Physiker schreiben Elektrizität der Bewegung von Elektronen zu, diesen winzigen, elektrisch negativen Teilchen, die jedes Atom umgeben. Die Einheit des elektrischen Stroms ist das Ampere, benannt nach dem französischen Physiker André-Marie Ampère aus dem 19. Jahrhundert. Ein Ampere entspricht per Definition einem Coulomb pro Sekunde. Um die Anzahl der Elektronen in einem Ampere zu berechnen, muss man also die Ladung eines einzelnen Elektrons in Coulomb kennen. Das ergibt 1,602 × 10-19 Coulomb. Das sind alle Informationen, die Sie benötigen, um Ampere in Elektronen pro Sekunde umzuwandeln.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
In einem Ampere Strom, 6.242 × 1018 Elektronen fließen jede Sekunde. Multiplizieren Sie die Stromstärke mit dieser Zahl, um die Anzahl der Elektronen zu ermitteln, die pro Sekunde im Stromkreis fließen.
Was ist ein Coulomb?
Das Coulomb ist die Einheit der statischen Aufladung im MKS-Messsystem (Meter, Kilogramm, Sekunde). Es wurde nach einem anderen französischen Physiker, Charles Augustin de Coulomb, benannt, der im 18. Die Definition des Coulomb basiert auf dem Statcoulomb, einer Ladungseinheit im CGS-System (Zentimeter, Gramm, Sekunden). Dies wurde ursprünglich als die Ladung definiert, die zwei gleich geladene Teilchen im Abstand von 1 Zentimeter benötigen, um sich mit einer Kraft von 1 Dyn abzustoßen. Sie können Coulombs von Statcoulombs ableiten, aber zeitgenössische Wissenschaftler definieren Coulomb normalerweise in Ampere und nicht umgekehrt. Die Definition von 1 Coulomb ist die Ladungsmenge, die in einer Sekunde von einem Strom von 1 Ampere transportiert wird. Wissenschaftler kennen jedoch die Ladung eines einzelnen Elektrons dank eines berühmten Experiments, das Anfang des 20. Jahrhunderts durchgeführt wurde.
Millikans Öltropfen-Experiment
Der amerikanische Physiker Robert Millikan führte 1909 das Öltropfenexperiment durch, das ihm den Nobelpreis einbrachte. Er platzierte einen geladenen Öltropfen zwischen zwei elektrisch geladenen Platten und passte die Spannung an, bis der Tropfen in der Luft hing. Da er die Schwerkraft des Tropfens und die Kraft des elektrischen Feldes berechnen konnte, konnte er die Ladung des Tropfens bestimmen. Er führte das Experiment mit einer Vielzahl von Ladungen am Tropfen durch und stellte fest, dass die Ladung immer variiert um ein Vielfaches einer bestimmten Zahl, woraus er schloss, dass es sich um die Belastung einer Person handelt Elektron. Es stellte sich heraus, dass es 1,602 × 10. war-19 Coulomb.
Die Anzahl der Elektronen pro Sekunde in einem Ampere
Ein Elektron hat eine Ladung von 1,602 × 10-19 Coulomb, so dass Sie die Anzahl der Elektronen in 1 Coulomb Ladung finden können, indem Sie die Umkehrung dieser Zahl nehmen. Beim Rechnen finden Sie:
1 Coulomb = 6,242 × 1018 Elektronen
1 Ampere entspricht 1 Coulomb pro Sekunde, was bedeutet:
1 Ampere = 6,242 × 1018 Elektronen pro Sekunde
Umrechnung von Ampere in Elektronen pro Sekunde
Die oben abgeleitete Beziehung stellt einen Umrechnungsfaktor dar. Um von Ampere in Elektronen pro Sekunde umzurechnen, multiplizieren Sie diesen Umrechnungsfaktor mit der Stromstärke in Ampere. Zum Beispiel bei einem Strom von 15 Ampere:
15\times (6.242\times 10^{18})=9.363\times 10^{19}
9.363 × 1019 Elektronen fließen pro Sekunde. Bei einem Strom von 7 mA (0,007 Ampere), 4,369 × 1016 Elektronen fließen pro Sekunde.