Давайте воспользуемся формулой, чтобы найти ток с учетом напряжения и мощности: I = P/U.
Формулы выглядят следующим образом.
Параметры электрического тока всегда связаны друг с другом. Например, изменение величины нагрузки приводит к изменению значений других параметров. Эти изменения следуют соответствующим законам, которые выражаются с помощью формул. Поэтому на практике для нахождения силы тока часто используют формулы.
По заряду и времени
Вспомним определение (рис.1): Электричеством называется величина заряда, движимого силами электрического поля, проходящего через условную плоскость проводника, называемую поперечным сечением проводника, в единицу времени.
Таким образом, если известен электрический заряд, протекающий через проводник в определенный момент времени, то нетрудно найти величину этого заряда, протекающего в единицу времени, т.е: I = q/t
По мощности и напряжению
В паспорте на электроприбор обычно указывается номинальная мощность прибора и номинальная мощность сети, в которой он будет использоваться. Имея эту информацию, ток можно рассчитать по формуле: I = P/U.
Эта формула вытекает из формулы расчета мощности: P = IU.
По напряжению или мощности и сопротивлению
Электрический ток на участке цепи определяется по закону Ома. Для этого необходимо знать следующие параметры: сопротивление и напряжение этого участка. Тогда I = U/R. Если известна мощность нагрузки, то ее можно выразить через квадрат тока, умноженный на сопротивление цепи: P = I 2 Rгде
Для полной цепи она рассчитывается по закону Ома, но с учетом параметров источника питания.
Электромагнитным полем, внутренним сопротивлением и нагрузкой R
Используя закон Ома, адаптированный к полной цепи, максимальный ток можно рассчитать по формуле I = ε / (R+r′)если параметры известны:
Использование измерительного прибора
Если у вас под рукой есть измерительный прибор, найти ток довольно просто. Нужно лишь соблюдать правила измерения и помнить о технике безопасности.
Амперметр
При использовании амперметра помните, что амперметры соединяются последовательно. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому его легко повредить, если измерять сверх тех значений, на которые он рассчитан.
Схема подключения амперметра показана на рисунке 3. Обратите внимание, что измеряемый участок цепи должен быть нагружен.
Большинство аналоговых амперметров, таких как показанный на рисунке 4, предназначены для измерений в цепях постоянного тока.
Обратите внимание на распределение шкалы амперметра. Первое деление составляет 50 A, а все последующие – 10 A. Максимальное значение, которое можно измерить этим амперметром, не должно превышать 300 А. Для измерения электрической величины в меньшем или большем диапазоне необходимо использовать соответствующие приборы, рассчитанные на такие диапазоны. В этом отношении универсальность амперметра ограничена.
При измерении постоянного тока соблюдайте полярность щупов при подключении амперметра. Для подключения прибора необходимо разорвать цепь. Это не всегда удобно. Иногда расчеты тока по формулам предпочтительнее, особенно если измерения приходится проводить в сложных электрических цепях.
Мультиметр
Преимущество мультиметров в том, что они многофункциональны. Современные мультиметры являются цифровыми. Они имеют режимы измерения постоянного и переменного тока. В режиме измерения тока прибор подключается к цепи так же, как и амперметр.
Амперметр
Сразу необходимо значение, с помощью которого мы будем измерять "напор" электрического тока. Она зависит от количества частиц, проходящих через проводник.
Сила тока – это физическая величина, которая показывает, сколько заряда протекает через проводник в единицу времени.
Как обозначается сила тока?
Сила тока обозначается буквой I
Сила тока
I = q/t
Сила тока измеряется в амперах. Эта единица измерения была выбрана не случайно.
Во-первых, она названа в честь физика Андре-Мари Ампера, который изучал электрические явления. Во-вторых, единица измерения была выбрана на основе явления взаимодействия двух проводников.
Аналогия с водопроводной трубой здесь, к сожалению, не работает. Водопроводные трубы не притягиваются и не отталкиваются друг от друга вплотную (а жаль, было бы круто).
Когда ток течет по двум параллельным проводникам в одном направлении, проводники притягиваются. В противоположном направлении (по тем же проводникам) они отталкиваются друг от друга.
Единицей силы тока 1 А является ток, при котором два параллельных проводника длиной 1 м, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, взаимодействуют друг с другом с силой 0,0000002 Н.
Задача
Найдите силу тока в цепи, если через нее за 2 секунды протекает заряд, равный 300 мКал.
Решение:
Воспользуйтесь формулой для силы тока
I = 300 мКал / 2 секунды = 150 мА
Ответ: Сила тока в цепи равна 150 мА
Чтобы правильно усвоить теорию, требуется много практики. Курс физики 10 класса в Skysmart – отличный способ попрактиковаться в решении задач.
Проводники и диэлектрики
Некоторые люди делят мир на черное и белое, а мы делим его на проводники и диэлектрики.
- Проводники – это материалы, которые проводят электричество. Лучшими проводниками являются металлы.
- Диэлектрики – это материалы, которые не проводят электричество. Просто!
Медь, железо, алюминий, олово, свинец, золото, серебро, хром, никель, вольфрам.
Воздух, дистиллированная вода, ПВХ, янтарь, стекло, резина, полиэтилен, полипропилен, полиамид, сухое дерево, резина
То, что диэлектрик не проводит электричество, не означает, что он не может накапливать заряд. Накопление заряда не зависит от способности проводить заряд.
Измерение электрического тока
Электрический ток измеряется с помощью амперметров. Также широко используются многофункциональные электроизмерительные приборы, такие как мультиметры, которые можно переключать так, чтобы они одновременно измеряли электрический ток и работали как амперметры.
Амперметры всегда подключаются последовательно с нагрузкой, в которой измеряется ток. Это означает, что ток, протекающий через нагрузку, будет соответствовать току, протекающему через амперметр.
Чтобы определить силу тока таким способом, разомкните электрическую цепь в месте измерения и подключите амперметр.
Амперметр подключается к цепи через две клеммы, имеющиеся на приборе. Одна из клемм амперметра обычно имеет знак '+', а другая – знак '-' (иногда знак '-' отсутствует). Клемма '+' всегда должна быть подключена к проводу, идущему от положительного полюса источника тока.
Поскольку амперметр также имеет внутреннее сопротивление, это 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 провода, электрический ток также можно измерить косвенно с помощью токовых клещей. Другой вариант – измерить напряжение на нагрузке, а затем, зная электрическое сопротивление нагрузки, рассчитать ток по закону Ома.
Примеры типичных токов
Значения тока можно прочитать на табличках на электроприборах или в инструкциях по эксплуатации этих приборов. В таблице ниже приведены типичные значения электрического тока для различных потребителей.
| Потребитель | Сила тока |
| Электрический термометр | Приблизительно 0,00001 мА |
| Наушники | 1 мА |
| Лампа накаливания 60 Вт | 0,26 А |
| 75 Вт лампочка | 0,33 А |
| Холодильник | 0,8 А |
| Зарядное устройство для смартфона (быстрое зарядное устройство) | 2 А |
| ПК | 0,87 – 2,6 A |
| Микроволновая печь | 3,5 А |
| Пылесос | 4 – 9 А |
| Стиральная машина | 6 – 10 А |
| Электрическая плита | 15000 А |
| Молниеотвод | 10 000 – 100 000 А (в среднем 36 000 А) |
Ток в проводнике
Очень часто в заданиях по физике встречается вопрос о ток в проводнике? Проводник, т.е. провод, может иметь различные параметры: диаметр, т.е. площадь поперечного сечения; материал, из которого изготовлен провод; длина, которая также играет важную роль.
В общем случае сопротивление проводника рассчитывается по формуле:
Таблица с удельным сопротивлением различных материалов выглядит следующим образом.
Для того чтобы найти силу тока в проводникенам необходимо использовать закон Ома для цепи. Это выглядит следующим образом:
Задача
У нас есть медный провод длиной 1 метр и площадью поперечного сечения 1 мм2 . Какой ток потечет в этом проводнике (проводе), если к его концам приложить напряжение 1 В?
Как измерить силу тока?
Чтобы измерить значение силы тока, нужно использовать специальные приборы – амперметры. В настоящее время измерить силу тока можно с помощью цифрового мультиметра, который может измерять силу тока, напряжение, сопротивление и многое другое. Для измерения силы тока нам необходимо вставить наш прибор в разрыв цепи следующим образом.
Подробнее о том, как это сделать, вы можете прочитать в этой статье.
Я также предлагаю посмотреть обучающее видео, в котором очень умный учитель простым языком объясняет, что такое "сила тока".