Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи

Если известно количество электрических зарядов, направленное движение которых принято называть электрическим током, и единица времени, за которую электричество в таком объеме проходит через поперечное сечение проводника, можно узнать характеристику интенсивности тока, то есть вычислить силу тока.

Точное определение силы тока необходимо для правильного понимания процессов, происходящих при подаче электроэнергии для питания двигателей и прочего оборудования.

Определение силы тока и способы ее измерения

Значение количества электричества можно использовать для определения и расчета силы тока, благодаря существованию правила постоянства тока в замкнутых цепях (в каждой точке цепи). Суть правила в том, что количество проходящего за одну секунду тока будет одинаковым для любого сечения в любом месте цепи, независимо от толщины проводника (правило действует для цепей без разветвлений).

Измерить силу тока можно с помощью специального оборудования. Обычно применяют следующие приборы:

  • амперметр (наиболее востребованный вариант);
  • мультиметр;
  • миллиамперметр;
  • микроамперметр.

Последние два варианта служат для измерения малых сил тока, составляющих миллионные доли ампера, например, возникающих при прохождении тока через фотоэлементы.

Чтобы получить значение силы тока с помощью амперметра, прибор следует подключить в разрыв цепи (в любой ее точке) таким образом, чтобы ток проходил через амперметр. Стрелка устройства при этом будет показывать силу тока в цепи. Амперметр можно подключить как до, так и после устройства-потребителя, поскольку миф о том, что в потребителе остается «часть тока» и после него сила тока в цепи меньше, не соответствует действительности.

Ответ на Вопрос №2, Параграф 37 из ГДЗ по Физике 8 класс: Пёрышкин А.В.

ГДЗ (готовое домашние задание из решебника) по Физике 8 класса авторов А. В. Перышкин. — М. : Дрофа, 2013-2017 на Вопрос №2, § 37. Сила тока. Единицы силы тока.

Издание: Физика. 8 класс. : белый учебник для общеобразовательных учреждений / А. В. Перышкин. — М. : Дрофа, 2013-2017г.

Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи

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.

Расчет величины тока в ветви электрической цепи

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

Зависимость сопротивления от температуры

С повышением температуры сопротивление металлов возрастает. Однако существуют сплавы, сопротивление которых почти не меняется при повышении температуры (например, константан, манганин и др.). Сопротивление же электролитов с повышением температуры уменьшается.

Температурным коэффициентом сопротивления проводника называется отношение величины изменения сопротивления проводника при нагревании на $1°$С к величине его сопротивления при °$С:

Зависимость удельного сопротивления проводников от температуры выражается формулой:

В общем случае $α$ зависит от температуры, но если интервал температур невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным. Для чистых металлов $α=(/)K^$. Для растворов электролитов $α

  • ООО «Экзамер», 2024
  • Написать нам
  • Юридические документы

Формулы и соотношения

Для расчетов следует знать основные законы и следствия из них.

Формула сила тока

Они указывают на зависимость искомой физической величины от других.

Используя основные соотношения, можно выполнить расчет других параметров (мощности, падения напряжения на одном из потребителей и т. д.).

К основным законам следует отнести следующие:

  1. Правила Ома.
  2. Закон теплового действия тока.
  3. Законы Кирхгофа (I и II).

Первый связывает ток с электросопротивлением, ЭДС и напряжением. Для переменного он сильно отличается, поскольку вводится понятие активной и реактивной нагрузок. Второй применяется для расчета количества теплоты, выделяемого проводником при прохождении через него электротока.

Законы Кирхгофа применяются в электронике для расчета токов. Примером такого прибора является УЗО (устройство защитного отключения). Его принцип действия основан на I законе Кирхгофа.

Закон Ома

Закон Ома радиолюбители применяют для расчета не только участка электроцепи, но и всей схемы. Он представлен в двух формулировках: для участка цепи и полной. В первом случае берется какой-либо участок без учета источника питания. Во втором — появляется ЭДС и внутреннее сопротивления гальванического элемента (источника питания).

 мощность тока

Формулировка в первом случае следующая: ток, протекающий через заданный участок цепи, прямо пропорционально зависит от значения напряжения (U), и обратно пропорционален электрическому сопротивлению этого участка (R). Формула силы тока имеет такой вид: I = U / R. Если рассматривать полную цепь, состоящую из резистора, источника питания и амперметра, то появляются параметры ЭДС и внутреннее сопротивление элемента питания (Rип).

Формулировка имеет следующий вид: сила тока (i или I) прямо пропорционально зависит от ЭДС (e) в полной цепи и обратно пропорционально от алгебраической суммы сопротивлений резистора (R) и гальванического элемента (Rип). Запись закона в математической форме следующая: i = e / (R + Rип).

На основании формул можно вывести некоторые соотношения. Они связывают одну физическую величину с другой. Это позволяет без особых проблем находить неизвестные параметры. Формулы называют еще следствием из законов. Вот некоторые из них:

  1. Нахождение сопротивлений резистора и источника питания: R = U / I, R = (e / i) — Rип и Rип = (e / i) — R.
  2. Напряжение и ЭДС: U = I * R и e = i * (R + Rип).

Кроме того, нужно знать еще одну формулу, с помощью которой находится мощность: P = U * I = U^2 / R = R * I^2.

Формула теплого действия

Электроток, протекающий через проводник, оказывает на последний тепловое воздействие. При этом происходит преобразование электроэнергии в тепловую. Объясняется этот феномен взаимодействием свободных носителей заряда с узлами кристаллической решетки, т. е. приводит к выделению некоторого количества теплоты Q.

Амперметр

Два ученых открыли (независимо друг от друга) закон вычисления тепловой энергии, которая выделяется при протекании электричества за некоторое время (t). Он получил название «закон Джоуля- Ленца». Его формулировка следующая: количество теплоты, которое выделяет проводник в результате прохождения через него электричества, прямо пропорционально зависит от I, U и t. Математическая форма следующая: Q = UIt = RtI^2 = (tU^2) / R = Pt.

Физики рекомендуют воспользоваться формулами-следствиями из него:

  1. Ток: I = Q / (Ut) = [(Q / (Rt)]^(1/2).
  2. Напряжение: U = Q / (It) = [QRt]^(1/2).
  3. Время протекания тока: t = Q / (UI) = Q / (RI^2) = Q / (U^2 / R) = Q / P.

Когда ток не совершает какую-либо механическую работу и не действует на какой-либо элемент цепи, тогда выполняется преобразование всей электроэнергии в тепловую, т. е. Q = A.

Правила Кирхгофа

В физике всего два закона Кирхгофа. Формулировка первого имеет следующий вид: ток, входящий в узел цепи, равен исходящему току. Для примера следует рассмотреть схему 1. Она состоит из потребителей, которые являются резисторами.

Сила тока

Схема 1. Первый закон Кирхгофа

Ток I1 входит в узел А. После него распределяется на I2 и I3. Следовательно, I1 = I2 + I3. С узла D выходит ток I1, который состоит из I2 и I6.

Однако для расчета электрических цепей недостаточно одного закона Кирхгофа. Рекомендуется использовать также и второй (схема 2). Его формулировка следующая: в произвольном замкнутом контуре всегда выполняется равенство алгебраической суммы всех ЭДС и падений U на каждом элементе резистивного типа. Необходимо отметить, что е и U являются векторными величинами. Их направление указывается с помощью знаков «+» и «-», которые определяются по такому алгоритму:

  1. Сделать выбор направления, по которому осуществляется обход: по часовой или против часовой стрелки.
  2. Осуществить выбор направления протекания токов по цепи.
  3. Расставить знаки е: совпадение с направлением — «+», а в другом случае — «-».

Физики рекомендуют рассматривать любой закон на практическом примере. На схеме 2 показаны следующие элементы: резистор R, источники питания с ЭДС Е1 и Е2. Следует отметить, что r1 и r2 — внутренние сопротивления источников питания с Е1 и Е2 соответственно.

Сила тока и сопротивление

Схема 2. Второй закон Кирхгофа

На схеме 2 видно, что Е1 направлена по часовой стрелке, а Е2 — в обратную сторону. Закон запишется таким образом: Е1 — Е2 = I1 * r1 — I2 * r2. Чтобы выразить величину Е2, следует рассмотреть правую ветвь: Е2 = I2 * r2 + I * R. Таким же образом находится и Е1: Е1 = I1 * r1 + I * R. Ток через резистор R будет равен алгебраической сумме I1 и I2.

Пример решения

Для закрепления знаний следует перейти к их практическому применению. Используя данные на схеме 2, следует вычислить ток, который протекает через резистор R. Кроме того, известно, что I1 в 2 раза больше I2. Нужно определить количество теплоты при следующих параметрах: максимальный ток I и время 5 минут. Решение осуществляется следующим образом:

  1. Общий ток через R: I = I1 + I2 = 2 * I2 + I2 = 3 * I2.
  2. Необходимо рассмотреть левую ветвь: Е1 = I1 * r1 + I * R = 2 * I2 * r1 + 3 * I2 * R.
  3. Составить уравнение: 12 = 2 * I2 * 0,1 + 3 * I2 * 2.
  4. Упростить его: I2 * (2 * 0,1 + 3 * 2) = I2 * (0,2 + 6) = 6,2 * I2 = 12.
  5. Решить равенство: I2 = 12 / 6,2 = 1,94 (A).
  6. Вычислить искомое значение тока: I = 3 * I2 = 3 * 1,94 = 5,81 (А).
  7. Количество теплоты (t = 5 минут = 5 * 60 = 300 секунд): Q =t * R * I^2 = 300 * 20 * 33,76 = 202536,6 Дж = 0,2 МДж.

Для проверки правильности решения специалисты рекомендуют воспользоваться специальными приложениями для построения и расчета электрических принципиальных схем.

Таким образом, начинающему радиолюбителю необходимо ознакомиться с основными законами физики, а затем приступать к расчетам схем. Не следует упускать из вида силу тока, поскольку от этого параметра зависит правильность работы любого устройства.

Сила тока. Амперметр

В процессе своего движения вдоль проводника заряженные частицы (в металлах это электроны) переносят некоторый заряд. Чем больше заряженных частиц, чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесён за одно и то же время. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 секунду, определяет силу тока в цепи.

Сила тока (I) — скалярная величина, равная отношению заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени (t), в течение которого шёл ток.
I = q t , где (I) — сила тока, (q) — заряд, (t) — время.
Единица измерения силы тока в системе СИ — ([I]~=~1~A) (ампер).

В 1948 г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током:

при прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях — отталкиваются.

За единицу силы тока (1~A) принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной (1) м, расположенные на расстоянии (1) м друг от друга в вакууме, взаимодействуют с силой (0,0000002) H (рис. 1 .).

Definition_Ampere.png

Рис. 1 . Определение единицы силы тока
Единица силы тока называется ампером ((A)) в честь французского учёного А.-М. Ампера (рис. 2 ).

Ampere_Andre_1825.png

Андре-Мари Ампер
(1775 — 1836)
Рис. 2 . Ампер Андре-Мари

А.-М. Ампер ввёл термины: электростатика, электродинамика, соленоид, ЭДС, напряжение, гальванометр, электрический ток.

Ампер — довольно большая сила тока. Например, в электрической сети квартиры через включённую (100) Вт лампочку накаливания проходит ток с силой, приблизительно равной (0,5A). Ток в электрическом обогревателе может достигать (10A), а для работы карманного микрокалькулятора достаточно (0,001A).

Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например, миллиампер (мА) и микроампер (мкА):
(1 мA = 0,001 A) , (1 мкA = 0,000001 A) , (1 кA =1000 A).
То есть (1 A = 1000 мA) , (1 A = 1000000 мкA) , (1 A = 0,001 кA).

Если электроны перемещаются в одном направлении, т.е. — от одного полюса источника тока к другому, то такой ток называют постоянным .

Переменным называется ток, сила и направление которого периодически изменяются.

В бытовых электросетях используют переменный ток напряжением (220) В и частотой (50) Гц. Это означает, что ток за (1) секунду (50) раз движется в одном направлении и (50) раз — в другом. У многих приборов имеется блок питания, который преобразует переменный ток в постоянный (у телевизора, компьютера и т.д.).

Амперметр

Мы знаем, куда ток направлен, в чем измеряется сила тока, как ее вычислить, зная заряд и время, за которое этот заряд прошел. Осталось только измерить.

Прибор для измерения силы тока называется амперметр. Его включают в электрическую цепь последовательно с тем проводником, в котором ток измеряют.

что такое амперметр

Амперметры бывают очень разными по принципу действия: электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, тепловые и индукционные — и это только самые распространенные.

Мы рассмотрим только принцип действия теплового амперметра, потому что для понимания принципа действия других устройств необходимо знать, что такое магнитное поле и катушки.

Тепловой амперметр основан на свойстве тока нагревать провода. Устроен так: к двум неподвижным зажимам присоединена тонкая проволока. Эта тонкая проволока оттянута вниз шелковой нитью, связанной с пружиной. По пути эта нить петлей охватывает неподвижную ось, на которой закреплена стрелка. Измеряемый ток подводится к неподвижным зажимам и проходит через проволоку (на рисунке стрелками показан путь тока).

Под действием тока проволока немного нагреется, из-за чего удлинится, вследствие этого шелковая нить, прикрепленная к проволоке, оттянется пружиной. Движение нити повернет ось, а значит и стрелку. Стрелка покажет величину измерения.

Параграф 37 — Перышкин А.В., 8 класс.

Интенсивность (степень действия) электрического тока зависит от заряда, проходящего по цепи в 1 с.

2. Какой величины определяется сила тока в электрической цепи?

Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи.

3. Как выражается сила тока через электрический заряд и время?

Сила тока равна отношению электрического заряда q, прошедшого 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 длинной 1 м, расстояние между которыми 1 м, взаимодействуют с силой 2*10 -7 H.

Эту единицу силы тока называют ампером (А).

5. Какие дольные и кратные амперу единицы силы тока вы знаете?

Применяют также дольные и кратные единицы силы тока: миллиампер (мА), микроампер (мкА), килоампер (кА).

1 мкА = 0,000001 А;

6. Как выражается электрический заряд (количество электричества) через силу тока в проводнике и время его прохождения?

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий