פיזיקאים מייחסים חשמל לתנועת האלקטרונים, אותם חלקיקים זעירים ושליליים החשמליים המקיפים כל אטום. יחידת הזרם החשמלי היא האמפר, על שם הפיזיקאי הצרפתי מהמאה ה -19 אנדרה מארי אמפר. בהגדרה, אמפר שווה לקולומב אחד לשנייה. כדי לחשב את מספר האלקטרונים באמפר אחד, עליכם לדעת את המטען של אלקטרון בודד בקולומבים. מסתבר שזה 1.602 × 10-19 קולומבות. זה כל המידע הדרוש כדי להמיר מגברים לאלקטרונים בשנייה.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
באמפר זרם אחד, 6.242 × 1018 אלקטרונים זורמים בכל שנייה. הכפל את עוצמת הזרם במספר זה כדי למצוא את מספר האלקטרונים הזורמים במעגל לשנייה.
מהו קולומב?
הקולומב הוא יחידת המטען הסטטי במערכת המדידה MKS (מטר, קילוגרם, שנייה). הוא נקרא על שם פיזיקאי צרפתי אחר, צ'רלס אוגוסטין דה קולומב, שעשה את מרבית עבודתו במאה ה -18. הגדרת הקולומב מבוססת על הסטטקולומב, יחידת מטען במערכת ה- CGS (סנטימטרים, גרם, שניות). זה הוגדר במקור כמטען הדרוש לשני חלקיקים טעונים באותה מידה המופרדים על ידי סנטימטר אחד כדי להדוף זה את זה בכוח של 1 dyne. אתה יכול להפיק קולומבוסים מסטאט-קולומבים, אך מדענים עכשוויים מגדירים בדרך כלל קולומבים במונחים של אמפר, ולא להיפך. ההגדרה של קולומב 1 היא כמות המטען הנישאת בשנייה אחת על ידי זרם של אמפר אחד. מדענים אכן מכירים את המטען של אלקטרון בודד, הודות לניסוי מפורסם שנערך בתחילת המאה ה -20.
ניסוי טיפת השמן של מיליקן
הפיזיקאי האמריקאי רוברט מיליקן ערך את הניסוי לטיפת נפט בשנת 1909, וזה זיכה אותו בפרס נובל. הוא הניח טיפת שמן טעונה בין שתי לוחות טעונים חשמליים וכיוון את המתח עד שהטיפה הושעה באוויר. מכיוון שהוא יכול לחשב את כוח הכבידה על הנפילה ואת כוח השדה החשמלי, הוא יכול לקבוע את המטען על הנפילה. הוא ערך את הניסוי עם מגוון מטענים שנפלו בירידה וגילה שהמטען תמיד השתנה על ידי מכפלה של מספר מסוים, שלדעתו היה החיוב על אדם אֶלֶקטרוֹן. התברר שזה 1.602 × 10-19 קולומבות.
מספר האלקטרונים לשנייה באמפר
לאלקטרון אחד יש מטען של 1.602 × 10-19 coulombs, כך שתוכל למצוא את מספר האלקטרונים ב coulomb של מטען על ידי הפיכת המספר ההפוך. עושה חשבון, אתה מוצא:
1 קולומב = 6.242 × 1018 אלקטרונים
אמפר אחד שווה לקולומב 1 לשנייה, כלומר:
1 אמפר = 6.242 × 1018 אלקטרונים לשנייה
המרה ממגברים לאלקטרונים לשנייה
הקשר הנגזר לעיל מהווה גורם המרה. כדי להמיר מאמפר לאלקטרונים לשנייה, הכפל את גורם ההמרה בחוזק הנוכחי באמפר. לדוגמא, בזרם של 15 אמפר:
15 \ פעמים (6.242 \ פעמים 10 ^ {18}) = 9.363 \ פעמים 10 ^ {19}
9.363 × 1019 אלקטרונים זורמים בשנייה. בזרם של 7 mA (0.007 אמפר), 4.369 × 1016 אלקטרונים זורמים בשנייה.
