حاسبة سرعة الانجراف
اعرف بأي سرعة تتحرك الإلكترونات فعلًا في السلك: تيار 2 أمبير في مقطع نحاسي مساحته 1 مليمتر مربع، بكثافة 8.5 × 10²⁸ حامل لكل متر مكعب، ينجرف بأقل من مليمتر واحد في الثانية. أدخل التيار والكثافة والمساحة والشحنة بوحدات النظام الدولي. مجاني في متصفحك.
- مجاني
- يعمل في متصفحك
- دون تسجيل
- بياناتك لا تغادر جهازك
شغّل الأداة مجانًا
مثال محلول
- التيار
- 2
- الكثافة
- 85,000,000,000,000,000,000,000,000,000
- المساحة
- 0.000001
- الشحنة
- 0
- سرعة الانجراف
- 0.0001470588 m/s
سرعة الانجراف هي متوسط السرعة الصافية لحاملات الشحنة على طول موصل حين يسري تيار ثابت. في النموذج المجهري القياسي للتيار، يساوي التيار الكهربائي I حاصل ضرب كثافة الحاملات n في مساحة المقطع العرضي A في شحنة الحامل q في سرعة الانجراف vd، وهو ما يُعاد ترتيبه إلى الصيغة العملية vd يساوي I مقسومًا على n في A في q. تأخذ هذه القدرة تلك الكميات القياسية الأربع بوحدات SI — أمبير، وحاملات لكل متر مكعب، وأمتار مربعة، وكولوم — وتُعيد سرعة الانجراف بالمتر لكل ثانية مع المدخلات وتسمية الصيغة كي تدقّق النتيجة في تقارير المختبر، أو فحوص الواجبات، أو خطوط الأتمتة دون إعادة اشتقاق الجبر في كل مرة.
ما معنى سرعة الانجراف ومتى تنطبق هذه الصيغة
في الفلزات وكثير من أشباه الموصلات، تتحرك حاملات الشحنة الحرة عشوائيًا بسرعات حرارية عالية لكنها تكتسب سرعة متوسطة صغيرة عكس الحقل المطبَّق أو بمحاذاته، تبعًا لإشارة الشحنة. تلك السرعة الصافية المتوسطة هي سرعة الانجراف. والتيار العياني هو تدفق الشحنة عبر مقطع عرضي: I يساوي n A q vd حين تكون n منتظمة والتيار ثابتًا.
وحلّ vd يعطي تقديرًا مباشرًا لمدى بطء انجراف الحاملات فعليًا مقارنةً بالانتشار شبه اللحظي للإشارة الكهرومغناطيسية على طول السلك. وتنتج أرقام سلك النحاس النموذجية سرعات انجراف بمرتبة مليمترات لكل ثانية أو أقل عند التيارات المعتادة، وهو ما يفاجئ كثيرًا من الطلاب أول مرة يعوّضون فيها قيمًا واقعية لـ n وA وq. استخدم هذه الحاسبة حين تعرف مسبقًا I وn وA وq بوحدات SI وتحتاج vd قابلة للتكرار لدفتر مختبر، أو عرض تعليمي، أو سكربت يصحّح إجابات عددية.
ويفترض النموذج كثافةً ومقطعًا منتظمين ونوع حامل واحدًا؛ أما الأنظمة متعددة الحاملات أو الكثافة المعتمدة على الموضع فتحتاج نموذج نقلٍ أكثر تفصيلًا مما توفّره هذه الصيغة القياسية.
كيف تقرأ نتيجة سرعة الانجراف
للإلكترونات، تكون q عادةً 1.6e-19 C؛ وللفجوات أو الأيونات استخدم المضاعف الأولي المناسب. ويجب أيضًا أن تكون الكثافة والشحنة غير صفريتين كي لا يتلاشى المقام. ولا تُحتسب التركيبات غير الصالحة: الحقول المفقودة، والقيم غير المنتهية، والمساحة الصفرية، والكثافة الصفرية، والشحنة الصفرية.
أبقِ الوحدات متسقة: حوّل المليمترات المربعة إلى أمتار مربعة، وقطر المليمترات إلى مساحة عبر باي ر تربيع قبل الاستدعاء، لأن القدرة لا تجري تحويل وحدات.
مختبرات الصف، وفحوص تصميم الأسلاك، ونصائح الأتمتة
في مختبرات الكهرباء التمهيدية، كثيرًا ما يقيس الطلاب التيار عبر مقاس سلك معلوم، ويبحثون عن كثافة الإلكترونات الحرة التقريبية للفلز، ويأخذون q كالشحنة الأولية، ويحسبون vd للمقارنة مع مراتب القدر في الكتب. وتستطيع سكربتات العمليات والمناهج استدعاء هذه النقطة الطرفية بقيمتي n وq ثابتتين لجدول مادة مع تغيير I وA عبر المسائل. ولأن التنفيذ حساب حتمي نقي دون شبكة أو عشوائية داخل الحلّال، تعطي المدخلات المتطابقة دائمًا نتائج فاصلة عائمة متطابقة وهي آمنة للاختبار الذهبي في التكامل المستمر.
فضّل وحدات SI في كل خط معالجتك: خزّن AWG أو قطر المليمتر على الحافة فقط، وحوّل مرة إلى m^2، ثم استدعِ هذه القدرة. لا تمرّر أبدًا مساحة تساوي صفرًا ولا تترك الكثافة غير مضبوطة عند توليد مجموعات بيانات تركيبية. وحين تحتاج المقاومية، أو قانون أوم، أو الانجراف القائم على الحركية من الحقل الكهربائي، استخدم حاسبة مخصصة بدل تمديد هذه الصيغة.
حالات الاستخدام
تقدير انجراف الحاملات في سلك نحاسي
بمعلومية التيار المقيس، وكثافة الإلكترونات الحرة المنشورة، ومقطع السلك، والشحنة الأولية، احسب vd بوحدة m/s لتقرير مختبر أو عرض.
فحص سيناريوهات التصميم دفعيًا
امسح التيار أو مساحة المقطع لكثافة مادة وشحنة ثابتتين لترى كيف تتدرّج سرعة الانجراف قبل اختيار مقاس الموصل.
الأسئلة الشائعة
أي صيغة تستخدمها حاسبة سرعة الانجراف؟
vd = I / (n · A · q)، حيث I التيار بالأمبير، وn كثافة الحاملات بوحدة m^-3، وA المقطع بوحدة m^2، وq شحنة الحامل بالكولوم. والنتيجة بالمتر لكل ثانية.
أي قيمة أستخدم لشحنة الإلكترون q؟
استخدم نحو 1.6×10^-19 C (1.6e-19) لمقدار الشحنة الأولية لإلكترون واحد. وللأيونات أو الحاملات متعددة الإلكترونات، اضرب في عدد الشحنة.
هل يجب أن تكون الكثافة والشحنة موجبتين؟
يجب أن تكونا عددين منتهيين غير صفريين. وتؤثر أعراف إشارة التيار والشحنة في إشارة vd؛ فيزيائيًا، الكثافة موجبة وq| هو مقدار الشحنة، لكن الحلّال يطبّق الحساب كما يُعطى.
لماذا تنجرف الإلكترونات ببطء شديد مع أن المصباح يضيء فورًا؟
لأن حاملات الشحنة نفسها تتقدم ببطء، غالبًا بمليمترات في الثانية أو أقل، بينما تنتقل الإشارة الكهرومغناطيسية عبر السلك بشكل شبه فوري. يبدأ التيار في الدائرة كلها في اللحظة نفسها مع أن كل إلكترون يتحرك قليلًا جدًا.
هل تحوّل الحاسبة المليمتر المربع إلى متر مربع؟
لا، فهي لا تحوّل الوحدات. أدخل المساحة بالمتر المربع وباقي القيم بوحدات النظام الدولي. وإذا كان لديك القطر بالمليمتر فاحسب المساحة أولًا بضرب π في مربع نصف القطر.
أدوات ذات صلة
للمطوّرين — الوصول عبر API
كل ما في هذه الصفحة متاح برمجيًا. هذا القسم موجّه للفرق التقنية التي تريد ربط الأداة بأنظمتها الخاصة؛ بقية المستخدمين يمكنهم استخدام الأداة أعلاه مباشرة دون الحاجة لقراءة ما يلي.
الـEndpoint
صادِق على طلبك بترويسة Bearer، وأرسل طلب POST واحدًا لتدخل مهمتك قائمة التنفيذ فورًا؛ ثم تستلم النتيجة عبر webhook أو رابط موقّع.
استدعِ الخدمة من بيئتك
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/drift-velocity \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"current":2,"density":8.5e+28,"area":0.000001,"charge":1.6e-19}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/drift-velocity", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"current": 2,
"density": 8.5e+28,
"area": 0.000001,
"charge": 1.6e-19
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/elec/drift-velocity",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"current": 2,
"density": 8.5e+28,
"area": 0.000001,
"charge": 1.6e-19
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/drift-velocity", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"current":2,"density":8.5e+28,"area":0.000001,"charge":1.6e-19}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"current":2,"density":8.5e+28,"area":0.000001,"charge":1.6e-19}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/drift-velocity", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)مثال على الطلب
{
"current": 2,
"density": 8.5e+28,
"area": 0.000001,
"charge": 1.6e-19
}مثال على الاستجابة
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "elec.drift_velocity",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}الواجهة غير متزامنة: تستلم task_id فور الإرسال، ويمكنك الاستعلام عن الحالة بمعدل طلب واحد في الثانية.
الأسعار
السعر معلن كما تراه: لا tokens ولا نظام نقاط؛ وإن فشلت المهمة فلن تُحاسَب عليها.
الأخطاء
| HTTP | الرمز | المعنى |
|---|---|---|
401 | unauthorized | مفتاح الوصول مفقود أو غير صالح؛ تحقق من ترويسة Bearer في طلبك. |
402 | insufficient_balance | رصيدك لا يكفي لتنفيذ هذه المهمة؛ أعد شحن الرصيد ثم أعد المحاولة. |
404 | unknown_type | نوع المهمة المطلوب غير موجود في الكتالوج — راجع الاسم المرسل في الطلب. |
429 | rate_limited | تجاوزت الحد المسموح من الطلبات؛ انتظر قليلًا ثم أعد المحاولة. |
ملاحظات تقنية
كيف تستدعي الحاسبة وتفسّر نتيجة JSON
أرسل بطريقة POST كائنًا بأربعة أعداد مطلوبة: current (التيار I بالأمبير)، وdensity (الكثافة n بوحدة m^-3)، وarea (المساحة A بوحدة m^2)، وcharge (الشحنة q بالكولوم). ويجب أن تكون مساحة المقطع أكبر تمامًا من الصفر — إذ تُرفض المساحة الصفرية بـ invalid_input لأن كثافة التيار الفيزيائية تصبح غير معرّفة. تُعيد الاستجابة صدى المدخلات الأربعة، وتُعيد drift_velocity عددًا منتهيًا، وتضبط الوحدة على m/s، وتتضمن سلسلة الصيغة vd = I / (n · A · q) للتوثيق. سعر الاستدعاءات الناجحة على الواجهة البرمجية ثابت $0.002 لكل عنصر من رصيدك المدفوع مسبقًا؛ ويعمل الحلّال نفسه مجانًا في أداة المتصفح كي تتحقق من صحة الأرقام قبل ربط المهام الإنتاجية.
مختبرات الصف، وفحوص تصميم الأسلاك، ونصائح الأتمتة
وثّق الأمثلة بترميز علمي مستدير مثل I يساوي 2 A، وn يساوي 8.5e28 m^-3، وA يساوي 1e-6 m^2، وq يساوي 1.6e-19 C كي يستطيع المراجعون إعادة حساب vd يدويًا ومطابقة الواجهة البرمجية ضمن سماحية الفاصلة العائمة.
حالات التكامل
تصحيح إجابات الواجبات آليًا
استدعِ الواجهة البرمجية من سكربت تصحيح بقيم I وn وA وq وقارن drift_velocity المُعادة بتقديمات الطلاب دون صيانة ورقة صيغ منفصلة.
أسئلة تقنية
لماذا تُرفض مساحة المقطع الصفرية؟
تظهر المساحة في مقام صيغة سرعة الانجراف. والمساحة الصفرية تجعل التعبير غير معرّف ولا معنى فيزيائي لها لتيار منتهٍ عبر سلك، لذا تُعيد الواجهة البرمجية invalid_input.
كم تكلّف الواجهة البرمجية؟
تُحتسب الاستدعاءات الناجحة بـ$0.002 لكل عنصر من رصيد KIT المدفوع مسبقًا. أما طلبات invalid_input الفاشلة فلا تُحتسب. وتشغّل أداة المتصفح الحلّال نفسه مجانًا للاستخدام التفاعلي.