Hur kan vi beräkna antalet elektroner per sekund som flödar genom en tråd i en krets?
Antalet elektroner per sekund som flödar genom en ledare i en krets kan beräknas utifrån ett känt strömvärde. Ström mäts i amper (Ampere, A), definierat som 1 Coulomb (C) laddning som flödar genom ett tvärsnitt av en ledare per sekund. Vi vet att laddningen på 1 coulomb är lika med ungefär 6,242 x 10^18 elektroner.
Beräkningsformel
Ström (I) : Ström mäts i amper (A) och representerar mängden laddning som passerar genom ett tvärsnitt av en ledare per tidsenhet.
Antal elektroner (N) : Antalet elektroner per sekund som flödar genom ett snitt av en ledare.
Formeln är följande:
N= (I x t) /qe
I är ström (enhet: ampere, A)
t är tiden (i sekunder, s), och i denna beräkning t=1 sekund
qe är laddningen hos en enskild elektron (enhet: coulomb, C), qe≈1,602×10−19 coulomb
Den förenklade formeln är:
N = I / 1,602 x 10-19
Tillämpad på praktiska kretsar
Mätning av ström: Först måste du använda en ampermeter för att mäta strömvärdet i kretsen.
Fastställ tid: I detta exempel ställer vi in tiden t=1 sekund, men om vi behöver räkna antalet elektroner under andra tidsperioder, måste vi anpassa tidsvärdet därefter.
Beräkna antalet elektroner: Det mätta strömvärdet sätts in i ovanstående formel för att beräkna antalet elektroner per sekund som flödar genom ett snitt av ledaren.
Praktiskt tillämpningsexempel
Antag att vi behöver beräkna antalet elektroner i en faktisk krets med en ström på 2 amper (I = 2 A), då:
N=2/1,602×10−19≈1,248×1019
Detta betyder att vid en ström på 2 amper flödar ungefär 1,248 × 10^19 elektroner genom ledaren varje sekund.
Saker att tänka på
Noggrannhet: Det kan finnas fel i den faktiska mätningen, så det beräknade resultatet kan skilja sig något från det teoretiska värdet.
Temperatur och material: Skillnader i temperatur och ledarmaterial påverkar också strömföringskapaciteten, vilket i sin tur påverkar beräkningsresultaten.
Flera elektronströmmar: det kan finnas flera elektronströmmar i den faktiska kretsen samtidigt, så det totala antalet elektroner måste också ta dessa faktorer i beaktning.
Genom ovanstående formel och steg kan du beräkna antalet elektroner per sekund som flödar genom ett visst snitt av ledaren i kretsen. Detta är viktigt för att förstå strömkraft och elektronflöde i kretsar.
