मोबाइलिटी और तापमान के अवलंबन पर आधारित विस्तृत नोट्स - विद्युत्चालन और विद्युत

1. चलनी वेग और मोबाइलिटी

संदर्भ: NCERT कक्षा 12, अध्याय 3: वर्तमान विद्युत

• चलनी वेग (****vd**)**: संचारक में विद्युतीय क्षेत्र के प्रभाव में चार्ज वाहकों (इलेक्ट्रॉन या होल्स) द्वारा प्राप्त औसत वेग।

$$v_d = \frac{I}{neA}$$

यहाँ,

• I संचारक में बह रही धारा है

• n इकाई आयतन प्रतिधारकों की संख्या (वाहक संख्या) है

• e इलेक्ट्रॉन का चार्ज (1.6 x 10^-19 कूलम्ब)

• A संचारक के पारवर्ती क्षेत्र का क्षेत्रफल है

• मोबाइलिटी (µ): चालनी वेग को लागू विद्युतीय क्षेत्र के सम्बंध संदर्भिक संयोजक प्रमाणांक।

$$\mu = \frac{v_d}{E}$$

यहाँ,

• E विद्युतीय क्षेत्र शक्ति है

• मोबाइलिटी निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

  • तापमान: मोबाइलिटी सामान्यतया बढ़ते हुए तापमान के साथ कम होती है, जो लैटिस द्रव्यकों और धारक वाहकों के विचरण के कारण होता है।
  • अशुद्धियाँ: अशुद्धियाँ वाहक वाहकों के लिए कणों के रूप में प्रभार केंद्र के रूप में काम कर सकती हैं, जिससे मोबाइलिटी कम होती है।
  • क्रिस्टल संरचना: एक क्रिस्टल जाल में परमाणुओं की व्यवस्था धारक वाहकों की मोबाइलिटी को प्रभावित करती है।

2. रैसिस्टिविटी के तापमान पर आधारित विस्तृत नोट्स

संदर्भ: NCERT कक्षा 12, अध्याय 3: वर्तमान विद्युत

• रैसिस्टिविटी (ρ): इलेक्ट्रिक विद्युत की प्रवाह के विरोध की माप।

$$\rho = \frac{RA}{l}$$

यहाँ,

• R संचारक की विरोधी है

• l संचारक की लंबाई है

• रैसिस्टिविटी का तापमान निम्नलिखित विभिन्न पदार्थों के लिए भिन्न होता है:

  • धातुएं: धातुओं में तापमान बढ़ने से रैसिस्टिविटी बढ़ती है, जो लैटिस द्रव्यकों और इलेक्ट्रॉनों के विचरण के कारण होता है।
  • अर्धचालकों: अर्धचालकों में तापमान बढ़ने से रैसिस्टिविटी कम होती है, जो वाहक संख्या और मोबाइलिटी के बढ़ने के कारण होता है।
  • इन्सुलेटर: एक व्याप्त तापमान सीमा पर रैसिस्टिविटी निरंतर बनी रहती है।

• रैसिस्टिविटी के तापमान के व्यवहार को ठोसों के बैंड सिद्धांत पर आधारित किया जा सकता है। उच्च तापमान पर, अधिक इलेक्ट्रॉन निरंतरणता दंड से पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जो चार्ज वाहकों की संख्या में वृद्धि करते हैं और रैसिस्टिविटी को कम करते हैं।

3. रेसिस्टिविटी और कंडक्टिविटी

संदर्भ: NCERT कक्षा 12, अध्याय 3: वर्तमान विद्युत

• कंडक्टिविटी (σ): विद्युत विद्युत के निर्देशन क्षमता की माप है।

$$\sigma = \frac{1}{\rho}$$

• रेसिस्टिविटी और कंडक्टिविटी उलट संबंधित होती हैं। उच्च रेसिस्टिविटी कम कंडक्टिविटी से मिलती है और उलट।

• पदार्थों की रेसिस्टिविटी और कंडक्टिविटी तापमान, अशुद्धियाँ, और क्रिस्टल संरचना जैसे विभिन्न कारकों पर निर्भर करती हैं।

4. अति विद्युतचालन

संदर्भ: NCERT कक्षा 12, अध्याय 3: वर्तमान विद्युत

• अतुल्य चालकता:**सूचारू की एक ऐसी प्रक्रिया है जहाँ किसी पदार्थ की व्यूहित्रता और पूर्ण द्विचुंबकता (मैस्नर प्रभाव) शीतकाल (तापमान क्रांतिक) से नीचे जीर्ण बिंदु (तीएसी) पर शोधी जाती है।

• अतुल्य चालकों की गुणधर्म:

  • शून्य विद्युत प्रतिरोध: अतुल्य चालकों को विद्युत्रोध में कोई ऊर्जा हानि नहीं होती है।
  • मैस्नर प्रभाव: अतुल्य चालकों अपने आंतरिक सेमी में चुंबकीय क्षेत्रों को निकाल देते हैं।

• अतुल्य चालकता के अनुप्रयोग:

  • बिजली ट्रांसमिशन: अतुल्य चालक पदार्थों से विद्युत रेखाएं निर्मित की जा सकती हैं जिनमें ऊर्जा का कम संक्षेपण होता है।
  • मेडिकल इमेजिंग: अतुल्य चालक चुंबकों का उपयोग एमआरआई (चुंबकिय आवेशनिक) स्कैनर में किया जाता है।
  • कण तेजक: अतुल्य चालक चुंबकों का उपयोग कैंची तेजकों में चार्जधारी कक्षाओं को मार्गदर्शन और त्वरित करने के लिए किया जाता है।

5. अर्धचालक और उनके गुणधर्म

संदर्भ: एनसीईआरटी कक्षा 12, अध्याय 14: अर्धचालक

• अर्धचालक: विद्युत् प्रवाह में धातुओं और अविद्युत् प्रवाह के बीच अन्तर्मूल्य मान्यता वाले पदार्थ।

• ऊर्जा बंध संरचना: अर्धचालकों के बीच अपरधान शृंखला और चालक शृंखला के बीच निषेधित ऊर्जा गाप (ईगी) होती है।

• डोपिंग: अर्धचालकों में अपशिष्ट (डोपिंट) जोड़ने वाले के द्वारा दो प्रकार के अर्धचालकों का सृजन कर सकता है:

  • नेगेटिव-प्रकारक अर्धचालक: आती हैं जो अपने बाह्यतम कक्ष में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन रखती हैं (जैसे कि फॉस्फोरस)। ये अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन मोबाइल चार्ज वाहक बन जाते हैं।
  • पॉजिटिव प्रकारक अर्धचालक: आती हैं जो अपने बाह्यतम कक्ष में एक कम इलेक्ट्रॉन रखती हैं (जैसे कि बोरॉन)। ये गायब हो जाने वाले इलेक्ट्रॉन पूर्णता के रूप में काम करने वाले सकारात्मक चार्ज वाहक बनाते हैं।

• अर्धचालकों के गुणधर्म भंडारण ऊर्जा, चालकों की गिनती, और अपशिष्टों जैसे कारकों पर निर्भर करते हैं।

• अर्धचालकों के अनुप्रयोग:

  • इलेक्ट्रॉनिक उपकरण: अर्धचालक कई इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे कि डायोड, ट्रांजिस्टर, और एकीकृत परिप्रेक्ष्य (आईसी) के आवश्यक घटक होते हैं।
  • सौर ऊर्जा: अर्धचालकों का उपयोग सौर ऊर्जा में धूप को विद्युत् ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।
  • प्रकाश उत्सर्जन टुबelight-यि): अर्धचालकों the-्रुupyुत् उत्सर्जन करके प्रकाश का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

6. थर्मोइलेक्ट्रिसिटी

संदर्भ: एनसीईआरटी कक्षा 12, अध्याय 14: अर्धचालक

• थर्मोइलेक्ट्रिसिटी के प्रभाव: उष्मा को विद्युत् में या उसके विपरीत में सीधे प्रयोजन में बदलने संबंधित प्रक्रिया।

• सीबेक प्रभाव: जब दो विभिन्न चालकों के सर्वोंभिन्न पर जुड़े हों और जंक्शन्स के बीच एक तापमान अंतर बनाए रखा जाता है, तब धारिता आवेग (ईएमएफ) उत्पन्न होता है।