電圧は電子の速度ですか?


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電流は、ワイヤを通過する電子の量です。電圧はそれらの電子の速度だと言えますか?


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電圧は、電流を駆動する圧力に似ています。速度は、電子の速度(mm / sで移動)ではなく、電場の速度(光の速度に似ています)です。
トランジスタ

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電圧は、電子の圧力に似ています。
user253751

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電子は均等化されたい(より正確には、互いに反発していると言うことです)。ひとかたまりを1か所に積み上げて、その近くに不在がある場合、彼らは本当に空の場所に移動したいのです。ある場所でのそれらの存在と他の場所でのそれらの不在との間の差が大きいほど、彼らはより多くの「移動」を望みます。「動きたい」とは電圧です(他の人が言ったように、圧力)。この「動くことを望んでいる」が十分に強くなると、チャージは空中を稲妻のように通常はできない何かを通り抜けることができます。
デイブCousineau

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電流は、ワイヤを通過する電子の量ではありません。代わりに、単位時間あたりにワイヤを通過する電荷の量です。
-nidhin

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あなたは、真空管、特にX線管に興味があるかもしれません。カソードとアノード間の電圧は、電子を電圧*電子電荷のエネルギーに加速します。また、1 A = 1 C / sで1 V = 1 J / Cであることに注意してください。つまり、電流は時間あたりの電荷を表しますが(前述)、電圧は単に電荷のエネルギーを与えます。
トビアスキンツラー16

回答:


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電圧は電子の速度ですか?

いいえ、導体内を移動する電子の速度ではありません。

電圧単位は、充電あたりのポテンシャルエネルギーです。

voltage definition formula


例...

我々が持っている想像ボール質量のM = 10キロを

このボールは、保守的な重力場(地球の重力場)に存在します。1メートルの高さまで上げたい場合は、なんとかしてX量のエネルギーを供給しなければなりません。これにより、ボールがその表面から1m上を移動するのに十分な速度になります。

ボールに運動エネルギー(速度)の観点からこの量のエネルギーを与えます。したがって、ボールをある速度で上に投げます。ボールが上に移動すると、ボールの速度は低下します。そしてそのポテンシャルエネルギーは停止するまで増加し、すべての運動エネルギーはポテンシャルエネルギーに変換されます。

次の図は、海抜の異なる高さでの質量M = 10 kgのボールのポテンシャルエネルギーの量を示しています。

energy at different height levels

しかし、一般的なスケールを作成したい場合はどうでしょうか?
任意の質量の任意の高さのボールについて、その1 kgごとのエネルギー量(質量あたりのエネルギー)を取得できます。

energy per mass at different height levels

これで、海抜3メートルの高さで、質量Xのオブジェクトは、質量1 kgごとに29.4ジュールに等しいエネルギー量を持つことになります。これは、地球の重力場によるものです。

電圧、または電位は、1クーロンの電荷ごとに、電界内の「帯電した物体」が持つポテンシャルエネルギー(ジュール)の量です。


たとえば、(真空にされた)陰極線管などで無視できる「摩擦」しかない場合、ポテンシャルエネルギー運動エネルギーに直接変換されると付け加えるかもしれません。電子の運動エネルギーは、実際には「電子ボルト」eVで測定されます。これは、1ボルトの電位差を移動するときに電子が獲得または損失するエネルギーです。
ピーター-モニカの復活

それは孤立していませんよね?V = I / Rの場合、Vが増加するとIも増加します。したがって、クーロンの数も同じ量だけ増加します。
コジョネス

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電圧は電界の特性です。

電場は、重力場のように少し振る舞います。重力場内のオブジェクトは一緒に引き寄せられます。重力場に石を落とすと、石は下方に加速し、場からエネルギーを奪います。

重力場とは異なり、電場には極性があります。電場に電子をドロップすると、正電荷の方向に加速します。電子には電圧がなく、電荷があります:クーロン1.6×1019

電子にどれだけの力が加えられるかは、電界の正と負の側の電圧とそれらの距離によって決まります。

それはすべて空き領域にあります。ワイヤーの内側はどうですか?状況は、空きスペースよりもボールで満たされたチューブのようです。一端のボールに力を加えると、他端のボールが押し出されます。ワイヤに電圧を印加すると、電子が移動し、正の端にあるものを強制的に排出します。適用される力の量は、ワイヤに適用される電圧に対応します。

このモデルの重要な点は、力がそれを伝達しているボール/電子よりもはるかに速く移動することです-ボール/電子が完全に通過する必要はなく、隣人を押し進めるだけです。


これは良い例えですが、電子はプラス側からではなく、マイナス側から流れることに注意することが重要です。
DerStrom8

申し訳ありませんが、私による不適切なラベリング:DC電源がある場合、電子はワイヤをプラス側に接続したままにして、電源に入ります。
pjc50

電圧は力に関するものではありません(=エネルギー/変位)。電圧はエネルギーポテンシャルについてです。それは電界強度であり、これに電荷を掛けると力が発生します。
Incnis Mrsi 16

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リアルタイムのシナリオを考えてみましょう。

私たちは水を例えとして取ることができます。

頭上タンクと、この頭上タンクから供給される水道水を考えてみましょう。

さて、

水道水を開くたびに、この水道水が出てきます。

通過する量は現在の量に相当します

何で圧力であること、来ている電圧


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この類似性の問題は、圧力が高いほど水に大きな速度が与えられることであり、これがアスカーの混乱の原因である可能性があります。あなたがあまりにも注意深く見ない限り、それは電気の多くの側面を探求する良い、直観的な方法です。
-talrnu

はい、@ talrnu、速度を考慮すると混乱します。そのない正確な電気のアナロジーは、ちょうど私が把握しやすいように水の圧力と量の二つの現象を取ったもので、電圧と電流
Photon001

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同意すると、この答えは問題です。なぜなら、流れる水の速度は圧力とともに増加し、電子が特定の媒体を伝播する速度は、「圧力」(電圧)が増加しても一定であるためです。OPが本当に求めているのはその理由です。
アロス

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いいえ、電圧は電子に与えられる「ポテンシャルエネルギー」です。まるで石を取り上げたかのように。負荷を接続しない限り、電子はどこにも行きません。

それが石から落ちる(または電圧源に抵抗を接続する)と、エネルギーが石(電子)を動かします。


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電圧は電子の速度ですか?

いや

電圧は、充電のために供給されるエネルギー量の尺度です。最も基本的な場合、電子(基本電荷)が1.602×10 -19付与されます的な場合、1ボルトの電位差を通って移動するジュールます。電子は1エレクトロンボルトのエネルギーを持っていると言われています。

したがって、電圧はエネルギーを電荷で割ったものです。

パワーから始めて、時間を掛けてエネルギーを得ることができます。

エネルギー=電力×時間= VI ×時間。

次に、現在の×時間の代わりにQ(充電)を代入すると、次のようになります。

エネルギー= VQまたはV =エネルギー/ Q


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これは実際には物理学の問題です。この質問に確実に答えるために、電気工学の分野で利用できる実験的な方法があるとは思わない。

そうは言っても、電流が流れる導体内の電子の速度は、実際には光の速度に比べて非常に遅いと一般に考えられています。これはしばしば電子の「ドリフト速度」と呼ばれます。ただし、電子に対する電圧と電流の影響は、ほぼ光速で導体を伝播します。通常の例えは、ビー玉で満たされたパイプです。パイプの一方の端にある大理石を押すと、中間の大理石がどれも移動していなくても、もう一方の端にある大理石はほぼ瞬時に押し込まれます。


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「ほぼ光速」が正しい表現であるかどうかはわかりません-それは通常のPCBの約半分で、一般的な同軸ケーブルでは2/3です。
パイプ

@pipe違いは、単一の電子が例えば光速の半分で移動する可能性があると思いますが、チューブ内のボールを例にとると、最初のボールを押し込んでから最後のボールが落ちるまでの応答時間はほぼ瞬時です(光の速度に近づく)。
DerStrom8

2
@ DerStrom8いいえ、応答時間はここでの信号速度であり、PCBおよびケーブル内の誘電体によって減速されます。裸線での光速のみに近づきます。単一の電子は、光の速度の半分よりはるかに遅く移動します。
パイプ

うーん、私は確信していませんが、私はそれを主張しません。物理学のクラスはかなり前の= P
DerStrom8

1
@IncnisMrsi実際、それを計算すると、300Kで1.08E5 m / sのようになります。
スペロペファニー16

2

電圧は、電子を回路の周りに押し込む圧力です。彼らの速度については何も言わない。1.5Vのバッテリーを使用し、何にも接続しない場合、電子がどこにも流れていなくても、1.5Vが残っています。

さらに、電圧は2点間の圧力差です。1つのポイントと別のポイント間の電圧のみを測定できます。それが「電位差」とも呼ばれる理由です。

電流、ワイヤの物理的特性(特にその断面積)、およびワイヤを構成する材料の特性(原子間の間隔、および数原子ごとに存在する自由電子)。


プレッシャーについては話しません。それは本当に違うコンセプトです、私見。
アントニオ

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@Antonio圧力と電圧は非常によく似た概念ですが、同一ではありません。
エンドリス

@endolith、今、私の物理学の教授は彼の墓に転がっているかもしれません。:-)
アントニオ

1
D:いくつかの電圧発電機を取り付け、生成@Antonio
endolith

1
@endolith私は常に水流と圧力を電流と電圧の類推として使用します。KCLとKVLは完璧に機能します。
-winny

2

いいえ、電圧はワイヤを通る電子の速度ではなく、電流(ほぼ)です。

「電流はワイヤを通過する電子の量です」と言いましたが、これはまったく正しくありません。電流とは、単位時間あたりに導体を通過する電荷(電子)の量です。アンペア、電流の測定値の私達の単位は、1件のように定義されるクーロン毎秒電荷。現在はレート値です。

ための水管同様、電荷(クーロン)は水の体積(ガロン)、電流(アンペア)に類似していると、水の速度(毎分ガロン)の流れに類似して、電圧が原因となっている水圧に類似していますフロー。


2
現在は、ワイヤを通る電子の速度ではありません、それはだ、彼らが過去に流れるれます。チャネルがより広い場合、同じ電流を生成するためにそれらはより遅く流れます。
エンドリス

@endolith速度、速度、十分に近い。:)私は言葉遣いを少し変更しました。いい?重要なのは、現在の状況は時間の経過とともに変化するということで、OPが求めていることだと思います。
ベンミラー-モニカの復活

はい、良いです。:)
エンドリス

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@JohnPeters電流は「電気の量」であると言うのは少し単純すぎると思います。電流は、時間単位でポイントを通過する電荷の量です。その意味で、それは充電のレート(または、必要に応じて速度)です。
ベンミラー-復帰モニカ

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@JohnPeters電気の速度は?それは導体内の電子の速度ですか、それとも電圧の変化の速度ですか?
Crowley

1

電圧は電子の性質ではありません。電子はそのまま「対象」です。電圧(または電位差)は、特定の電荷を輸送する「能力」です。電子機器では、この電荷は一般に電子によって運ばれます。より高い電圧はより多くの電子を運ぶことができるため、より高い電流を誘導します。
別の見方をすれば、電圧とは、あるポテンシャルから別のポテンシャルに移動することで電子が獲得または失うポテンシャルエネルギーの量です。このように、電圧は運動学のポテンシャルエネルギーに非常に似ています-ボールを持ち上げても、ボールの特性は変わりませんが、ポテンシャルエネルギーを獲得します。


A good start, but slipped deeply into crap very soon. Ever heard of superconductors? Voltage has nothing to do with “ability to transport”. Voltage is, rather, energy output for a unit of charge transported.
Incnis Mrsi

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If an electron was a marble, Voltage is like the height of the slope that the marble is at the top of.

It might be a really tall slope - miles high. It might be a tiny rise - just a couple of centimetres. That's what's determined by the voltage.


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I feel like this analogy could be expanded into a great alternative for other related concepts too. If voltage is the height, what's the angle of the hill correspond to? Maybe resistance could be represented by grass or mud. Then you've got the number of marbles, the horizontal distance from hilltop to base (which is going to relate with height and angle just as the corresponding electrical concepts do)...
Dan Henderson

I agree, but I'm on lousy internet atm. :-)
Euan M

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The speed of electrons depends on the density of the wire. It also depends on the number of free atoms in the conductor.

Think of it like pushing sand through stones. The more dense the stones are, the harder it becomes pushing the sand through it.

The more sand (free electrons) is inside, the less distance you'll need to push for the same amount of sand dropping out at the other end.

For details, you may read about drift velocity. The actual speed of an electron in the example there is just as little as 23µm/s.

実際、電圧は電子の速度に影響を与えます。与えられた式で、IをU / Rに置き換えると、速度が電圧とともに増加することがわかります。


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うまくいけば質問を明確にするための多くの良い情報。

電圧は、ネットワーク内の2点間のエネルギー差(電位差)と考えることができます。抵抗器で降下する電圧を考えてください。抵抗自体で消費される電力により、両端で異なります。

回路への供給電圧(EMF、起電力)をどこで考慮するかは、回路を通る圧力強制電流と考えることができます。

電子の流れに関するメモ

The convention is taken to be that current moves from + to -, this however electron flow is - to +. The formulas etc of course will work with this convention, as usually we dont care about electron flow, unless we are into semiconductor stuff, however its important to remember they actually flow from - to + (the electron being a negitive charge carrier).

I hope this along with the many other comments helps. Tony


Electron does neither necessarily nor usually “move from + to −”. It gains energy moving from − to +.
Incnis Mrsi

@Tony. "The convention is taken to be that electroncs move from + to -, ..." No, the convention is that current flows from + to -. In conventional circuit theory we don't care what the actual charge carriers are or the direction of their movement.
Transistor

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No. The simplest answer possible is that voltage is the density of electrons. That is, the "pressure" required to push them together against their repulsive force. Of course, this is complicated by other factors such as the medium in which they are moving.

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