Mobiliti Penaja Elektrik

Definisi Mobiliti Pemindah Cas

Mobiliti pemindah cas ditakrifkan sebagai nisbah halaju hanyutan kepada medan elektrik yang dikenakan dalam konduktor. Halaju hanyutan bergantung pada dua faktor: intensiti medan elektrik dan mobiliti konduktor. Untuk medan elektrik yang sama, logam yang berbeza akan mempunyai halaju hanyutan yang berbeza disebabkan oleh mobiliti unik pemindah cas mereka.

Dalam logam, band elektron valen mungkin tidak sepenuhnya diisi, membolehkan elektron bebas bergerak. Elektron-elektron bebas ini tidak terikat pada atom-atom tertentu dan bergerak secara bebas melalui logam.

Sekarang mari kita andaikan satu medan elektrik Ε volt/meter dikenakan ke atas sepotong logam. Disebabkan pengaruh medan elektrik ini, elektron-elektron bebas akan dipercepat. Tetapi disebabkan tabrakan dengan ion-ion yang lebih berat, halaju elektron tidak dapat ditingkatkan tanpa had. Pada setiap tabrakan, elektron kehilangan tenaga kinetiknya dan kemudian mendapatkan percepatan semula disebabkan kehadiran medan elektrik luaran. Dengan cara ini, elektron mencapai halaju hanyutan stabil yang terhingga selepas masa tertentu medan elektrik dikenakan. Mari kita andaikan halaju hanyutan ini adalah v meter/sekon. Tidak perlu dikatakan bahawa magnitud halaju hanyutan elektron ini berkadar langsung dengan intensiti medan elektrik Ε yang dikenakan.

Di sini, μ adalah pemalar kadaran yang dikenali sebagai mobiliti elektron. Mobiliti ini menentukan sejauh mana elektron mudah bergerak melalui konduktor. Apabila halaju hanyutan stabil digabungkan dengan gerakan termal rawak elektron, terdapat hanyutan bersih yang bertentangan dengan arah medan elektrik.

Fenomena ini membentuk arus elektrik. Ketumpatan arus J ditakrifkan sebagai, arus yang tersebar merata yang melalui konduktor per unit luas keratan rentas tegak konduktor.

J = ketumpatan arus = arus per unit luas konduktor. Lebih tepat lagi, ketumpatan arus boleh ditakrifkan sebagai arus yang tersebar merata melalui konduktor dengan unit luas keratan rentas.

Jika kepekatan elektron per meter padu adalah n,

nv = bilangan elektron yang melalui per unit masa per unit keratan rentas konduktor.

Oleh itu, jumlah cas yang melalui unit keratan rentas konduktor per unit masa adalah env Coulombs. Ini adalah ketumpatan arus konduktor.

Sekali lagi untuk konduktor dengan dimensi unit, luas keratan rentas A = 1 m 2

panjang L = 1 m, medan elektrik E = V/L = V/1 = V (V adalah voltan yang dikenakan merentasi konduktor). Arus I = J dan rintangan R = ρ = 1/σ, di mana, ρ adalah tahanan dan σ adalah kekonduksian konduktor.