Что такое сила тока и напряжение

Меня всегда интересовала тема электрического тока и электронных микросхем.

И я никак не мог понять электрический ток. Ну, то есть я не мог понять, что значит вот это выражение «сила тока» или «напряжение». Что вообще значит разность потенциалов, и почему что-то куда-то от этого течёт.

Искал разные аналогии, пытался читать чужие объяснения, но лишь недавно накопилось что-то в голове. Решил поделиться.

Начну с основного. То, что называют в школе «силой тока» — это вообще не «сила» тока. То, что там происходит — это скорость тока.

Потому что определение звучит примерно так: количество заряда, проходящего через сечение проводника в единицу времени.

Если перевести на нормальный язык: вот идёт 20 зарядов, переходят некоторую точку в проводе (или в чём-либо ещё). И эту точку они проходят за секунду. Вот и получается «сила тока» — 20 зарядов в секунду. С какого перепуга это сила? Это куда ближе к скорости.

И вот есть единица измерения «ампер». 18. Если с нулями написать — 6 240 000 000 000 000 000 зарядов электрона составляют 1 кулон. То есть есть туча электронов, которые и переносят этот заряд. На каждый электрон приходится по одному заряду.

И вот как только я осознал, что ампер — это количество зарядов, сразу стали понятны все эти параллельные и перпендикулярные соединения.

Течёт себе по проводу 1 кулон зарядов, притёк он такой к развилке параллельного соединения — дальше по одной развилке потекла половина заряда и по другой — тоже половина (если там одинаковые лампочки, например). Потом они после этой развилки вместе слились — и снова бац — один кулон этих частиц с зарядом.

Вот и получается, что количество зарядов гуляет по цепи одинаковое количество. И поэтому то, что называют силой тока — это количество зарядов. То есть термин «сила тока» — очень хреновый термин. Количество зарядов за секунду — куда длинней звучит, но при этом куда проще.

Дальше переходим к напряжению. И его тоже я понять не мог. Естественно. Мне же его объясняли так же, как и силу тока. То есть хреново.

Что такое напряжение? Напряжение — это энергия, которая высвобождается, когда единичный заряд «сползает» от высокого потенциала к низкому. Чтобы у этого заряда был заряд, его туда нужно «затолкать». Работа (или энергия), которая затрачивается на то, чтобы этот заряд туда «загнать» в идеальном мире равна той энергии, которая высвободится. Поэтому её тоже можно назвать напряжением )

То есть вот есть у нас провод длиной 10 метров. Слева избыток заряда, справа — недостаток. Задача — обеспечить равновесие. Напряжение — это энергия, которая высвободится, пока заряды будут бежать от одного конца к другому.

По этой причине напряжение можно представить как цикл энергичных пинков под задницу зарядам. 😆 И они такие побежали. А кто не побежит? )

Напряжение измеряется в джоулях на кулон. Или — что то же самое — в вольтах. Иными словами, кулон (количество зарядов) получает пинок в 1 джоуль и бежит из точки А в точку Б. И если он добежал до точки Б, говорят, что между точками А и Б — разница потенциалов была равна 1 вольт.

Теперь лучше всего сделать паузу, выпить кофейку или чайку и посмотреть вот это гениальное видео, в котором автор Михаил Майоров очень наглядно показал электрический ток в аналогии с током воды. Очень рекомендую: всего 18 минут, а очень круто показано.

Собственно, после просмотра этого видео у меня в голове появилось хоть какое-то соображение, что к чему )

А следующим весомым шагом стала книга «Искусство схемотехники» (The Art of Electronics) авторов П. Хоровиц и У. Хилл (Paul Horowitz, Winfield Hill). Конкретно по данному вопросу нужно читать страницу 9 их шикарной книги ) Очень рекомендую. В сети найти можно, а если ищется с трудом — то она есть вот тут: http://nnm-club.me/forum/viewtopic.php?t=754538

какова сила тока, как определить, формула / Справочник :: Бингоскул

Прямолинейный проводник: какова сила тока, как определить, формула

добавить в закладки удалить из закладок

Содержание:

Заряды токопроводящего материала находятся в равновесии, если потенциал между любыми его точками нулевой.   При нарушении условия в проводнике начинают перемещаться носители электрического заряда. Это явление названо электрическим током. Рассмотрим способы найти силу протекающего тока по прямолинейному проводнику, расположенному в однородном магнитном поле. Решим несложную задачу для закрепления материала.

Какова сила тока, проходящего по прямолинейному проводнику: теория

При разности потенциалов – появлении электрического напряжения между областями токопроводящего материала – происходит перетекание заряда из зоны с отрицательным потенциалом в область с положительным для уравновешивания системы. Носителями заряда являются преимущественно электроны и ионы – заряженные атомы, молекулы вещества. При прохождении постоянного электротока наблюдается явление перетекания зарядов, например, из ёмкости аккумуляторной батареи к потребителю. При переменном токе перемещение зарядов не наблюдается, они только выступают в качестве среды прохождения волны.

Проводник, по которому проходит электричество, характеризуется:

• Нагревом из-за сопротивления, оказываемого структурой материала, из которого тот изготовлен.
• Отклонением магнитной стрелки, например, компаса – проявление магнитной природы электричества.
• Оказанием химического воздействия на материал, по которому проходит. Металлов касается в меньшей мере, особо заметным эффект становится, например, если через медный проводник пропускать ток большой силы – он начнёт нагреваться, ускорятся процессы окисления и устаревания металла. На растворы солей, кислоты оказывает заметное воздействие.

Формула определения силы электрического тока, проходящего по однородному прямолинейному проводнику

Для описания характеристики электротока ввели понятие его силы. Это физическая скалярная величина, определяется как количество электричества, которое способен пропустить проводник определённого сечения за секунду. Грубо говоря, это пропускная способность проводника.

I = qt, где:

• q – величина электрозаряда, указывающая на способность тела выступать в роли источника электромагнитного поля;
• t – время пропускания тока проводящим материалом.

Изменяется величина в Кулонах на секунду: Кл/с.

По закону Ома сила электротока определяется как взаимоотношение между напряжением на концах проводника к сопротивлению материала, из которого тот изготовлен.

I = U/R, здесь:

• U – разница потенциалов;
• R – сопротивление материала.

Задача

Определите, какова сила тока в прямолинейном проводнике, на 10 с помещенном в электромагнитное поле, если за это время через его сечение прошло ~2*10²⁰ заряженных частиц.

Воспользуемся формулой: I = q/t. Нам неизвестен заряд элементарной частицы. Воспользуемся обходным путём, обозначив число носителей заряда как n.

Тогда: n = It/e, где e = 1,6*10^-19 Кл.

Отсюда выразим силу тока, I = ne/t.

Подставим значения: I = 2*10²⁰ * 1,6*10^-19 / 10 = 2 * 1,6 = 3,2 А.

Ответ: 3,2 А.

Поделитесь в социальных сетях:

1 апреля 2022, 20:57

Физика

Could not load xLike class!

Статья о токе+силе от The Free Dictionary

Ток+сила | Статья о текущей+силе от The Free Dictionary

Ток+сила | Статья о токе+силе от The Free Dictionary

---

Слово, не найденное в Словаре и Энциклопедии.

Возможно, Вы имели в виду:

Пожалуйста, попробуйте слова отдельно:

текущий прочность

Некоторые статьи, соответствующие вашему запросу:

Не можете найти то, что ищете? Попробуйте выполнить поиск по сайту Google или помогите нам улучшить его, отправив свое определение.

Полный браузер ?

• ▲
• Таблица текущих значений
• Резистор просмотра тока
• Текущий словарь
• Текущее напряжение
• Характеристика ток-напряжение
• Текущая оценка уязвимости
• Текущий план контроля воды
• Текущий еженедельный статус
• Текущий вес
• Текущее колесо
• Текущее слово дня
• Текущая работа в процессе
• Текущий рабочий каталог
• Текущая рабочая оценка
• Текущий рабочий объект
• Текущий рабочий вид
• Текущие события в мире
• Актуальная мировая информационная база знаний
• Текущий XMT
• Младший текущий адрес буфера XMT

• Текущий адрес буфера XMT Верхний
• Текущий год
• Прирост капитала за текущий год
• Дефицит текущего года
• Доход за текущий год
• Текущие годы службы
• Текущая доходность
• Текущая доходность
• Текущая доходность
• Текущая доходность
• ток+сила
• Ток, действие
• Текущее, Действие
• Ток, Объем
• ток, электрический
• ток, электрический
• текущий, морской
• текущий, рип
• текущий, рип
• Баланс расчетного счета
• Баланс расчетного счета

• Текущий баланс
• Баланс расчетного счета
• ток-постель
• допустимая токовая нагрузка
• Широтно-импульсная модуляция с управлением по току
• Инверсия широтно-импульсной модуляции с управлением по току/инвертор
• токовый переключатель
• учет текущих затрат
• Выпуск текущих купонов
• Электростатический ионный циклотрон с током
• реактор выравнивания тока
• Инвертор с питанием от тока
• Операционный усилитель с обратной связью по току
• Однофазный реверсивный выпрямитель с форсировкой тока
• Ток в плоскости
• Туннелирование тока в плоскости
• локальное окисление, индуцированное током
• Логика текущего режима ввода тока
• регистр текущих инструкций
• Токоограничивающий предохранитель
• ▼

Сайт: Следовать:

Делиться:

Открыть / Закрыть

 

9Видео с вопросом 0000: расчет силы тока в прямом проводе с учетом напряженности магнитного поля

По прямому проводу в электрической цепи течет постоянный ток 𝐼 А. Результирующее магнитное поле на перпендикулярном расстоянии 18 мм от этого провода измеряется как 1,2 × 10⁻⁴ Тл. Рассчитайте 𝐼 с точностью до ампера. Используйте 4𝜋 × 10⁻⁷ Т⋅м/А для значения 𝜇₀.

Стенограмма видео

По прямому проводу в электрической цепи протекает постоянный ток 𝐼 ампер. Результирующее магнитное поле на перпендикулярном расстоянии 18 миллиметров от этого провода измеряется как 1,2, умноженное на 10 с отрицательными четырьмя теслами. Рассчитайте 𝐼 с точностью до ампера. Используйте четыре 𝜋, умноженные на 10, с отрицательными семью тесла-метрами на ампер для значения 𝜇 ноль.

Начнем с рисования схемы. Вот участок провода, по которому, как мы знаем, проходит ток 𝐼 ампер. Это создает магнитное поле с напряженностью 𝐵, измеренной на перпендикулярном расстоянии 𝑑 от провода. В этом вопросе магнитное поле измерялось на расстоянии 18 миллиметров от провода. Так что это наша ценность 𝑑. Мы также знаем, что сила магнитного поля 𝐵 измеряется как 1,2 умножить на 10 в минус четыре тесла.

Конечно, мы еще не знаем значения тока в проводе, но можем вспомнить формулу, связывающую 𝐼 с уже известными нам значениями. Это формула для силы магнитного поля, создаваемого током в прямом проводе, которая гласит: 𝐵 равно 𝜇 нулю, умноженному на 𝐼, деленное на два 𝜋𝑑.

Мы можем использовать эту формулу для определения значения тока в проводе. Но сначала нам нужно переставить его, чтобы сделать 𝐼 предметом. Начнем с копирования формулы. А затем мы умножим обе части на два 𝜋𝑑, деленное на 𝜇 ноль, чтобы все эти члены могли сократиться в правой части выражения, оставив 𝐼 отдельно. Теперь, перевернув это в другую сторону и написав немного более аккуратно, мы имеем 𝐼 равно двум 𝜋, умноженным на 𝑑, умноженным на 𝐵, деленным на 𝜇 ноль. И поскольку нам уже сказали значение 𝜇 равно нулю, а также 𝑑 и 𝐵, давайте продолжим и подставим их в уравнение.

Хорошо, у нас все подключено. Но прежде чем мы будем считать, давайте подумаем о единицах измерения. Обратите внимание, что значения для 𝜇 ноль и 𝐵 полностью выражены в основных единицах СИ, но значение расстояния указано в миллиметрах. Итак, давайте конвертируем его в простые метры. Для этого следует вспомнить, что приставка милли- означает 10 в отрицательной тройке. Таким образом, мы можем по существу отменить этот префикс, переместив десятичную точку значения миллиметра на три позиции влево. Таким образом, 18 миллиметров становятся 0,018 метра.

Теперь легче увидеть, что метры и тесла в числителе сокращаются с метрами и теслами в знаменателе, так что единственной единицей, связанной с этим выражением, является обратный ампер в знаменателе или просто ампер в числителе, т.е. хороший знак, потому что, в конце концов, мы ищем значение тока.

Наконец, давайте подключим это к калькулятору и получим результат 10,8 ампер. Теперь округлив до ближайшего целого числа, мы нашли, что сила тока в проводе составляет 11 ампер. Чтобы получить окончательный ответ на этот вопрос, вспомним, что нам сказали, что по проводу течет ток 𝐼 ампер. Мы должны быть осторожны, чтобы не спутать это 𝐼 с 𝐼, с которым мы столкнулись в формуле для магнитного поля.