Kecepatan Alir

Untuk memahami konsep kecepatan alir, mari kita pelajari suatu model aliran elektron yang dinamakan model gas elektron. Dalam model ini suatu konduktor dapat dianggap terdiri dari deretan atom-atom yang mengandung elektron bebas. Elektron-elektron ini bebas bergerak dalam konduktor seperti molekul-molekul gas bergerak bebas di udara. Elektron-elektron ini bebas bergerak di udara. Elektron-elektron ini bergerak sangat cepat, dengan kecepatan rata-rata 106 m/s.
Gambar 1: model gas elektron
Di dalam konduktor elektron-elektron ini gerakannya acak akibat pemantulan (penghamburan) oleh atom-atom konduktor (gambar 1). Akibat kecepatan resultan dalam arah sumbu x nya sama dengan nol  (elektron tidak mengalir, tidak ada arus terdeteksi).
Namun situasi berubah ketika batang konduktor diberi beda potensial, gaya listrik menyebabkan elektron-elektron bergerak dalam arah sesuai arah medan listrik (arah sumbu x). Bagi elektron tidak terlalu mudah untuk bergerak lurus, karena adanya atom-atom logam konduktor. Elektron akan menumbuk atom-atom dan bergerak zig-zag (gambar 2). Walaupun bergerak zigzag elektron ini masih mempunyai kecepatan resultan dalam arah berlawanan dengan medan listrik (walaupun kecil). Kecepatan ini yang disebut dengan kecepatan alir yang diberi simbol vd. Besar kecepatan alir ini sekitar 10-4 m/s.
Besar Kecepatan Alir
Dari persamaan Irata-rata = nqvdA, kerapatan arus ditulis sebagai
Di mana J dan vd bergerak searah untuk muatan positif dan berlawanan arah untuk muatan negatif. Untuk menemukan kecepatan gerak elektron, pertama kita perhatikan bahwa elektron dalam konduktor mengalami gaya listrik F = eE, yang memberikan percepatan sebagai
Gambar 2: Elektron bergerak dalam sebuah konduktor

Untuk menemukan kecepatan gerak elektron, pertama kita perhatikan bahwa elektron dalam konduktor mengalami gaya listrik eE, yang memberikan percepatan sebagai
Jika v0 merupakan kecepatan elektron sesaat setelah dengan salah satu atom maka kecepatan elektron sebelum menumbuk atom lain adalah
Dengan t menyatakan waktu antara dua tumbukan.
Sekarang kita ambil harga rata-rata v terhadap kemungkinan t dan semua kemungkinan vo dari semua elektron dalam atom. Vektor v0, walaupun besar namun arahnya acak sehingga jika kita rata-ratakan nilainya nol. Jika τ adalah waktu rata-rata antara dua tumbukan (diratakan terhadap semua elektron), maka besarnya kecepatan rata-rata elektron-elektron ini adalah
 Kecepatan rata-rata inilah yang merupakan kecepatan alir.

0 Response to "Kecepatan Alir"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel