చార్జ్ కారియర్ల మొబైలిటీ

చార్జ్ కెరియర్ల మొబిలిటీ నిర్వచనం

చార్జ్ కెరియర్ల మొబిలిటీని ప్రవాహకంలో అప్లైడ్ చేసిన విద్యుత్ క్షేత్రంలో డ్రిఫ్ట్ వేగం యొక్క నిష్పత్తిగా నిర్వచించవచ్చు. డ్రిఫ్ట్ వేగం రెండు కారణాలపై ఆధారపడుతుంది: విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క తీవ్రత మరియు ప్రవాహకం యొక్క మొబిలిటీ. ఒకే విద్యుత్ క్షేత్రంలో, వివిధ ద్రవ్యాలు వాటి చార్జ్ కెరియర్ల యొక్క వేరువేరు మొబిలిటీ వల్ల వేరువేరు డ్రిఫ్ట్ వేగాలను కలిగి ఉంటాయ.

ధాతువులలో, వాలెన్స్ ఇలక్ట్రాన్ల బాండు పూర్తిగా నింపబడలేదు, ఇది స్వీయ ఇలక్ట్రాన్లను చలనం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ స్వీయ ఇలక్ట్రాన్లు ఏదైనా నిర్దిష్ట పరమాణువులకు జోడించబడవు, అందుకే వాటికి ధాతువులలో స్వతంత్రంగా చలనం చేయడానికి అవకాశం ఉంటుంది.

ఇప్పుడు మనం ధాతువు భాగంపై Ε వోల్ట్/మీటర్ విద్యుత్ క్షేత్రం అప్లై చేస్తే అంటూ ఊహించండి. ఈ విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో స్వీయ ఇలక్ట్రాన్లు ప్రవేగం పొందతాయి. కానీ ఎక్కువ తుదిగానున్న ఆయన్ పాతికలతో టాక్సిట్ల వల్ల, ఇలక్ట్రాన్ల వేగం అనంతంగా పెరిగించలేదు. ప్రతి టాక్సిట్ల వల్ల ఇలక్ట్రాన్ తన కైనెటిక్ శక్తిని గుంచుతుంది, తర్వాత బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ఉపస్థితి వల్ల తన ప్రవేగాన్ని తిరిగి పొందుతుంది. ఈ విధంగా, ఇలక్ట్రాన్లు నిర్దిష్ట సమయం పాటు అప్లైడ్ చేసిన విద్యుత్ క్షేత్రం తర్వాత వాటి స్థిర డ్రిఫ్ట్ వేగానికి చేరుతాయి. ఈ డ్రిఫ్ట్ వేగం v మీటర్/సెకన్ అనుకుందాం. ఈ డ్రిఫ్ట్ వేగం యొక్క పరిమాణం అప్లైడ్ చేసిన విద్యుత్ క్షేత్రం Ε యొక్క తీవ్రత కు నేలయంటిని చెప్పాలి.

ఇక్కడ, μ అనేది నిష్పత్తి స్థిరాంకం, ఇలక్ట్రాన్ల మొబిలిటీగా తెలుపుతారు. ఈ మొబిలిటీ ఇలక్ట్రాన్లు ప్రవాహకంలో ఎందుకు సులభంగా చలనం చేస్తున్నాయో నిర్ధారిస్తుంది. స్థిర డ్రిఫ్ట్ వేగం ఇలక్ట్రాన్ల యాదృచ్ఛిక ఉష్ణాగత చలనంతో కలిసినప్పుడు, విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క దిశలోనికి వ్యతిరేకంగా ఒక మొత్తం డ్రిఫ్ట్ ఉంటుంది.

ఈ ఘటన విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ప్రవాహ ఘనత J ని నిర్వచించవచ్చు, ప్రవాహకం యొక్క ఒక యూనిట్ లంబ క్రాస్-సెక్షనల్ వైశాల్యం ద్వారా సమానంగా విస్తరించబడే ప్రవాహం.

J = ప్రవాహ ఘనత = ప్రవాహకం యొక్క యూనిట్ క్రాస్-సెక్షనల్ వైశాల్యం ద్వారా ప్రవాహం. అంతేకాక, ప్రవాహ ఘనతను ఒక యూనిట్ క్రాస్-సెక్షనల్ వైశాల్యం గల ప్రవాహకం ద్వారా సమానంగా విస్తరించబడే ప్రవాహంగా నిర్వచించవచ్చు.

మీటర్ క్యూబ్ లో ఇలక్ట్రాన్ల సంఖ్య n అయితే,

nv = ప్రతి యూనిట్ సమయంలో ప్రవాహకం యొక్క ప్రతి యూనిట్ క్రాస్-సెక్షన్‌ల ద్వారా దిగుతున్న ఇలక్ట్రాన్ల సంఖ్య.

కాబట్టి, ప్రతి యూనిట్ సమయంలో ప్రవాహకం యొక్క యూనిట్ క్రాస్-సెక్షన్‌ల ద్వారా దిగుతున్న మొత్తం చార్జ్ env కులాంబ్స్. ఇది ఇంకా ప్రవాహకం యొక్క ప్రవాహ ఘనత అని చెప్పవచ్చు.

ఇప్పుడు 1 మీటర్ యూనిట్ పరిమాణంగా ఉన్న ప్రవాహకం కోసం, క్రాస్-సెక్షనల్ వైశాల్యం A = 1 m²

పొడవు L = 1 m, అప్లైడ్ చేసిన విద్యుత్ క్షేత్రం E = V/L = V/1 = V (V అనేది ప్రవాహకం యొక్క అప్లైడ్ చేసిన వోల్టేజ్). ప్రవాహం I = J మరియు రోధం R = ρ = 1/σ, ఇక్కడ, ρ అనేది రోధాన్ని మరియు σ అనేది ప్రవాహకం యొక్క ప్రవాహకతను సూచిస్తుంది.