İletken Telde Elektron Akışı Ve Akışkanlar Mekaniği Benzeşimi
1--Temel Yaklaşım:İletken Telde elektron akışı ile Akışkanlar Mekanigi arasında analoji kurulacaktır.Buna gore telde elektron akışı ile su akışı arasında analoji kurularak Su akışının matematiksel anlamda dinamiginden yararlanarak İletken telde elektron akışı Elektrik teorisi ile uyumlu yorumlanacaktır.
2--Temel Formüller ve gösterimler:
Re:Reynolds sayısı
V(m/sn):telde elekton akış hızı
m:akışın akıcılıgı(vizkozitesi)
r:akışın yogunlugu
d:telin capı
c:direnc katsayısı
L:telin uzunlugu
R:elektron akışına karşı olusan direnc H:RXL:toplam direnc
Laminar akışta……..C:64/Re , Türbülanslı akışta………..C:0.316xRe
2
R:CxV/d direnç formülü
Akışkanlar Mekanigıne gore: Vxdxr /m Re:0…..2000 arası akış laminar
1-Reynolds Sayısı ve akışın durumu: Re:2000….4000 arası yarı türb.
Re:4000 den büyük türbülanslı
3--m(vizkozite) acısından incelenirse:
3.1--elektronun akıcılıgı arttıkça vizkozitesi düşecektir.Bu nedenle akıcı ve vizkozitesı düşük elektron akışlarında sistemin reynolds sayısı buyuyecektir.
3.2--Bu durumda akış laminar ise telin direnci düsecektir.Ancak akış türbülanslı ise direnc artacaktır.
3.3--Elektron akışının akıcılıgın artması sıstemin türbülansa kayma egilimini arttırır.Kısaca Akıcı elektron akışı normal laminar sınırlarda direnci azaltır.ancak akıcı elektron Akısi teldeki elektron akışını turbulansa kaydırabilir.Bu ise telin ısınması demektir
m:0 ise(süper iletken akışı)……Re:sonsuz…….C:0 Yani Direnç Sıfır Olur
m:….0 a yaklaştıkça akışkanın vizkozitesi düşer ve akıs süper akıcı hale gelir.
4---r:elektron akışının yogunlugu acısından incelenirse:
4.1--Akımın yogunlugu arttıkça reynolds sayısı artar.Lamınar sınırlarda direnci azaltır.akış türbülansa kaymıs yani bir ısınma gibi durum varsa direnc daha da artar,bu da türbülansı-ısınmayı derinleştirir.ve tel kavrulabilir.
5-d:telin capı acısından incelenirse
5.1--telin capı arttıkça Reynolds sayısı artar.Bu durumda laminar saglıklı sınırlarda direnci azaltır Akış hızı ile akım siddeti aynı anlama geldigi için yüksek akım siddetlerni saglıklı sınırlarda dengelemek için telin çapı arttırılmalıdır.Ancak türbülans yada ısınma oluşmuşsa bu durumda türbülans derinleşir ve direnc daha da artar
6--V:Telde elektron akış hızı acısından incelenirse:
Normal laminar ve türbülanslı durumlarda elektron akışına karşı oluşan direnc Akış hızının karesi ile dogru orantılıdır.Akış hızının artması herhalukarda telin Harcadıgı enerjinin artması demektir.Bu da telin direnci ile dogru orantılıdır.Telde ısınma veya normal akış arasındaki sınırı akış hızı belirler.Akış hızının artması Sonucu önce yarı türbülanslı akış ardından tam türbülanslı akış başlar.tam turbulanslı Akışta direnc direnc katsayısı yada reynolds sayısı yada telin capı/akısın vizkozitesi/Ve yogunluguna baglı degildir.sadece akış hızının karesi ile dogru orantılıdır.
7-İletken telin uzunlugu acısından incelenirse:L
Telin elektron akışında harcadıgı enerji telin uzunlugu ile dogru orantılıdır.telin uzunlugu arttıkca direnclere harcanan enerjide artar.
8--Benzer şekilde Fiberoptik kablolarda dağılma ,önemli bir problem olarak ortaya çıkabilir.Bunun nedeni fiberoptik kablo içinde akışın tam türbülansa kayması olabilir. Bu yaklaşıma göre; Akış içinde Reynolds sayısın belli bir eşik değeri aşmaması sağlanmalıdır.
9--Reynolds sayısının laminar akım için sınır değeri değişmez.Akış içinde m yada Li(akıcılık) iletilen ışının dalgaboyu ile doğru orantılı kabul edilirse dalga boyu farklı ışınlar kullanarak tam türbülansa girmeyen, fiberoptik kanal tasarlanabilir.
10--Öte yandan yukardaki yaklaşım herhalde lazerde tasarım için tam türbülanstan dolayı dağılma problemi içinde uygulanabilir.
Sonuç:Yukarıdaki yaklaşım elektron akışını tıpkı akışkan akışı gibi ele almakta sonuctaElektron akışına akışın yogunlugu/ akıcılıgı (vizkozite)/akışın hızı gibi yeni kavramlar getirmektedir.Elektron yogunlugu düşük/vizkozitesi yüksek/yüksek hızlı elektron Akışı gibi.