Brzina zanošenja

Električna struja je usmjereno gibanje slobodnih elektrona.

Brzina zanošenja elektrona u bakrenom vodiču je približno 0,000 1 m/s

Brzina zanošenja ili driftna brzina (oznaka v_d) je srednja brzina koju pozitivno električki nabijena čestica u električnome polju postiže u pravcu električnoga polja. Može se izraziti kao umnožak električne pokretljivosti µ slobodnih električki nabijenih čestica i jakosti električnoga polja E, dakle:

[math]\displaystyle{ v_d = \mu \cdot E }[/math]

Znatno je manja od stvarne brzine neuređenoga gibanja čestica u električnome polju jer se čestice sudaraju s preprekama i odbijaju u svim smjerovima s podjednakom vjerojatnošću, ali malu prednost ima smjer (ili smjer suprotan smjeru) električnoga polja: na primjer srednja kvadratna brzina nasumičnoga gibanja elektrona u metalu na sobnoj temperaturi je oko 1 000 000 m/s, a brzina zanošenja je približno 0,000 1 m/s.

Primjer

Električna struja se najčešće giba u bakrenoj žici. Bakar ima gustoću od 8 960 kg/m³ i atomsku masu 63,546 g/mol, tako da ima 140 685,5 mol/m³. U jednom molu bilo kojeg kemijskog elementa nalazi se 6,02 × 10²³ atoma (Avogadrov broj). Stoga u 1 m³ bakra ima oko 8,5 × 10²⁸ atoma (6,02 × 10²³ × 140685,5 mol/m³). Bakar ima jedan slobodni elektron po atomu, tako da je n jednak 8,5 × 10²⁸ elektrona po kubičnom metru.

Pretpostavimo jakost električne struje od I = 1 A i žicu promjera 2 mm (polumjer = 0,001 m). Ta žica ima površinu presjeka 3,14 × 10⁻⁶ m² (A = π × 0,0012 m²). Električni naboj jednog elektrona je q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C. Stoga se brzina zanošenja može izračunati kao:

[math]\displaystyle{ \begin{align} v_d &= {I \over n \cdot A \cdot q}\\ v_d &= \frac{1 \text{C}/\text{s}}{\left(8,5 \times 10^{28} \text{m}^{-3}\right) \left(3,14 \times 10^{-6} \text{m}^2\right) \left(1,6 \times 10^{-19} \text{C}\right)}\\ v_d &= 2,3 \times 10^{-5} \text{m}/\text{s} \end{align} }[/math]

Dakle, u toj žici elektroni se kreću brzinom od 0,000 023 m/s (23 μm/s). Pri izmjeničnoj struji od 60 Hz to znači da u pola ciklusa elektroni pređu manje od 0,000 002 m (0,2 μm). Drugim riječima, elektroni koji se gibaju preko dodirne (kontaktne) točke u prekidaču nikada neće napustiti prekidač.

Za usporedbu, brzina strujanja Fermijevih elektrona (koja se kod sobne temperature može smatrati njihovom približnom brzinom u odsutnosti električne struje) je oko 1 570 km/s.