Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- O que é um Coulomb?
- Experiência da gota de óleo de Millikans
- O número de elétrons por segundo em um ampère
- Convertendo Amperes em Elétrons por Segundo
Os físicos atribuem a eletricidade ao movimento dos elétrons, aquelas minúsculas partículas eletricamente negativas que circundam todos os átomos. A unidade de corrente elétrica é o ampere, em homenagem ao físico francês do século XIX André-Marie Ampère. Por definição, um ampère é igual a um coulomb por segundo. Para calcular o número de elétrons em um ampère, você precisa conhecer a carga de um elétron individual em coulombs. Isso acaba por ser 1,602 × 10-19 coulombs. São todas as informações necessárias para converter amplificadores em elétrons por segundo.
TL; DR (muito longo; não leu)
Em um ampère de corrente, 6.242 × 1018 elétrons estão fluindo a cada segundo. Multiplique a força da corrente por esse número para encontrar o número de elétrons que fluem no circuito por segundo.
O que é um Coulomb?
O coulomb é a unidade de carga estática no sistema de medição MKS (metro, quilograma, segundo). Foi nomeado após outro físico francês, Charles Augustin de Coulomb, que realizou a maior parte de seu trabalho no século XVIII. A definição do coulomb é baseada no statcoulomb, uma unidade de carga no sistema CGS (centímetros, gramas, segundos). Isso foi originalmente definido como a carga necessária por duas partículas com carga igual, separadas por 1 centímetro para repelir uma à outra com uma força de 1 dine. Você pode derivar coulombs de statcoulombs, mas os cientistas contemporâneos geralmente definem coulombs em termos de amperes, e não o contrário. A definição de 1 coulomb é a quantidade de carga transportada em um segundo por uma corrente de 1 ampere. Porém, os cientistas conhecem a carga de um elétron individual, graças a um famoso experimento realizado no início do século XX.
Experiência da gota de óleo de Millikans
O físico americano Robert Millikan conduziu o experimento de queda de óleo em 1909 e recebeu o Prêmio Nobel. Ele colocou uma gota carregada de óleo entre duas placas eletricamente carregadas e ajustou a tensão até a gota ser suspensa no ar. Como ele poderia calcular a força da gravidade na queda e a força do campo elétrico, ele poderia determinar a carga na queda. Ele conduziu o experimento com uma variedade de cargas na gota e descobriu que a carga sempre variava de acordo com um múltiplo de um número específico, que ele concluiu ser a carga de um elétron individual. Acabou sendo 1.602 × 10-19 coulombs.
O número de elétrons por segundo em um ampère
Um elétron tem uma carga de 1,602 × 10-19 coulombs, para que você possa encontrar o número de elétrons em 1 coulomb de carga, tomando o inverso desse número. Fazendo a aritmética, você encontra:
1 coulomb = 6.242 × 1018 elétrons
1 ampere é igual a 1 coulomb por segundo, o que significa:
1 ampère = 6.242 × 1018 elétrons por segundo
Convertendo Amperes em Elétrons por Segundo
A relação derivada acima constitui um fator de conversão. Para converter de amperes em elétrons por segundo, multiplique esse fator de conversão pela força atual em amperes. Por exemplo, em uma corrente de 15 amperes, 15 × (6,242 × 1018) = 9.363 × 1019 elétrons estão fluindo por segundo. Em uma corrente de 7 mA (0,007 amperes), 4,369 × 1016 elétrons estão fluindo por segundo.