سرعت سوق

وقتی جریانی از یک رسانا عبور نمی کند، الکترون های رسانش به صورت تصادفی حرکت می کنند. (حرکت خالص صفر در هر جهتی). حالا اگر جریان i از رسانا عبور کند، الکترون های رسانش هنوز به صورت تصادفی حرکت می کنند، اما تمایل دارند با سرعت سوق vd در خلاف جهت میدان الکتریکی تولید کننده ی جریان سوق پیدا کنند. سرعت سوق در مقایسه با سرعت تصادفی خیلی کوچک است. برای مثال سرعت سوق الکترون ها مس در حدود 10-4m/s یا 10-5m/s است، درحالی که سرعت تصادفی آن ها 106m/s است.

ما می توانیم با استفاده از شکل26-5 سرعت سوق را به چگالی جریان مربوط کنیم. شکل حامل های بار مثبت را نشان می دهد که در جهت میدان الکتریکی، در طول سیم سوق داده شده اند. فرض می کنیم همه ی این حامل های بار، با سرعت یکسان vd حرکت کنند و چگالی جریان در سطح مقطع A سیم یکنواخت است. تعداد حامل های بار در طول L از سیم برابر است با nAL که در آن n تعداد حامل های بار در واحد حجم است. بنابراین، بار کل حامل های بار در طول L برابر است با:

(8-26)

که در آن e مقدار بار هر حامل بار است. چون حامل های بار با سرعت vd در طول سیم حرکت می کنند، بار کل در بازه ی زمانی t از هر سطح مقطعی از سیم عبور می کند:

(9-26)

معادله ی 26-1، به ما می گوید که جریان i آهنگ زمانی انتقال بار از مساحت سطح مقطع است، بنابراین می توانیم بنویسیم:

(10-26)

با حل این معادله برای vd و استفاده از معادله ی 26-7، می توانیم بنویسیم:

(11-26)

یا به شکل برداری:

(12-26)

در اینجا حاصل ضرب ne ، که یکای آن در SI کولن بر متر مکعب است، چگالی حامل های بار نامیده می شود. برای حامل های مثبت، neمثبت است بنابراین J و vd هم جهت خواهند بود. برای حامل های منفی، ne منفی است بنابراین J و vd در خلاف جهت هم خواهند بود.