Paljon on yhden elektronin teho?

Teho on jännite kertaa virta, P = UI. Yhdellä elektronilla ei ole mitään määrättyä tehoa, paitsi jos sille antaa tietyn potentiaalin ja se kuljettaa virtaa.

Elektronin energia riippuu sen nopeudesta. Pienissä elektroni- ja röntgenputkissa saadaan jokin energia ja isoissa hiukkauskiihdyttimissä paljon lisää. Elektronisuihkun tehon voit laskea, jos tiedät elektronien määrän jossakin aikayksikössä. Jos ajatteleee vain yhtä elektronia, pitää hiukan mietiskellä, mitä on laskemassa ja miksi.

Se mikä minuva hämmöö, on se että miks niissä sähkölaskuissa aina jottai immeisii tekemiä virtapiirilöitä lasketaan. Eikös ne niiku pitäs olla paljo ylleisempiä juttuloita?

Elektronilla itsessään ei ole tehoa. Sillä on varaus. Muut ominaisuudet riippuvat muista tekijöistä. Elektronin varaus on n. 1.6 X 10^-19 C (As). Kännykän akku on n. 3 Ah, eli se vastaa n. 7 X 10^22 elektronin varausta.

Elektronin teho on jotai 10 heppaa teharil ja muilla vireil.

Yhdellä elektronilla ei varsinaisesti ole tehoa, sillä teho (P) kuvaa vapaasti selitettynä energian muunnosnopeutta toiseen muotoon sekunnissa. Eli sen yksikkö on J/s = W. (1 joulea per sekunti = 1 watti)

Sähkövirta (I) puoletaan kuvaa niin ikään vapaasti selitettynä sekunnin aikana ohimenneiden varausten (kuten elektronien) keskiarvoista määrää. Sen yksikkö on C/s = A, (1 coulombia sekunnissa = 1 ampeeri) missä 1 coulombi vastaa noin 6,241 · 10^18 elektronin varausta. Tasavirta on siis samankaltainen ilmiö kuin veden virtaus putkessa, jonka suuruutta voitaisiin kuvata vaikkapa yksiköllä l/s (Litraa per sekunti, vertaa sähkövirran yksikköön coulombia per sekunti)

Suljetussa tasavirtapiirissä pariston napojen välisen jännitteen (U) voitaisiin puolestaan mieltää kuvaavaan sitä energiamäärää, jonka yhden coulombin verran varausksia luovuttaa kulkiessaan piirin lävitse. Näin ollen jännitteen yksiköksi tulee J/C = V (1 joulea per coulombi = 1 voltti)

Jos palataan veden virtaukseen, niin jännite toimii samoin kuin korkeusero helpommin ymmärrettävässä putkiesimerkissä. On helppo ymmärtää, että yhden litran vapauttama energiamäärä riippuu siitä korkeudesta, jolta litran painon verran nestettä lasketaan alas. Siis korkeuserosta ja veden tiheydestä riippuva yksikkö J/l vastaa tavallaan jännitettä J/C.

Näiden tietojen valossa voidaan puolestaan päätellä, että P = UI, sillä (J/C)*(C/s) = J/s. Yhdellä eletronilla ei siis ole tehoa, mutta jokainen eletroni vapauttaa keskimääräisesti tietyn energiamäärän kulkiessaan piirin lävitse.

Todellisuudessa kaikki elektronit eivät kuitenkaan kulje johdossa kiltisti jonossa samaan suuntaan ja samalla nopeudella, vaan ne sinkoilevat sinne tänne ikään kuin ihmiset suurkaupungin ruuhkassa. Kaukaa ilmasta käsin näyttää kuitenkin siltä, että töistä poistuvalla ihmisvirralla on jokin tietty suunta. -Samoin tapahtuu, kun tutkimme yksinkertaista virtapiiriä. Sähkövirtakin siis kuvaa loppupeleissä vain keskiarvoista massakäyttäytymistä.

Vaihtovirta on sitten oma sitten oma tarinansa.

Huomatkaa aloittajan otsikko. Siinähän todetaan, että paljon on yhden elektronin teho, eikä kysytä, paljonko on yhden elektronin teho?