С самого рождения и в течение всей жизни человека окружают электрические приборы. К ним относятся: бытовая техника, освещение наших жилищ и улиц, средства мобильной связи, даже современные автомобили переходят на электроэнергию. Все эти приборы потребляют электрический ток, одни берут его из электросетей, другие черпают от батарей и аккумуляторов, третьи от альтернативных источников энергии («ветряки», солнечные батареи и прочее). А многие ли из людей знают, какова единица измерения и что такое электрический ток? В данной статье мы ответим на эти вопросы.

Начнем, пожалуй, с основных понятий. называют направленное упорядоченное движение в проводнике заряженных частиц. Рассмотрим условия существования тока:

• наличие свободных электронов в металлическом проводнике;
• наличие электрического поля (такое поле создается благодаря источнику тока).

Теперь перейдем к рассмотрению такого понятия, как единица измерения силы тока. Эта скалярная величина обозначается латинской литерой I. Определение единицы силы тока осуществляется отношением заряда q, проходящего через поперечное сечение металлического проводника, к отрезку времени t, за которое электрический ток прошел через проводник. Соответственно формула имеет следующий вид: I = q/ t. Единица измерения силы тока показывает, какой заряд пройдет через поперечное за единицу времени.

Все довольно элементарно. Теперь разберем, какие существуют общепринятые единицы измерения силы тока. Для этого достаточно заглянуть в международную систему единиц (СИ). Из нее следует, что единица измерения силы тока - Ампер. Эта единица получила свое название в честь французского физика-математика Андре-Мари Ампера (1775-1836). Он ввел такие термины, как электродинамика, электростатика, соленоиды, ЭДС, гальванометр, электрический и другие. Ученый А. М. Ампер предугадал возникновение такой науки, как «кибернетика», он стал первооткрывателем механического взаимодействия проводников с электрическим током, ввел правило определения

Теперь попробуем разобрать это понятие с точки зрения элементарной физики. Для этого необходимо осветить свойства прохождения электрического тока по двум параллельным проводникам. Если заряженные частицы движутся по двум проводам в одном направлении, то такие проводники начнут притягиваться, а если частицы будут двигаться в разных направлениях, то проводники будут стремиться оттолкнуться друг от друга. За единицу силы тока в один ампер принято считать такую силу, благодаря которой два параллельных провода длиной в один метр, разнесенных на расстояние одного метра, начнут взаимодействовать с силой 0,0000002Н.

Подведя итог, скажем, что знание о таком понятии, как сила тока, поможет определить количество потребляемой энергии электрическими приборами. Благодаря этому легко рассчитать нагрузку проводки в вашем доме и, соответственно, обезопасить свое жилье от пожара или повреждения электрооборудования, которое часто возникает при неправильном распределении бытовых электрических приборов.

На этой страничке кратко излагаются основные величины и меры тока. По мере необходимости, страничка будет пополняться новыми величинами и формулами.

Сила тока – количественная мера электрического тока, протекающего через поперечное сечение проводника. Чем толще проводник, тем больший ток может по нему течь. Измеряется сила тока прибором, который называется Амперметр. Единица измерения - Ампер (А). Сила тока обозначается буквой – I .
Следует добавить, что постоянный и переменный ток низкой частоты, течёт через всё сечение проводника. Высокочастотный переменный ток течёт только по поверхности проводника – скин-слою. Чем выше частота тока, тем тоньше скин-слой проводника, по которому течёт высокочастотный ток. Это касается любых высокочастотных элементов - проводников, катушек индуктивности, волноводов. Поэтому, для уменьшения активного сопротивления проводника высокочастотному току, выбирают проводник с большим диаметром, кроме того, его серебрят (как известно, серебро имеет очень малое удельное сопротивление).

Напряжение (падение напряжения) – количественная мера разности потенциалов (электрической энергии) между двумя точками электрической цепи. Напряжение источника тока – разность потенциалов на выводах источника тока. Измеряется напряжение вольтметром. Единица измерения - Вольт (В). Напряжение обозначается буквой – U , напряжение источника питания (синоним - электродвижущая сила) может обозначаться буквой – Е .

Мощность электрического тока – количественная мера тока, характеризующая его энергетические свойства. Определяется основными параметрами – силой тока и напряжением. Измеряется мощность электрического тока прибором, который называется Ваттметр. Единица измерения - Ватт (Вт). Мощность электрического тока обозначается буквой – Р . Мощность определяется зависимостью:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image002_212.gif" alt="Зависимость" width="70" height="40 src=">

где U – падение напряжения на элементе электрической цепи, I – ток, протекающий через элемент цепи.

Поглощаемая мощность элемента электрической цепи – значение мощности падающей на элементе цепи, которую элемент может поглотить (выдержать) без изменения его номинальных параметров (выхода из строя). Поглощающая мощность резисторов обозначается в его названии (например: двух ваттный резистор - ОМЛТ-2, десяти ваттный проволочный резистор – ПЭВ-10). При расчёте принципиальных схем, значение необходимой поглощаемой мощности элемента цепи рассчитывается по формулам:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image003_161.gif" alt="Зависимость поглощаемой мощности от протекающего тока и сопротивления элемента цепи" width="95" height="30"> ,

Для надёжной работы, определённое по формулам значение мощности элемента умножается на коэффициент 0,8 , учитывающий то, что должен быть обеспечен запас по мощности.

Проводимость элемента цепи – способность элемента цепи проводить электрический ток. Единица измерения проводимости – сименс (См). Обозначается проводимость буквой - σ . Проводимость - величина обратная сопротивлению, и связана с ним формулой:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image006_105.gif" alt="Связь частот" width="90" height="25 src=">

Период электрического тока – величина обратная частоте, показывающая, в течение, какого времени электрический ток совершает одно циклическое колебание. Измеряется период, как правило, с помощью осциллографа. Единица измерения периода - секунда (с). Период колебания электрического тока обозначается буквой – Т . Период связан с частотой электрического тока выражением:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image008_83.gif" alt="Связь" width="95" height="55 src=">

Электрическая ёмкость – количественная мера, характеризующая способность накапливать энергию электрического тока в виде электрического заряда на обкладках конденсатора. Обозначается электрическая ёмкость буквой – С . Единица измерения электрической ёмкости - Фарада (Ф).

Магнитная индуктивность – количественная мера, характеризующая способность накапливать энергию электрического тока в магнитном поле катушки индуктивности (дросселя). Обозначается магнитная индуктивность буквой – L . Единица измерения индуктивности - Генри (Гн).

Реактивное сопротивление конденсатора (ёмкости) – значение внутреннего сопротивления конденсатора переменному гармоническому току на определённой его частоте. Реактивное сопротивление конденсатора обозначается - Х С и определяется по формуле:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image010_70.gif" alt="Реактивное" width="180" height="26 src=">

Резонансная частота колебательного контура – частота гармонического переменного тока, на которой колебательный контур имеет выраженную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ). Резонансная частота колебательного контура определяется по формуле:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image012_54.gif" alt="Резонансная частота" width="140" height="50 src=">

Добротность колебательного контура - характеристика, определяющая ширину АЧХ резонанса и показывающая, во сколько раз запасы энергии в контуре больше, чем потери энергии за один период колебаний. Добротность учитывает наличие активного сопротивления нагрузки. Добротность обозначается буквой – Q .
Для последовательного колебательного контура в RLC цепях, в котором все три элемента включены последовательно, добротность вычисляется:

http://pandia.ru/text/78/385/images/image014_51.gif" alt="Добротность" width="100" height="55 src=">

Сила тока

Сила тока – это такая физическая величина, которая показывает скорость прохождения заряда q через S поперечное сечение проводника за одну секунду t.

Сила тока – пожалуй, одна из самых основополагающих характеристик электрического тока. Она обозначает заглавной буквой I латинского алфавита и равняется Δq разделить на Δt, где Δt – это время, в течение которого через сечение проводника протекает заряд Δq.

По сути, сила тока измеряется в кулонах Кл разделенных на секунды с в системе единиц СИ, но для Кл/с было введено специальное название – ампер, в честь соответствующего ученого, которого также завали Ампером. И так размерность в системе СИ для силы тока – это амперы, то есть ток измеряется в амперах и обозначается как - 1А.

Что же физически иллюстрирует это понятие? Упрощенно электрический ток можно рассматривать как течение воды по трубе, то есть протекание электрических зарядов по проводу можно сопоставить с протекание воды по трубе. Так вот, по сути, скорость этой «воды», а именно скорость зарядов в проводе, она и будет прямым образом связана с силой тока. И чем быстрее «вода» течет по «трубе», а именно чем быстрее вместе все носители заряда двигаются по поводу, тем сила тока будет больше.

Как вы думаете, большая ли это сила тока в 1 ампер? Да, это большая сила тока, но на практике можно встретить различные силы тока: и миллиамперы, и микроамперы, и амперы, и килоамперы, и все они довольно разные.

Измерение силы тока

В былые времена первые ученые-физики могли обнаружить ток только с помощью личных ощущений, а то и вовсе пропуская его через себя, так как в то время измерительных приборов просто не существовало.

В современном мире имеются разные виды измерительных приборов. Для измерения силы тока используют такой прибор, как амперметр.

Амперметры бывают абсолютной разных конструкций. Для школьных нужд, в целях демонстрационных опытов, чаще всего используют амперметр, который изображен на рисунке.

Что понимают под силой тока?

Давайте взглянем на рисунок 21б, где обозначено поперечное сечение проводника, через которое, как вы уже знаете, проходят заряженные частицы, если в проводнике есть в наличии электрический ток. Для металлического проводника такими частицами выступают свободные электроны, которые, двигаясь по проводнику, переносят какой-то заряд. А далее, как уже вы знаете из формулы, чем быстрее электроны двигаются и чем их больше, тем больший заряд будет перенесен ими за одно и то же время.

Давайте рассмотрит на примере. Если за время t = 5 c носителями тока через поперечное сечение проводника переносится заряд в q = 20 Кл, то сила тока I = q / t = 20 / 5 = 4 A. Заряд, который будет перенесен за 1 с, в данной ситуации будет в 5 раз меньший, т.е. при t = 1 c, q = 4 Кл, а сила тока – 4 А.

А вы знаете, что кроме того, что Андрэ-Мари Ампер ввел в физику понятие «электрический ток», он так же в 1830 году ввел такой научный оборот, как «кибернетика», а в механике именно ему принадлежит термин «кинематика».

Андрэ-Мари Ампер был очень разноплановым и разносторонне развитым ученым, некоторые его исследования касались таких смежных с физикой наук, как химия, ботаника и даже философия! И именно А.М.Ампер изобрел такие важные и полезные для людей устройства, как электромагнитный телеграф и коммутатор.

Вопросы для самопроверки

1. Так что же такое «сила тока»? Какой буквой латинского алфавита она обозначается?
2. Какая формула для нахождения силы тока?
3. В каких единица системы СИ измеряется силы тока? А как она обозначается? В честь какого ученого она названа?
4. Прибором для измерения силы тока является …. А как он обозначается на схемах?
5. Если мы знаем силу тока и время, за которое он проходит через поперечное сечение, то с помощью какой формулы можно найти электрический заряд?