วิธีการแปลงแอมป์เป็นอิเล็กตรอนต่อวินาที

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• คูลอมบ์คืออะไร?
• Millikans Oil Drop Experiment
• จำนวนอิเล็กตรอนต่อวินาทีในแอมป์
• แปลงจากแอมแปร์เป็นอิเล็กตรอนต่อวินาที

นักฟิสิกส์ระบุคุณสมบัติของกระแสไฟฟ้ากับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่เป็นลบซึ่งเป็นไฟฟ้าซึ่งล้อมรอบทุกอะตอม หน่วยของกระแสไฟฟ้าคือแอมแปร์ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสในสมัยศตวรรษที่ 19 อันเดร - มารีแอมป์ ตามคำนิยามแอมป์เท่ากับหนึ่งคูลอมบ์ต่อวินาที ในการคำนวณจำนวนอิเล็กตรอนในหนึ่งแอมแปร์คุณจำเป็นต้องทราบประจุของอิเล็กตรอนแต่ละตัวในคูลอมบ์ นั่นกลายเป็น 1.602 × 10^-19 คูลอมบ์ นั่นคือข้อมูลทั้งหมดที่คุณต้องการในการแปลงแอมป์เป็นอิเล็กตรอนต่อวินาที

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

ในหนึ่งแอมแปร์ปัจจุบัน 6.242 × 10¹⁸ อิเล็กตรอนไหลทุกวินาที ทวีคูณความแข็งแรงของกระแสไฟฟ้าด้วยจำนวนนี้เพื่อหาจำนวนอิเล็กตรอนที่ไหลในวงจรต่อวินาที

คูลอมบ์คืออะไร?

คูลอมบ์เป็นหน่วยประจุไฟฟ้าสถิตย์ในระบบการวัด MKS (มิเตอร์, กิโลกรัม, วินาที) มันถูกตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสอีกคนหนึ่งคือ Charles Augustin de Coulomb ซึ่งทำงานส่วนใหญ่ของเขาในศตวรรษที่ 18 คำจำกัดความของคูลอมบ์นั้นขึ้นอยู่กับสแต็คคูลอมบ์ซึ่งเป็นหน่วยประจุในระบบ CGS (เซนติเมตร, กรัม, วินาที) แต่เดิมนี้ถูกกำหนดให้เป็นประจุที่ต้องการโดยอนุภาคที่มีประจุสองเท่าที่แยกกันด้วย 1 เซนติเมตรเพื่อขับไล่กันและกันด้วยแรง 1 dyne คุณสามารถได้รับคูลอมบ์จากสแต็กคูลอมบ์ แต่นักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัยมักจะนิยามคูลอมบ์ในแง่ของแอมแปร์ไม่ใช่วิธีอื่น คำจำกัดความของ 1 คูลอมบ์คือจำนวนประจุที่เกิดขึ้นในหนึ่งวินาทีโดยกระแส 1 แอมป์ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะรู้หน้าที่ของอิเล็กตรอนแต่ละตัวด้วยการทดลองที่มีชื่อเสียงในต้นศตวรรษที่ 20

Millikans Oil Drop Experiment

นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Robert Millikan ทำการทดลองหยดน้ำมันในปี 1909 และทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล เขาวางน้ำมันที่หยดประจุไว้ระหว่างแผ่นประจุไฟฟ้าสองแผ่นและปรับแรงดันไฟฟ้าจนกว่าหยดจะลอยอยู่ในอากาศ เนื่องจากเขาสามารถคำนวณแรงโน้มถ่วงที่หยดและแรงของสนามไฟฟ้าเขาจึงสามารถกำหนดประจุที่หยดได้ เขาทำการทดลองด้วยความหลากหลายของประจุที่ลดลงและพบว่าประจุมีความหลากหลายอยู่เสมอโดยมีจำนวนเฉพาะจำนวนมากซึ่งเขาสรุปว่าเป็นประจุของอิเล็กตรอนแต่ละตัว มันกลายเป็น 1.602 × 10^-19 คูลอมบ์

จำนวนอิเล็กตรอนต่อวินาทีในแอมป์

อิเล็กตรอนหนึ่งตัวมีประจุ 1.602 × 10^-19 คูลอมบ์ดังนั้นคุณสามารถหาจำนวนอิเล็กตรอนได้ใน 1 คูลอมบ์ของค่าใช้จ่ายโดยใช้อินเวอร์สของตัวเลขนี้ เมื่อทำการคำนวณคุณจะพบกับ:

1 coulomb = 6.242 × 10¹⁸ อิเล็กตรอน

1 แอมแปร์เท่ากับ 1 คูลอมบ์ต่อวินาทีซึ่งหมายถึง:

1 แอมป์ = 6.242 × 10¹⁸ อิเล็กตรอนต่อวินาที

แปลงจากแอมแปร์เป็นอิเล็กตรอนต่อวินาที

ความสัมพันธ์ที่ได้รับข้างต้นถือเป็นปัจจัยการแปลง หากต้องการแปลงจากแอมแปร์เป็นอิเล็กตรอนต่อวินาทีให้คูณปัจจัยการแปลงด้วยความแรงของกระแสในหน่วยแอมแปร์ ตัวอย่างเช่นในปัจจุบัน 15 แอมป์, 15 × (6.242 × 10¹⁸) = 9.363 × 10¹⁹ อิเล็กตรอนไหลต่อวินาที ในกระแส 7 mA (0.007 แอมป์), 4.369 × 10¹⁶ อิเล็กตรอนไหลต่อวินาที