Het Elektron  < in bewerking >                                                                                                               <laatst bijgewerkt:  2020-12-02>
In het kort:  
Elektronen spelen veruit de belangrijkste rol in ons dagelijks leven. Alle chemische -ook biochemische- reacties en de samenhang en eigenschappen van alle materialen berusten op elektronen-uitwisseling. De atoomkern speelt daarbij een belangrijke, maar passieve rol, in die zin dat 'ie bepaalt hoeveel elektronen hij graag om zich heen heeft.
Verwante onderwerpen:  
bouw van de materie, elektrische stroom, elektrische spanning, ruis
Het woord elektron gaat terug op het Griekse woord voor Barnsteen, de fossiele hars uit naaldbomen. Ook bekend als Amber.
Het elektron wordt in de huidige fysica gezien als een ondeelbaar deeltje, dit in tegenstelling tot bijv. protonen en neutronen die ieder uit een drietal quarks bestaan.
Het elektron heeft een negatieve elektrische lading van 160.022 * 10-21 Coulomb en een massa van 0.91095 * 10-30 kg.

Als er door een draad een stroom van 1 Ampère loopt, dat is 1 Coulomb per seconde, dan passeren er 6.25 * 1018 elektronen per seconde. De feitelijke snelheid waarmee elektronen door een draad bewegen is erg klein, in de orde grootte van millimeters per seconde. Een impuls, een plotelinge verandering van de stroom wordt echter doorgegeven met bij benadering de lichtsnelheid.

Hoeveel elektronen zijn er nu -ongeveer- betrokken bij een audiosignaal? Ik geef een benaderende voorbeeld berekening.
We bekijken het signaal van een CD-speler met nominaal 2 Volt maximum uitgangssignaal, in de versterker belast met 50 kOhm. Er loopt dan een signaalstroom van 40 uA. Dat zijn dan 6.25 * 1018  * 0.00004 = 2.5 * 1014 elektronen per seconde. Bij een 10 kHz signaal gaan er voor iedere periode dan 2.5 * 1014 / 10000 = 2.5 * 1010 elektronen heen-en-weer. Kijken we nu naar het zwakste signaal dat de CD kan weergeven, 1 bit van het maximale +/- 32768 bereik, dan hebben we 765000 elektronen voor dit allerzwakste signaal.
Nu geldt ook dat een signaal dat N elektronen bevat een willekeurigheid = ruis bevat van wortel (N). In dit geval dus wortel (765000) = 874. Dat is dan ook de principiële signaal-ruis verhouding van dit signaal 874:1 of 58 dB. Je hoeft je dus geen zorgen te maken dat er bij die allerkleinste signalen te weinig elektronen betrokken zijn.

Een andere benadering is die van de weerstandsruis.
De bronweerstand van een CD-speler is meestal geringer dan 1 kOhm. Zo'n weerstand produceert bij kamertemperatuur en een bandbreedte van 20 kHz ongeveer 575 nV aan ruisspanning, dus 575 pA aan ruisstroom. Dat komt neer op 3.52 * 109 elektronen. OOk weer ruim voldoende.
Die 575 nV is -130 cB t.o.v. het piek uitgangssignaal van 2 Volt.



.