Sürüklenme Hızı Nedir?
Sürüklenme hızı, bir iletkene uygulanan elektrik alan etkisiyle yük taşıyıcılarının (genellikle elektronlar) kazandığı ortalama hızdır. Tek tek elektronlar yüksek hızlarda rastgele hareket etse de, akım yönündeki net sürüklenmeleri şaşırtıcı derecede yavaştır — çoğu zaman saniyede yalnızca milimetrenin küçük bir kesri kadar. Bu hesaplama aracı, sürüklenme hızını akımdan, yük taşıyıcı yoğunluğundan, telin kesit alanından ve her taşıyıcının yükünden bulur.
Bu Aracı Nasıl Kullanırsınız?
Akım \(I\) değerini amper cinsinden, yük taşıyıcı yoğunluğu \(n\) değerini (metre küp başına taşıyıcı sayısı — bakır için yaklaşık \(8{,}5\times10^{28}\)), kesit alanı \(A\) değerini metrekare cinsinden ve taşıyıcı başına düşen yük \(q\) değerini (bir elektron için \(1{,}602\times10^{-19}\) C) girin. Araç, sürüklenme hızını metre/saniye cinsinden verir. İstediğiniz alanda 8.5e28 gibi bilimsel gösterim kullanabilirsiniz.
Formülün Açıklaması
Bu ilişki, akımın birim zamanda akan yük olarak tanımlanmasından gelir: $$v_d = \frac{\text{Akım }I}{\text{Yoğunluk }n \cdot \text{Alan }A \cdot \text{Yük }q}$$ Buradaki payda olan \(n\cdot A\cdot q\), iletkenin birim uzunluğu başına düşen toplam hareketli yükü temsil eder. Akımı bu büyüklüğe bölmek, o akımı taşımak için taşıyıcıların hareket etmesi gereken ortalama hızı verir.
Çözümlü Örnek
\(n = 8{,}5\times10^{28}\) /m³, \(A = 1\times10^{-6}\) m² (1 mm²) ve \(q = 1{,}602\times10^{-19}\) C değerlerine sahip, 1 A akım taşıyan bir bakır teli düşünelim. Payda $$8{,}5\times10^{28} \times 1\times10^{-6} \times 1{,}602\times10^{-19} \approx 13617$$ olur. Buradan $$v_d = \frac{1}{13617} \approx 7{,}34\times10^{-5}\ \text{m/s}$$ — yani yaklaşık 0,073 mm/s, ışık hızına yakın sinyal yayılımından çok daha yavaştır.
Sıkça Sorulan Sorular
Sürüklenme hızı neden bu kadar yavaştır? Çünkü taşıyıcı yoğunluğu çok büyüktür; her biri yavaş hareket eden devasa sayıda elektron bir araya gelince yine de büyük bir akım taşır.
Bu, sinyal hızından farklı mıdır? Evet — elektriksel sinyal neredeyse ışık hızında ilerlerken, tek tek elektronlar çok yavaş sürüklenir.
q için hangi değeri kullanmalıyım? Elektronlar için temel yük değeri olan \(1{,}602\times10^{-19}\) C'yi kullanın; iyonlar için bunun uygun katını alın.
