ينسب الفيزيائيون الكهرباء إلى حركة الإلكترونات ، تلك الجسيمات الصغيرة السالبة كهربائيًا التي تحيط بكل ذرة. وحدة التيار الكهربائي هي الأمبير ، التي سميت على اسم عالم الفيزياء الفرنسي أندريه ماري أمبير في القرن التاسع عشر. بحكم التعريف ، الأمبير يساوي كولوم واحد في الثانية. لحساب عدد الإلكترونات في أمبير واحد ، فأنت بحاجة إلى معرفة شحنة الإلكترون الفردي في كولوم. اتضح أن ذلك يساوي 1.602 × 10-19 كولوم. هذه هي كل المعلومات التي تحتاجها لتحويل الأمبيرات إلى إلكترونات في الثانية.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
في أمبير واحد من التيار ، 6.242 × 1018 تتدفق الإلكترونات كل ثانية. اضرب قوة التيار في هذا الرقم لإيجاد عدد الإلكترونات المتدفقة في الدائرة في الثانية.
ما هو كولوم؟
الكولوم هو وحدة الشحنة الساكنة في نظام القياس MKS (متر ، كيلوغرام ، ثانية). تم تسميته على اسم عالم فيزيائي فرنسي آخر ، تشارلز أوغستين دي كولوم ، الذي قام بمعظم أعماله في القرن الثامن عشر. يعتمد تعريف الكولوم على statcoulomb ، وهي وحدة شحن في نظام CGS (سم ، جرامات ، ثوان). تم تعريف هذا في الأصل على أنه الشحنة التي يحتاجها جسيمان مشحونان متساويان يفصل بينهما سنتيمتر واحد ليتنافر كل منهما بقوة 1 داين. يمكنك اشتقاق كولوم من statcoulombs ، لكن العلماء المعاصرين عادةً ما يعرّفون كولوم من حيث الأمبيرات ، وليس العكس. تعريف 1 كولوم هو مقدار الشحنة التي يحملها تيار 1 أمبير في ثانية واحدة. لكن العلماء يعرفون بالفعل شحنة الإلكترون الفردي ، وذلك بفضل تجربة شهيرة أجريت في أوائل القرن العشرين.
تجربة Millikan Oil Drop
أجرى الفيزيائي الأمريكي روبرت ميليكان تجربة قطرة الزيت عام 1909 ، وحصل على جائزة نوبل. وضع قطرة مشحونة من الزيت بين لوحين مشحونين كهربائياً وضبط الجهد حتى توقف الانخفاض في الهواء. نظرًا لأنه تمكن من حساب قوة الجاذبية على القطرة وقوة المجال الكهربائي ، يمكنه تحديد شحنة القطرة. أجرى التجربة بمجموعة متنوعة من الشحنات في حالة السقوط ووجد أن الشحنة دائمًا متنوعًا بمضاعفات رقم معين ، والذي خلص إلى أنه المسؤول عن الفرد إلكترون. اتضح أنه 1.602 × 10-19 كولوم.
عدد الإلكترونات في الثانية بالأمبير
تبلغ شحنة إلكترون واحد 1.602 × 10-19 كولوم ، لذلك يمكنك إيجاد عدد الإلكترونات في 1 كولوم من الشحنة بأخذ معكوس هذا الرقم. بالقيام بالحسابات تجد:
1 كولوم = 6.242 × 1018 الإلكترونات
1 أمبير يساوي 1 كولوم في الثانية ، مما يعني:
1 أمبير = 6.242 × 1018 عدد الإلكترونات في الثانية
التحويل من أمبير إلى إلكترونات في الثانية
تشكل العلاقة المشتقة أعلاه عامل تحويل. للتحويل من الأمبيرات إلى الإلكترونات في الثانية ، اضرب عامل التحويل في قوة التيار بالأمبير. على سبيل المثال ، بتيار 15 أمبير:
15 \ مرات (6.242 \ مرات 10 ^ {18}) = 9.363 \ مرات 10 ^ {19}
9.363 × 1019 تتدفق الإلكترونات في الثانية. تيار 7 مللي أمبير (0.007 أمبير) ، 4.369 × 1016 تتدفق الإلكترونات في الثانية.