I fisici attribuiscono l'elettricità al movimento degli elettroni, quelle minuscole particelle elettricamente negative che circondano ogni atomo. L'unità di misura della corrente elettrica è l'ampere, dal nome del fisico francese del XIX secolo André-Marie Ampère. Per definizione, un ampere è uguale a un coulomb al secondo. Per calcolare il numero di elettroni in un ampere, è quindi necessario conoscere la carica di un singolo elettrone in coulomb. Risulta essere 1.602 × 10-19 coulomb. Queste sono tutte le informazioni necessarie per convertire gli amplificatori in elettroni al secondo.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
In un ampere di corrente, 6.242 × 1018 gli elettroni scorrono ogni secondo. Moltiplica la forza della corrente per questo numero per trovare il numero di elettroni che fluiscono nel circuito al secondo.
Cos'è un Coulomb?
Il coulomb è l'unità di misura della carica statica nel sistema di misura MKS (metro, chilogrammo, secondo). Prende il nome da un altro fisico francese, Charles Augustin de Coulomb, che svolse la maggior parte del suo lavoro nel XVIII secolo. La definizione del coulomb si basa sullo statcoulomb, un'unità di carica nel sistema CGS (centimetri, grammi, secondi). Questo è stato originariamente definito come la carica necessaria a due particelle di uguale carica separate da 1 centimetro per respingersi con una forza di 1 dyne. È possibile derivare i coulomb da statcoulomb, ma gli scienziati contemporanei di solito definiscono i coulomb in termini di ampere, non viceversa. La definizione di 1 coulomb è la quantità di carica trasportata in un secondo da una corrente di 1 ampere. Tuttavia, gli scienziati conoscono la carica di un singolo elettrone, grazie a un famoso esperimento condotto all'inizio del XX secolo.
L'esperimento della goccia d'olio di Millikan
Il fisico americano Robert Millikan condusse l'esperimento della goccia d'olio nel 1909, che gli valse il Premio Nobel. Ha messo una goccia d'olio carica tra due piastre caricate elettricamente e ha regolato la tensione fino a quando la goccia è stata sospesa nell'aria. Poiché poteva calcolare la forza di gravità sulla goccia e la forza del campo elettrico, poteva determinare la carica sulla goccia. Ha condotto l'esperimento con una varietà di cariche sulla caduta e ha scoperto che la carica sempre charge variato da un multiplo di un particolare numero, che ha concluso era l'accusa su un individuo elettrone. Risultò essere 1.602 × 10-19 coulomb.
Il numero di elettroni al secondo in un ampere
Un elettrone ha una carica di 1,602 × 10-19 coulomb, quindi puoi trovare il numero di elettroni in 1 coulomb di carica prendendo l'inverso di questo numero. Facendo l'aritmetica, trovi:
1 coulomb = 6.242 × 1018 elettroni
1 ampere equivale a 1 coulomb al secondo, il che significa:
1 ampere = 6.242 × 1018 elettroni al secondo
Conversione da ampere a elettroni al secondo
La relazione sopra derivata costituisce un fattore di conversione. Per convertire da ampere a elettroni al secondo, moltiplica il fattore di conversione per l'intensità della corrente in ampere. Ad esempio, in una corrente di 15 ampere:
15\volte (6,242\volte 10^{18})=9.363\volte 10^{19}
9.363 × 1019 gli elettroni scorrono al secondo. In una corrente di 7 mA (0,007 ampere), 4,369 × 1016 gli elettroni scorrono al secondo.