चार्ज के वाहक की गतिशीलता

चार्ज वाहकको गतिशीलता परिभाषा

चार्ज वाहकको गतिशीलता को एक चालकमा लगाउने विद्युत क्षेत्रको अनुपात र ड्रिफ्ट गति रूपमा परिभाषित गरिन्छ। ड्रिफ्ट गति दुई घटकहरू: विद्युत क्षेत्रको तीव्रता र चालकको गतिशीलता बाट निर्भर छ। एउटै विद्युत क्षेत्रको लागि, विभिन्न धातुहरू उनीहरूको अनन्य चार्ज वाहकको गतिशीलताको कारण विभिन्न ड्रिफ्ट गति हुनेछ।

धातुहरूमा, मूल्याङ्क इलेक्ट्रॉनहरूको बँड पूर्ण भरिएको हुन सक्छ, जसले स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनहरूलाई चलाउन अनुमति दिन्छ। यी स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनहरू कुनै विशिष्ट परमाणुहरूसँग जोडिएको छैन र धातुको अन्तर्गत स्वतंत्र रूपमा चल्न सक्छ।

अब आइयो धारणा गराउँछौं कि धातुको टुक्रामा Ε वोल्ट/मिटर विद्युत क्षेत्र लगाउने छ। यस विद्युत क्षेत्रको प्रभावले स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनहरूलाई त्वरित गर्नेछ। तर धेरै भारी आयनहरूसँग टक्कर भएकोले, इलेक्ट्रॉनहरूको गति अनन्त रूपमा वाढ्न सक्दैन। प्रत्येक टक्करमा इलेक्ट्रॉनले आफ्नो गतिज ऊर्जा गुमाउँदै र बाहिरी विद्युत क्षेत्रको उपस्थितिले फेरि त्वरित हुन्छ। यसरी इलेक्ट्रॉनहरू निश्चित समयको लागि लगाएको विद्युत क्षेत्रको पछि उनीहरूको सीमित स्थिर ड्रिफ्ट गति पुग्छन्। यस ड्रिफ्ट गतिलाई v मिटर/सेकेण्ड भन्न आइयो धारणा गराउँछौं। यो ड्रिफ्ट गतिको परिमाण लगाएको विद्युत क्षेत्र Εको तीव्रतासँग अनुक्रमिक छ भन्ने कुरा गर्नुपर्दैन।

यहाँ, μ एक अनुपातिक स्थिरांक हो जसलाई इलेक्ट्रॉनहरूको गतिशीलता भनिन्छ। यो गतिशीलता निर्धारण गर्छ कि इलेक्ट्रॉनहरू चालक द्वारा कसरी आसानीले चल्न सक्छ। जब स्थिर ड्रिफ्ट गति र इलेक्ट्रॉनहरूको यादृच्छिक तापीय गतिले जोडिएको छ, त्यसपछि विद्युत क्षेत्रको दिशामा विपरीत दिशामा एक नेट ड्रिफ्ट छ।

यो घटना एक विद्युत धारा बनाउँछ। धारा घनत्व J लाई निम्न रूपमा परिभाषित गरिन्छ: एक चालक पार गर्ने एकसमान वितरण धारा लागि एकाइ लाम्बिक अनुप्रस्थ क्षेत्रफल।

J = धारा घनत्व = चालकको एकाइ क्षेत्रफल पार गर्ने धारा। अधिक सटीक रूपमा, धारा घनत्वलाई एक एकाइ क्षेत्रफल चालक पार गर्ने एकसमान वितरण धारा रूपमा परिभाषित गर्न सकिन्छ।

यदि घनत्व एक घन मिटरमा n इलेक्ट्रॉनहरू छन्,

nv = एकाइ समयमा एकाइ अनुप्रस्थ क्षेत्र पार गर्ने इलेक्ट्रॉनहरूको संख्या।

त्यसैले एकाइ अनुप्रस्थ क्षेत्र पार गर्ने एकाइ समयमा एक जोडी चार्ज env कुलोम्ब हुन्छ। यो चालकको धारा घनत्व हो।

पुन: एकाइ आयामको चालकको लागि, अनुप्रस्थ क्षेत्रफल A = 1 m 2

लाम्बा L = 1 m, लगाउने विद्युत क्षेत्र E = V/L = V/1 = V (V चालक पार गर्ने लगाउने वोल्टेज हो)। धारा I = J र प्रतिरोध R = ρ = 1/σ, जहाँ, ρ प्रतिरोधकता र σ चालकता हुन्छ।