Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Wat is een Coulomb?
- Millikans Oil Drop Experiment
- Het aantal elektronen per seconde in ampère
- Het omzetten van ampères naar elektronen per seconde
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, vernoemd 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 u daarom de lading van een afzonderlijk elektron in coulomb weten. Dat blijkt 1.602 × 10 te zijn-19 coulombs. Dat is alle informatie die je nodig hebt om versterkers per seconde in elektronen om te zetten.
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 aantal om het aantal elektronen te vinden dat in het circuit per seconde stroomt.
Wat is een Coulomb?
De coulomb is de eenheid van statische lading in het MKS (meter, kilogram, seconde) meetsysteem. Het is vernoemd naar een andere Franse natuurkundige, Charles Augustin de Coulomb, die het grootste deel van zijn werk deed in de 18e eeuw. De definitie van de coulomb is gebaseerd op de statcoulomb, een ladingseenheid in het CGS-systeem (centimeters, gram, seconden). Oorspronkelijk werd dit gedefinieerd als de lading die nodig is voor twee even geladen deeltjes gescheiden door 1 centimeter om elkaar af te stoten met een kracht van 1 dyne. Je kunt coulombs ontlenen aan statcoulombs, maar hedendaagse wetenschappers definiëren coulombs meestal in termen van ampères, niet andersom. De definitie van 1 coulomb is de hoeveelheid lading die in één seconde wordt gedragen door een stroom van 1 ampère. Wetenschappers weten echter toevallig de lading van een individueel elektron, dankzij een beroemd experiment dat werd uitgevoerd in de vroege 20e eeuw.
Millikans Oil Drop Experiment
De Amerikaanse natuurkundige Robert Millikan voerde het oliedruppel-experiment uit in 1909 en 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 lucht was gesuspendeerd. 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 varieerde met een veelvoud van een bepaald aantal, waarvan hij concludeerde dat het de lading op een individueel elektron was. Het bleek 1.602 × 10 te zijn-19 coulombs.
Het aantal elektronen per seconde in ampère
Eén elektron heeft een lading van 1.602 × 10-19 coulombs, dus je kunt het aantal elektronen vinden in 1 gratis coulomb door het omgekeerde van dit getal te nemen. Bij het rekenen, 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
Het omzetten van ampères naar elektronen per seconde
De hierboven afgeleide relatie vormt een conversiefactor. Om te converteren van ampères naar elektronen per seconde, vermenigvuldigt u die conversiefactor met de stroomsterkte in ampères. Bijvoorbeeld bij een stroomsterkte van 15 ampère, 15 × (6.242 × 1018) = 9.363 × 1019 elektronen stromen per seconde. In een stroom van 7 mA (0,007 ampère), 4.369 × 1016 elektronen stromen per seconde.