Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Hva er en Coulomb?
- Millikans Oil Drop Experiment
- Antall elektron per sekund i en ampere
- Konvertering fra ampere til elektron per sekund
Fysikere tilskriver elektrisitet til bevegelse av elektroner, de små, elektrisk negative partiklene som omkranser hvert atom. Enheten med elektrisk strøm er amperen, oppkalt etter det franske fysikeren André-Marie Ampère fra 1800-tallet. Per definisjon er en ampere lik en coulomb per sekund. For å beregne antall elektron i en ampere, må du derfor kjenne ladningen til et individuelt elektron i coulombs. Det viser seg å være 1,602 × 10-19 anhenger. Det er all informasjonen du trenger for å konvertere ampere til elektroner per sekund.
TL; DR (for lang; ikke lest)
I en strømstrøm, 6.242 × 1018 elektroner strømmer hvert sekund. Multipliser styrken til strømmen med dette tallet for å finne antall elektroner som strømmer i kretsen per sekund.
Hva er en Coulomb?
Coulomb er enheten for statisk ladning i MKS (meter, kilogram, sekund) målesystem. Den ble oppkalt etter en annen fransk fysiker, Charles Augustin de Coulomb, som gjorde det meste av arbeidet sitt på 1700-tallet. Definisjonen av coulomb er basert på statcoulomb, en ladningsenhet i CGS-systemet (centimeter, gram, sekunder). Dette ble opprinnelig definert som ladningen som trengs av to like ladede partikler atskilt med 1 centimeter for å avvise hverandre med en styrke på 1 dyne. Du kan hente coulombs fra statcoulombs, men moderne forskere definerer vanligvis coulombs i form av ampere, ikke omvendt. Definisjonen av 1 coulomb er ladningsmengden som føres i ett sekund av en strøm på 1 ampere. Forskere kjenner tilfeldigvis ladningen til et individuelt elektron, men takket være et kjent eksperiment som ble utført på begynnelsen av 1900-tallet.
Millikans Oil Drop Experiment
Den amerikanske fysikeren Robert Millikan gjennomførte oljedråpeeksperimentet i 1909, og det tjente ham Nobelprisen. Han plasserte en ladet dråpe olje mellom to elektrisk ladede plater og justerte spenningen til dråpen ble hengt opp i luft. Fordi han kunne beregne tyngdekraften på dråpen og kraften til det elektriske feltet, kunne han bestemme ladningen på fallet. Han gjennomførte eksperimentet med en rekke ladninger på slippet og fant ut at ladningen alltid varierte med et multiplum av et bestemt antall, som han konkluderte med var ladningen på et individuelt elektron. Det viste seg å være 1,602 × 10-19 anhenger.
Antall elektron per sekund i en ampere
Ét elektron har en ladning på 1,602 × 10-19 coulombs, slik at du kan finne antall elektroner i 1 coulomb med lading ved å ta det inverse av dette tallet. Gjør du aritmetikken, finner du:
1 coulomb = 6.242 × 1018 elektroner
1 ampere er lik 1 coulomb per sekund, noe som betyr:
1 ampere = 6.242 × 1018 elektroner per sekund
Konvertering fra ampere til elektron per sekund
Forholdet avledet ovenfor utgjør en konverteringsfaktor. For å konvertere fra ampere til elektron per sekund, multipliserer du den konverteringsfaktoren med strømstyrken i ampere. For eksempel i en strøm på 15 ampere, 15 × (6.242 × 1018) = 9.363 × 1019 elektroner strømmer per sekund. I en strøm på 7 mA (0,007 ampere), 4,369 × 1016 elektroner strømmer per sekund.