כיצד להמיר אמפר לאלקטרונים בשנייה

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• מה זה קולומב?
• ניסוי טיפת שמן של מיליקנס
• מספר האלקטרונים בשנייה באמפר
• המרת אמפר לחשמל בשנייה

פיזיקאים מייחסים חשמל לתנועת האלקטרונים, אותם חלקיקים זעירים וחשמליים שלילית העוטפים כל אטום. יחידת הזרם החשמלי היא האמפרה, על שם הפיזיקאי הצרפתי מהמאה ה -19 אנדרה-מארי אמפר. בהגדרה, אמפר שווה לקולומב אחד בשנייה. כדי לחשב את מספר האלקטרונים באמפר אחד, לכן עליכם לדעת מה המטען של אלקטרון בודד בקולומבים. מסתבר שזה 1.602 × 10^-19 coulombs. זה כל המידע הדרוש לך כדי להמיר אמפר לאלקטרונים בשנייה.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

באמפר אחד של זרם, 6.242 × 10¹⁸ אלקטרונים זורמים בכל שנייה. כפל את חוזק הזרם במספר זה כדי למצוא את מספר האלקטרונים הזורמים במעגל בשנייה.

מה זה קולומב?

הקולומב הוא יחידת המטען הסטטי במערכת המדידה MKS (מטר, קילוגרם, שנייה). זה נקרא על שם פיסיקאי צרפתי נוסף, צ'רלס אוגוסטין דה קולומב, שעשה את מרבית עבודתו במאה ה -18. הגדרת ה- coulomb מבוססת על ה- statcoulomb, יחידת מטען במערכת ה- CGS (סנטימטרים, גרם, שניות). זה הוגדר במקור כמטען הדרוש לשני חלקיקים טעונים באותה מידה המופרדים בסנטימטר אחד כדי להדוף זה את זה בכוח של צבע 1. אתה יכול להפיק coulombs מן statcoulombs, אבל מדענים עכשוויים בדרך כלל מגדירים coulombs במונחים של אמפר, ולא להפך. ההגדרה של קולום 1 היא כמות המטען שנשא בשנייה אחת על ידי זרם של אמפר אחד. מדענים אכן במקרה ידעו את המטען של אלקטרון בודד, אולם הודות לניסוי מפורסם שנערך בראשית המאה העשרים.

ניסוי טיפת שמן של מיליקנס

הפיזיקאי האמריקני רוברט מיליקאן ערך את ניסוי טיפת הנפט בשנת 1909, וזה זיכה אותו בפרס נובל. הוא הניח טיפת שמן טעונה בין שתי צלחות טעונות חשמליות וכיוון את המתח עד שהטיפה הושעה באוויר. מכיוון שהוא יכול לחשב את כוח הכובד על הטיפה ואת כוח השדה החשמלי, הוא יכול היה לקבוע את המטען על הירידה. הוא ערך את הניסוי עם מגוון מטענים בירידה ומצא שהמטען תמיד משתנה בכפולה של מספר מסוים, שלדעתו הוא המטען על אלקטרון בודד. התברר שהוא 1.602 × 10^-19 coulombs.

מספר האלקטרונים בשנייה באמפר

לאלקטרון אחד יש מטען של 1.602 × 10^-19 coulombs, כך שתוכלו למצוא את מספר האלקטרונים ב- coulomb טעינה על ידי לקיחה הפוכה של המספר הזה. עושה את החשבון, אתה מוצא:

קולומב 1 = 6.242 × 10¹⁸ אלקטרונים

אמפר 1 שווה ל- 1 קולומב לשנייה, שמשמעותו:

אמפר 1 = 6.242 × 10¹⁸ אלקטרונים לשנייה

המרת אמפר לחשמל בשנייה

הקשר הנגזר לעיל מהווה גורם המרה. כדי להמיר אמפר לאלקטרונים בשנייה, הכפלו את גורם ההמרה בכוח הנוכחי באמפר. לדוגמה, בזרם של 15 אמפר, 15 × (6.242 × 10¹⁸) = 9.363 × 10¹⁹ אלקטרונים זורמים בשנייה. בזרם של 7 mA (0.007 אמפר), 4.369 × 10¹⁶ אלקטרונים זורמים בשנייה.