electron bebas
TRANSCRIPT
![Page 1: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/1.jpg)
ELECTRON BEBASOLEH :1. Nurainy Kusumawati (140310100010)2. Nia Restu Juliantie (140310100062)
![Page 2: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/2.jpg)
PendahuluanELEKTRON BEBAS
Elektron Terluar dari Atom Logam yang Telah Menjadi Warga Seluruh Kristal karena Tidak Lagi Berada dalam Pengaruh Atom Asalnya
![Page 3: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/3.jpg)
ELEKTRON BEBAS
Prilaku Elektron dalam Logam
Model Elektron Bebas Terkuantisasi
Model Elektron Bebas Klasik
![Page 4: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/4.jpg)
Drude (1900)
• Mengandaikan bahwa dalam logam terdapat elektron bebas, yang membentuk sistem gas elektron klasik
• Bergerak acak dalam kristal dengan kecepatan random vo
• Penyebabnya adalah karena energi termal• Elektron tersebut berubah arah geraknya
setelah bertumbukan dengan ion logam
![Page 5: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/5.jpg)
• Kehadiran medan listrik ε dalam logam hanya mempengaruhi gerak keseluruhan electron.
• Misalnya, terdapat medan listrik ε dalam arah sumbu-X. Percepatan elektron yang timbul
persamaan 1.1
e = muatan elektronm* = massa efektif elektronE = medan listrikτ = waktu relaksasi tumbukan (waktu antara dua kali tumbukan berurutan) = percepatan
𝒎∗ 𝒅𝒗𝒅𝒕
=−𝒆𝑬−𝒎∗ 𝒗𝝉
![Page 6: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/6.jpg)
• suku kedua ruas kanan pada persamaan (1.1) merupakan gaya hambat yang seperti “gaya gesek” stokes pada percobaan pengukuran Viskositas cairan.
• Perimbangan antara gaya oleh medan dan gaya hambatan akan menghasilkan keadaan tunak (stationer). Bila keadaan ini tercapai maka :
Sehingga : persamaan 1.2
kecepatan akhir elektron yang disebut juga kecepatan alir (drift velocity). Tanda minus menyatakan bahwa arah gerak elektron berlawanan dengan arah medan listrik E yang menyebabkannya
𝑣=−𝑒𝜏𝑚∗ 𝐸
![Page 7: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/7.jpg)
Vd jadi :pers (1.3)
selanjutnya, rapat arus listrik dapat didefinisikan sebagai :
n : menyatakan konsentrasi elektron. Dengan mengganti vd seperti pada persamaaan (2.11), diperoleh :
Bandingkan persamaan ini dengan hukum Ohm pada persamaan (2.6.), dihasilkan ungkapan bagi konduktivitas
l istrik :𝜎=𝑛𝑒2𝜏
𝑚∗
𝑣𝑑=−𝑒𝜏𝑚∗ 𝐸
𝐽=(−𝑛𝑒)𝑣 𝑑
𝐽=𝑛𝑒2𝜏𝑚∗
![Page 8: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/8.jpg)
MODEL ELEKTRON BEBAS KLASIKModel elektron bebasa klasik tentang logam mengambil andaian berikut :
• Kristal digambarkan sebagai superposisi dari jajaran gugus ion positip (yang membentuk kisi kristal) dan elektron yang bebas bergerak dalam volume kristal.
• Elektron bebas tersebut diperlakukan sebagai gas, yang masing-masing bergerak secara acak dengan kecepatan termal (seperti molekul dalam gas ideal – tidak ada tumbukan, kecuali terhadap permukaan batas).
• Pengaruh medan potensial ion diabaikan, karena energi kinetik elektron bebas sangat besar.
• Elektron hanya bergerak dalam kristal karena adanya penghalang potensial di permukaan batas.
![Page 9: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/9.jpg)
Hukum Ohm Mikroskopik
![Page 10: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/10.jpg)
Hukum Wiedemann-Frans
“Bagi segala macam logam murni perbandingan daya penghantar termal dan penghantar listrik adalah suatu bilangan yang konstan”
𝑲𝝈𝑻
=𝑳
![Page 11: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/11.jpg)
Dari pendekatan teori kinetik gas diperoleh ungkapan konduktivitas termal :
Cv = kapasitas panas elektron persatuan volumev = kecepatan partikel rata-rata
Karena CV =(3/2)nk, (1/2)mv2=(3/2)kT dan =v, maka konduktivitas menjadi :
Perbandingan konduktivitas termal dan listrik adalah
![Page 12: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/12.jpg)
Persamaan diatas sesuai dengan penemuan empirik oleh Wiedemann-Frans (1853). Kadangkadang perbandingan tersebut dinyatakan sebagai bilangan Lorentz
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa Hukum Wiedemann-Frans diatas tidak berlaku untuk suhu “Intermediate”. Penemuan inilah yang mengawali kegagalan model elektron bebas klasik.
![Page 13: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/13.jpg)
KesimpulanElektron bebas klasik berhasil menjelaskan
besaran-besaran makro tingkat atom
Konduktivitas Listrik
Konduktivitas Energi Thermal K
Hukum Empirik wiedemann-Frans pada logam
![Page 14: Electron Bebas](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061301/54dd7c704a7959ef358b53bf/html5/thumbnails/14.jpg)
Kegagalan model elektron bebas klasik dalam menjelaskan :
Suceptibilitas Magnetik Logam X
Panas Jenis Cv Pada Suhu Ruang