چارګر کنټرولر د ځانګړتیا لپاره موبایلیته

تعریف جابجایی حامل‌های بار

جابجایی حامل‌های بار به عنوان نسبت سرعت افتادن به میدان الکتریکی اعمال شده در رسانا تعریف می‌شود. سرعت افتادن به دو عامل وابسته است: شدت میدان الکتریکی و متحرکی رسانا. برای همان میدان الکتریکی، فلزات مختلف سرعت‌های افتادن متفاوت خواهند داشت به دلیل متحرکی منحصر به فرد حامل‌های بار.

در فلزات، پهنگ باند الکترون‌های والانس ممکن است کاملاً پر نباشد، که اجازه می‌دهد الکترون‌های آزاد حرکت کنند. این الکترون‌های آزاد به اتم‌های خاصی متصل نیستند و مستقل در سراسر فلز حرکت می‌کنند.

حال فرض کنید یک میدان الکتریکی با شدت Ε ولت/متر روی قطعه‌ای از فلز اعمال می‌شود. به دلیل تأثیر این میدان الکتریکی، الکترون‌های آزاد شتاب می‌خورند. اما به دلیل برخورد با یون‌های سنگین‌تر، سرعت الکترون‌ها نمی‌تواند به‌طور نامحدود افزایش یابد. در هر برخورد الکترون انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهد و سپس به دلیل وجود میدان الکتریکی خارجی دوباره شتاب می‌گیرد. به این ترتیب الکترون‌ها پس از مدت زمان معین از میدان الکتریکی اعمال شده به سرعت افتادن ثابت محدود خود می‌رسند. فرض کنید این سرعت افتادن v متر/ثانیه است. بی‌نیاز است به گفتن که مقدار این سرعت افتادن الکترون‌ها مستقیماً متناسب با شدت میدان الکتریکی اعمال شده Ε است.

در اینجا، μ ثابت تناسبی است که به عنوان متحرکی الکترون‌ها شناخته می‌شود. این متحرکی تعیین می‌کند که چقدر راحت الکترون‌ها از طریق رسانا حرکت می‌کنند. وقتی سرعت افتادن ثابت با حرکت گرمایی تصادفی الکترون‌ها ترکیب می‌شود، یک جابجایی خالص در جهت مخالف میدان الکتریکی وجود دارد.

این پدیده تشکیل جریان الکتریکی را می‌دهد. چگالی جریان J به عنوان جریان یکنواخت عبوری از رسانا بر واحد مساحت مقطع عمودی رسانا تعریف می‌شود.

J = چگالی جریان = جریان بر واحد مساحت رسانا. دقیق‌تر می‌توان چگالی جریان را به عنوان جریان یکنواخت عبوری از رسانا با مساحت مقطع واحد تعریف کرد.

اگر غلظت الکترون‌ها در هر متر مکعب n باشد،

nv = تعداد الکترون‌های عبوری بر واحد زمان بر واحد مساحت مقطع رسانا.

بنابراین مجموع بار عبوری از واحد مساحت مقطع رسانا بر واحد زمان env کولوم است. این همان چگالی جریان رسانا است.

دوباره برای رسانای با ابعاد واحد، مساحت مقطع A = 1 متر مربع

طول L = 1 متر، میدان الکتریکی اعمال شده E = V/L = V/1 = V (V ولتاژ اعمال شده روی رسانا). جریان I = J و مقاومت R = ρ = 1/σ، که ρ مقاومت و σ هدایت‌پذیری رسانا است.