Hvernig getum við reiknað fjöldann af elektrónum sem fer á sekúndu gegnum vélavirkja í rás?

Fjöldi rafmagnsnefja á sekúndu sem fer í gegnum leð í rafrás getur verið reiknaður út frá þekktu straumgildi. Straumur er mældur í amper (Ampere, A), sem er skilgreint sem 1 Coulomb (C) af aflferð sem fer í gegnum sniðrað leðs á sekúndu. Við vitum að 1 coulomb er jafnt og um 6,242 x 10^18 rafmagnsnefju.

Reikniformúla

• Straumur (I) : Straumur er mældur í amper (A) og stendur fyrir magn aflferðar sem fer í gegnum sniðrað leðs á tímaeiningu.

• Fjöldi rafmagnsnefja (N) : Fjöldi rafmagnsnefja á sekúndu sem fer í gegnum hluta leðs.

Formúlan er eins og hér fyrir neðan:

• N= (I x t) /qe

• I er straumur (eining: ampere, A)

• t er tími (í sekúndum, s), og í þessari reikningi t=1 sekúnda

• qe er aflferð einnar rafmagnsnefju (eining: coulomb, C), qe≈1.602×10−19 coulomb

Sýnföngin formúlan er:

N = I / 1.602 x 10-19

Beitt til raunverulegrar rafrásar

• Mæling straumsins: Í fyrsta lagi þarf að nota Ammeter til að mæla straumgildið í rafrásinni.

• Ákveða tíma: Í þessu dæmi settum við tímabil t=1 sekúnda, en ef við þurfum að telja fjölda rafmagnsnefja í öðrum tímabilum, þá þurfum við að breyta tímagildinu samkvæmt.

• Reikna fjölda rafmagnsnefja: Mældu straumgildið er sett inn í formúluna að ofan til að reikna fjölda rafmagnsnefja á sekúndu sem fer í gegnum hluta leðs.

Prófunarefni

Gerum ráð fyrir að við þurfum að reikna fjölda rafmagnsnefja í raunverulegri rafrás með straumi 2 ampere (I = 2 A), þá:

N=2/1.602×10⁻¹⁹≈1.248×10¹⁹

Þetta þýðir að við straumi 2 ampere fer um 1,248 × 10^19 rafmagnsnefjur í gegnum leð á sekúndu.

Efniviðhorf

• Nákvæmni: Það gæti verið villur í raunverulegu mælingunni, svo reiknuð niðurstöða gæti verið smá munin frá lýðhæðargildinu.

• Hitastig og efni: Mismunur í hitastigi og efni leðs hefur einnig áhrif á gildisbæðingar straumsins, sem á sinu veg hermir reiknuðar niðurstöður.

• Margir rafmagnsnefjastraumar: það gætu verið mörg rafmagnsnefjastraumar í raunverulegri rafrás á sama tíma, svo heildarfjöldi rafmagnsnefja þarf líka að taka tillit til þessara þátta.

Með þessari formúlu og skrefunum hér fyrir ofan geturðu reiknað fjölda rafmagnsnefja á sekúndu sem fer í gegnum ákveðinn hluta leðs í rafrás. Þetta er mikilvægt til að skilja styrkur straums og flæði rafmagnsnefja í rafrás.