Le courant électrique est la charge totale qui traverse une section transversale A par unité de temps. Cette section transversale pourrait représenter un disque placé dans un gaz, un plasma ou un liquide, mais dans l'électronique, cette section transversale est le plus souvent une tranche à travers un matériau solide, tel qu'un conducteur. Si ΔQ est la quantité de charge passant par une zone dans un intervalle de temps Δt, le courant moyen Iave est défini comme suit:
Si le courant change avec le temps, nous définissons le courant instantané I en prenant la limite comme Δt → 0, de sorte que le courant est le taux instantané auquel la charge passe dans une zone:
L'unité de courant est coulombs par seconde, mais cette unité s'appelle également l'ampère (A), nommé d'après Andre-Marie Ampere:
Le terme amp peut être utilisé à la place de l'ampère. Étant donné que l'ampère est une unité assez grande, le courant est également exprimé en milliampères (1 mA = 1 × 10-3 A), les microampères (1 μA = 1 × 10-6 A) et les nanoamps (1 nA = 1 × 10- 9 A).
Dans les conducteurs tels que le cuivre, le courant électrique est constitué d'électrons libres qui se déplacent à travers un réseau d'ions de cuivre. Le cuivre a un électron libre par atome de cuivre. La charge sur un seul électron est donnée par:
Ceci est égal, mais le signe opposé, la charge d'un seul ion de cuivre. (La charge positive est le résultat de l'atome donnant un électron à la «mer» des électrons libres qui se déplacent de manière aléatoire autour du réseau. La perte de l'électron signifie qu'il y a un proton par atome supplémentaire par rapport aux électrons.) La charge d'un proton est :
Le conducteur, dans son ensemble, est neutre, car il existe un nombre égal d'électrons et de protons. En utilisant l'équation 2.2, nous voyons que si un courant de 1 A traverse un fil de cuivre, le nombre d'électrons qui s'écoulent par une section transversale du fil dans 1 s est égal à:
Maintenant, il y a un problème! Comment obtenons-nous un nombre négatif d'électrons par seconde, comme l'indique notre résultat? Les seules deux possibilités pour cela seraient de dire que l'un ou l'autre électron doit couler dans la direction opposée que le courant défini, ou les charges positives doivent être déplacées dans notre fil au lieu d'électrons pour tenir compte du signe. Le dernier choix est incorrect, car il existe des preuves expérimentales pour prouver que les électrons sont libres de se déplacer, pas des charges positives, qui sont fixées dans le réseau en réseau du conducteur. (Notez cependant qu'il existe des médias dans lesquels un débit de charge positif est possible, comme le flux ionique positif dans les liquides, les gaz et les plasmas.) Il s'avère que le premier choix, c'est-à-dire les électrons qui circulent dans la direction opposée au courant défini flow-est la bonne réponse.
Il y a longtemps, lorsque Benjamin Franklin (souvent considéré comme le père de l'électronique) faisait son travail de pionnier dans les premiers temps de l'électronique, il avait une convention d'attribuer des signes de charge positive aux choses mystérieuses (à l'époque) qui bougeaient et faisaient du travail. Quelque temps plus tard, un physicien du nom de Joseph Thomson a réalisé une expérience qui a isolé les frais de déplacement mystérieux. Cependant, pour mesurer et enregistrer ses expériences, ainsi que pour faire ses calculs, Thomson a dû
en utilisant les seules lois qui lui sont disponibles, celles formulées à l'aide des courants positifs de Franklin. Mais ces charges mobiles que Thomson a trouvées (ce qu'il appelait des électrons) se déplaçaient dans la direction opposée du courant conventionnel que j'avais utilisé dans les équations, ou en train de passer à la convention. Voir la figure 2.2.
Qu'est-ce que cela signifie pour nous, pour ceux d'entre nous qui ne sont pas si intéressés par la physique détaillée et telle? Eh bien, pas trop. Nous pourrions prétendre qu'il y avait des accusations positives qui se déplaçaient dans les fils et divers appareils électriques, et tout fonctionnerait bien: les électrons négatifs allant d'une manière équivaut à des charges positives
Answer: The charge that passes a given point in 3 s is:
One electron has a charge of 1.6 × 10-19 C, so 6 C worth of electrons is:
Exemple 2: la charge change dans un circuit avec le temps selon Q (t) = (0.001 C) sin [(1000 / s) t]. Calculez le flux de courant instantané.
Réponse: Si on branche un temps spécifique dans cette équation, nous obtenons un courant instantané pour l'instant. Par exemple, si t = 1, le courant serait 0.174 A. A t = 3 s, le courant serait - 0.5 A, le signe négatif indiquant que le courant est dans la direction opposée - résultant de la nature sinusoïdale.
Remarque: Le dernier exemple implique l'utilisation du calcul: vous pouvez lire les bases du calcul dans l'application. C si vous n'êtes pas familier avec cela. Heureusement, comme nous le verrons, rarement avez-vous vraiment besoin de travailler en unités de charge lors de l'électronique. Généralement, vous vous inquiétez uniquement du courant, qui peut être directement mesuré à l'aide d'un ampèremètre, ou calculé en appliquant des formules qui ne requièrent habituellement aucun calcul quelconque.
Il y a longtemps, lorsque Benjamin Franklin (souvent considéré comme le père de l'électronique) faisait son travail de pionnier dans les premiers temps de l'électronique, il avait une convention d'attribuer des signes de charge positive aux choses mystérieuses (à l'époque) qui bougeaient et faisaient du travail. Quelque temps plus tard, un physicien du nom de Joseph Thomson a réalisé une expérience qui a isolé les frais de déplacement mystérieux. Cependant, pour mesurer et enregistrer ses expériences, ainsi que pour faire ses calculs, Thomson a dû
en utilisant les seules lois qui lui sont disponibles, celles formulées à l'aide des courants positifs de Franklin. Mais ces charges mobiles que Thomson a trouvées (ce qu'il appelait des électrons) se déplaçaient dans la direction opposée du courant conventionnel que j'avais utilisé dans les équations, ou en train de passer à la convention. Voir la figure 2.2.
Qu'est-ce que cela signifie pour nous, pour ceux d'entre nous qui ne sont pas si intéressés par la physique détaillée et telle? Eh bien, pas trop. Nous pourrions prétendre qu'il y avait des accusations positives qui se déplaçaient dans les fils et divers appareils électriques, et tout fonctionnerait bien: les électrons négatifs allant d'une manière équivaut à des charges positives
Thomson a changé l'idée que des accusations positives étaient ce qui se déplaçait dans des conducteurs, contrairement à la notion de Franklin. Cependant, les électrons négatifs allant d'une manière équivaut à des charges positives dans la direction opposée, de sorte que les anciennes formules fonctionnent encore. Étant donné que vous faites face aux anciennes formules, il est pratique d'adopter le courant conventionnel de Franklin, tout en réalisant que ce qui se passe réellement dans les conducteurs est l'électron.
la direction opposée. En fait, toutes les formules utilisées dans l'électronique, telles que la loi d'Ohm (V = IR), "prétendent" que le courant I est constitué de porteurs de charge positive. Nous serons toujours coincé avec cette convention. En bref, il est préférable de prétendre que les charges positives se déplacent. Donc, lorsque vous voyez le terme flux d'électrons, assurez-vous de vous rendre compte que le flux de courant conventionnel I se déplace dans la direction opposée. Dans une minute, nous allons discuter des événements microscopiques dans un conducteur qui clarifieront les choses un peu mieux.
Exemple 1: Combien d'électrons passent un point donné en 3 s si un conducteur porte un courant 2-A?
Remarque: Le dernier exemple implique l'utilisation du calcul: vous pouvez lire les bases du calcul dans l'application. C si vous n'êtes pas familier avec cela. Heureusement, comme nous le verrons, rarement avez-vous vraiment besoin de travailler en unités de charge lors de l'électronique. Généralement, vous vous inquiétez uniquement du courant, qui peut être directement mesuré à l'aide d'un ampèremètre, ou calculé en appliquant des formules qui ne requièrent habituellement aucun calcul quelconque.
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