FORMULES de PHYSIQUE
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MOBILITé des CHARGES
-mobilité des charges
La mobilité des charges exprime la facilité des mouvements (dans tel milieu), d'un corps particulaire qui porte une charge électrique
Ces particules peuvent être des électrons, ions, etc
Équation aux dimensions : M-1.T2.I Symbole de désignation : ♣
Unité S.I.+ :Tesla-1(T-1) ou l'A-s²/m
et l'unité d’usage est le cm² par Volt et par seconde (qui vaut 10-4 T-1)
MOBILITÉ de CHARGE
C'est la grandeur comparant une charge électrique à son débit-masse
Equation aux dimensions : M-1.T2.I Symbole ♣ Unité S.I.+ = Tesla-1(T-1)
♣ = Q / (m / t) ce qui s'écrit aussi ♣ = v / E
avec ♣(T-1)= mobilité de charge d'un élément de masse m(kg), portant charge élect° Q(C)
t(s)= temps du transit et (m/t) est son débit-masse
v(m/s)= vitesse (dite dérive) de l'élément chargé
E(V/m)= champ d’induction électrique qui motive la charge
En cas d’action d’un fort champ électromagnétique, il y a diminution du flux d’ions avec striction transversale
Nota : pour les ions, on dit mobilité ionique
Cas particulier de la mobilité des électrons
Elle explique la conductivité
♣ = e.t / mé
avec ♣(T-1)= mobilité d’un électron portant charge élémentaire e(C)
mé(kg)= masse de l'électron (9,109.10-31 kg)
t(s)= temps du transit
MESURE de MOBILITÉ (par un ÉLECTROMÈTRE)
♣ = 2l² / U.t
avec U(V)= différence de potentiel sur l’électromètre
l(m)= distance entre plateaux de l'électromètre
t(s)= temps (période) de rotation des plateaux de l’électromètre
RELATIONS ENTRE MOBILITÉ et GRANDEURS CONNEXES
-relation avec la conductivité électrique
♣ = V.σ' / Q
avec ♣(A-s²/m)= mobilité des charges
σ'(S/m)= conductivité(électrique)
Q(C)= charge pour un volume V(m3)
-relation avec la pression (cas des ions de l’air atmosphérique)
♣ = E / p.R
où E(V/m)= champ d’induction électrique
R(Ohm)= résistance
p(Pa)= pression ambiante
-relation avec la mobilité des petits éléments
♣ = g'.tm
où tm(s)= mobilité de masse d’un petit élément
g'(C/kg)= rapport gyromagnétique
-freinage d’une charge
F = Q.v / ♣
où F(N)= force de freinage
Q(C)= charge
v(m/s)= vitesse de la charge
♣(A-s²/m)= mobilité de la charge
VALEURS PRATIQUES de MOBILITÉ de CHARGES ♣
Elles sont exprimées en (Tesla -1) dans l'air, à T.P.N >>>
écrans d’appareils électroniques(10-4)--air et ses composants(1,5.10-4)--hydrogène, hélium(7.10-4)-- transistor organique(10-2)--transistor au Si dopé(10-1)
Cas spécial des ions >>> pour des ions positifs: air sec(1,3.10-2)--air humide(1,5.10-2)--
CO²(0,8.10-2) et pour les ions négatifs environ 20% de plus
Nota : la vitesse de déplacement de l'électricité dans un câble est inférieure à 1 centimètre par seconde
MOBILITÉ VOLUMIQUE DES CHARGES
C’est la notion ci-dessus, ramenée au volume V intéressé
Equation aux dimensions : L-3.M-1.T2.I Symbole de désignation : Φ*
Unité S.I.+ : (Tesla /m3)-1
(c’est à dire Φ* = ♣ / V)
Φ* = J* / E.Q
avec Φ*(T-1m-3)= mobilité volumique d’ions
Q(C) = [np.Qp+ nn.Qn] avec np et nn = nombres d’ions positifs et négatifs
Qp et Qn(C)= charges unitaires des (ions +) et des (ions -)
E(V/m)= champ d'induction électrique
J*(A/m²)= densité superficielle de courant
σ’(S/m)= conductivité électrique