Com podem calcular el nombre d'electrons per segon que flueixen a través d'un fil en un circuit?

El nombre d'electrons que flueixen per segon a través d'un fil en un circuit es pot calcular a partir d'un valor de corrent conegut. La corrent s'expressa en amperes (Ampere, A), definida com 1 Coulomb (C) de càrrega que passa a través d'una secció transversal del fil per segon. Sabem que la càrrega de 1 coulomb és igual a uns 6,242 x 10^18 electrons.

Fórmula de càlcul

• Corrent (I) : La corrent s'expressa en amperes (A) i representa la quantitat de càrrega que passa a través d'una secció transversal del fil per unitat de temps.

• Nombre d'electrons (N) : El nombre d'electrons que flueixen per segon a través d'una secció del fil.

La fórmula és la següent:

• N= (I x t) /qe

• I és la corrent (unitat: ampere, A)

• t és el temps (en segons, s), i en aquest càlcul t=1 segon

• qe és la càrrega d'un sol electró (unitat: coulomb, C), qe≈1,602×10−19 coulomb

La fórmula simplificada és:

N = I / 1,602 x 10-19

Aplicació a circuits pràctics

• Mesura de la corrent: Primer de tot, cal utilitzar un Amperímetre per mesurar el valor de la corrent al circuit.

• Determinar el temps: En aquest exemple, posem el temps t=1 segon, però si necessitem comptar el nombre d'electrons en altres períodes de temps, hem de ajustar el valor del temps en conseqüència.

• Calcular el nombre d'electrons: El valor de la corrent mesurat es substitueix a la fórmula anterior per calcular el nombre d'electrons que flueixen per segon a través d'una secció del fil.

Exemple d'aplicació pràctica

Suposem que necessitem calcular el nombre d'electrons en un circuit real amb una corrent de 2 amperes (I = 2 A), llavors:

N=2/1,602×10⁻¹⁹≈1,248×10¹⁹

Això significa que amb una corrent de 2 amperes, aproximadament 1,248 × 10^19 electrons estan fluixant a través del fil cada segon.

Matters needing attention

• Precisió: Poden haver-hi errors en la mesura real, per tant, el resultat calculat pot ser lleugerament diferent del valor teòric.

• Temperatura i material: Les diferències en la temperatura i el material del fil també afecten l'eficiència de conducció de la corrent, el que a la vegada afecta els resultats del càlcul.

• Múltiples fluxos d'electrons: hi poden haver múltiples fluxos d'electrons en el circuit real alhora, per tant, el nombre total d'electrons també ha de tenir en compte aquests factors.

A través de la fórmula i els passos anteriors, es pot calcular el nombre d'electrons que flueixen per segon a través d'una certa secció del fil en el circuit. Això és important per entendre la força de la corrent i el flux d'electrons en els circuits.