전압이 가해지면 전자가 실제로 흐르나요?

전자가 이동하는 측면에서 전류를 생각하면 전기가 작동하는 방식에 대한 열악한 정신 모델로가는 길을 시작하십시오. 여기에 몇 가지 잘못된 점이 있습니다.

• 전자는 많은 전하 캐리어 중 하나입니다. 모든 이온은 또한 전하 캐리어입니다.

• 전자 균형을 이루는 양성자도 마찬가지로 중요합니다. 전자 만 있으면 우주의 모든 전자가 서로 튕겨 우주로 튀어 나올 것입니다.

• 전자는 음전하를 띠고 있으므로 자신을 혼동하게됩니다. 아무 이유도없이 부정적에서 긍정적으로 어떻게 흘러가는지 생각합니다. 실제로는 전혀 문제가되지 않습니다.

• 전자는 실제로 항상 모든 임의의 방향으로 맴돌고 있으며, 이에 비해 전류로 인한 움직임은 미미합니다.

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중요한 것은 이것입니다. 전하 캐리어 (전자 중 하나임)는 기전력 을 전달하는 데 사용될 수 있습니다. (보통 전압이라고합니다.) 이것은 매우 일반적인 개념입니다. 막대의 한쪽 끝을 밀고 막대의 다른 쪽 끝에 기계적 힘을 전달할 수 있습니다. 막대가 움직이나요, 언제 이러나요? 하지만 여기에는 두 가지 일이 발생합니다.

1. 파동이 해당 물질에서 소리의 속도로 전파되면서 막대를 통해 전달됩니다.
2. 또한 힘을 전달하면 막대가 이동하며 대부분의 경우 훨씬 느린 속도로 움직입니다.

막대의 경우 차이가 분명하지만 전하를 볼 수 없기 때문에 차이가 분명하지 않습니다. .

당신의 질문은 : 전자가 실제로 흐르나요? 전압이인가 되었습니까? 엄밀히 말해서 대답은 아마 이며 흐름 이 의미하는 바에 따라 다릅니다. 질문과 비슷합니다. 줄을 당기면 로프가 움직입니까? 글쎄, 풍선에 부착되어 있으면 많이 움직일 수 있습니다. 벽돌 벽에 부착되어 있으면 전혀 움직이지 않을 수 있습니다.

전하 캐리어 (전자와 같은)의 움직임은 전류 입니다. 전류가 있으면 전하 캐리어의 순 운동이 있습니다. 순 흐름이 없더라도 개별 물 분자가 파이프를 따라 몰려 다니는 것처럼 실제로 그들은 온통 몰려 들고 있습니다. 전류는 평균 움직임을 나타냅니다. DC 전류의 경우 평균적인 움직임은 원형입니다.

이 작업을 수행하기 위해 개별 전하 캐리어가 상호 작용하는 방식은 복잡하며 전자 문제가 아니라 실제로 물리학 문제입니다. 그러나, 이 필드에 대한 MIT 자습서 를 확인하시기 바랍니다.

댓글

• 하지만 전자 한 뭉치가 서로 껴안는 것이 아니라 떨어져 날아갈 것입니다.
• @WoutervanOoijen 네, 네 말이 맞았 나봐요 🙂 어쨌든 아주 다른 세상 이겠죠!
• 내가 읽은 모든 것의 90 %는 전자가 움직이고 전자가 느슨해지면 아주 잘못되었습니다.

전자는 전압이 가해지면 물리적으로 움직이 합니다 – 매우 느리게 .

직경 2mm 구리선을 통해 1A 부하 (전구처럼)에 전력을 공급하는 100VDC에서 전원이 공급되는 회로는 전자가 다음 속도로 움직이는 것을 볼 수 있습니다.

\ $ \ dfrac {I} { Q \ cdot e \ cdot R ^ 2 \ cdot \ pi} \ $

여기서

• Q는 구리 입방 센티미터 당 전자 수입니다 (대략 \ $ 8.5 \ times 10 ^ {22} \ $)
• R은 와이어의 반경
• e는 전자 당 전하 (대략 \ $ 1.6 \ times 10 ^ {-19}) \ $ 쿨롱)

이것은 8.4cm / 시간 까지 작동합니다. 정확히 빠르지는 않습니다.

핵심은 경주하는 것이 에너지 라는 사실입니다. 회로를 통해 거의 순간적으로-전자 자체가 아닙니다. (전자는 에너지가 빠르게 흐를 수 있도록 편리한 “고속도로”를 만듭니다.)

전압 하에서 전자의 느린 드리프트가 실제로 에너지 흐름과 같은 이름으로 끝나게 된 것은 불행한 일입니다. 회로에서 작동합니다.

댓글

• 전자의 느린 드리프트가 없으면 전류가 없으므로 ‘ 에너지 흐름이 없습니다. 에너지 흐름을 전력이라고하며 우리가 아는 바와 같이 \ $ P = IE \ $입니다. \ $ I = 0 \ $이면 에너지 흐름이 없을 수 있습니다. 따라서 이름이 절반 일 수도 있습니다. 🙂
• 정말입니다. AC에서는 그냥 흔들 리기 만합니다. ‘ t는 그 자체로 정말로 순환합니다.
• Q = 8.5 × 10 ^ 22 Elektrons / cm ^ 3은 당 전자의 총 수입니다. 이러한 전자 중 일부만이 전도에 참여하는 자유 전자입니다 ( en.wikipedia.org/wiki/Free_electron_model ). 따라서이 공식은 틀 렸습니다.
• @Curd 번호가 잘못되었는데 어디서 얻었습니까? > ” Q = 8.5 × 10 ^ 22 Elektrons / cm ^ 3은 합계입니다. Cu 부피당 전자 수. ” 아니요, 구리의 총 전자 수 / cm ^ 3은 2.46×10 ^ 24입니다. 따라서 각 원자가 금속의 전자 바다에 이동 전자를 하나만 제공한다면 ‘ 자유 전자 밀도 = 2.46e24 / N, 여기서 N = 29는 구리입니다. 위의 방정식이 맞습니다. Halliday / Resnick 물리학 또는 wikipedia, Drift_velocity
• @wbeaty : 네, 맞아요 (나는 ‘ Halliday가 없지만) 다시 계산하여 cm ^ 3 당 총 전자 수로 rho / Mm * Na * 29 = 2.44E24를 얻었습니다 (rho densisty, Mm 몰 질량, Na = AVogadro ‘의 번호). ‘ 2 년 전 계산이 기억 나지 않습니다 …

편리한 추상화와 물리적 현실을 혼동하지 마십시오.

• “회로 “는 우리가 세상에 대해 더 나은 추론을 할 수 있도록 설계된 추상적 인 개념입니다.
• 전자는

폐쇄 경로에 대한 참고 사항

폐쇄 경로 회로는 전자가 소스로 돌아 오는 것을 의미하지 않습니다. 또한 소스를 떠나는 전자는 다음과 같습니다. 소스의 다른 극으로 돌아가는 동일한 전자는 극히 드뭅니다 (속도 설명은 @madmanguruman의 답변 참조).

기계적 비유

떨어지는 도미노 같다. 에너지 파동은 떨어지는 도미노를 통해 전파되지만 도미노는 많이 변환되지 않습니다.

에너지는 전자의 전하에 적용된 힘 (전압)을 곱한 것입니다. 이것은 (압도적으로) 힘입니다. 전하 (전자)가 아닌 금속 격자를 통해 이동합니다.

이 그림과 같이 :

힘은 볼을 가로 질러 전달되지만 볼은 대부분 제자리에 머물러 있습니다. 중력에 의해 균형을 이루는 기계식 볼과는 달리 갈바니 전지 (배터리)의 금속 와이어에 전자가 있습니다. 전자의 전반적인 드리프트 (예 : 교통 체증 자동차).

추가 정보

이것을 고려할 수 있습니다. 제가 비슷한 물리학 질문에 대답했습니다.

댓글

• 아, 회로는 일반적인 매크로 객체이고 전자는 강력한 QM 행동이지만 동의합니다. 우리는 호스를 통해 충전 된 모래로 만든 회로 나 회전하는 플라스틱 바퀴에 충전 된 금속 볼을 사용하여 많은 추상화를 제거 할 수 있습니다. 어쨌든 전하 드리프트 (전류)는 모든 회로에서 필요합니다 . 비유 : 기계식 구동 벨트를 사용하면 벨트가 시간당 미터로 움직이면서 킬로와트를 전달할 때까지 저속에서 더 높은 힘 / 장력을 사용합니다. 운동보다 힘이 더 중요한 것처럼 보인다 . 느린 벨트를 멈 추면 에너지도 멈 춥니 다.

우리는 여기서 금속에 대해 이야기하고 있습니다. 일반적으로 금속 물체는 분자로 구성되지 않습니다. 모두 함께 그룹화 된 금속 원자로 구성됩니다. 이는 아래 그림과 같습니다.

빨간색 원은 전자입니다. 보시다시피 전자가 “속하는”원자를 말할 수는 없습니다.이 전자는 원자 사이의 연결을 형성하므로 두 원자에 속합니다.

이제 전류가 흐르기 시작하면이 전자가 실제로 움직입니다. 전류가 흐르면 에너지가 전달됩니다. 원자는 쉽게 움직일 수 없기 때문에 전자는 움직여야합니다.

전류의 암페어 단위에서도 이것을 볼 수 있습니다. 1 암페어는 초당 1 쿨롱과 같습니다. 쿨롱 (C)은 전하 단위 (Q). 1 암페어는 1 쿨롱 전하가 1 초 동안 특정 지점을 통과 함을 의미합니다.이 전하는 실제로 물체 1에서 물체 2로 흐르는 전자에 의해 생성됩니다.

DC 전류 (예 : 일반적인 배터리 구동 애플리케이션)에 대해 이야기하면 이러한 전자는 소스로 돌아 가지 않습니다. 다음 회로를 고려하십시오.

처음에는 음수와 양수 사이에 전하 차이가 있습니다. 극 : 음극에는 과잉 전자가 있습니다. 이것은 힘 (전압)을 생성하고 두 극 (와이어와 전구) 사이에 링크가 있기 때문에 전자가 흐르기 시작합니다. 전자는 더 이상 전하의 차이가 없을 때까지 (또는 전류가 흐르지 않을 정도로 적을 때까지) 음극에서 전구를 통해 양극으로 이동합니다.

이제 이러한 전자가 소스로 돌아 가지 않았 음을 볼 수 있습니다. 그들은 음극에서 시작하여 양극에서 끝났습니다.

우리는 이것을 폐쇄 경로라고 부릅니다. sa circle : 전류는 배터리에서 시작하여 배터리에서 끝납니다. 배터리가 실제로 양극과 음극이라는 두 가지 물체로 존재하기 때문에 혼란이 있습니다.

이 회로를보세요 (기본적으로 동일하지만 배터리 대신 커패시터 대신 저항을 사용합니다. 전구의) :

전류는 커패시터의 오른쪽에서 흐릅니다 (음전하, 전자 잉여 ) 커패시터의 왼쪽에있는 저항을 통해 (양전하, 전자 부족) 여기에서 커패시터 플레이트가 분리되어있어 실제로 닫힌 경로가 아님을 쉽게 알 수 있습니다.

전류가 커패시터에서 시작하고 끝나기 때문에 폐쇄 경로라고 부릅니다.

전자가 실제로베이스로 돌아갈 필요가 없기 때문에 이제 이해할 수 있습니다. 전자는 지구로도 흐를 수 있습니다. 이것은 번개에서도 발생합니다. 전자는 전하의 차이를 중화시키기 위해 구름에서 지구로 (또는 그 반대는 알 수 없습니다) 흐릅니다.

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• 번개 관련 : 양방향. ” 전 세계적으로 평균적으로 마이너스 번개 섬광이 전체 타격의 약 90 %를 차지하는 대부분을 차지합니다. … 그건 그렇고, 긍정적 인 번개는 최대 300,000 암페어의 매우 큰 전류를 생성 할 수 있기 때문에 가장 위험한 것으로 믿어집니다! ” ( 출처 )
• @Camil (의도 된 말장난) 에너지가 마음에 들지만이 답변에는 미묘한 부정확성이 많이 있음을 알고 있어야합니다. 혼동은 배터리에 두 개의 극이 있다는 것이 아닙니다. 혼동은 회로가 단일 전자의 움직임을 설명하지 않는다는 것입니다. ‘ ‘ 그들은 집합 적 행동과 에너지 전달을 설명합니다. 대답은 OP가 질문을하도록 유도 한 동일한 혼란스러운 가정을 계속합니다. 초록에서 논의하십시오.이 경우 전류는 소스로 돌아 가야합니다. 또는 전자와 물리적 등전위 표면 의지 태도를 논의해야합니다.
• p.s. -나는 투표하지 않았습니다. 다른 사람이 할 경우를 대비하여 기록을 위해. -” 나는 아닙니다! “;)
• 전자는 이동하지 않지만 지적 할 가치가 있습니다. 배터리를 통해 current 는합니다. 이것이 배터리에 전해질이 있어야하는 이유이며, 전자는 ‘이를 통과 할 수 없지만 양이온은 이동할 수 있기 때문에 정확하게 작동합니다. 전자의 반대 방향으로 이동하는 양이온은 화학 에너지가 고갈 될 때까지 회로를 통해 이동하는 전자가 평형을 만드는 것을 방지합니다. 이온과 전자는 반대 방향으로 이동하지만 전하가 반대이며 함께 한 방향으로 완전한 전류 회로를 만듭니다.
• @CamilStaps 개별 전자는 가능한 모든 곳에서 임의의 경로를 취합니다. 아마도이 동작의 대부분은 열 노이즈에 기인 한 것이지 그것이 부품이되는 전기 기계가 아니었을 것입니다. 전자의 많은 (십억 개 이상)의 평균 운동을 취해야 만 전자가 다른 방향보다 한 방향으로 더 많이 움직이고 있음을 알 수 있습니다. 그리고 회로는 ‘ 전자 흐름을 설명하지 않고 전류 흐름을 설명합니다.