В статье рассматривается понятие силы тока, ее определение и единицы измерения, а также приводятся примеры ее применения.
Сила тока: основные формулы и их значение обновлено: 4 сентября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру
Помощь в написании работы
В физике сила тока является одним из основных понятий, которое помогает нам понять, как электрический ток движется в проводниках. Сила тока измеряется в амперах и определяется как количество электрического заряда, проходящего через проводник за единицу времени. В этой лекции мы рассмотрим определение силы тока, единицы измерения, формулу для расчета, а также рассмотрим некоторые свойства и примеры применения силы тока.
Нужна помощь в написании работы?
Написание учебной работы за 1 день от 100 рублей. Посмотрите отзывы наших клиентов и узнайте стоимость вашей работы.
Сила тока
Си́ла то́ка, скалярная физическая величина I I I , характеризующая упорядоченное движение электрических зарядов и равная отношению заряда Δ q Delta q Δ q , протекающего через определённую поверхность S S S за время Δ t Delta t Δ t , к величине этого промежутка времени: I = Δ q / Δ t I = Delta q/Delta t I = Δ q /Δ t , или I = d q / d t . I = dq/dt. I = d q / d t . В Международной системе единиц (СИ) единица силы тока является основной и называется ампер (обозначается А). 1 А – это ток, при котором через поперечное сечение проводника проходит заряд в 1 Кл за 1 с. Сила тока связана со скоростью v v v движения электрических зарядов ( электронов ) в проводнике соотношением Упорядоченное движение электрических зарядов в проводнике. Упорядоченное движение электрических зарядов в проводнике. I = d q / d t = e n S ⋅ d l / d t = e n S v I = dq/dt = enS cdot dl/dt = enSv I = d q / d t = e n S ⋅ d l / d t = e n S v , где e e e – заряд электрона, n n n – концентрация электронов, l l l – длина проводника (рис. 1).
Измерения силы тока обычно осуществляют по магнитному действию тока с помощью амперметра (в том числе милли -, микро -, наноамперметра) или гальванометра . Эти приборы включают в электрическую цепь последовательно с тем элементом цепи, в котором измеряют силу тока.
Опубликовано 16 марта 2023 г. в 13:37 (GMT+3). Последнее обновление 16 марта 2023 г. в 13:37 (GMT+3). Связаться с редакцией
Информация
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК сила тока 8 класс физика
Области знаний: Электрический ток
Формула для расчета
Для теоретического определения рассматриваемого параметра сети применяется простейшая зависимость:
Ст – сила электрического тока, которая в данной формуле измеряется в стандартно принятых единицах измерения – амперах.
Нс – напряжение на участке, выражаемое в вольтах.
Рп – сопротивление проводника в омах.
С точки зрения полезного преобразования электроэнергии рассчитываемая характеристика растет или уменьшается прямо пропорционально мощности. Поэтому чем больше мощность оборудования, тем сильнее в нем электроток.
Измерение – приборы, способы, правила
На практике чаще всего рассматриваемый параметр сети не вычисляется, а измеряется. Для этой цели применяется специальный прибор – амперметр. Его механизм работы основан на взаимодействии магнитного поля с проводной катушкой – главным рабочим элементом. Чем выше величина, тем сильнее действие и больше отклонение стрелки по шкале.
Для практического определения используются как аналоговые (стрелочные), так и цифровые модели. В обоих случаях в качестве единиц измерения силы тока используются амперы А, а также каратные им значения – мкА, мА и кА.
По способу измерения приборы разделяются на такие виды:
- Магнитоэлектрические.
- Электромагнитные.
- Тепловые.
- Электродинамические.
- Индукционные.
- Термоэлектрические.
- Детекторные.
- Фотоэлектрические.
Для постоянного тока применяют магнитоэлектрические модели, а для переменного – детекторные и индукционные. При этом чаще всего применяются многофункциональные измерители – мультиметры. Основными единицами измерения для них являются – сила тока, напряжение и сопротивление.
Процедура измерения проводится по следующим правилам:
- Прибор подбирается в соответствии с типом цепи.
- Подключение к электроцепи выполняется последовательно и в разрыв.
- Контакты подсоединяются с соблюдением полярности.
- Тестируемая линия отключается.
- При достаточно высоком напряжении измеритель подключается с трансформатором, шунтом или магнитным усилителем.
Кроме того, прибор должен быть изначально правильно настроен по шкале чувствительности в соответствии с диапазоном измеряемой величины.
Проводники и диэлектрики
Некоторые делят мир на черное и белое, а мы — на проводники и диэлектрики.
- Проводники — это материалы, которые проводят электрический ток. Самыми лучшими проводниками являются металлы.
- Диэлектрики — материалы, которые не проводят электрический ток. Изи!
Медь, железо, алюминий, олово, свинец, золото, серебро, хром, никель, вольфрам
Воздух, дистиллированная вода, поливинилхлорид, янтарь, стекло, резина, полиэтилен, полипропилен, полиамид, сухое дерево, каучук
То, что диэлектрик не проводит электрический ток, не значит, что он не может накапливать заряд. Накопление заряда не зависит от возможности его передавать.
Направление тока
Раньше в учебниках по физике писали так: когда-то давно решили, что ток направлен от плюса к минуса, а потом узнали, что по проводам текут электроны. Но электроны эти — отрицательные, а значит к минусу идти не могут. Но раз уже условились о направлении, поэтому оставим, как есть. Вопрос тогда возникал у всех: почему нельзя поменять направление тока? Но ответ так никто и не получил.
Сейчас пишут немного иначе: положительные частицы текут по проводнику от плюса к минусу, туда и направлен ток. Здесь вопросов ни у кого не возникает.
Так и какая версия верна?
На самом деле, обе. Носители заряда в каждом типе материала разные. В металлах — это электроны, в электролитах — ионы. У каждого типа частиц свои знаки и потребность в том, чтобы бежать к противоположно заряженному полюса источника тока.
Не будем же мы для каждого типа материала выбирать направление тока, чтобы решить задачу! Поэтому принято направлять ток от плюса к минусу. В большинстве задач школьного курса направление тока роли не играет, но есть то самое коварное меньшинство, где этот момент будет очень важным. Поэтому запомните — направляем ток от плюса к минусу.
Сила тока
Времена, когда ток обнаруживался с помощью личных ощущений ученых, пропускавших его через себя, давно миновали. Теперь для этого применяют специальные приборы, называемые амперметрами.
Амперметр — это прибор, служащий для измерения силы тока. Что понимают под силой тока?
Обратимся к рисунку 21, б. На нем выделено поперечное сечение проводника, через которое проходят заряженные частицы при наличии в проводнике электрического тока. В металлическом проводнике этими частицами являются свободные электроны. В процессе своего движения вдоль проводника электроны переносят некоторый заряд. Чем больше электронов и чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесен за одно и то же время.
Силой тока называется физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с.
Пусть, например, за время t = 2 с через поперечное сечение проводника носители тока переносят заряд q = 4 Кл. Заряд, переносимый ими за 1 с, будет в 2 раза меньше. Разделив 4 Кл на 2 с, получим 2 Кл/с. Это и есть сила тока. Обозначается она буквой I:
Итак, чтобы найти силу тока I, надо электрический заряд q, прошедший через поперечное сечение проводника за время t, разделить на это время:
I = q/t (10.1)
Единица силы тока называется ампером (А) в честь французского ученого А. М. Ампера (1775—1836). В основу определения этой единицы положено магнитное действие тока, и мы на нем останавливаться не будем.
Если сила тока I известна, то можно найти заряд q, проходящий через сечение проводника за время t. Для этого надо силу тока умножить на время:
Полученное выражение позволяет определить единицу электрического заряда — кулон (Кл):
1 Кл = 1 А · 1 с = 1 А·с.
1 Кл — это заряд, который проходит за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.
Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например миллиампер (мА) и микроампер (мкА):
1 мА = 0,001 А, 1 мкА = 0,000001 А.
Как уже говорилось, измеряют силу тока с помощью амперметров (а также милли- и микроамперметров). Демонстрационный гальванометр, о котором упоминалось выше, представляет собой обычный микроамперметр.
Существуют разные конструкции амперметров. Амперметр, предназначенный для демонстрационных опытов в школе, изображен на рисунке 28. На этом же рисунке приведено его условное обозначение (кружок с латинской буквой «А» внутри).
При включении в цепь амперметр, как и всякий другой измерительный прибор, не должен оказывать заметного влияния на измеряемую величину. Поэтому амперметр устроен так, что при его включении сила тока в цепи почти не изменяется.
В зависимости от назначения в технике используют амперметры с разной ценой деления. По шкале амперметра видно, на какую наибольшую силу тока он рассчитан. Включать его в цепь с большей силой тока нельзя, так как прибор может испортиться.
Для включения амперметра в цепь ее размыкают и свободные концы проводов присоединяют к клеммам (зажимам) прибора. При этом необходимо соблюдать следующие правила:
1) амперметр включают последовательно с тем элементом цепи, в котором измеряют силу тока;
2) клемму амперметра со знаком «+» следует соединять с тем проводом, который идет от положительного полюса источника тока, а клемму со знаком «–» — с тем проводом, который идет от отрицательного полюса источника тока.
При включении амперметра в цепь не имеет значения, с какой стороны (слева или справа) от исследуемого элемента его подключать. В этом можно убедиться на опыте (рис. 29). Как видим, при измерении силы тока, проходящего через лампу, оба амперметра (и тот, что слева, и тот, что справа) показывают одно и то же значение.
. 1. Что такое сила тока? Какой буквой она обозначается? 2. По какой формуле находится сила тока? 3. Как называется единица силы тока? Как она обозначается? 4. Как называется прибор для измерения силы тока? Как он обозначается на схемах? 5. Какими правилами следует руководствоваться при включении амперметра в цепь? 6. По какой формуле находится электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, если известны сила тока и время его прохождения?
Формула для расчёта силы электрического тока
При условии, что течёт электрический ток постоянной силы, сила электрического тока I может быть рассчитана по следующей формуле:
- I — сила электрического тока (А);
- q — электрический заряд (Кл);
- t — время (с).
Из этого уравнения вытекают следующие соотношения между единицами измерения:
1 А = 1 Кулон / 1 секунда = 1 Кл / 1 c.
Силу электрического тока в проводнике также можно рассчитать с помощью закона Ома для участка цепи:
- U — электрическое напряжение приложенное к проводнику;
- R — электрическое сопротивление проводника.
Больше вариантов того, как можно найти силу электрического тока с примерами рассмотрено мной в статье: https://www.asutpp.ru/kak-nayti-silu-toka.html
Сила электрического тока в электрических цепях с последовательным и параллельным соединением проводников.
В статье «последовательное и параллельное соединение проводников» уже было рассмотрены особенности силы тока отдельно для электрической цепи с последовательным соединением проводников и для электрической цепи с параллельным соединением проводников.
Из этой статьи для электрической цепи с последовательным соединением проводников следует, что:
Iобщ = I1 = I2 = I3 = … = IN , другими словами, сила тока во всех проводниках одинакова.
А для электрической цепи с параллельным соединением проводников следует, что:
Iобщ = I1 + I2 + I3 + … + IN, другими словами, сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил тока в ее ветвях (в каждом из параллельно соединенных проводников).
Пример задачи.
Условие задачи. У нас есть постоянный электрический ток 0,5 А, протекающий через проводник, который поддерживается в течение 30 минут. Сколько электрического заряда было перемещено за это время?
Решение задачи. Мы знаем, что q = I * t. Переведем минуты в секунды: 30*60 = 1800 секунд, тогда получаем: q = 0,5 * 1800 = 900 Кл.
Измерение силы электрического тока
Электрический ток измеряется амперметрами. Также часто используются многофункциональные измерительные электроприборы, например, мультиметры, которые могут быть переключены в том числе в режим измерения силы электрического тока, и работать как амперметры.
Амперметры всегда подключаются последовательно к потребителю, в котором измеряется сила тока. Это означает, что ток через потребителя будет соответствует току через амперметр.
Для того чтобы определить силу тока таким способом, необходимо разорвать электрическую цепь в месте измерения и вставить амперметр.
Включают амперметр в цепь с помощью двух клемм, или зажимов, имеющихся на приборе. У одной из клемм амперметра, как правило, стоит знак «+», у другой «-» (иногда знака «-» нет). Клемму со знаком «+» нужно обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.
Поскольку амперметр также имеет внутреннее сопротивление, оно влияет на электрическую цепь во время измерения. Однако сопротивление амперметра обычно настолько мало, что им можно пренебречь.
На рисунке 1 показано такое последовательное соединение на примере лампочки и амперметра.
Если вы не хотите вмешиваться в электрическую цепь, отсоединяя проводники, то электрический ток также можно измерить косвенно с помощью токовых клещей. Другой вариант — измерить напряжение на потребителе, а затем, зная электрическое сопротивление потребителя, рассчитать ток, используя закон Ома.
Единицы силы тока это
Назад в «Оглавление» — смотреть
1. От чего зависит интенсивность действий электрического тока?
Интенсивность (степень действия) электрического тока зависит от заряда, протекающего по цепи в единицу времени, т.е. от силы тока.
2. Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи?
Сила тока в электрической цепи определятся зарядом, протекающим через поперечное сечение проводника в единицу времени.
3. Как выражается сила тока через электрический заряд и время?
Сила тока в электрической цепи (I) равна отношению электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).
4. Что принимают за единицу силы тока? Как называется эта единица?
За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, расположенных на расстоянии 1 метр друг от друга, взаимодействуют ссилой 2 х 10 -7 Н (0,000 0002 Н).
1 A — эту единицу силы тока называют ампером и обозначают «А».
5. Какие дольные и кратные амперу единицы силы тока вы знаете?
Дольные: миллиамперы, микроамперы
1 мА = 0,001 А;
1 мкА = 0,000001 А;
Кратные: килоамперы
1 кА = 1000 А.
6. Как выражается электрический заряд (количество электричества) через силу тока в проводнике и время его прохождения?
Электрический заряд вычисляется по формуле:
где
q — электрический заряд (Кл),
I — сила тока (А),
t — время пролхождения электрического заряда (с).
7. Чему равен электрический заряд в 1Кл?
Кулон равен электрическому заряду, проходящему сквозь поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с.
Электрический заряд имеет также другое название — количество электричества.
8. От чего зависит электрический заряд?
q = It
Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, зависит от силы тока и времени его прохождения.
Амперметр. Измерение силы тока
1. Как называют прибор для измерения силы тока?
Прибор для измерения силы тока в электрической цепи называется амперметром.
Амперметр — это гальванометр, приспособленный для измерения силы тока.
На шкале амперметра обычно ставят букву А.
На схемах амперметр изображают кружком с буквой А внутри.
2. В каких единицах градуируют шкалу амперметра?
Шкала амперметра проградуирована в амперах.
В технике используются амперметры с разной ценой деления, в зависимости от назначения.
По шкале амперметра видно, на какую наибольшую силу тока он рассчитан.
На шкале амперметра обычно ставят букву А.
3, Как включают амперметр в цепь?
Клемму амперметра со знаком « + » нужно обязательно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.
Клемму амперметра со знаком « — » нужно обязательно соединять с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока.
При измерении силы тока амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют.
При измерении силы тока амперметр можно включать в любое место цепи, состоящей из ряда последовательно соединенных проводников, так как сила тока во всех точках такой цепи одинакова.
Назад в «Оглавление» — смотреть
