रति सेकंड लाखों मीटर के पैमाने पर मापा जाता है। हालांकि, क्योंकि उनकी गति यादृच्छिक है, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन स्कैम्पर्स एक अलग वेग के साथ।

औसत या बहाव वेग

कुछ इलेक्ट्रॉन बहुत तेजी से यात्रा करते हैं, जबकि अन्य नहीं करते हैं। यह स्पष्ट है कि प्रति सेकंड एक लाख मीटर से भी कम औसत होगा। हालांकि, आश्चर्यजनक बात यह है कि वेगों का औसत बाईं ओर दशमलव बिंदु को एक दूरी तक कैटापल्ट करता है, जिसने कल्पना भी नहीं की होगी। क्रॉस सेक्शनल एरिया के तांबा तार के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की बहाव वेग 3.00 x 10 -6 मीटर 2, जिसमें 10 ए वर्तमान होता है, लगभग 2.5 x 10 -4 मीटर / एस है, या प्रति सेकंड एक मिलीमीटर का चौथाई हिस्सा है!

डीसी वोल्टेज में वृद्धि के साथ बहाव वेग बढ़ता है, लेकिन यह एसी वोल्टेज में कमी या वृद्धि के साथ निरंतर बना रहता है

लगातार नगण्य। एसी वर्तमान की बहाव वेग डीसी वर्तमान की बहाव वेग से एक सौ से एक हजार गुना कम है। डीसी वर्तमान वाले उपरोक्त उल्लिखित तांबे के तार के लिए यह प्रति सेकंड 250 माइक्रोमीटर था, यह एसी वर्तमान वाले एक ही तार के लिए प्रति सेकंड 0.25 माइक्रोमीटर होगा।

यहां तक ​​कि संपर्क बिंदु या स्विच भी नहीं है जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन बचते हैं 0.25 माइक्रोमीटर से अधिक लंबा होता है। याद रखें कि एक एसी वर्तमान का गठन करने वाले इलेक्ट्रॉन, डीसी वर्तमान का गठन करने वालों के विपरीत, रैखिक रूप से आगे बढ़ते नहीं हैं, बल्कि टर्मिनलों के बीच वैकल्पिक होते हैं; यदि वे प्रति सेकंड 0.25 माइक्रोमीटर पर वैकल्पिक होते हैं, तो क्या वे विरोधाभासी रूप से सर्किट में प्रवेश नहीं करते हैं?

सिग्नल वेग

(फोटो क्रेडिट: पिक्साबे)

यह सच है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें प्रकाश की गति से फैलती हैं; वास्तव में, प्रकाश ही एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है। हालांकि, विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति उस माध्यम के गुणों के साथ भिन्न होती है जिसमें यह यात्रा करता है। लहरें इलेक्ट्रॉनों को एक वैक्यूम में प्रति सेकंड 300 मिलियन मीटर की यात्रा पर विकिरण करती है, लेकिन अगर वे इसकी संरचना या ज्यामिति परमिट करते हैं तो वे एक ही गति में उसी गति से यात्रा करेंगे।

लहरें, या सिग्नल कहलाती है, क्या इलेक्ट्रॉनों को 'खराब' या 'अच्छे' कंडक्टर में चल रहे हैं या नहीं, इस पर निर्भर करता है कि प्रकाश की गति 50% -90% के बीच कहीं भी यात्रा कर सकती है। यदि इलेक्ट्रॉन सचमुच सर्किट को पूरा करने के लिए बहाव करते हैं, तो आपके शयनकक्ष में दीपक कैसे तत्काल चमकता है? खैर, क्योंकि विद्युत चुम्बकीय तरंगों या सिग्नल का प्रभाव प्रकाश की गति पर नहीं, बल्कि एक वेग पर प्रभावी रूप से तात्कालिक रूप से इसे समझने के लिए पर्याप्त है। इस कारण से, दौड़ एक टाई में समाप्त नहीं हो सकती है; फोटॉन हमेशा विजयी उभरा होगा।

इस तरह के बारे में सोचें: लापरवाही से अधीर लोगों की एक कतार चित्रित करें जो अपने धब्बे में उत्सुकता से बिगड़ते हैं। अचानक, कतार में आखिरी व्यक्ति व्यक्ति को सामने धकेलने का फैसला करता है, जिसके परिणामस्वरूप उसके सामने एक को धक्का दिया जाता है। पुश या सिग्नल तत्काल यात्रा करता है, लेकिन व्यक्ति या इलेक्ट्रॉन स्वयं नहीं होता है। अगर लोग दरवाजे में प्रवेश करने के लिए कतार में थे, तो प्रचारित धक्का स्पष्ट रूप से पहले दरवाजे तक पहुंच जाएगा। हालांकि, पहला पुशर अभी भी बहुत पीछे होगा। लोगों को उत्सुकता से बिगड़ना जारी रहेगा, बस अलग-अलग इलेक्ट्रॉनों ने जबरदस्त वेगों के साथ कैसे ज़िप किया। हालांकि, औसत पर कतार एक सुस्त गति से आगे बढ़ती है।