ವಿದ್ಯುತ್ ಆಧಾರಿಕ ಚಲನಶೀಲತೆ

ಚಾರ್ಜ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಚಲನೆಯ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ

ಚಾರ್ಜ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಚಲನೆಯು ಅನುಕೂಲಿತ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿನ ಪ್ರವೇಗದ ಹರಾಷ್ಟಿಕೆ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರವೇಗವು ಎರಡು ಘಟಕಗಳ ಮೇಲೆ ಆಧಾರವಾಗಿರುತ್ತದೆ: ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆ ಮತ್ತು ಚಾಲಕದ ಚಲನೆ. ಒಂದೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ದ್ರವ್ಯಗಳು ಸ್ವತಂತ್ರ ಚಾರ್ಜ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಚಲನೆಯ ಕಾರಣ ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರವೇಗಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

ದ್ರವ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನೆರೆಯಿರಬಹುದಿಲ್ಲ, ಇದರಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಚಲಿಸಬಹುದು. ಈ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಮಾಣುಗಳಿಗೆ ಜೋಡಿಸಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯದ ಮೂಲಕ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.

ನೂತನ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ E ವೋಲ್ಟ್/ಮೀಟರ್ ದ್ರವ್ಯದ ಮೇಲೆ ಅನುಕೂಲಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿ. ಈ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಪ್ರಭಾವದಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತವೆ. ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚು ಗುರುತ್ವದ ಆಯನಗಳೊಂದಿಗೆ ಟಕ್ಕರುಗಳ ಕಾರಣ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ವೇಗವನ್ನು ಅನಂತವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಪ್ರತಿ ಟಕ್ಕರಿನಲ್ಲಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಥಿತಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಪುನಃ ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಮಯದ ನಂತರ ಸ್ಥಿರ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ವೇಗವನ್ನು ಪ್ರಾಪ್ತ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಈ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ವೇಗವನ್ನು v ಮೀಟರ್/ಸೆಕೆಂಡ್ ಎಂದು ಊಹಿಸಿ. ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ವೇಗವು ಅನುಕೂಲಿತ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ E ನ ತೀವ್ರತೆಯ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುವುದನ್ನು ಹೇಳಬಹುದು.

ಇಲ್ಲಿ, μ ಎಂಬುದು ಅನುಪಾತ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಲನೆ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಈ ಚಲನೆಯು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಚಾಲಕದ ಮೂಲಕ ಹೇಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಿರ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ವೇಗವು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ತಾಪದ ಚಲನೆಯೊಂದಿಗೆ ಕಂಡಿದಾಗ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ದಿಕ್ಕಿನ ವಿರುದ್ಧ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಡ್ರಿಫ್ಟ್ ಇರುತ್ತದೆ.

ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರವಾಹ ಘನತೆ J ಎಂದರೆ, ಚಾಲಕದ ಲಂಬ ಛೇದ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಮೀರಿ ಸ್ಥಿರ ಪ್ರವಾಹ ಹೋಗುತ್ತದೆ.

J = ಪ್ರವಾಹ ಘನತೆ = ಚಾಲಕದ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಮೀರಿ ಪ್ರವಾಹ. ಹೆಚ್ಚು ದಿಳಿತವಾಗಿ ಪ್ರವಾಹ ಘನತೆಯನ್ನು ಚಾಲಕದ ಒಂದು ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಮೀರಿ ಸ್ಥಿರ ಪ್ರವಾಹ ಹೋಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಬಹುದು.

ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ ಮೀಟರ್ ಮೀರಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ n ಆದರೆ,

nv = ಒಂದು ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಮೀರಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಹಾದು ಹೋಗುತ್ತವೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ ಒಂದು ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಮೀರಿ ಒಟ್ಟು ಚಾರ್ಜ್ ಹಾದು ಹೋಗುತ್ತದೆ env ಕುಲಾಂಬ್‌ಗಳು. ಇದು ಚಾಲಕದ ಪ್ರವಾಹ ಘನತೆಯೇ ಆಗಿದೆ.

ಮತ್ತೆ ಒಂದು ಮೀಟರ್ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಚಾಲಕದ ಮೀರಿ A = 1 m²

ಉದ್ದ L = 1 m, ಅನುಕೂಲಿತ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ E = V/L = V/1 = V (V ಎಂಬುದು ಚಾಲಕದ ಮೇಲೆ ಅನುಕೂಲಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್). ಪ್ರವಾಹ I = J ಮತ್ತು ವಿರೋಧ R = ρ = 1/σ, ಇಲ್ಲಿ, ρ ಎಂಬುದು ವಿರೋಧ ಮತ್ತು σ ಎಂಬುದು ಚಾಲಕದ ಚಾಲನೆ.