Plus lent qu'une tortue - La vitesse de l'électricité

Plus lent qu'une tortue - La vitesse de l'électricité

Vous serez peut-être surpris d'apprendre que les électrons traversent un fil de cuivre typique Ralentissez qu'une tortue marche.

Chaque fil qui conduit un flux d'électrons, produisant un courant électrique utilisable, est composé de milliards d'atomes. Pour se déplacer le long de celle-ci, les électrons doivent traverser ces atomes, zigzaguant au hasard, ce qui donne un débit net, appelé «vitesse de dérive», dans une direction donnée, assez lent.

Quelle lenteur exactement? Pour le calculer, on utilise cette formule: I = n * A * v * Q ou v = I / (n * A * Q)

I est le courant, n est le nombre d'électrons par mètre cube, A est la section du fil, Q est la charge d'un électron et v est la vitesse de dérive des électrons.

Puisque le nombre d'électrons dans un fil de cuivre (n) est de 8,5 * 1028 par m3, et la charge d'un électron (Q) est de 1,6 * 10-19C, si nous connaissons également l’aire de la section transversale et le courant, nous pouvons calculer la vitesse de dérive des électrons.

Par exemple, supposons que vous avez un courant de 14 ampères et un fil de cuivre d’une section de 3 * 10-6 m2. Branchez tous les chiffres et vous obtenez que les électrons se déplacent à une vitesse de 3,4 * 10-4 m / s - ou environ un tiers de millimètre par seconde.

Pour le mettre dans des valeurs plus faciles à conceptualiser, cela équivaut à environ 1,2 mètre (4,1 pieds) par heure - un taux bien inférieur à celui de la tortue-boîte moyenne, qui peut couvrir environ 800 pieds dans le même temps.

Alors, comment se fait-il que quelque chose qui est essentiellement plus lent qu'une tortue puisse allumer plus ou moins instantanément une lumière dans une pièce?

Réaction en chaîne.

Les atomes dans le fil sont entassés côte à côte, ce qui, tout en ralentissant la marche, a également des électrons plus ou moins en contact les uns avec les autres. Lorsque l'interrupteur est activé, grâce à la différence de potentiel électrique créée par le générateur, une force est créée pour déplacer les électrons, poussant chacun son voisin, ce qui pousse son voisin et ainsi de suite à travers le fil.

Ainsi, alors qu’aucun électron ne passe au travers du fil pour allumer la lumière comme vous l’aviez peut-être déjà pensé, cela donne l’impression que c’est ce qui se passe. Ce n’est pas sans rappeler que lorsque vous ouvrez votre robinet, de l’eau sort instantanément, malgré le fait que votre source d’eau puisse se trouver à plusieurs kilomètres de là.

Fait Bonus:

  • Le record de vitesse au sol pour une tortue en compétition a été établi par une tortue léopard nommée Bertie qui a gravi une piste de 18 pieds en montée en un peu moins de 20 secondes (environ 0,61 mi / h) en 2014.

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