Drifthastighet

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Drifthastighet och slumpvandring, där elektrorna sprids av atomer, enligt Drudes klassiska modell).
Strömmen i tråden i Coulomb per sekund är drifthastighet gånger laddningstäthet per längdenhet.

Drifthastighet är en medelhastighet som ofta används i situationer där många partiklar har mycket högre hastigheter i slumpmässiga riktningar. Ett exempel är i luft, där vindhastighet motsvarar drifthastighet, medan molekylernas hastigheter är mycket större. Begreppet används mest i samband med elektrisk ledning och Ohms lag.

Elektroners drifthastighet[redigera | redigera wikitext]

Ohms lag kan formuleras som

där strömtäthet i A/m² är proportionell mot elektrisk fältstyrka i V/m genom elektrisk ledningsförmåga i (·m)−1. Alternativt kan strömtätheten formuleras som

där är elektronernas drifthastighet, elektronkoncentrationen och elektronernas laddning.

Genom att kombinera ovanstående samband, fås elektronernas drifthastighet som

där är elektronmobiliteten.

Mobilitet[redigera | redigera wikitext]

Mobiliteten är ett mått på hur lätt laddningsbärare kan röra sig i material. I vakuum accelererar elektroner obegränsat i ett elektriskt fält, men i material uppnås en konstant drifthastighet bland annat eftersom elektronerna kolliderar med atomer. Detta kan uttryckas med en relaxationstid . Förloppet beskrivs så att elektronerna accelereras under en karakteristisk tid med en acceleration i fältets riktning, men att de sedan relaxerar (till exempel genom kollisioner) till en termisk hastighetsfördelning i slumpvisa riktningar. Ett uttryck för drifthastigheten blir därmed

Relaxationstiden är kort, vanligtvis av storleksordning 10−13 s. Den kan teoretiskt bestämmas ur ledningsförmågan σ:

Man kan mäta drifthastighet med Halleffekt.