Mobility ng Carrier ng Charge
Pagsasalamin ng Mobility ng Charge Carrier
Ang mobility ng charge carriers ay inilalarawan bilang ang ratio ng drift velocity sa naipapatong na electric field sa isang conductor. Ang drift velocity ay depende sa dalawang factor: ang lakas ng electric field at ang mobility ng conductor. Para sa parehong electric field, magkakaroon ng iba't ibang drift velocities ang iba't ibang metal dahil sa kanilang natatanging mobility ng charge carriers.
Sa mga metal, maaaring hindi ganap na puno ang band ng valence electrons, na nagbibigay-daan para makapaglipat ang mga libreng electrons. Ang mga libreng electrons na ito ay hindi nakakabit sa tiyak na atom at lumilipat nang independiyente sa buong metal.
Ngayon, ipinapaloob natin na may isang electric field na Ε volt/metro ang naipapatong sa piraso ng metal. Dahil sa impluwensya ng electric field na ito, ang mga libreng electrons ay ma-accelerate. Ngunit dahil sa collision sa mas mabibigat na ions, hindi maaaring walang hanggang tataas ang velocity ng electrons. Sa bawat collision, nawawala ang electron ng kanyang kinetic energy at pagkatapos ay muling nakukuha ang kanyang acceleration dahil sa presence ng external electric field. Sa paraang ito, ang mga electrons ay mararating ang kanilang finite steady Drift velocity pagkatapos ng tiyak na oras ng naipapatong na electric field. Ipinapaloob natin na ang drift velocity na ito ay v metro/segundo. Walang pangangailangan na sabihin na ang magnitude ng drift velocity ng electrons ay direktang proportional sa intensity ng naipapatong na electric field Ε.
Dito, ang μ ay ang proportionality constant na kilala bilang ang mobility ng electrons. Ang mobility na ito ang nagdetermina kung gaano kabilis ang electrons na lumilipat sa loob ng conductor. Kapag pinagsama ang steady drift velocity sa random thermal motion ng electrons, mayroong net drift na kontra sa direksyon ng electric field.
Ang phenomenon na ito ang nagtataguyod ng electric current. Ang current density J ay inilalarawan bilang, uniformly distributed current na lumilipas sa pamamagitan ng isang conductor per unit perpendicular cross-sectional area ng conductor.
J = current density = current per unit area ng conductor. Mas tiyak, ang current density ay maaaring inilalarawan bilang ang uniformly distributed current na lumilipas sa pamamagitan ng isang conductor na may unit cross-sectional area.
Kung ang concentration ng electrons per cubic metre ay n,
nv = bilang ng electrons na lumilipas per unit time per unit cross-section ng conductor.
Kaya ang kabuuang charge na lumilipas sa unit cross-section ng conductor per unit time ay env Coulombs. Ito ang kasapi ng current density ng conductor.
Muli, para sa conductor ng unit dimension, cross-sectional area A = 1 m 2
length L = 1 m, naipapatong na electric field E = V/L = V/1 = V (V ang naipapatong na voltage sa conductor). Current I = J at resistance R = ρ = 1/σ, kung saan, ρ ang resistivity at σ ang conductivity ng conductor.
