Simulic
Bahasa Indonesia

Hanyutan elektron dalam logam – kecepatan hanyut, mobilitas, dan hambatan jenis

FisikaListrik dan rangkaianUsia 16–17

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Elektron bebas dalam kawat logam bergerak acak dengan kelajuan sekitar 10⁵ m/s dan bertumbukan dengan ion kisi yang bergetar; arus listrik menambahkan hanyutan lambat yang berlawanan arah dengan medan. Atur arus, luas penampang, jenis logam, dan suhu untuk membaca kecepatan hanyut v_d = I/(neA), medan E = ρJ, waktu rata-rata antartumbukan τ, dan mobilitas μ = v_d/E, serta lihat mengapa logam yang lebih panas memiliki hambatan jenis ρ = m/(ne²τ) lebih besar.

Pelajaran: Arus dalam logam: kecepatan hanyut, I = nAv_d e, mobilitas, waktu relaksasi, dan hambatan jenis

Yang ditunjukkan

Dalam logam, kira-kira satu elektron per atom dapat bergerak bebas melalui kisi ion positif. Elektron ini bergerak acak dengan kelajuan sekitar 10⁵ m/s dan terus bertumbukan dengan ion yang bergetar, sehingga tanpa medan tidak ada gerak keseluruhan. Beda potensial menimbulkan medan E di dalam kawat; di antara tumbukan, setiap elektron terdorong berlawanan arah dengan E sehingga hanyut perlahan, hanya sepersekian milimeter per detik. Arusnya I = nAv_d e. Ion yang lebih panas bergetar lebih kuat, tumbukan lebih sering, τ mengecil, dan hambatan jenis ρ = m/(ne²τ) membesar.

Cara menggunakan

Pilih Logam lalu atur Arus I, Penampang A, Suhu T, dan Panjang kawat L. Amati elektron oranye bergerak zig-zag dan perlahan hanyut melawan medan, lalu hitung elektron yang melewati penampang bergaris putus-putus. Baca kecepatan hanyut, medan, waktu antartumbukan, dan mobilitas di bawah gambar, lalu tekan Catat untuk menambah baris tabel. Grafik menunjukkan perubahan hambatan jenis dan τ terhadap suhu.

Parameter yang dapat diubah

  • Logam Tembaga, Perak, Emas, Aluminium
  • Arus I 0–20 A
  • Luas penampang A 0,1–10 mm²
  • Suhu T 100–600 K
  • Panjang kawat L 0,1–10 m
  • Ikuti satu elektron

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa kecepatan hanyut elektron sangat kecil, padahal elektron bergerak acak dengan kelajuan sekitar 10⁵ m/s?
  2. Jika arus yang sama mengalir melalui kawat yang lebih tipis, apa yang terjadi pada kecepatan hanyut dan mengapa?
  3. Mengapa hambatan kawat tembaga bertambah ketika kawat menjadi lebih panas?

Simulasi terkait