Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Co to jest kulomb?
- Millikans Oil Drop Experiment
- Liczba elektronów na sekundę w amperach
- Konwersja amperów na elektrony na sekundę
Fizycy przypisują elektryczność do ruchu elektronów, tych małych, elektrycznie ujemnych cząstek, które otaczają każdy atom. Jednostką prądu elektrycznego jest amper, nazwany na cześć XIX-wiecznego francuskiego fizyka André-Marie Ampère. Z definicji amper jest równy jednej kulombinie na sekundę. Aby obliczyć liczbę elektronów w jednym amperie, musisz znać ładunek pojedynczego elektronu w kulombach. To okazuje się 1,602 × 10-19 kulony. To wszystkie informacje potrzebne do konwersji wzmacniaczy na elektrony na sekundę.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
W jednym amperie prądu 6,242 × 1018 elektrony płyną co sekundę. Pomnóż siłę prądu przez tę liczbę, aby znaleźć liczbę elektronów przepływających w obwodzie na sekundę.
Co to jest kulomb?
Kulomb to jednostka ładunku statycznego w systemie pomiarowym MKS (metr, kilogram, drugi). Został nazwany na cześć innego francuskiego fizyka, Charlesa Augustina de Coulomba, który wykonał większość swojej pracy w XVIII wieku. Definicja kulomb opiera się na kuli statycznej, jednostce ładunku w systemie CGS (centymetry, gramy, sekundy). Zostało to pierwotnie zdefiniowane jako ładunek potrzebny dwóm równomiernie naładowanym cząsteczkom oddzielonym o 1 centymetr w celu odpychania się siłą 1 dyn. Kulombiny można wyprowadzać ze statcoulombów, ale współcześni naukowcy zwykle definiują kulombiny w kategoriach amperów, a nie na odwrót. Definicja 1 kulombina to ilość ładunku przenoszonego w ciągu jednej sekundy przez prąd 1 ampera. Jednak naukowcy znają ładunek pojedynczego elektronu dzięki słynnemu eksperymentowi przeprowadzonemu na początku XX wieku.
Millikans Oil Drop Experiment
Amerykański fizyk Robert Millikan przeprowadził eksperyment kropli oleju w 1909 roku i przyniósł mu nagrodę Nobla. Umieścił naładowaną kroplę oleju między dwiema elektrycznie naładowanymi płytami i regulował napięcie, aż kropla została zawieszona w powietrzu. Ponieważ mógł obliczyć siłę grawitacji na kroplę i siłę pola elektrycznego, mógł określić ładunek na kropli. Przeprowadził eksperyment z różnymi ładunkami na kropli i stwierdził, że ładunek zawsze zmieniał się o wielokrotność określonej liczby, co doszedł do wniosku, że był ładunkiem na pojedynczym elektronie. Okazało się, że wynosi 1,602 × 10-19 kulony.
Liczba elektronów na sekundę w amperach
Jeden elektron ma ładunek 1,602 × 10-19 kulombów, dzięki czemu można znaleźć liczbę elektronów w 1 kulombach ładunku, biorąc odwrotność tej liczby. Robiąc arytmetykę, znajdziesz:
1 kulomb = 6,242 × 1018 elektrony
1 amper jest równy 1 kulombowi na sekundę, co oznacza:
1 amper = 6,242 × 1018 elektrony na sekundę
Konwersja amperów na elektrony na sekundę
Zależność wyprowadzona powyżej stanowi współczynnik konwersji. Aby przeliczyć z amperów na elektrony na sekundę, należy pomnożyć ten współczynnik konwersji przez natężenie prądu w amperach. Na przykład przy prądzie 15 amperów, 15 × (6.242 × 1018) = 9.363 × 1019 elektrony płyną na sekundę. Przy prądzie 7 mA (0,007 ampera), 4,369 × 1016 elektrony płyną na sekundę.