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 corps 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

♣ = Q / (m / t)    et aussi   ♣ = v / E

avec ♣(T-1)= mobilité de charge d'un corps de masse m(kg), portant charge Q(C)

t(s)= temps du transit et (m/t) est son débit-masse

v(m/s)= vitesse du mouvement du corps chargé (dite dérive)

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

Equation aux dimensions  : M-1.T2.I        Symbole  ♣        Unité S.I.+ = Tesla-1(T-1)

 

♣ = 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 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

♣ = γ'.tm

où tm(s)= mobilité de masse d’un petit élément

γ'(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*= ρ* / E.Q

avec Φ*(T-1m-3)= mobilité volumique d’ions

Q(C) = [np.Qp+ nn.Qn]   avec npet nn= nombre d’ions positifs et négatifs

Qpet Qn(C)= charges unitaires des ions + et des ions -

E(V/m)= champ d'induction électrique

ρ*(A/m²)= densité superficielle de courant

σ’(S/m)= conductivité électrique