Site Loader

Что такое сила тока — пояснения и формулы

Движение заряженных частиц в проводнике в электротехнике называется электрическим током. Электроток не характеризуется только прошедшим через проводник значением количества электрической энергии, так как за 60 минут через него может пройти электричество равное 1 Кулону, но и такое же количество электричества можно пропустить через проводник за одну секунду.

Что такое сила тока

Когда рассматривается количество электричества, протекающее через проводник за разные интервалы времени, понятно, что за меньший промежуток времени ток течет интенсивней, поэтому в характеристику электротока вводится еще одно определение — это сила тока, которая характеризуется протекающим в проводнике током за секунду времени. Единицей измерения величины силы проходящего тока в электротехнике принят ампер.

Иными словами, сила электрического тока в проводнике — это количество электричества, которое прошло через его сечение за секунду времени, маркировка литерой I. Силу тока измеряют в амперах — это единица измерения, которая равняется силе неизменяющегося тока, проходящего по бесконечным параллельным проводам с наименьшим круговым сечением, удаленным друг от друга на 100 см и расположенным в вакууме, который вызывает взаимодействие на метре длины проводника силой = 2*10 минус 7 степени Ньютона на каждые 100 см длины.

Специалисты часто определяют величину проходящего тока, на Украине (сила струму) она равна 1 амперу, когда через сечение проводника проходит каждую секунду 1 кулон электричества.

Формула определения силы тока:

Формула определения силы тока Формула определения силы тока

В электротехнике можно увидеть частое применение других величин в определении значения силы проходящего тока: 1 миллиампер, который равен единица/ Ампер, 10 в минус третьей степени Ампер, один микроампер — это десять в минус шестой степени Ампер.

Зная количество электричества, прошедшее через проводник за определенный промежуток времени, можно вычислить силу тока (как говорят на Украине — силу струму) по формуле:

Формула силы тока Формула силы тока

Когда электрическая цепь замкнута и не имеет ответвлений, тогда в каждом месте ее поперечного сечения протекает за секунду одинаковое количество электричества. Теоретически это объясняется невозможностью накапливания электрических зарядов в каком либо месте цепи, по этой причине сила тока везде одинакова.

Правило постоянства электрического тока в замкнутой цепи Правило постоянства электрического тока в замкнутой цепи

Данное правило справедливо и в сложных цепях, когда есть ответвления, но относится к некоторым участкам сложной цепи, которые можно рассматривать в виде простой электроцепи.

Как измеряется сила тока

Величину силы тока измеряют прибором, который называется амперметр, а также для небольших значений — миллиамперметр и микроамперметр, который можно увидеть на фото внизу:

Амперметр АмперметрОсновы Основы

Среди людей бытует мнение, что когда измеряется сила тока в проводнике до нагрузки (потребителя), то значение будет выше, чем после нее. Это ошибочное мнение, основанное на том, что якобы какое-то значение силы будет расходоваться на то, чтобы привести потребитель в действие. Электроток в проводнике — это процесс электромагнитный, в котором участвуют заряженные электроны, они направленно двигаются, но энергию передают не электроны, а электромагнитное поле, которое окружает проводник.

Количество электронов, вышедших из начала цепи, будет равно количеству электронов и после потребителя в конце цепи, они не могут быть израсходованы.

Измерение силы тока Измерение силы тока

Какие проводники бывают? Специалисты дают определение понятию «проводник» — это материал, в котором частицы, имеющие заряд, могут перемещаться свободно. Такие свойства на практике имеют почти все металлы, кислота и солевой раствор. А материал или вещество, в котором движение заряженных частиц затруднено или вообще невозможно, называются изоляторами (диэлектриками). Часто встречающиеся материалы-диэлектрики — это кварц или эбонит, искусственный изолятор.

Вывод

На практике современное оборудование работает с большими величинами тока, до сотни, а то и тысячи ампер, а также и с малыми значениями. Примером в повседневной жизни величины тока в разных приборах может быть электрическая плита, где она достигает значения в 5 А, а простая лампа накаливания может иметь величину 0,4 А, в фотоэлементе величина проходящего тока измеряется в микроамперах. В линиях городского общественного транспорта (троллейбус, трамвай) значение проходящего тока достигает 1000 А.

Похожие статьи:

Сила тока — это… Что такое Сила тока?

Основная статья: Сила тока

Силой тока называется физическая величина , равная отношению количества заряда , прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах.

По закону Ома сила тока для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению проводника этого участка цепи :


 — где e — заряд электрона, n — концентрация частиц, S — площадь поперечного сечения проводника,  — средняя скорость упорядоченного движения электронов.


Единица измерения в СИ — 1 Ампер (А) = 1 Кулон / секунду.

Для измерения силы тока используют специальный прибор — амперметр (для приборов, предназначенных для измерения малых токов, также используются названия миллиамперметр, микроамперметр, гальванометр). Его включают в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить силу тока. Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении).

В случае переменного тока различают мгновенную силу тока, амплитудную (пиковую) силу тока и эффективную силу тока (равную силе постоянного тока, который выделяет такую же мощность).

Литература

  • Б. М. Ярославский, Справочник по физике — М.,»Наука»

См. также

Мощь и сила электричества: Что такое закон Ома

Итак, электрический ток начинает движение по цепи под действием напряжения. Но, оказывается, электроны не могут двигаться по электрической цепи беспрепятственно: они сталкиваются между собой и с атомами, то есть, встречают на своём пути сопротивление. Из-за этих ударов и столкновений часть энергии движущихся электронов превращается в тепло (так же, как превращается в тепло часть энергии молота, ударившего по наковальне).

Напряжение и сопротивление — это важные характеристики электрической цепи, с которыми необходимо считаться. Напряжение цепи, создаваемое источником тока, даёт толчок (скорость) электронам, заставляя двигаться их в определённом направлении, а сопротивление цепи забирает у движущихся электронов энергию и превращает её в другие виды энергии. Таким образом, человеку важен не электрический ток как таковой, а энергия его движущихся заряженных частиц.

Знаете ли вы, почему соединительные провода (кабели, шнуры) в электрических цепях делают чаще всего из меди? Потому что этот металл слабо «сопротивляется» электрическому току, и электроны легко передвигаются по нему от источника к потребителю.

Если же провода сделать, например, из стали, у которой сопротивление в 7 раз больше, чем у меди, то такие провода, «сопротивляясь» движущимся электронам, будут отбирать у них энергию, сильно нагреваться, и могут даже расплавиться.

Стоит отметить, что сопротивление провода (проводника) зависит не только от вещества, из которого он сделан. Экспериментально установлено, что сопротивление провода растёт при увеличении длины и уменьшении его диаметра — чем длиннее и тоньше проводник, тем труднее электронам двигаться по нему. Именно поэтому нить накаливания в лампочке делают не только тонкой, но и длинной за счёт того, что ей придают спиралевидную форму.

Сопротивление обозначается буквой R и рассчитывается по формуле:

Физический смысл

Электрическое сопротивление характеризует способность проводника противо­действовать электрическому току.

09-б. Сила электрического тока

      § 09-б. Сила электрического тока

В § 8-и мы рассмотрели опыт с лампочкй и двумя спиралями. Мы отметили, что под изменением силы тока будем понимать изменение потока электронов внутри проводника. Это относилось к твёрдым металлическим проводникам. Напомним: в газообразных и жидких проводниках, например, в расплавленных или растворённых веществах электроток создаётся как электронами, так и ионами (см. § 8-й).

Важно: все движущиеся заряженные частицы являются носителями (переносчиками) электрического заряда. Следовательно, под силой тока более верно понимать не общее количество самых разнообразных заряженных частиц (электронов и/или ионов), переносящих разные заряды за выбранное время наблюдения, а общий заряд, переносимый через проводник за единицу времени.

В виде формулы это выглядит так:

Формула для вычисления силы электрического тока через заряд и время его протекания.

              I  =    q                

I – сила электрического тока в проводнике, А
q – протекающий через проводник заряд, Кл
t – время наблюдения, с

t

Итак, сила тока – физическая величина, показывающая заряд, проходящий через проводник за единицу времени.

Школьный демонстрационный амперметр. Предназначен для демонстрации опытов учителем.

Для измерения силы тока используют прибор

амперметр (см. рисунок). Его всегда включают последовательно с тем участком цепи, в котором нужно измерить силу тока. Единица силы тока – 1 ампер (1 А). Её устанавливают, измеряя силу взаимодействия (притяжения или отталкивания) проводников с током. В качестве пояснения посмотрите на рисунок с полосками фольги на странице, открывающей эту тему.

За 1 ампер принимают силу такого тока, который при прохождении по двум параллельным прямым проводникам бесконечной длины и малого диаметра, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывает на каждый 1 м длины силу взаимодействия 0,0000002 H.

Познакомимся теперь с законами распределения сил токов в цепях с различными соединениями проводников. Проведём опыты.

На схемах а-б-в лампа и реостат соединены последовательно. Сначала амперметр включён между реостатом и лампой (схема а), и сила тока обозначена символом

Iобщ. Затем амперметр помещён слева от реостата (схема б), и сила тока обозначена символом I1. После амперметр помещён слева от лампы (схема в), и сила тока обозначена символом I2.

Включая амперметр в различные участки цепи с последовательным соединением проводников, мы убедимся, что сила тока одинакова.

Многократные измерения в этом и во всех других аналогичных опытах показывают, что во всех участках цепи с последовательным соединением проводников силы токов равны друг другу (то есть одинаковы):

Сила тока между последовательно соединёнными потребителями равна силам токов в проводах, подводящих энергию к потребителям.

  Iобщ  =  I1  =  I2  =  …  

На схемах г-д-е две лампы соединены параллельно. Сначала амперметр расположен в неразветвлённой части цепи (схема г), и сила тока обозначена символом Iобщ. Затем амперметр помещён слева от первой лампы (схема д), и сила тока обозначена I1. После амперметр помещён слева от второй лампы (схема е), и сила тока обозначена I2.

Включая амперметр в различные участки цепи с параллельным соединением проводников, мы убедимся: сила тока будет различной, но общая сила тока равна сумме сил токов в отдельных проводниках.

Многократные измерения показывают, что сила тока в неразветвлённой части цепи с параллельным соединением проводников (общая сила тока) равна сумме сил токов во всех параллельных ветвях этой цепи:

Сила тока в проводах, подводящих энергию источника к параллельному соединению, равна сумме сил токов, идущих в каждом из потребителей.

  Iобщ  =  I1  +  I2  +  …  
В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!