Что такое сила тока в физике

Сила тока — определение и физический смысл

Что такое сила тока в физике

Мы помним из уроков физики средней школы основной постулат. Выглядит он следующим образом.

Силой тока называется величина, которая количественно характеризует упорядоченное движение заряженных частиц

Чтобы понять это определение, нужно для начала выяснить, что такое «упорядоченное движение заряженных частиц». Это как раз и есть электрический ток. Таким образом, сила тока позволяет численно измерить электрический ток.

Например, заданное количество электрических зарядов может проходить по проводнику в течение 1 часа или 1 секунды. Понятно, что во втором случае интенсивность прохождения зарядов будет гораздо больше. Соответственно и сила тока будет больше. Так как в международной системе СИ единицей времени принято считать 1 секунду, то приходим к определению силы тока.

Сила тока — это количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника за одну секунду.

Единица силы тока

Единицей измерения силы тока является Ампер. Ампер — сила электрического тока, при котором через поперечное сечение проводника каждую секунду проходит количество электричества, равное одному кулону: 1 ампер = 1 кулон/1 секунду.

Дополнительные единицы измерения, наиболее часто встречающиеся в энергетике:

  • 1 мА (миллиампер) = 0,001 А;
  • 1 мкА (микроампер) = 0,000001 А;
  • 1 кА (килоампер) = 1000 А.

Теперь мы знаем, в чем измеряется сила тока.

Измерение силы тока

Для измерения силы тока служит прибор Амперметр. Для измерения очень малых сил тока применяются миллиамперметры и микроамперметры.

Условные обозначения амперметра и миллиамперметра

Для того, чтобы измерит силу тока нужно включить амперметр в разрыв цепи, то есть последовательно. Измеряемый ток проходит от источника через амперметр и приемник. Стрелка амперметра показывает силу тока в цепи. Где именно включить амперметр в цепи — безразлично, так как сила тока в простой замкнутой цепи (без разветвлений) будет одинакова во всех точках цепи.

Прибор амперметр

В технике встречаются очень большие силы тока (тысячи ампер) и очень маленькие (миллионные доли ампера).

Например, сила тока электрической плитки примерно 4 — 5 ампер, лампы накаливания — от 0,3 до 4 ампер (и больше). Ток, проходящий через фотоэлементы, составляет всего несколько микроампер. В главных проводах подстанций, дающих электроэнергию для трамвайной сети, сила тока достигает тысяч ампер.

Источник: https://linijaopory.ru/sila-toka-opredelenie-i-fizicheskijj-smysl/

Формула силы тока

Что такое сила тока в физике
Определение

Электрическим током называют упорядоченное движение носителей зарядов. В металлах таковыми являются электроны, отрицательно заряженные частицы с зарядом, равным элементарному заряду. Направлением тока считают направление движения положительно заряженных частиц.

Силой тока (током) через некоторую поверхность S называют скалярную физическую величину, которую обозначают I, равную:

где q – заряд, проходящий сквозь поверхность S, t – время прохождения заряда. Выражение (1) определяет величину силы тока вмомент времени t (мгновенное значение величины силы тока).

Некоторые виды силы тока

Ток носит название постоянного, если его сила и направление с течением времени не изменяются, тогда:

Формула (2) показывает, что сила постоянного тока равна заряду, который проходит сквозь поверхность S в единицу времени.

Если ток является переменным, то выделяют мгновенную силу тока (1), амплитудную силу тока и эффективную силу тока.Эффективной величиной силы переменного тока (Ieff) называют такую силу постоянного тока, которая выполнит работу равнуюработе переменного тока в течение одного периода (T):

Если переменный ток можно представить как синусоидальный:

то Im – амплитуда силы тока ( – частота силы переменного тока).

Плотность тока

Распределение электрического тока по сечению проводника характеризуют при помощи вектора плотности тока(). При этом:

где – угол между векторами и ( – нормаль к элементу поверхности dS),jn – проекция вектора плотности тока на направление нормали ().

Сила тока в проводнике определяется при помощи формулы:

где интегрирование в выражении (6) проводится по всему поперечному сечению проводника S

Для постоянного тока имеем:

Если рассматривать два проводника с сечениями S1 и S2 и постоянными токами, то выполняется соотношение:

Сила тока в соединениях проводников

При последовательном соединении проводников сила тока в каждом из них одинакова:

При параллельном соединении проводников сила тока (I) вычисляется как сумма токов в каждом проводнике (Ii):

Закон Ома

Сила тока входит в один из основных законов постоянного тока – закон Ома (для участка цепи):

где — – разность потенциалов на концах, рассматриваемого участка, — ЭДС источника, который входит в участок цепи, R – сопротивление участка цепи.

Единицы измерения силы тока

Основной единицей измерения силы тока в системе СИ является: [I]=A(ампер)=Кл/с

Примеры решения задач

Пример

Задание. Какой заряд (q) проходит через поперечное сечение проводника за промежуток времени от t1=2c до t2=6c, если сила тока изменяется в соответствии с уравнением: I=2+t, где сила тока в амперах, время в секундах?

Решение. За основу решения задачи примем определение мгновенной силы тока:

В таком случае, заряд, который проходит через поперечное сечение проводника, равен:

Подставим в выражение (1.2) уравнение для силы тока из условий задачи, примем во внимания границы изменения участка времени:

(Кл)

Ответ. q=24 Кл

Пример

Задание. Плоский конденсатор составлен из двух квадратных пластин со стороной A, находящихся на расстоянии dдруг от друга. Этот конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения U. Конденсатор погружают в сосуд с керосином (пластины конденсатора вертикальны) со скоростью v=const. Какова сила тока, которая будет течь по подводящим проводам в описанном выше процессе. Считать, что диэлектрическая проницаемость керосина равна .

Решение. Основой для решения задачи станет формул для вычисления силы тока вида:

При погружении в керосин на глубину xописанной выше системы мы получаем два конденсатора, соединенных параллельно (над керосином и в керосине)рис. 2. Для такой системы конденсаторов напряжение на каждом из них одинаково, поэтому уравнение для изменения заряда при движенииудобно искать в виде:

Емкость при параллельном соединении конденсаторов равна:

Формула для расчета емкостей C1 и C2 плоских конденсаторов имеет вид:

где 0 – электрическая постоянная, переменной величиной при погружениисистемы в керосин является площадь обкладок S:

Из выражений (2.4), (2.5) и условий задачи имеем:

Тогда подставив dC в формулу для силы тока (2.1) получаем:

Ответ.

Читать дальше: Формула силы.

Вы поняли, как решать? Нет?

Источник: https://www.webmath.ru/poleznoe/formules_21_18_sila_toka.php

Электрический ток. Сила тока

Что такое сила тока в физике

На­чи­ная с этого урока, мы на­чи­на­ем по­вто­ре­ние по­лу­чен­ных нами зна­ний в вось­мом клас­се об элек­три­че­ском токе, а также углу­бим эти зна­ния.

Опре­де­ле­ние. Элек­три­че­ский ток – на­прав­лен­ное упо­ря­до­чен­ное дви­же­ние за­ря­жен­ных ча­стиц.

Упо­мя­ну­тые ча­сти­цы могут быть со­вер­шен­но раз­ны­ми: элек­тро­на­ми, иона­ми (как по­ло­жи­тель­ны­ми, так и от­ри­ца­тель­ны­ми). Даже обыч­ное мак­ро­те­ло (на­при­мер, шарик), ко­то­ро­му при­дан неко­то­рый заряд и неко­то­рая ско­рость, своим дви­же­ни­ем про­из­во­дит ток.

Важно также по­ни­мать, что то самое упо­ря­до­чен­ное дви­же­ние не обя­за­но рас­про­стра­нять­ся на все ча­сти­цы.

Каж­дая ча­сти­ца может дви­гать­ся ха­о­ти­че­ски, од­на­ко в целом вся масса этих ча­стиц сме­ща­ет­ся в опре­де­лен­ном на­прав­ле­нии, и имен­но это сме­ще­ние обу­слав­ли­ва­ет на­ли­чие тока (рис. 1):

Рис. 1. Мо­дель дви­же­ния за­ря­жен­ных ча­стиц (на­ли­чие ха­о­ти­че­ских ско­ро­стей каж­дой от­дель­ной ча­сти­цы и общая ско­рость сме­ще­ния всех ча­стиц од­но­вре­мен­но (ско­рость, опре­де­ля­ю­щая ток))

Для про­сто­ты мы будем изу­чать так на­зы­ва­е­мый по­сто­ян­ный ток, то есть тот ток, при ко­то­ром за­ря­жен­ные ча­сти­цы не ме­ня­ют ни мо­ду­ля ско­ро­сти, ни ее на­прав­ле­ния.

Ток имеет три ос­нов­ных дей­ствия (свой­ства):

 2. Сила тока

Глав­ной фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ной, ха­рак­те­ри­зу­ю­щей ток, яв­ля­ет­ся сила тока.

Опре­де­ле­ние. Сила тока – фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на, рав­ная от­но­ше­нию за­ря­да, про­шед­ше­го через по­пе­реч­ное се­че­ние про­вод­ни­ка, к про­ме­жут­ку вре­ме­ни, за ко­то­рый этот заряд про­шел. Обо­зна­че­ние: . Еди­ни­ца из­ме­ре­ния: А – ампер (в честь фран­цуз­ско­го фи­зи­ка  Ан­дре-Ма­ри Ам­пе­ра, рис. 2)

Иначе го­во­ря, сила тока опре­де­ля­ет ско­рость про­хож­де­ния за­ря­дов сквозь про­вод­ник.

Рис. 2. Ан­дре-Ма­ри Ампер

При­бо­ром для из­ме­ре­ния силы тока яв­ля­ет­ся ам­пер­метр (рис. 3). Это элек­три­че­ский при­бор, ко­то­рый необ­хо­ди­мо под­клю­чить в цепь по­сле­до­ва­тель­но тому участ­ку, силу тока на ко­то­ром необ­хо­ди­мо из­ме­рить. 

Рис. 3. Внеш­ний вид ам­пер­мет­ра

Рис. 4. Обо­зна­че­ние ам­пер­мет­ра на элек­три­че­ской схеме

 3. Скорость электронов в проводнике

Рас­смот­рим слу­чай про­те­ка­ния по­сто­ян­но­го тока в ци­лин­дри­че­ском про­вод­ни­ке (рис. 5) и вы­ве­дем фор­му­лу опре­де­ля­ю­щую ско­рость упо­ря­до­чен­но­го дви­же­ния элек­тро­нов (а имен­но они дви­жут­ся в ме­тал­лах).

Рис. 5. Схема про­те­ка­ния тока в про­вод­ни­ке

За­пи­шем опре­де­ле­ние силы тока:

За время  по­пе­реч­ное се­че­ние успе­ли пе­ре­сечь все те элек­тро­ны, на­хо­дя­щи­е­ся в про­стран­стве про­вод­ни­ка, огра­ни­чен­ном дли­ной  (рас­сто­я­ние, ко­то­рое про­шли элек­тро­ны за время ). По­это­му  можно по­счи­тать как:

Здесь:  – заряд од­но­го элек­тро­на;  – кон­цен­тра­ция элек­тро­нов в про­вод­ни­ке.

Под­ста­вив это ра­вен­ство в опре­де­ле­ние силы тока:

и учтя, что

По­лу­ча­ем фор­му­лу:

То есть сила тока и ско­рость дви­же­ния элек­тро­нов – прямо про­пор­ци­о­наль­ные ве­ли­чи­ны.

Для опре­де­ле­ния кон­цен­тра­ции элек­тро­нов необ­хо­ди­мо при­ме­нить фор­му­лы из курса мо­ле­ку­ляр­ной фи­зи­ки. Если сде­лать пред­по­ло­же­ние, что на каж­дый атом ве­ще­ства про­вод­ни­ка при­хо­дит­ся один элек­трон, то тогда спра­вед­ли­во:

Зная, что

Под­ста­вив

и

По­лу­чим:

То есть при нашем до­пу­ще­нии кон­цен­тра­ция сво­бод­ных элек­тро­нов за­ви­сит толь­ко от ма­те­ри­а­ла про­вод­ни­ка (плот­но­сти и мо­ляр­ной массы).

Для оцен­ки по­ряд­ка ис­ко­мой ско­ро­сти на­прав­лен­но­го дви­же­ния элек­тро­нов рас­смот­рим ток в 1 А, те­ку­щий по мед­но­му про­вод­ни­ку се­че­ни­ем 1 . Со­глас­но фор­му­лам:

То есть, как можно убе­дить­ся, ско­рость дви­же­ния элек­тро­нов чрез­вы­чай­но мала. Быст­ро­та же сра­ба­ты­ва­ния всех элек­три­че­ских при­бо­ров, в част­но­сти, ламп, обу­слов­ле­на тем, что дви­гать­ся на­чи­на­ют все элек­тро­ны по всему объ­ё­му про­вод­ни­ка прак­ти­че­ски од­но­вре­мен­но.

Источник: https://100ballov.kz/mod/page/view.php?id=2715

Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

Говорят: «не знаешь закон Ома – сиди дома». Так давайте же узнаем (вспомним), что это за закон, и смело пойдем гулять.

Основные понятия закона Ома

Как понять закон Ома? Нужно просто разобраться в том, что есть что в его определении. И начать следует с определения силы тока, напряжения и сопротивления.

Сила тока I

Пусть в каком-то проводнике течет ток. То есть, происходит направленное движение заряженных частиц – допустим, это электроны. Каждый электрон обладает элементарным электрическим зарядом (e= -1,60217662 × 10-19 Кулона). В таком случае через некоторую поверхность за определенный промежуток времени пройдет конкретный электрический заряд, равный сумме всех зарядов протекших электронов.

Отношение заряда к времени и называется силой тока. Чем больший заряд проходит через проводник за определенное время, тем больше сила тока. Сила тока измеряется в Амперах.

Напряжение U, или разность потенциалов

Это как раз та штука, которая заставляет электроны двигаться. Электрический потенциал характеризует способность поля совершать работу по переносу заряда из одной точки в другую. Так, между двумя точками проводника существует разность потенциалов, и электрическое поле совершает работу по переносу заряда.

Физическая величина, равная работе эффективного электрического поля при переносе электрического заряда, и называется напряжением. Измеряется в Вольтах. Один Вольт – это напряжение, которое при перемещении заряда в 1 Кл совершает работу, равную 1 Джоуль.

Сопротивление R

Ток, как известно, течет в проводнике. Пусть это будет какой-нибудь провод. Двигаясь по проводу под действием поля, электроны сталкиваются с атомами провода, проводник греется, атомы в кристаллической решетке начинают колебаться, создавая электронам еще больше проблем для передвижения. Именно это явление и называется сопротивлением. Оно зависит от температуры, материала, сечения проводника и измеряется в Омах.

Памятник Георгу Симону Ому

Формулировка и объяснение закона Ома

Закон немецкого учителя Георга Ома очень прост. Он гласит:

Сила тока на участке цепи прямо пропорционально напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Георг Ом вывел этот закон экспериментально (эмпирически) в 1826 году. Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и ток будет больше.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Данная формулировка закона Ома – самая простая и подходит для участка цепи. Говоря «участок цепи» мы подразумеваем, что это однородный участок, на котором нет источников тока с ЭДС. Говоря проще, этот участок содержит какое-то сопротивление, но на нем нет батарейки, обеспечивающей сам ток.

Если рассматривать закон Ома для полной цепи, формулировка его будет немного иной.

Пусть  у нас есть цепь, в ней есть источник тока, создающий напряжение, и какое-то сопротивление.

Закон запишется в следующем виде:

Объяснение закона Ома для полой цепи принципиально не отличается от объяснения для участка цепи. Как видим, сопротивление складывается из собственно сопротивления и внутреннего сопротивления источника тока, а вместо напряжения в формуле фигурирует электродвижущая сила источника.

Кстати, о том, что такое что такое ЭДС, читайте в нашей отдельной статье.

Как понять закон Ома?

Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.

Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе.  Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Почему чем выше напряжение тем меньше ток

Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)

Сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.

Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике.

В действительности, сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки, а ток – движением свободных носителей заряда. В металлах свободными носителями являются электроны, сорвавшиеся с атомных орбит.

Ток в проводнике

В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Конечно, мы привели его простейшую формулировку закона Ома и не будем сейчас лезть в дебри высшей физики, разбираясь с активным и реактивным сопротивлениями и прочими тонкостями.

Если у Вас возникнет такая необходимость, Вам с удовольствием помогут сотрудники нашего студенческого сервиса. А напоследок предлагаем Вам посмотреть интересное видео про закон Ома. Это действительно познавательно!

Источник: https://zaochnik.ru/blog/zakon-oma-dlya-chajnikov/

Самостоятельная работа по физике Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока для 8 класса

Самостоятельная работа по физике Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока для 8 класса с ответами. Самостоятельная работа включает 2 варианта, в каждом по 5 заданий.

Вариант 1

1. Какое явление лежит в основе определения единицы силы тока?

2. Определите силу тока в электрической лампочке, если через её нить накала за 10 минут проходит электрический заряд 300 Кл.

3. Сила тока в утюге 0,2 А. Какой электрический заряд пройдет через спираль за 5 минут?

4. При электросварке сила тока достигает 200 А. За какое время через поперечное сечение электрода проходит заряд 60 000 Кл?

5. Назовите прибор для измерения силы тока. Какие правила следует соблюдать при его включении в цепь?

Вариант 2

1. Назовите французского физика, в честь которого названа единица силы тока.

2. Через спираль электроплитки за 2 минуты прошел заряд в 600 Кл. Определите силу тока в спирали.

3. Какой электрический заряд пройдёт за 3 минуты через амперметр при силе тока в цепи 0,2 А?

4. За какое время через поперечное сечение проводника пройдёт заряд, равный 30 Кл, при силе тока 200 мА?

5. Какое условное обозначение на схемах имеет амперметр? Нарисуйте схему его включения в цепь, содержащую источник тока, ключ и лампу.

Ответы на самостоятельную работа по физике Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр. Измерение силы тока для 8 класса
Вариант 11.

В основе определения единицы силы тока лежит 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.2. 0,5 А3. 60 Кл4.

300 с5. Амперметр используется, для измерения тока в цепи. Включается последовательно к элементу цепи, на котором надо измерить силу тока.

Вариант 2

1. Единица силы тока называется ампером (A) в честь французского ученого Андре-Мари Ампера.2. 5 А3. 36 Кл4. 150 с

5. см. ниже

Источник: https://testytut.ru/2019/11/18/samostoyatelnaya-rabota-po-fizike-sila-toka-ediniczy-sily-toka-ampermetr-izmerenie-sily-toka-dlya-8-klassa/

Зависимость мощности от силы тока, формула мощности, физический смысл

Первое упоминание об электричестве встречается в опытах древнегреческого философа Фалеса. Именно он первым обнаружил, что предметы при трении притягиваются. Одноименный термин был введен в начале 17-го века английским физиком Гилбертом, после опытов, проведенных с магнитами.

Отцом же науки об электричестве считается французский ученый Кулон – именно после открытия закона, получившего его имя, электротехника начала свою победную поступь, которая продолжается до сих пор.

Этот закон утверждает, что два точечных заряда в безвоздушной среде взаимодействуют с силой, прямо пропорциональной их модулям и обратно – расстоянию между ними, возведенному в квадрат.

Выясним, что же представляет собой понятие электричество?

Если коротко, то это – направленное движение потока заряженных частиц. Тела, через которые они проходят, называются проводниками. Каждый проводник имеет определенное сопротивление электрическому току, которое раз

И, перед тем, как перейти к основным законам, несколько слов о заряженных частицах: они бывают, условно говоря, положительными и отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются.

А теперь, перейдем к главному

Основа-основ науки об электричестве – закон Ома.

Эксперимент, который провел этот немецкий физик, привел его к следующему убеждению: сила тока I, проходящего через металлический проводник, пропорциональна напряжению на его концах, или I = U/R

Здесь напряжением называется разность, образно говоря, «давлений», созданных двумя точками электрической цепи. Измеряют его в вольтах. Электрический ток представляет собой число электронов, которые пропускает участок электрической цепи и измеряется в амперах. Сопротивлением считается свойство цепи помешать этому движению. В честь упомянутого физика, его измеряют в омах. Иначе говоря, проводник, через который проходит ток в 1 ампер при напряжении в 1 вольт, обладает сопротивлением в 1 ом.

Вся остальная электротехника «пляшет» от этого.

О мощности электрического тока

В физике мощностью считают скорость выполнения работы. Неважно, какой. Чем эта операция проводится быстрее, тем большей считается мощность того, кто ее исполняет, будь то человек, механическое устройство или что-то еще.

Так же и в случае с электрическим током: ее мощность представляет собой отношение работы, произведенной движущимися электрическими зарядами к промежутку времени, которое для этого понадобилось.

Проще говоря, для того, чтобы получить электрическую мощность в 1 ватт, когда источник тока имеет напряжение 1 вольт, необходимо пропустить через проводник ток в 1 ампер. Другими словами, мощность (P) можно посчитать, перемножив друг на друга электрическое напряжение и ток:

P = U*I.

Запомнив эту нехитрую формулу, на практике можно рассчитать мощность. Например, если известны значения тока и сопротивления, а о напряжении сведений нет, можем воспользоваться законом Ома, подставив в формулу вместо него I*R. Получится, что мощность равна квадрату электрического тока, помноженному на сопротивление.

Этот закон точно так же придет на помощь, если известны величины напряжения и сопротивления. В этом случае подставив вместо значения тока I = U/R, получим значение мощности, равное квадрату напряжения, поделенному на сопротивление.

Вот так – ничего сложного!

Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/921-zavisimost-moshchnosti-ot-sily-toka-formula-moshchnosti-fizicheskij-smysl.html

Определение силы тока

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.

Сила тока — обозначение и базовые формулы

В формулах при расчете такого параметра, как сила тока, обозначение его величины с помощью буквы «I» является общепринятым. Основная формула выглядит как I=q/t, где q – количество электричества, а t – временной отрезок.

Также для расчета силы тока можно использовать такие параметры, как:

  • фактическое напряжение (U);
  • мощность (P).

В этом случае применяется формула I= P/U. Получение силы тока расчетным методом актуально в тех случаях, когда невозможно применение измерительных приборов, например, на этапе проектирования электросетей.

Основные единицы измерения силы тока

В качестве основной единицы измерения силы тока используют ампер (краткое обозначение – А). Ампер, получивший свое название по имени ученого физика Анри Ампера, входит в Международную систему единиц (СИ).

Если через поперечное сечение в течение 1 секунды проходит 1 кулон электричества, то сила тока в этом проводнике равна одному амперу. Как вспомогательные единицы применяются:

  • миллиамперы (ма), одна тысячная или 10-3 ампер;
  • микроамперы (мкА), одна миллионная или 10-6 ампер.

Сила тока является важным параметром, знание которого поможет в выборе кабелей с оптимальным для планируемой нагрузки размером сечения.

Источник: https://www.szemo.ru/press-tsentr/article/opredelenie-sily-toka/

Опыты. Сила тока, изображение и линза, теплота и вода

  • Участник: Гаврилов Данил Олегович
  • Руководитель: Давлетшина Гульнара Минефаритовна

Опыты по темам: 1. Зависимость силы тока от напряжения; 2. Получение изображения при помощи линзы; 3. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры.

В работе проведены и объяснены три эксперимента, описанных в учебнике 8 класса Пёрышкина А.В., использована электронная форма учебника и Тетрадь для лабораторных работ.

Эксперимент № 1: Зависимость силы тока от напряжения

Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Но мы не можем видеть движущиеся в металлическом проводнике электроны. О наличии электрического тока в цепи мы можем судить лишь по различным явлениям, которые вызывает электрический ток. Такие явления называют действиями тока: магнитные, тепловые, химические.

Эти действия тока зависят от силы тока. Изменяя силу тока в цепи, можно регулировать эти действия. Но чтобы управлять током в цепи, надо знать, от чего зависит сила тока в ней.

Чем сильнее действие электрического поля на частицы, упорядоченно движущиеся в нем, тем, очевидно, и больше сила тока в цепи.

Но действие поля характеризуется физической величиной — напряжением.

Поэтому можно выдвинуть гипотезу, что сила тока зависит от напряжения. Установим эту зависимость на опыте.

Цель опыта: установить опытным путем зависимости силы тока от напряжения, построить график этой зависимости.

Соберем электрическую цепь, состоящую из источника тока, амперметра, спирали из никелиновой проволоки (проводника), ключа и параллельно присоединённого к спирали вольтметра.

Во время сборки необходимо соблюдать технику безопасности:

  • провода необходимо располагать аккуратно;
  • все изменения в цепи и ее разборку необходимо проводить при выключенном источнике питания;
  • необходимо соблюдать правила включения в цепь амперметра и вольтметра: амперметр включается в цепь последовательно, а вольтметр – параллельно;
  • во всех случаях повреждения электрического оборудования, измерительных приборов, проводов необходимо отключить напряжение и сообщить о неисправности учителю.

Схема этой цепи:

(А.В.Перышкин, Физика – 8, ЭФУ, стр. 120, рис.68)

Замкнем цепь и отметим показания приборов: амперметра и вольтметра.

Затем увеличим напряжения на спирали сначала вдвое, а потом втрое. При этом снимаем показания амперметра. Амперметр покажет сначала вдвое большую силу тока, а затем втрое большую силу тока.

Результаты опытов будем записывать в таблицу:

Номер опыта № 1 № 2 № 3
Сила тока, А 1 2 3
Напряжение, В 2 4 6

Таким образом, опыт показывает, что, во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нём. Другими словами, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

Изобразим график зависимости силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника, используя данные из полученной таблицы.

На графике в условно выбранном масштабе по горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной — сила тока в амперах.

Рис. 1 График зависимости силы тока в проводнике от напряжения

Вывод эксперимента: опыт показывает, что, во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нём, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника Гипотеза подтвердилась.

Эксперимент № 2: Получение изображения при помощи линзы

Для того чтобы управлять световыми пучками, т. е. изменять направление лучей, применяют специальные приборы, например, лупу, микроскоп. Основной частью этих приборов является линза.

Линзами называются прозрачные тела, ограниченные с двух сторон сферическими поверхностями

Линзы бывают двух видов — выпуклые и вогнутые.

Линза, у которой края намного тоньше, чем середина, является выпуклой (показать пример).

Линза, у которой края толще, чем середина, является вогнутой (показать пример).

Гипотеза работы: с помощью линз можно не только собирать или рассеивать лучи света, но и получать различные изображения предмета.

Цель опыта: получить с помощью собирающей линзы различные изображения светящейся свечи.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что относится к Электрозащитным средствам

Для выполнения эксперимента мне необходимы следующие приборы и материалы: собирающая линза, экран, свеча, линейка.

При выполнении опыта необходимо соблюдать технику безопасности:

  • При работе с линзами не следует касаться оптического стекла руками, чтобы не загрязнить его.
  • При обнаружении трещин на стекле и линзах нужно прекратить работу и сообщить учителю.
  • При работе со свечами соблюдать правила пользования огнем, не подносить к горящей свече бумагу. Перед работой устойчиво укрепите свечку на подставке.

1. Определим фокусное расстояние линзы. Для этого при помощи линзы получим уменьшенное изображение окна. Измерим расстояние от линзы до изображения — это будет приблизительно фокусное расстояние линзы F. Оно будет измерено тем точнее, чем дальше находится экран от окна.

Фокусное расстояние собирающей линзы F = 12 см.

2. Расположим свечу за фокусом линзы, её изображение пропадёт, но по другую сторону от линзы, далеко от неё, на экране получим новое изображение. Это изображение будет увеличенным и перевёрнутым по отношению к свече.

А.В.Перышкин, Физика – 8, ЭФУ, стр. 211, рис.158

Изображение, даваемое линзой, когда расстояние от источника света больше двойного фокуса

Расстояние между свечой и линзой 22 см.

3. Теперь расстояние от источника света до линзы возьмём больше двойного фокусного расстояния линзы. Передвигая за линзой экран, получим на нём действительное, уменьшенное и перевёрнутое изображение света. Относительно линзы изображение будет находиться между фокусом и двойным фокусным расстоянием.

А.В.Перышкин, Физика – 8, ЭФУ, стр. 211, рис.159

Изображение, даваемое линзой, когда предмет находится между фокусом и двойным фокусом

Расстояние между свечой и линзой 33 см.

Такое изображение можно получить с помощью фотоаппарата.

4. Если предмет поместить между фокусом и линзой, то его изображение на экране не получится. Посмотрев на свечу через линзу, можно увидеть мнимое,прямое и увеличенное изображение. Оно находится между фокусом и двойным фокусом.

А.В.Перышкин, Физика – 8, ЭФУ, стр. 211, рис.160

Изображение, даваемое линзой, когда предмет находится между фокусом и линзой

Таким образом, размеры и расположение изображения предмета в собирающей линзе зависят от положения предмета относительно линзы.

В зависимости от того, на каком расстоянии от линзы находится предмет, можно получить или увеличенное изображение, или уменьшенное, т.е. гипотеза мною подтверждена.

Глаз иногда называют живым фотоаппаратом, так как оптическая система глаза, дающая изображение, сходна с объективом фотоаппарата, но она значительно сложнее.

Хотелось бы привести интересные факты о линзах:

1. В кладе, зарытом около тысячи лет назад викингами на шведском острове Готланд, найдены линзы сложной асферической формы из горного хрусталя.

Рене Декарт рассчитал такую форму линз только в 17 веке, но так и не смог их изготовить.

2. Первые линзы изобрел Леонардо да Винчи, но тогда они были изготовлены из стекла. Сейчас же чаще используются полимерные материалы

Эксперимент № 3: Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры

Внутренняя энергия тела может изменяться как путём совершения работы, так и путём теплопередачи (без совершения работы). Если изменение внутренней энергии происходит путём теплопередачи, то переход энергии от одних тел к другим осуществляется теплопроводностью, конвекцией или излучением.

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты.

Измерять количество теплоты учёные стали задолго до того, как в физике появилось понятие энергии. Тогда была установлена особая единица для измерения количества теплоты — калория (кал) или килокалория (ккал).

На практике часто пользуются тепловыми расчётами. Например, при строительстве зданий необходимо учитывать, какое количество теплоты должна отдавать зданию вся система отопления. Следует также знать, какое количество теплоты будет уходить в окружающее пространство через окна, стены, двери.

Гипотеза работы: если теплопередача происходит только между двумя телами, то согласно закону сохранения энергии количество теплоты, которое отдает более нагретое тело, равно количеству теплоты, которое получает менее нагретое тело.

В соответствии с гипотезой можно сформулировать цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене, и объяснить полученный результат.

Для выполнения эксперимента мне необходимы следующие приборы и материалы: калориметр, измерительный цилиндр (мензурка), термометр, стакан.

При выполнении опыта необходимо соблюдать технику безопасности:

  1. Необходимо аккуратно обращаться с сосудами, наполненными водой, со стеклянной посудой.
  2. Если сосуд разбит в процессе работы, то осколки нельзя убирать со стола тряпкой или руками, надо пользоваться щеткой и совком.
  3. Необходимо аккуратно обращаться с термометрами не встряхивать их.
  4. Осторожно обращаться с калориметром с горячей водой.

Нальем в калориметр горячую воду массой 100 г, а в стакан — столько же холодной и измерим температуру холодной и горячей воды.

Горячую воду нужно наливать во внутренний сосуд калориметра, вставленный во внешний сосуд.

Далее осторожно вольем холодную воду в сосуд с горячей водой, помешаем термометром полученную смесь и измерим её температуру.

Теперь можно рассчитать количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при её нагревании до этой же температуры.

Q = cm(t – t2), Q1 = cm(t2 – t1).

Результаты измерений и вычислений запишем в таблицу.

Масса горячей воды m, кг Начальная температура горячей воды t, °С Температура смеси t2, °С Количество теплоты, отданное горячей водой Q, Дж Масса холодной воды m1, кг Начальная температура холодной воды t1, °С Количество теплоты, полученное холодной водой Q1, Дж
0,1 71,3 45,2 10962 0,1 16,4 12096

Теперь можно сравнить количество теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой.

Результаты не совсем подтверждают нашу гипотезу. Причиной этому то, что теплообмен происходит не только между двумя телами, часть тепла расходуется на нагревание других тел, например, градусника.

Одно из распространённых физических явлений – явление нагревания и охлаждения вещества. Происходящее при этом изменение температуры оказывает влияние на многие физические процессы. Так, при нагревании твёрдых тел и жидкостей происходит их тепловое расширение, а нагревание газа увеличивает его давление.

Охлаждение до определённой температуры ведёт к переходу вещества из одного состояния в другое, например, водяного пара – в воду, воды – в лёд. Повышение температуры нашего тела на один-два градуса приводит к ухудшению самочувствия.

Изменение температуры атмосферы преображает природу, ведёт к смене времён года и сезонным изменениям в растительном и животном мире Земли.

Источник: https://rosuchebnik.ru/material/opyty-po-temam-1-zavisimost-sily-toka-ot-napryazheniya-2-poluchenie-izobrazheniya-pri-pomoshchi-linz-7837/

Решение задач. Электрический ток

Конспект по физике для 8 класса «Решение задач по теме Электрический ток». Как решать задачи на нахождение силы тока в цепи. Как решать задачи на нахождение напряжения в цепи. Как решать задачи на закон Ома.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

Задача 1

Через нить накаливания лампочки от карманного фонарика за 2 мин проходит электрический заряд, равный 30 Кл. Определите силу тока в этой лампочке.

Запишем условие задачи и решим её.

Ответ: I = 250 мА.

Задача 2

Электродвигатель включён в электрическую цепь с напряжением 24 В. Определите заряд, прошедший через электродвигатель, если при этом была совершена работа, равная 84 кДж.

Ответ: q = 3500 Кл.

Задача 3

Определите силу тока в кипятильнике, включённом в сеть с напряжением 220 В, если сопротивление спирали составляет 55 Ом.

Ответ: I = 4 А.

Задача 4

Какое напряжение нужно приложить к концам проводника сопротивлением 5 Ом, чтобы по проводнику пошёл ток с силой тока, равной 300 мА?

Ответ: U = 1,5 В.

Задача 5

Определите сопротивление резистора, если за время 10 мин через него проходит заряд 200 Кл. Напряжение на концах резистора равно 6 В.

Ответ: R = 18 Ом.

ИТОГИ темы «Электрический ток»

  • Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля.
  • Сила тока — это физическая величина, которая показывает, какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.
  • Работу электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.
  • Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из одной точки поля в другую.
  • Электрическое сопротивление характеризует свойство проводника препятствовать протеканию в нём электрического тока.
  • Закон Ома гласит: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Решение задач. Электрический ток».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Источник: http://xn--8-8sb3ae5aa.xn--p1ai/reshenie-zadach-jelektricheskij-tok/

Сила тока в цепи и амперметр

Наверное, каждый хотя бы раз в жизни ощущал на себе действие тока. Обыкновенная батарейка едва ощутимо пощипывает, если приложить ее к языку. Ток в квартирной розетке довольно сильно бьет, если коснуться оголенных проводов. А вот электрический стул и линии электропередач могут лишить жизни.

Во всех случаях мы говорим о действии электрического тока. Чем же так отличается один ток от другого, что разница в его воздействии столь существенна? Очевидно, есть некая количественная характеристика, которой можно объяснить такое различие. Ток, как известно, это передвигающиеся по проводнику электроны. Можно предположить, что чем больше через сечение проводника пробежит электронов, тем большее действие произведет ток.

Формула силы тока

Для того, чтобы охарактеризовать заряд, проходящий через проводник, ввели физическую величину, называемую силой электрического тока. Сила тока в проводнике – это количество электричества, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени. Сила тока равна отношению электрического заряда ко времени его прохождения. Для расчета силы тока применяют формулу:

I=q/t,

где I- сила тока,q — электрический заряд,

t — время.

За единицу силы тока в цепи принят 1 Ампер (1 А) в честь французского ученого Андре Ампера. На практике часто применяют кратные единицы: миллиамперы, микроамперы и килоамперы.

Измерение силы тока амперметром

Для измерения силы тока применяют амперметры. Амперметры бывают различными в зависимости от того, для каких измерений они рассчитаны. Соответственно, шкалу прибора градуируют в требуемых величинах. Амперметр подключается в любом месте сети последовательно.

Место подключения амперметра не имеет значения, так как количество электричества, проходящее через цепь, в любом месте будет одинаково. Электроны не могут скапливаться в каких-либо местах цепи, они текут равномерно по всем проводам и элементам.

При подключении амперметра до и после нагрузки он покажет одинаковые значения.

Первые ученые, исследовавшие электричество, не имели приборов дл измерения силы тока и величины заряда. Они проверяли наличие тока собственными ощущениями, пропуская его через свое тело. Довольно неприятный способ. На то время силы токов, с которыми они работали, были не очень велики, поэтому большинство исследователей отделывались лишь неприятными ощущениями. Однако, в наше время даже в быту, не говоря уже про промышленность, используются токи очень больших значений.

Следует знать, что для человеческого организма безопасной признана величина силы тока до 1 мА. Величина тока больше 100 мА может привести к серьезным повреждениям организма. Величина тока в несколько ампер может убить человека. При этом еще нужно учитывать индивидуальную восприимчивость организма, которая различна у каждого человека. Поэтому следует помнить о главном требовании при эксплуатации электроприборов – безопасность.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Ток в металлах: действия тока и направление тока
Следующая тема:   Электрическое напряжение: определение, формула, вольтметр

Источник: http://www.nado5.ru/e-book/sila-toka-ampermetr

Сила тока

Думаю, вы не раз слышали такое словосочетание, как “сила тока“. А для чего нужна сила? Ну как для чего? Чтобы совершать полезную или бесполезную работу. Главное, чтобы что-то делать.  Каждый из нас обладает какой-либо силой. У кого-то сила такая, что он может одним ударом разбить кирпич в пух и в прах, а другой не сможет поднять даже соломинку. Так вот, дорогие мои читатели, электрический ток тоже обладает силой.

Представьте себе шланг, с помощью которого вы поливаете свой огород

Давайте теперь проведем аналогию. Пусть шланг  – это провод, а вода в нем – электрический ток. Мы чуть-чуть приоткрыли краник и вода сразу же побежала по шлангу. Медленно, но все-таки побежала. Сила струи очень слабая.

А давайте теперь откроем краник на полную катушку. В результате струя хлынет с такой силой, что можно даже полить соседский огород.

В обоих случаях диаметр шланга одинаков.

А теперь представьте, что вы наполняете ведро. Напором воды из какого шланга вы его быстрее наполните? Разумеется из зеленого, где напор воды очень сильный. Но почему так происходит? Все дело в том, что объем воды за равный промежуток времени из желтого и зеленого шланга выйдет тоже разный. Или иными словами, из зеленого шланга количество молекул воды выбежит намного больше, чем из желтого за равный период времени.

Разберем еще один интересный пример. Давайте допустим, что у нас есть большая труба, и к ней заварены две другие, но одна в два раза меньше диаметром, чем другая.

Из какой трубы объем воды будет выходить больше за секунду времени? Разумеется с той, которая толще в диаметре, потому что площадь поперечного сечения S2 большой трубы больше, чем площадь поперечного сечения S1 малой трубы. Следовательно, сила потока через большую трубу будет больше, чем через малую, так как объем воды, который протекает через поперечное сечение трубы S2, будет  в два раза больше, чем через тонкую трубу.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что называется потенциалом электрического поля

Что такое сила тока?

Итак, теперь давайте все что мы тут пописали про водичку применим к электронике. Провод – это шланг. Тонкий провод – это тонкий в диаметре шланг, толстый провод – это толстый в диаметре шланг, можно сказать – труба. Молекулы воды – это электроны. Следовательно, толстый провод при одинаковом напряжении можно протащить больше электронов, чем тонкий. И вот здесь мы подходим вплотную к самой терминологии силы тока.

Все это выглядит примерно вот так. Здесь я нарисовал круглый проводок, “разрезал” его и получил ту самую площадь поперечного сечения. Именно через нее и бегут электроны.

За период времени берут 1 секунду.

Сила тока и сопротивление

Давайте еще раз глянем на шланг с водой и зададим себе вопросы. От чего зависит поток воды? Первое, что приходит в голову – это давление. Почему молекулы воды движутся в рисунке ниже слева-направо? Потому, что давление слева, больше чем справа. Чем больше давление, тем быстрее побежит водичка по шлангу – это элементарно.

Теперь такой вопрос: как можно увеличить количество электронов через площадь поперечного сечения?

Первое, что приходит на ум – это увеличить давление. В этом случае скорость потока воды увеличится, но ее много не увеличишь, так как шланг порвется как грелка в пасти Тузика.

Второе – это поставить шланг бОльшим диаметром. В этом случае у нас количество молекул воды через поперечное сечение будет проходить больше, чем в тонком шланге:

Все те же самые умозаключения можно применить и к обыкновенному проводу. Чем он больше в диаметре, тем больше он сможет “протащить” через себя силу тока. Чем меньше в диаметре, то желательно меньше его нагружать, иначе его “порвет”, то есть он тупо сгорит. Именно этот принцип заложен в плавких предохранителях. Внутри такого предохранителя тонкий проводок. Его толщина зависит от того, на какую силу тока он рассчитан.

плавкий предохранитель

Как только сила тока через тонкий проводок  предохранителя превысит силу тока, на которую рассчитан предохранитель, то плавкий проводок перегорает и размыкает цепь. Через перегоревший предохранитель ток уже течь не может, так как проводок в предохранителе в обрыве.

сгоревший плавкий предохранитель

Поэтому, силовые кабели,  через которые “бегут” сотни и тысячи ампер, берут большого диаметра и стараются делать из меди, так как ее удельное сопротивление очень мало.

Сила тока в проводнике

Очень часто можно увидеть задачки по физике с вопросом: какая сила тока в проводнике? Проводник, он же провод, может иметь различные параметры: диаметр, он же площадь поперечного сечения; материал, из которого сделан провод; длина, которая играет также важную роль.

Да и вообще, сопротивление проводника рассчитывается по формуле:

формула сопротивления проводника

Таблица с удельным сопротивлением из разных материалов выглядит вот так.

таблица с удельным сопротивлением веществ

Для того, чтобы найти силу тока в проводнике, мы должны воспользоваться законом Ома для участка цепи. Выглядит он вот так:

закон Ома

Задача

У нас есть медный провод длиной в 1 метр и его площадь поперечного сечения составляет 1 мм2 . Какая сила тока будет течь в этом проводнике (проводе), если на его концы подать напряжение в 1 Вольт?

задача на силу тока в проводнике

Решение:

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”.

Источник: https://www.ruselectronic.com/sila-toka/

Что такое сила тока, формулы

Определение 1

Ток является процессом, при протекании которого (под непосредственным влиянием электрического поля) начинает осуществляться движение некоторых заряженных частиц.

Такими заряженными частицами могут выступить разные элементы (все будет зависеть от ситуации). В случае с проводниками, например, в роли таковых частиц, выступят электроны.

Сила тока, таким образом, будет считаться движением заряженных частиц, ориентированных в одном направлении.

Понятие силы тока

Сила электрического тока будет представлять величину, характеризующую порядок движения электрических зарядов, численно равную количеству заряда $\delta q$, который при этом протекает сквозь определенную поверхность $S$, (представляющую поперечное сечение проводника) за единицу времени:

$I=\frac{\delta q}{\delta t}$

С целью определения силы тока $I$, требуется разделить электрический заряд $\delta q$, прошедший через поперечное сечение проводника за время $\delta t$, на это время.

Сила тока будет зависимой от заряда, переносимого посредством всех частиц, скорости их ориентированного в конкретном направлении движения и площади поперечного проводникового сечения.

  • Курсовая работа 430 руб.
  • Реферат 260 руб.
  • Контрольная работа 230 руб.

Рассмотрим проводник с площадью поперечного сече­ния $S$. Заряд всех частиц обозначим $q_о$. В объеме проводника, ограниченного двумя сечениями, содержится $nS\delta l$ частиц, где $n$ представляет их концентрацию. Их общий заряд окажется таким:

$q={q_о}{nS\delta I}$

При условии движения частиц со средней скоростью $v$, за время $\delta t=\frac{\delta I}{v}$ все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, успеют пройти через второе поперечное сечение, что означает соответствие силы тока расчетам по такой формуле:

$I={q_о}{nvS}$, где:

  • $I$ — обозначение силы электричества, измеряется в Амперах (А) или Кулонах/секунду;
  • $q$ — заряд, идущий по проводнику, единица измерения Кулоны (Кл);

В СИ единицу силы тока считают основной, а называется она ампер (А). Измерительным прибором выбран амперметр, чей принцип работы основывается на магнитном действии тока.

Замечание 1

При оценке скорости упорядоченного движения электронов внутри проводника, выполненная, согласно формуле для медного проводника при площади поперечного сечения в один квадратный миллиметр, мы получаем незначительную величину (0,1мм/с).

Отличие силы тока от напряжения

В физике различают такие понятия, как «сила тока» и «напряжение». Между ними существуют некоторые отличия, рассмотрение которых играет важное значение для понимания принципа действия силы тока.

Под «силой тока» понимается некоторое количество электричества, «напряжением», в то же время считается мера потенциальной энергии. При этом данные понятия достаточно сильно взаимозависимы. Важнейшими факторами, влияющими на них, являются:

  • материал проводника;
  • температура;
  • внешние условия.

Различия можно наблюдать также и в способе их получения. Если в случае воздействия на электрические заряды создается напряжение, ток возникнет уже за счет действия напряжения между точками схемы. Также существует различие и в сравнении с таким понятием, как «энергопотребление». Оно будет заключаться именно в мощности. Так, если напряжение требуется для характеристики потенциальной энергии, то ток уже будет характеризовать энергию кинетическую.

Способы определения силы тока

Вычисляется сила тока на практике с задействованием специальных измерительных приборов либо посредством отдельных формул (при условии наличия исходных данных). Основной формулой, согласно которой рассчитывается сила тока, выглядит следующим образом:

$I=\frac{q}{t}$

Существование электричества может быть постоянным (например, содержащийся в батарейке ток), а также переменным (ток в розетке). Освещение помещений и работа всех приборов электрического типа происходит именно посредством воздействия переменного электричества. Основным отличием переменного тока от постоянного выступает его более сильная склонность к трансформации.

Наглядным примером действия переменного тока может также послужить эффект включения люминесцентных ламп. Так в процессе включения такой лампы начинает осуществляться движение заряженных частиц то вперед, то назад, что объясняет действие переменного тока. Именно данный вид электричества считается наиболее распространенным в быту. Соответственно закону Ома, силу тока рассчитывают по формуле (для участка электроцепи):

$I=\frac{U}{R}$

Сила тока, таким образом, оказывается прямо пропорциональна напряжению $U$, измеряемому в Вольтах, к участку цепи и обратно пропорциональной $R$-сопротивлению проводника указанного участка, выражаемому в Омах. Расчет силы электричества в полной цепи рассчитан таким образом:

$I=\frac{E}{R+r}$, где:

  • $Е$ — электродвижущая сила, ЭДС, Вольт;
  • $R$ — внешнее сопротивление, Ом;
  • $r$ — внутреннее сопротивление, Ом.

Основными способами определения силы тока посредством систем приборов на практике являются следующие:

  1. Магнитоэлектрический измерительный метод. Его преимуществами выступают высокая чувствительность и точность показаний при незначительном энергопотреблении. Указанный способ применим исключительно при определении величины силы постоянного тока.
  2. Электромагнитный способ заключается в нахождении силы токов переменного и постоянного типов путем процесса трансформации из электромагнитного поля в сигнал магнитного модульного датчика.
  3. Косвенный метод направлен на определение за счет вольтметра напряжения при определенном сопротивлении.

Замечание 2

С целью нахождения силы тока, на практике зачастую применяется специальный прибор амперметр. Такое устройство включается в разрывы электроцепи в требуемой точке измерения силы электрозаряда, прошедшего за некоторое время через сечение провода.

При определении величины силы малого электричества применяют миллиамперметры, микроамперметры, а также гальванометры, также подключаемые к определенному месту в цепи, где необходимо найти силу тока. Подключение может быть выполнено двумя способами:

  • последовательным;
  • параллельным.

Определение силы тока, который потребляется, считается не так часто востребованным, как измерение напряжения или сопротивления. В то же время, без вычисления физической величины силы тока становится невозможным расчет потребляемой мощности.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/ponyatie_sily_v_fizike/chto_takoe_sila_toka_formuly/

Сила тока: формула и расчеты

Для того, чтобы уразуметь понятие «сила тока», нужно знать что из себя представляет электрический ток. Сила тока — это (соответственно физической формулировке) направленное движение заряженных частиц, которые называются электронами в проводнике. Для движения частиц нужна побуждающая сила — или электрическое поле. Именно оно приводит в движение частицы.

Возникновение тока

Все знают, что мир молекулярен, а молекулы состоят из атомов, в которых имеются электроны. Они движутся по своим орбитам, а при любой химической реакции атомы обмениваются электронами. Это происходит из-за того, что в атомах неравновесное количество заряженных частиц — электронов, те атомы, в которых их не хватает, захватывают из тех, в которых их избыток. Переход электронов из одних атомов в другие по сути и есть электрический ток.

Электрон в переводе с греческого означает янтарь, такое название обусловлено тем, что впервые свойства притягивать предметы были замечены у потёртого о шерсть янтаря, а потом люди убедились в подобной способности других материалов. Их стали считать наэлектризованными.

Электрическая сила, содержащаяся в веществах может быть разной. Её величина находится в зависимости от того, какой величины заряд проходит по электроцепи в единицу времени. Чем большее количество электронов перемещается от полюса к полюсу, или от «плюса» к «минусу», тем большее значение имеет заряд, перенесённый электроном. Весь общий заряд — это и есть количество электричества, которое проводится в проводнике.

Подытоживая сказанное нужно сделать вывод, что для возникновения электрического тока необходимы следующие условия:

  • чтобы в проводнике находились свободные заряженные частицы, если мы говорим о металлических проводниках, то речь идёт о свободных электронах:
  • чтобы в проводнике, который выбран, наличествовало электрическое поле, то есть оно создавалось источниками тока.

Формулы силы электрического тока

Впервые формула силы тока стала доступна человечеству благодаря физику Андре-Мари Амперу (1775-1836). Его определение стало основополагающим и доступной миру.

Сила тока формула

В данной формуле — I –   обозначение величины силы тока;

g- обозначение заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника;                                                

t – величина временного промежутка, за которых проходил ток.

Формулы силы тока применяются для того, чтобы определить величину тока в «амперах» — единице измерения, которая используется в случае, если производится расчёт силы тока.

Величина сила тока формулы имеет и другие, например, чтобы характеризовать силу тока для определённого участка электроцепи используется другое отношение, а именно, отношение напряжения к силе сопротивления проводника:

По другому будет выглядеть формула расчёта силы тока не для конкретного участка, а для полной цепи:

Здесь e — означает источник ЭДС;

R – сопротивление внешнее;

r — сопротивление внутреннее. 

Это более  сложная формула применяется   тогда, когда производится расчёт силы тока по мощности. Значения здесь таковы:

  • — e — заряд электрона;
  • S —  поперечное сечение проводника, через который проходит ток;
  • n — максимальная концентрация заряженных частиц;
  •  — средняя скорость упорядоченного потока электронов.

Измерение силы тока осуществляется приборами, которые носят название амперметр, его подключают в определённому участку цепи и снимают показатели. Для учёта малых величин существуют микроапмерметры, гальванометры, миллиамперметры.

1 ампер — это сила  тока, проходящего  по двум прямолинейным параллельным друг другу проводникам, имеющим бесконечную длину и минимальный диаметр, они располагаются в вакууме на расстоянии 1 метра между собой, вызывающая  силу взаимодействия на длине проводника в один метр, равную показателю 0,0000002 H.

Источник: http://solo-project.com/articles/10/sila-toka-formula-i-raschety.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электро Дело