Při studiu elektrotechniky a elektrodynamiky je důležité pochopit, jak vypočítat počet procházejících elektronů vodičem. To umožňuje určit proud a posoudit jeho dopad na elektrické obvody a zařízení. V tomto článku se podíváme na jednoduchý způsob, jak vypočítat počet elektronů procházejících průřezem vodiče s daným odporem a silou proudu.
Prvním krokem při výpočtu počtu procházejících elektronů je znalost velikosti odporu vodiče. V tomto případě je dáno, že odpor je 10 ohmů. Odpor vodiče je způsoben jeho materiálem a geometrií.
Dále, s odporem vodiče, je nutné znát sílu proudu, který jím prochází. V našem případě je proud roven 5 Ampérům. Proud je kvantitativní míra elektrického proudu a v tomto případě se měří v ampérech.
Jak vypočítat počet procházejících elektronů
Pro výpočet počtu procházejících elektronů přes vodič je nutné znát hodnotu proudu a odpor vodiče.
- Odpor vodiče: 10 ohmů
- Proud: 5A
K výpočtu počtu procházejících elektronů se používá Ohmův zákon, který stanoví proporcionální závislost mezi proudovou silou, napětím a odporem:
- U-napětí na vodiči
- I - proud
- R-odpor vodiče
Vypočítáme napětí na vodiči:
U = 5 A * 10 Ohmů = 50 V
Počet procházejících elektronů průřezem vodiče lze vypočítat s vědomím, že elektrický náboj se rovná součinu proudového proudu na čas:
- Q - elektrický náboj
- I - proud
- t-čas
Pro výpočet počtu procházejících elektronů je nutné znát elementární elektrický náboj, který je přibližně 1,6 * 10^-19 Cl.
Vypočítáme počet procházejících elektronů:
Když znáte elementární elektrický náboj, můžete vypočítat počet elektronů:
N = Q / (1,6 * 10^-19 Cl)
Počet procházejících elektronů průřezem vodiče se tedy rovná:
N = 50 cl / (1,6 * 10^-19 Cl) ≈ 3,125 * 10^20 elektronů
Průřez vodičem
Pro výpočet počtu procházejících elektronů průřezem vodiče je nutné znát jeho odpor a sílu proudu, který jím protéká.
V tomto případě má vodič odpor 10 ohmů a proud je 5 a.
Pro výpočet těchto dat lze použít Ohmův zákon, který říká: proud se rovná napětí dělenému odporem vodiče.
Použijeme vzorec: I = U / R, kde I je proud, u - napětí, R - odpor.
5 A = U / 10 Ohmů. Dostaneme, že napětí je 50 v.
Průřezem vodiče tedy prochází 5 a elektrického proudu při napětí 50 v.
Odpor 10 Ohmů
Odpor vodiče se měří v ohmech (Ω) a označuje jeho schopnost odolávat průchodu elektrického proudu. Čím vyšší je hodnota odporu, tím více energie je potřeba k pohybu elektronů přes vodič.
V tomto případě máme vodič s odporem 10 ohmů a proud 5A.to znamená, že každou sekundu prochází průřezem vodiče 5 nabíjecích přívěsků. Pro výpočet počtu procházejících elektronů je nutné znát náboj elektronu a vzorec vázající náboj, proud a čas.
Náboj elektronu s hodnotou e ≈ 1.6 * 10 -19 KL. pro výpočet počtu procházejících elektronů lze použít následující vzorec:
Počet elektronů = náboj / náboj elektronu
Počet procházejících elektronů průřezem vodiče s odporem 10 ohmů a proudem 5A se tedy rovná:
Počet elektronů = 5 Cl / (1.6 * 10 -19 Cl)
Proud 5A
Chcete-li vypočítat počet procházejících elektronů průřezem vodiče, musíte použít vzorec:
kde I - intenzita elektrického proudu, Q - množství procházejícího náboje, t - čas.
Pro řešení tohoto problému je známa síla proudu (I = 5 A), takže k nalezení množství procházejícího náboje by měl být použit převedený vzorec:
Nyní je možné nastražit známé hodnoty a vypočítat počet procházejících elektronů průřezem vodiče.