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.
