При прохождении электрического тока по цепи мы можем наблюдать различные его действия: тепловое, химическое, магнитное, световое.
Возьмем, к примеру, тепловое действие. Вы можете уверенно сказать, что оно точно может проявляться в разной степени. Это подтверждали наши опыты. Натянутая медная проволока просто нагревалась, а вот вольфрамовая спираль в электрической лампе уж точно нагревалась сильнее. Ведь она накалилась настолько, что начинала излучать свет. Значит, мы могли накалить до похожего состояния и медную проволоку. Что же для этого нужно сделать? Как контролировать силу действия тока? Что эта сила вообще из себя представляет?
На данном уроке вы узнаете ответы на все эти вопросы. Мы рассмотрим, как заряд перемещается по проводнику при прохождении тока. С помощью этих знаний мы подойдем к определению новой силы и ее свойств — силы тока.
Перемещение заряда по проводнику
Как вы уже знаете, электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. Мы говорим, что частицы “заряженные” — это означает, что они имеют какой-то определенный заряд $q$.
Соответственно, при движение таких частиц происходит перенос некоторого заряда. Каждый свободный электрон в металле переносит заряд. Каждый ион в растворе кислот, солей или щелочей тоже переносит заряд.
Логично, что чем больше частиц переместится от одного участка цепи к другому, тем больший общий заряд будет ими перенесен.
От чего же зависит интенсивность действий электрического тока? Опытным путем было доказано, что интенсивность (степень действия) электрического тока зависит как раз от величины этого переносимого заряда.
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).
Что такое сила тока #shorts
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
Области знаний: Электрический ток
Постоянный и переменный ток
Поскольку сила тока — это фактически скорость протекания заряда по проводнику, эта величина, как и обычная линейная скорость, может быть мгновенной, изменяющейся или средней. Если величина $Delta t$ при расчете близка к нулю, то сила тока получается мгновенной. Если эта величина значительно больше нуля, то сила тока получается средней за это время.
Как и обычная линейная скорость, сила тока может расти, уменьшаться и даже становиться отрицательной. Отрицательная сила тока означает, что заряды движутся в противоположную сторону относительно направления, принятого в проводнике за положительное.
Если мгновенное значение силы тока не меняет знак, ток называется постоянным. Если изменение знака силы тока происходит, такой ток называется переменным.
Постоянный ток может быть:
- «строго постоянным» — когда мгновенное значение не меняется;
- изменяющимся — если мгновенное значение изменяется, но не до нуля;
- пульсирующим — если мгновенное значение падает до нуля.
Для переменного тока принято считать, что мгновенные положительные и отрицательные значения силы тока равны, и такой переменный ток называется симметричным. Если мгновенные положительные и отрицательные значения силы тока не равны, то такой ток называется «ассиметричным». Он рассматривается как сумма постоянного и симметричного переменного токов.
Отметим, что поскольку работа электрического тока происходит при любом движении зарядов, независимо от направления, приведённая формула силы тока не годится для нахождения средней силы переменного тока. Если ток переменный, то заряды фактически не движутся по проводнику, а только колеблются с некоторой амплитудой. Получается, что в среднем через сечение проводника заряды не идут, а работа тока при этом все равно происходит. Сила переменного тока вычисляется с помощью специальных формул, учитывающих изменение направление движения зарядов по проводнику.
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.
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.
Как измерить силу тока?
Для того, чтобы измерить значение силы тока, мы должны использовать специальные приборы — амперметры. В настоящее время силу тока можно измерить с помощью цифрового мультиметра, который может измерять и силу тока, и напряжение и сопротивление и еще много чего. Для того, чтобы измерить силу тока, мы должны вставить наш прибор в разрыв цепи вот таким образом.
Более подробно как это сделать, можете прочитать в этой статье.
Также советую посмотреть обучающее видео, где очень умный преподаватель объясняет простым языком, что такое «сила тока».
Видео описание
Видео-урок по силе электрического тока:
Коротко о главном
Единицей измерения силы тока называется ампер. Величина зависит от напряжения, сопротивления и мощности электроцепи. Рассчитывается с помощью простейшей формулы:
Для практического определения применяется амперметр или мультиметр. При этом процедура измерений должна выполняться строго по специальным правилам.
