Analisis Rangkaian Elektrik - Darpublic

tidak menimbulkan arus listrik. Jika terdapat medan listrik sebesar Ex
maka medan ini akan memberikan percepatan pada elektron sebesar
F Ex
e
ax
= =
(9.1)
m m
dengan e adalah muatan elektron, m adalah massa elektron, dan F
adalah gaya yang bekerja pada elektron. Percepatan pada elektron
memberikan kecepatan pada elektron sebesar v yang kita sebut
kecepatan hanyut (drift velocity). Dalam perjalanannya sejajar arah
medan, elektron ini membentur ion, dan elektron dianggap kehilangan
seluruh energi kinetiknya sesaat setelah benturan sehingga ia mulai
lagi dengan kecepatan nol sebelum mendapat percepatan lagi. Dengan
demikian kecepatan hanyut elektron berubah dari nol (sesaat setelah
benturan) sampai maksimum sesaat sebelum benturan.
Jika jarak rata-rata antara satu benturan dengan benturan berikutnya
adalah L, yang disebut jalan bebas rata-rata, dan kecepatan hanyut
rata-rata adalah vr, sedangkan kecepatan thermal rata-rata adalah µ,
maka waktu rata-rata antara dua benturan adalah
144
L
t = (9.2)
µ + vr
Kecepatan hanyut rata-rata vr ini jauh lebih kecil dari kecepatan
thermal. Oleh karena itu
≈
µ
L
t (9.3)
Kecepatan hanyut berubah dari nol (sesaat setelah benturan) sampai
maksimum sesaat sebelum benturan. Kecepatan hanyut rata-rata
adalah
vmaks
axt
Exe
Ex
e L
vr
= = = t =
2 2 2m
2m
µ
Sudaryatno S & Ning Utari, Sifat-Sifat Material (1)
(9.4)
Jika kerapatan elektron per satuan volume adalah n, maka kerapatan
arus listrik yang terjadi adalah
2
Ex
e L ne LEx
j = nevr
= ne =
2m
µ 2mµ
Menurut hukum Ohm, kerapatan arus adalah
(9.5)