Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Hvad er en Coulomb?
- Millikans oliedråbeeksperiment
- Antallet af elektroner pr. Sekund i en ampere
- Konvertering fra ampere til elektroner pr. Sekund
Fysikere tilskriver elektricitet til bevægelsen af elektroner, de små, elektrisk negative partikler, der omkranser hvert atom. Enheden med elektrisk strøm er amperen, opkaldt efter den franske fysiker fra det 19. århundrede André-Marie Ampère. Per definition er en ampere lig med en coulomb pr. Sekund. For at beregne antallet af elektroner i en ampere skal du derfor kende ladningen af et individuelt elektron i coulombs. Det viser sig at være 1.602 × 10-19 coulomb. Det er alle de oplysninger, du har brug for for at konvertere ampere til elektroner pr. Sekund.
TL; DR (for lang; læste ikke)
I en strøm nu, 6.242 × 1018 elektroner strømmer hvert sekund. Multiplicer strømstyrken med dette antal for at finde antallet af elektroner, der flyder i kredsløbet pr. Sekund.
Hvad er en Coulomb?
Coulomb er den statiske ladningsenhed i MKS (meter, kilogram, sekund) målesystem. Det blev opkaldt efter en anden fransk fysiker, Charles Augustin de Coulomb, der udførte det meste af sit arbejde i det 18. århundrede. Definitionen af coulomb er baseret på statcoulomb, en ladningsenhed i CGS-systemet (centimeter, gram, sekunder). Dette blev oprindeligt defineret som den ladning, der kræves af to lige så ladede partikler adskilt med 1 centimeter for at afvise hinanden med en kraft på 1 dyne. Du kan udlede coulombs fra statcoulombs, men nutidige forskere definerer normalt coulombs i form af ampere, ikke omvendt. Definitionen på 1 coulomb er den ladningsmængde, der transporteres i et sekund af en strøm på 1 ampere. Videnskabsmænd kender tilfældigvis ladningen af en individuel elektron, dog takket være et berømt eksperiment udført i begyndelsen af det 20. århundrede.
Millikans oliedråbeeksperiment
Den amerikanske fysiker Robert Millikan gennemførte oliedråbeeksperimentet i 1909, og det gav ham Nobelprisen. Han placerede et opladet dråbe olie mellem to elektrisk ladede plader og justerede spændingen, indtil dråbet blev ophængt i luft. Fordi han kunne beregne tyngdekraften på dråbet og kraften i det elektriske felt, kunne han bestemme ladningen på dråbet. Han gennemførte eksperimentet med en række ladninger på drop og fandt, at ladningen altid varierede med et multiplum af et bestemt antal, som han konkluderede var ladningen på en individuel elektron. Det viste sig at være 1.602 × 10-19 coulomb.
Antallet af elektroner pr. Sekund i en ampere
Ét elektron har en ladning på 1,602 × 10-19 coulombs, så du kan finde antallet af elektroner i 1 coulomb med opladning ved at tage det inverse af dette nummer. Gør du regnestykket, finder du:
1 coulomb = 6.242 × 1018 elektroner
1 ampere er lig med 1 coulomb pr. Sekund, hvilket betyder:
1 ampere = 6.242 × 1018 elektroner pr. sekund
Konvertering fra ampere til elektroner pr. Sekund
Forholdet afledt ovenfor udgør en konverteringsfaktor. For at konvertere fra ampere til elektroner pr. Sekund skal du multiplicere denne konverteringsfaktor med den nuværende styrke i ampere. F.eks. I en strøm på 15 ampere 15 × (6.242 × 1018) = 9.363 × 1019 elektroner strømmer pr. sekund. I en strøm på 7 mA (0,007 ampere), 4,369 × 1016 elektroner strømmer pr. sekund.