Fizycy przypisują elektryczność ruchowi elektronów, tych maleńkich, elektrycznie ujemnych cząstek, które otaczają każdy atom. Jednostką prądu elektrycznego jest amper, nazwany na cześć XIX-wiecznego francuskiego fizyka André-Marie Ampère. Z definicji amper jest równy jednemu kulombowi na sekundę. Aby obliczyć liczbę elektronów w jednym amperze, musisz znać ładunek pojedynczego elektronu w kulombach. Okazuje się, że jest to 1,602 × 10-19 kulomby. To wszystkie informacje potrzebne do konwersji amperów na elektrony na sekundę.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
W jednym amperze prądu, 6,242 × 1018 elektrony płyną co sekundę. Pomnóż natężenie prądu przez tę liczbę, aby znaleźć liczbę elektronów przepływających w obwodzie na sekundę.
Co to jest kulomb?
Kulomb jest jednostką ładunku statycznego w systemie pomiarowym MKS (metr, kilogram, sekunda). Został nazwany na cześć innego francuskiego fizyka, Charlesa Augustina de Coulomba, który większość swojej pracy wykonał w XVIII wieku. Definicja kulomba opiera się na statkulombie, jednostce ładunku w systemie CGS (centymetry, gramy, sekundy). Pierwotnie określano to jako ładunek potrzebny dwóm równo naładowanym cząsteczkom oddzielonym o 1 centymetr do odpychania się z siłą 1 dyn. Kulomby można wyprowadzić ze statkulombów, ale współcześni naukowcy zwykle definiują kulomby w amperach, a nie na odwrót. Definicja 1 kulomba to ilość ładunku przenoszonego w ciągu jednej sekundy przez prąd o natężeniu 1 ampera. Naukowcom zdarza się jednak, że znają ładunek pojedynczego elektronu, dzięki słynnemu eksperymentowi przeprowadzonemu na początku XX wieku.
Eksperyment kropli oleju Millikana
Amerykański fizyk Robert Millikan przeprowadził eksperyment kropli ropy w 1909 roku i przyniósł mu Nagrodę Nobla. Umieścił naładowaną kroplę oleju między dwiema elektrycznie naładowanymi płytkami i regulował napięcie, aż kropla zawisła w powietrzu. Ponieważ potrafił obliczyć siłę grawitacji na kroplę i siłę pola elektrycznego, mógł określić ładunek kropli. Przeprowadził eksperyment z różnymi ładunkami w kropli i stwierdził, że ładunek zawsze różniła się o wielokrotność określonej liczby, co, jak doszedł do wniosku, było obciążeniem jednostki elektron. Okazało się, że jest to 1,602 × 10-19 kulomby.
Liczba elektronów na sekundę w amperach
Jeden elektron ma ładunek 1,602 × 10-19 kulomby, więc możesz obliczyć liczbę elektronów w 1 kulombie ładunku, biorąc odwrotność tej liczby. Wykonując arytmetykę, znajdujesz:
1 kulomb = 6,242 × 1018 elektrony
1 amper jest równy 1 kulombowi na sekundę, co oznacza:
1 amper = 6,242 × 1018 elektronów na sekundę
Konwersja z amperów na elektrony na sekundę
Wyprowadzona powyżej zależność stanowi współczynnik konwersji. Aby przekonwertować z amperów na elektrony na sekundę, pomnóż ten współczynnik konwersji przez natężenie prądu w amperach. Na przykład przy prądzie 15 amperów:
15\times (6.242\times 10^{18})=9.363\times 10^{19}
9.363 × 1019 elektrony płyną na sekundę. W prądzie 7 mA (0,007 amperów), 4,369 × 1016 elektrony płyną na sekundę.
