Apa Kecepatan Drift Elektron dengan Penurunan

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Setiap bahan terdiri dari atom yang pada gilirannya terdiri dari elektron bermuatan negatif. Elektron bermuatan negatif ini bergerak ke arah acak di dalam atom. Gerakan elektron ini menghasilkan listrik . Tetapi karena gerakannya yang acak, kecepatan rata-rata elektron dalam suatu bahan menjadi nol. Telah diamati bahwa ketika beda potensial diterapkan ke ujung material, elektron yang ada dalam material memperoleh sejumlah kecepatan yang menyebabkan aliran bersih kecil dalam satu arah. Kecepatan yang menyebabkan elektron bergerak ke arah tertentu dikenal sebagai Kecepatan Drift.

Apa itu Kecepatan Drift?

Kecepatan rata-rata yang dicapai oleh elektron yang bergerak acak ketika medan listrik eksternal diterapkan, yang menyebabkan elektron bergerak ke satu arah disebut Kecepatan Drift.




Setiap bahan konduktor mengandung elektron bebas yang bergerak secara acak pada suhu di atas nol absolut. Ketika medan listrik eksternal diterapkan di sekitar material, elektron mencapai kecepatan dan cenderung bergerak ke arah positif, dan kecepatan bersih elektron akan berada dalam satu arah. Elektron akan bergerak searah dengan medan listrik yang diterapkan. Di sini elektron tidak melepaskan keacakan geraknya tetapi bergeser ke potensial yang lebih tinggi dengan gerakan acaknya.

Arus yang dihasilkan oleh pergerakan elektron menuju potensial yang lebih tinggi ini disebut Arus Drift. Jadi, dapat dikatakan bahwa setiap arus yang dihasilkan dalam bahan konduktor adalah Arus Drift.



Kecepatan melayang Penurunan

Untuk menurunkan ekspresi untuk kecepatan melayang Hubungannya dengan mobilitas elektron dan pengaruh medan listrik eksternal yang diterapkan harus diketahui. Mobilitas elektron didefinisikan sebagai Kecepatan Drift untuk satuan medan listrik. Medan listrik sebanding dengan arus. Jadi Hukum Ohm dapat ditulis sebagai

F = -μE .—— (1)


dengan μ adalah mobilitas elektron yang diukur sebagai mdua/ V.sec

E adalah medan listrik yang diukur sebagai V / m

kita tahu bahwa F = ma, substitusi ke (1)

a = F / m = -μE / m ———- (2)

kecepatan akhir u = v + pada

Di sini v = 0, t = T, yang merupakan waktu relaksasi elektron

Oleh karena itu u = aT, gantikan (2)

∴ u = - (μE / m) T

Di sini, u adalah kecepatan melayang, diukur sebagai m / s.

Ini memberikan ekspresi akhir. Itu IYA satuan kecepatan melayang adalah m / s atau mdua/(V.s) & V / m

Formula Kecepatan Drift

Rumus ini digunakan untuk mencari kecepatan melayang elektron dalam konduktor pembawa arus. Ketika elektron dengan kerapatan n dan muatan Q menyebabkan arus 'I' mengalir melalui konduktor dengan luas penampang A, kecepatan melayang v dapat dihitung melalui rumus I = nAvQ.

Peningkatan intensitas medan listrik eksternal yang diterapkan menyebabkan elektron berakselerasi lebih cepat ke arah positif, berlawanan dengan arah medan listrik yang diterapkan.

Hubungan Kecepatan Drift dengan Arus Listrik

Setiap konduktor mengandung elektron bebas yang bergerak secara acak di dalamnya. Pergerakan elektron dalam satu arah yang disebabkan oleh kecepatan Drift menghasilkan arus. Kecepatan penyimpangan elektron biasanya sangat kecil dalam hal 10-1MS. Jadi, dengan jumlah kecepatan ini, biasanya elektron membutuhkan 17 menit untuk melewati konduktor dengan panjang satu meter.

Kecepatan melayang elektron

kecepatan melayang elektron

Itu berarti jika kita menyalakan bohlam listrik, itu akan menyala setelah 17 menit. Tapi kita bisa menyalakan bohlam listrik di rumah kita secepat kilat dengan satu jentikan sakelar. Ini karena kecepatan arus listrik tidak bergantung pada kecepatan drift elektron.

Arus listrik bergerak dengan kecepatan cahaya. Itu tidak ditentukan dengan kecepatan drift elektron dalam material. Oleh karena itu, dapat bervariasi dalam material tetapi kecepatan arus listrik selalu ditentukan pada kecepatan cahaya.

Hubungan antara Densitas Arus dan Kecepatan Drift

Kepadatan arus didefinisikan sebagai jumlah total arus yang lewat per satuan waktu melalui per satuan luas penampang konduktor. Dari rumus kecepatan drift, arus diberikan sebagai

I = nAvQ

Jadi, kerapatan arus J ketika luas penampang dan kecepatan drift diberikan dapat dihitung sebagai

J = I / A = nvQ

dimana v adalah kecepatan melayang elektron. Kepadatan arus diukur sebagai Ampere per meter persegi. Dengan demikian, dari rumus tersebut, dapat dikatakan bahwa kecepatan drift elektron sebuah konduktor dan rapat arus berbanding lurus satu sama lain. Ketika kecepatan melayang meningkat dengan peningkatan intensitas medan listrik, arus yang mengalir melalui per luas penampang juga meningkat.

Rkegembiraan antara Kecepatan Drift dan Waktu Relaksasi

Dalam konduktor, elektron bergerak secara acak sebagai molekul gas. Selama gerakan ini, mereka saling bertabrakan. Waktu relaksasi elektron adalah waktu yang dibutuhkan elektron untuk kembali ke nilai kesetimbangan awalnya setelah tumbukan. Waktu relaksasi ini berbanding lurus dengan kuat medan listrik eksternal yang diterapkan. Semakin besar waktu medan listrik, semakin banyak waktu yang dibutuhkan elektron untuk mencapai kesetimbangan awal setelah medan tersebut dilepas.

Waktu relaksasi juga didefinisikan sebagai waktu saat elektron dapat bergerak bebas antara tumbukan berurutan dengan ion lain.

Ketika gaya akibat medan listrik yang diterapkan adalah eE, maka V dapat diberikan sebagai

V = (eE / m) T

dimana T adalah waktu relaksasi elektron.

Ekspresi Kecepatan Drift

Ketika mobilitas μ pembawa muatan dan kekuatan medan listrik yang diterapkan E diberikan, maka hukum Ohm dalam hal kecepatan drift dapat dinyatakan sebagai

V = μE

Satuan S.I untuk mobilitas elektron adalah mdua/ V-s.

Satuan S.I medan listrik E adalah V / m.

Jadi satuan S.I untuk v adalah m / s. Satuan S.I ini juga dikenal sebagai Axial Drift Velocity.

Jadi, Elektron yang ada di konduktor bergerak secara acak meskipun tidak ada medan listrik eksternal yang diterapkan. Tetapi kecepatan bersih yang dihasilkan oleh mereka dibatalkan karena tabrakan acak sehingga arus bersih akan menjadi nol. Dengan demikian, hubungan antara arus listrik, rapat arus dan kecepatan drift membantu aliran arus listrik yang tepat melalui sopir . Apa itu Arus Drift?