ડ્રિફ્ટ વેગ (drift velocity) અને પ્રવાહ ઘનતા (current density) વચ્ચેનો સંબંધ તારવો.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ધરાવતા સુવાહકનો વિચાર કરો જેમાં વિદ્યુતક્ષેત્ર $\vec{E}$ લાગુ પાડવામાં આવે છે. આ ક્ષેત્રને કારણે,મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન બળ અનુભવે છે અને $\vec{E}$ ની વિરુદ્ધ દિશામાં ડ્રિફ્ટ વેગ $v_d$ થી ગતિ કરે છે.
$\Delta t$ જેટલા નાના સમયગાળામાં,ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા કાપવામાં આવેલું અંતર $\Delta x = |v_d| \Delta t$ છે.
આ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા નળાકાર ઘટકનું કદ $V = A \Delta x = A |v_d| \Delta t$ છે.
જો $n$ એ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ઘનતા (એકમ કદ દીઠ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા) હોય,તો આ કદમાં રહેલા કુલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $N = n V = n A |v_d| \Delta t$ થાય.
$\Delta t$ સમયમાં આડછેદમાંથી પસાર થતો કુલ વિદ્યુતભાર $\Delta Q = N e = n A e |v_d| \Delta t$ છે,જ્યાં $e$ એ ઇલેક્ટ્રોન પરના વિદ્યુતભારનું મૂલ્ય છે.
વિદ્યુત પ્રવાહ $I = \frac{\Delta Q}{\Delta t} = n A e |v_d|$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
પ્રવાહ ઘનતા $J = \frac{I}{A}$ હોવાથી,આપણને $J = \frac{n A e |v_d|}{A} = n e |v_d|$ મળે છે.
સદિશ સ્વરૂપમાં,ઇલેક્ટ્રોન વિદ્યુતક્ષેત્રની વિરુદ્ધ દિશામાં ડ્રિફ્ટ થતા હોવાથી,$\vec{J} = -n e \vec{v}_d$ થાય.

Explore More

Similar Questions

તાંબાના દરેક પરમાણુમાં એક મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. જો $1 \ mm$ વ્યાસ ધરાવતા તાંબાના તારમાં $1.1 \ A$ વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતો હોય,તો ડ્રિફ્ટ વેગ (આશરે) કેટલો હશે? (તાંબાની ઘનતા $= 9 \times 10^3 \ kg \ m^{-3}$ અને પરમાણુ ભાર $= 63$).

Difficult
View Solution

$r$ ત્રિજ્યા ધરાવતા પરંતુ અલગ-અલગ દ્રવ્યના બે તારને શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે. જો બંને તારમાં વિદ્યુતભાર વાહકોની ઘનતાનો ગુણોત્તર $1 : 4$ હોય,તો બંને તારમાં ઇલેક્ટ્રોનનો ડ્રિફ્ટ વેગનો ગુણોત્તર કેટલો હશે?

$A$. વાહકનું તાપમાન વધતા ઇલેક્ટ્રોનનો ડ્રિફ્ટ વેગ ઘટે છે.
$B$. ડ્રિફ્ટ વેગ આપેલ વાહકના આડછેદના ક્ષેત્રફળના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
$C$. ડ્રિફ્ટ વેગ વાહકને લાગુ પાડેલા વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત પર આધાર રાખતો નથી.
$D$. ઇલેક્ટ્રોનનો ડ્રિફ્ટ વેગ વાહકની લંબાઈના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
$E$. વાહકનું તાપમાન વધતા ડ્રિફ્ટ વેગ વધે છે.
નીચે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો જવાબ પસંદ કરો:

$(a)$ $1.0 \times 10^{-7} \; m^{2}$ આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ધરાવતા અને $1.5 \; A$ વિદ્યુતપ્રવાહ વહન કરતા તાંબાના તારમાં વહન ઇલેક્ટ્રોનનો સરેરાશ ડ્રિફ્ટ વેગ શોધો. ધારો કે દરેક તાંબાનો પરમાણુ આશરે એક વહન ઇલેક્ટ્રોન આપે છે. તાંબાની ઘનતા $9.0 \times 10^{3} \; kg/m^{3}$ અને તેનો પરમાણ્વીય દળ $63.5 \; u$ છે.
$(b)$ ઉપર મેળવેલા ડ્રિફ્ટ વેગની સરખામણી $(i)$ સામાન્ય તાપમાને તાંબાના પરમાણુઓની ઉષ્મીય ઝડપ સાથે,$(ii)$ વાહક સાથે વિદ્યુતક્ષેત્રના પ્રસરણની ઝડપ સાથે કરો, જે ડ્રિફ્ટ ગતિનું કારણ બને છે.

રિલેક્સેશન સમય $\tau$ એ લાગુ કરેલા $E$ ક્ષેત્રથી લગભગ સ્વતંત્ર છે,જ્યારે તે તાપમાન $T$ સાથે નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે. પ્રથમ હકીકત ઓમના નિયમ માટે (અંશતઃ) જવાબદાર છે,જ્યારે બીજી હકીકત તાપમાન સાથે અવરોધકતા $\rho$ માં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે. શા માટે તે સમજાવો?

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo