เราสามารถคำนวณจำนวนอิเล็กตรอนต่อวินาทีที่ไหลผ่านสายไฟในวงจรได้อย่างไร

จำนวนอิเล็กตรอนต่อวินาทีที่ไหลผ่านสายไฟในวงจรสามารถคำนวณได้จากค่ากระแสที่ทราบแล้ว กระแสจะวัดเป็นแอมแปร์ (Ampere, A) ซึ่งถูกกำหนดให้เป็น 1 คูลอมบ์ (C) ของประจุที่ไหลผ่านส่วนตัดขวางของสายไฟต่อวินาที เราทราบว่าประจุ 1 คูลอมบ์เท่ากับประมาณ 6.242 x 10^18 อิเล็กตรอน

สูตรการคำนวณ

• กระแส (I) : กระแสจะวัดเป็นแอมแปร์ (A) และแสดงถึงปริมาณประจุที่ผ่านส่วนตัดขวางของสายไฟต่อหน่วยเวลา

• จำนวนอิเล็กตรอน (N) : จำนวนอิเล็กตรอนต่อวินาทีที่ไหลผ่านส่วนตัดขวางของสายไฟ

สูตรดังนี้:

• N= (I x t) /qe

• I คือกระแส (หน่วย: แอมแปร์, A)

• t คือเวลา (ในหน่วยวินาที, s) และในการคำนวณนี้ t=1 วินาที

• qe คือประจุของอิเล็กตรอนเดียว (หน่วย: คูลอมบ์, C), qe≈1.602×10−19 คูลอมบ์

สูตรที่ลดรูปคือ:

N = I / 1.602 x 10-19

การนำไปใช้ในวงจรจริง

• การวัดกระแส: ก่อนอื่นต้องใช้อมมิเตอร์วัดค่ากระแสในวงจร

• การกำหนดเวลา: ในตัวอย่างนี้เราตั้งเวลา t=1 วินาที แต่หากต้องการนับจำนวนอิเล็กตรอนในช่วงเวลาอื่น ๆ ต้องปรับค่าเวลาตามลำดับ

• การคำนวณจำนวนอิเล็กตรอน: นำค่ากระแสที่วัดได้มาแทนในสูตรเพื่อคำนวณจำนวนอิเล็กตรอนต่อวินาทีที่ไหลผ่านส่วนตัดขวางของสายไฟ

ตัวอย่างการนำไปใช้จริง

สมมติว่าเราต้องการคำนวณจำนวนอิเล็กตรอนในวงจรจริงที่มีกระแส 2 แอมแปร์ (I = 2 A) ดังนั้น:

N=2/1.602×10⁻¹⁹≈1.248×10¹⁹

นั่นหมายความว่าเมื่อกระแส 2 แอมแปร์ จะมีอิเล็กตรอนประมาณ 1.248 × 10^19 ที่ไหลผ่านสายไฟทุกวินาที

สิ่งที่ควรระวัง

• ความแม่นยำ: อาจมีความคลาดเคลื่อนในการวัดจริง ดังนั้นผลการคำนวณอาจแตกต่างจากค่าทฤษฎีเล็กน้อย

• อุณหภูมิและวัสดุ: ความแตกต่างในอุณหภูมิและวัสดุของสายไฟก็ส่งผลต่อประสิทธิภาพการนำกระแส ซึ่งทำให้ผลการคำนวณเปลี่ยนแปลง

• กระแสอิเล็กตรอนหลายเส้นทาง: อาจมีกระแสอิเล็กตรอนหลายเส้นทางในวงจรจริง ดังนั้นจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยเหล่านี้ในการคำนวณจำนวนอิเล็กตรอนรวม

โดยใช้สูตรและขั้นตอนดังกล่าว คุณสามารถคำนวณจำนวนอิเล็กตรอนต่อวินาทีที่ไหลผ่านส่วนตัดขวางของสายไฟในวงจรได้ ซึ่งสำคัญสำหรับการเข้าใจความแรงของกระแสและการไหลของอิเล็กตรอนในวงจร