Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- Mi az a coulomb?
- Millikans olajcsepp-kísérlet
- Az elektronok száma másodpercenként egy amperben
- Átalakítás amperről elektronra másodpercenként
A fizikusok az elektromosságnak tulajdonítják az elektromosságot, az apró, elektromosan negatív részecskéket, amelyek minden atomot körülvesznek. Az elektromos áram mértékegysége az amper, amelyet a 19. századi francia fizikus, André-Marie Ampère elnevezéssel kaptak. Definíció szerint egy amper másodpercenként egy coulombnak felel meg. Ezért az egy amperben levő elektronok számának kiszámításához meg kell ismernie az egyes elektronok töltését a coulombokban. Ez kiderül, hogy 1,602 × 10-19 nyakékek. Ez az összes információ, amire szükség van az amperok másodpercenkénti elektronra konvertálásához.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
Az áram egy amperén, 6,242 × 1018 elektronok másodpercenként áramlanak. Szorozzuk meg az áram erősségét ezzel a számmal, hogy megkapjuk az áramkörben másodpercenként áramló elektronok számát.
Mi az a coulomb?
A coulomb a statikus töltés mértéke az MKS (méter, kilogramm, második) mérési rendszerben. Egy másik francia fizikus, Charles Augustin de Coulomb nevében nevezték el, aki munkájának nagy részét a 18. században végezte. A coulomb meghatározása az statcoulombon alapul, amely a CGS (centiméter, gramm, másodperc) rendszer töltési egységét jelenti. Ezt eredetileg úgy határozták meg, hogy két egyenlően töltött részecskének 1 centiméterrel elválasztott részecskéje szükséges egymás ellen 1 din erővel. A coulombokat statcoulombokból származtathatja, de a kortárs tudósok általában a coulombokat amperben határozzák meg, nem pedig fordítva. Az 1 coulomb meghatározása az a töltésmennyiség, amelyet egy másodperc alatt 1 amper áram vezet. A tudósok azonban megismerik az egyes elektronok töltését, azonban a 20. század elején végzett híres kísérletnek köszönhetően.
Millikans olajcsepp-kísérlet
Robert Millikan amerikai fizikus 1909-ben végzett az olajcsepp-kísérletet, és ez Nobel-díjat kapott neki. Töltött csepp olajat helyezett két elektromosan töltött lemez közé, és addig állította be a feszültséget, amíg a csepp le nem szuszpendálódik a levegőben. Mivel kiszámította a gravitációs erőt a cseppre és az elektromos mező erőt, meg tudta határozni a csepp töltését. A kísérletet számos csepp töltéssel végezte el, és megállapította, hogy a töltés mindig egy adott szám többszöröseként változik, amely szerint egy adott elektron töltése volt. Kiderült, hogy 1,602 × 10-19 nyakékek.
Az elektronok száma másodpercenként egy amperben
Egy elektron töltése 1,602 × 10-19 coulombs, tehát az elektronok számát 1 töltényben találhatja meg, ha ennek a számnak az inverzét veszi. A számtani elvégzésével megtalálja:
1 coulomb = 6,242 × 1018 elektronok
Az 1 amper másodpercenként 1 coulombnak felel meg, ami azt jelenti:
1 amper = 6,242 × 1018 elektronok másodpercenként
Átalakítás amperről elektronra másodpercenként
A fent leírt kapcsolat konverziós tényezőt jelent. Átalakítva amperről elektronra másodpercenként, szorozza meg ezt a konverziós tényezőt az amperben megadott áramszilárdsággal. Például 15 amper áramerősséggel 15 × (6,242 × 1018) = 9.363 × 1019 elektronok másodpercenként áramlanak. 7 mA (0,007 amper) árammal, 4,369 × 1016 elektronok másodpercenként áramlanak.