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सामान्य तौर पर इलेक्ट्रॉन एक यादृच्छिक गति प्रदर्शित करते हैं। इस प्रकार यह माना जाता है कि एक निश्चित दिशा में घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या विपरीत दिशा में चलने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या के लगभग बराबर होती है। तो ऐसा कहा जाता है कि विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में, इस मामले में इलेक्ट्रॉनों का कोई शुद्ध प्रवाह नहीं होता है।
लेकिन एक विद्युत क्षेत्र में, जबकि प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक यादृच्छिक गति प्रदर्शित करता है, इलेक्ट्रॉनों को विद्युत क्षेत्र द्वारा विपरीत दिशा में एक बल लगाया जाता है। वे लागू विद्युत क्षेत्र के विपरीत दिशा में “बहाव” हो जाते हैं।
अनुगमन वेग = एक कंडक्टर के मुक्त इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्राप्त औसत वेग, जिसके साथ इलेक्ट्रॉनों को विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में प्रवाहित किया जाता है, बाहरी रूप से कंडक्टर में लगाया जाता है।
अनुगमन वेग क्या है? | (Anugaman veg kya hai )
अनुगमन वेग (drift velocity ) जब किसी तार को बैटरी से जोड़ा जाता है। तो बैटरी का विभव इलेक्ट्रॉनों को तीव्र गति नहीं दे पाता है तब निम्न विभव से उच्च विभव वाले सिरे की ओर एक नियत वेग ही दे पाता है। इसी नियत वेग को अपवाह वेग या अनुगमन वेग कहते हैं। इसे vd से प्रदर्शित करते है। j = nevd
दूसरे शब्दों में, जब किसी चालक में धारा प्रवाहित की जाती है तो चालक में उपस्थित इलेक्ट्रॉन एक निश्चित वेग 10⁻4 मीटर/सेकंड से गति करने लगता है। इलेक्ट्रॉनों के इस नियत सूक्ष्म वेग को अपवाह वेग या अनुगमन वेग कहते हैं।
जब लंबाई (I) के कंडक्टर पर एक संभावित अंतर (v) लागू किया जाता है, तो कंडक्टर में एक विद्युत क्षेत्र (e) विकसित होता है (ई = एलवी) इस क्षेत्र के कारण कंडक्टर के प्रत्येक मुक्त इलेक्ट्रॉन को विद्युत बल एफ का अनुभव होता है =−eE चालक के धनात्मक सिरे की ओर और इसलिए यह धनात्मक सिरे की ओर त्वरित गति (a=mF) m शुरू करता है। अपनी त्वरित गति के दौरान यह चालक के अन्य इलेक्ट्रॉनों और धनात्मक आयनों से टकराता है। इसलिए इसका वेग हमेशा बदलता रहता है। इलेक्ट्रॉन की इस गति को ‘बहाव गति’ के रूप में जाना जाता है और दो क्रमिक टक्करों के बीच के औसत वेग को ‘बहाव वेग’ के रूप में जाना जाता है। इसे vd द्वारा निरूपित किया जाता है।
v = 1/ nAq
जहाँ, ‘v’ इलेक्ट्रॉनों का अपवाह वेग है
‘I’ कंडक्टर (एम्पीयर) के माध्यम से बहने वाली धारा है
‘A’ कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र है (m2)
‘q’ चार्ज कैरियर पर चार्ज है (कूलम्ब, c)
आप अनुगमन वेग की गणना कैसे करते हैं?
अपवाह वेग वह औसत वेग है जिसके साथ इलेक्ट्रॉन क्षेत्र की विपरीत दिशा में बहाव करते हैं। हम इलेक्ट्रॉनों के त्वरण से शुरू करते हैं, a = F/m = eE/m। इस त्वरण के कारण प्राप्त औसत वेग, अर्थात अपवाह वेग = a*t = eEt/m।.
मुक्त इलेक्ट्रॉनों का अनुगमन वेग क्या होता है?
इसे औसत वेग के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसके साथ एक बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में मुक्त इलेक्ट्रॉनों को एक कंडक्टर (विद्युत क्षेत्र के विपरीत) के सकारात्मक छोर की ओर ले जाया जाता है।
इलेक्ट्रॉन अनुगमन वेग क्यों प्राप्त करते हैं?
इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है। गति के दौरान, इलेक्ट्रॉन अन्य त्वरित इलेक्ट्रॉन और परमाणु से टकराते हैं, इसलिए वे गतिज ऊर्जा खो देते हैं। इसलिए, वे निरंतर गति नहीं कर सकते हैं, इसलिए वे स्थिर औसत अनुगमन वेग के साथ चलते हैं।
विद्युत धारा और अनुगमन वेग में संबंध
माना किसी चालक तार का अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल A तथा चालक की लंबाई l है। चालक में कुल इलेक्ट्रॉनों की संख्या N = nAl, चूंकि चालक पर कुल आवेश Q = N.e, Q = nAl.e, लगने वाला समय t = l/Vd, चूंकि प्रवाहित धारा i = Q/t = i = nAl.e/l/Vd = i = nAle × Vd/l = i = nAeVd यही धारा एवं अनुगमन वेग में संबंध है।
यदि धारा घनत्व J हो तो J = I/A = nAeVd/A = J = neVd यही धारा घनत्व एवं अनुगमन वेग में संबंध है।
अनुगमन वेग के आधार पर ओम का नियम की उत्पत्ति
माना किसी चालक तार की लंबाई l है और उसका परिच्छेद क्षेत्रफल A है। जब इसके सिरो के बीच विभवांतर स्थापित किया जाता है तो इसमें धारा बहने लगती है। यदि तार में इलेक्ट्रॉन की संख्या n व उनका अनुगमन वेग Vd हो तब धारा i = n.e A Vd (समीकरण 1), यदि तार के सिरों के बीच का विभवांतर V हो तो तार के प्रत्येक बिंदु पर विद्युत क्षेत्र E = V/l, विद्युत क्षेत्र द्वारा प्रत्येक मुक्त इलेक्ट्रॉन पर लगाया गया बल F = e.E = e.V/l चूंकि V/l है। यदि इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान m हो तो इस बल के कारण उत्पन्न a = F/m = a = eV/l.m चूंकि F = eV/l (समीकरण 2)
मुक्त इलेक्ट्रॉन के बार-बार टकराने से, विद्युत क्षेत्र की विपरीत दिशा में इनका वेग बढ़ जाता है। यदि इलेक्ट्रॉनों की धनायनो उसे दो क्रमागत टक्करो का समय τ (टाऊ) हो तो इलेक्ट्रॉन के वेग में aτ की वृद्धि होगी। यदि विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में किसी इलेक्ट्रॉन का वेग u₁ हो तो, विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में यह u₁ + aτ₁ हो जायेगा।
इसी प्रकार अन्य इलेक्ट्रॉन के वेग (u₂ + aτ₂), (u₃ + aτ₃) होंगे। तब Vd = (u₁ + aτ₁) + (u₂ + aτ₂) + un + aτn/n, Vd = u₁ + u₂ + un/n + a (τ₁ + τ₂ + τn)/n, Vd = 0 + aτ (समीकरण 3), τ = (τ₁ + τ₂ + τn)/n
समीकरण 2 का मान समीकरण 3 में रखने पर Vd = eVτ/l.m यह अनुगमन Vd, श्रान्तिकाल τ तथा विभवांतर V में सम्बन्ध है।
Vd का मान समीकरण 1 में रखने पर i = neAeVτ/m.l, V/i = ml/ne²Aτ, ml/ne²Aτ एक निश्चित ताप नियतांक है। V/i = R यही ओम का नियम है।
बहाव वेग कुछ हद तक एक स्कूल में छात्रों की अनुशासित रेखा की गति की तरह है।
आमतौर पर, इलेक्ट्रॉन एक कंडक्टर में बेतरतीब ढंग से घूमते हैं, लेकिन जब एक विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है तो यह उन पर एक बल लगाता है और यह यादृच्छिक गति एक दिशा में एक छोटे प्रवाह में बदल जाती है, और इस प्रवाह के वेग को बहाव वेग कहा जाता है। ध्यान दें कि इलेक्ट्रॉन प्रकाश की गति के करीब भी नहीं चलते हैं, लेकिन वे मार्करों की एक बहुत लंबी रेखा की तरह एक साथ जुड़ते हैं। (समान आवेशों के प्रतिकर्षण के कारण अगला इलेक्ट्रॉन चलता है जब पहला चलता है और यह तब तक चलता रहता है जब तक आखिरी वाला, कुछ हद तक एक रेखा बनाते हुए), और जब पहला इलेक्ट्रॉन चलेगा, तो वे सभी उस दिशा में आगे बढ़ेंगे और इसका प्रभाव दूसरी स्थिति में प्रकाश की गति से होगा जबकि इलेक्ट्रॉन मिलीमीटर प्रति सेकंड की गति से चलते हैं।
