Bagaimana kita dapat menghitung jumlah elektron per detik yang mengalir melalui kawat dalam rangkaian listrik

Jumlah elektron per detik yang mengalir melalui kawat dalam rangkaian dapat dihitung dari nilai arus yang diketahui. Arus diukur dalam ampere (Ampere, A), didefinisikan sebagai 1 Coulomb (C) muatan yang mengalir melalui penampang kawat per detik. Kita tahu bahwa muatan 1 coulomb setara dengan sekitar 6.242 x 10^18 elektron.

Rumus perhitungan

• Arus (I) : Arus diukur dalam ampere (A) dan mewakili jumlah muatan yang melewati penampang kawat per satuan waktu.

• Jumlah elektron (N) : Jumlah elektron per detik yang mengalir melalui bagian kawat.

Rumusnya adalah sebagai berikut:

• N= (I x t) /qe

• I adalah arus (satuan: ampere, A)

• t adalah waktu (dalam detik, s), dan dalam perhitungan ini t=1 detik

• qe adalah muatan satu elektron (satuan: coulomb, C), qe≈1.602×10−19 coulomb

Rumus yang disederhanakan adalah:

N = I / 1.602 x 10-19

Diterapkan pada rangkaian praktis

• Mengukur arus: Pertama-tama, Anda perlu menggunakan Amperemeter untuk mengukur nilai arus dalam rangkaian.

• Menentukan waktu: Dalam contoh ini, kita menetapkan waktu t=1 detik, tetapi jika kita perlu menghitung jumlah elektron dalam periode waktu lain, kita perlu menyesuaikan nilai waktu sesuai.

• Menghitung jumlah elektron: Nilai arus yang diukur dimasukkan ke dalam rumus di atas untuk menghitung jumlah elektron per detik yang mengalir melalui bagian kawat.

Contoh aplikasi praktis

Misalkan kita perlu menghitung jumlah elektron dalam rangkaian nyata dengan arus 2 ampere (I = 2 A), maka:

N=2/1.602×10⁻¹⁹≈1.248×10¹⁹

Ini berarti bahwa pada arus 2 ampere, sekitar 1.248 × 10^19 elektron mengalir melalui kawat setiap detik.

Hal yang perlu diperhatikan

• Akurasi: Mungkin ada kesalahan dalam pengukuran sebenarnya, sehingga hasil perhitungan mungkin sedikit berbeda dari nilai teoritis.

• Suhu dan bahan: Perbedaan suhu dan bahan kawat juga mempengaruhi efisiensi konduksi arus, yang pada gilirannya mempengaruhi hasil perhitungan.

• Aliran elektron ganda: mungkin ada beberapa aliran elektron dalam rangkaian yang sama pada saat yang bersamaan, sehingga jumlah total elektron juga perlu mempertimbangkan faktor-faktor ini.

Melalui rumus dan langkah-langkah di atas, Anda dapat menghitung jumlah elektron per detik yang mengalir melalui bagian tertentu kawat dalam rangkaian. Ini penting untuk memahami kekuatan arus dan aliran elektron dalam rangkaian.