Natuurkundigen schrijven elektriciteit toe aan de beweging van elektronen, die kleine, elektrisch negatieve deeltjes die elk atoom omcirkelen. De eenheid van elektrische stroom is de ampère, genoemd naar de 19e-eeuwse Franse natuurkundige André-Marie Ampère. Per definitie is een ampère gelijk aan één coulomb per seconde. Om het aantal elektronen in één ampère te berekenen, moet je dus de lading van een afzonderlijk elektron in coulombs weten. Dat blijkt 1.602 × 10. te zijn-19 coulombs. Dat is alle informatie die je nodig hebt om versterkers om te zetten in elektronen per seconde.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
In één ampère stroom, 6.242 × 1018 elektronen stromen elke seconde. Vermenigvuldig de sterkte van de stroom met dit getal om het aantal elektronen te vinden dat per seconde in het circuit stroomt.
Wat is een Coulomb?
De coulomb is de eenheid van statische lading in het MKS-meetsysteem (meter, kilogram, seconde). Het is vernoemd naar een andere Franse natuurkundige, Charles Augustin de Coulomb, die het grootste deel van zijn werk in de 18e eeuw deed. De definitie van de coulomb is gebaseerd op de statcoulomb, een eenheid van lading in het CGS-systeem (centimeter, gram, seconden). Dit werd oorspronkelijk gedefinieerd als de lading die nodig is voor twee gelijk geladen deeltjes die op 1 centimeter van elkaar zijn gescheiden om elkaar af te stoten met een kracht van 1 dyne. Je kunt coulombs afleiden uit statcoulombs, maar hedendaagse wetenschappers definiëren coulombs meestal in termen van ampère, niet andersom. De definitie van 1 coulomb is de hoeveelheid lading die in één seconde wordt gedragen door een stroomsterkte van 1 ampère. Wetenschappers kennen echter toevallig de lading van een individueel elektron, dankzij een beroemd experiment dat in het begin van de 20e eeuw werd uitgevoerd.
Millikan's oliedruppelexperiment
De Amerikaanse natuurkundige Robert Millikan voerde het oliedruppel-experiment uit in 1909 en het leverde hem de Nobelprijs op. Hij plaatste een geladen druppel olie tussen twee elektrisch geladen platen en stelde de spanning bij totdat de druppel in de lucht hing. Omdat hij de zwaartekracht op de druppel en de kracht van het elektrische veld kon berekenen, kon hij de lading op de druppel bepalen. Hij voerde het experiment uit met verschillende ladingen op de druppel en ontdekte dat de lading altijd charge gevarieerd door een veelvoud van een bepaald getal, waarvan hij concludeerde dat het een aanklacht was tegen een persoon elektron. Het bleek 1.602 × 10. te zijn-19 coulombs.
Het aantal elektronen per seconde in een ampère
Eén elektron heeft een lading van 1.602 × 10-19 coulomb, dus je kunt het aantal elektronen in 1 coulomb lading vinden door de inverse van dit aantal te nemen. Als je rekent, vind je:
1 coulomb = 6.242 × 1018 elektronen
1 ampère is gelijk aan 1 coulomb per seconde, wat betekent:
1 ampère = 6.242 × 1018 elektronen per seconde
Omzetten van ampère naar elektronen per seconde
De hierboven afgeleide relatie vormt een conversiefactor. Om van ampère naar elektronen per seconde te converteren, vermenigvuldigt u die conversiefactor met de stroomsterkte in ampère. Bijvoorbeeld bij een stroomsterkte van 15 ampère:
15\times (6.242\times 10^{18})=9.363\times 10^{19}
9.363 × 1019 elektronen stromen per seconde. Bij een stroomsterkte van 7 mA (0,007 ampère), 4,369 × 1016 elektronen stromen per seconde.