Как пишется сила тока письменно - Правописание и грамматика

Единица измерения силы тока, теория и онлайн калькуляторы

Единица измерения силы тока

Определение

Сила тока является количественной характеристикой тока.
Силу тока ($I$) определяют как заряд ($Delta q$), проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени:

[I=frac{Delta q}{Delta t}left(1right).]

Это алгебраическая величина. Не смотря на то, что величину $I$ называют силой, в общепринятом понимании она силой не является. Мгновенное значение силы тока находят как:

[I=frac{dq}{dt}left(2right).]

Ампер — единица измерения силы тока в Международной системе единиц

В системе СИ единицей измерения силы тока является ампер. Его обозначают буквой А. Один ампер — это сила такого постоянного электрического тока, при котором через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит заряд, равный одному кулону:

[1А=frac{1 Кл}{1 с}.]

Ампер (единица измерения силы тока) — это одна из семи основных единиц системы СИ. Еще в 1948 году в качестве определения единицы силы тока было принять явление взаимодействия пары параллельных проводников, по которым текут токи. Мы помним, что когда по двум параллельным проводникам текут токи, имеющие одинаковые направления, то они притягиваются, если токи противоположно направлены, то проводники отталкиваются, возникает сила Ампера. Один ампер определяют используя понятие о силе Ампера. Говорят, что ампер — это сила тока, проходящего в двух прямых бесконечно тонких и длинных проводниках, находящихся в вакууме порождающая силу Ампера (сила взаимодействия проводников) равную $2cdot {10}^{-7}Н$ на каждый метр проводника.

Свое название ампер получил в честь французского физика А.М. Ампера.

Один ампер, это достаточно большая сила тока. Считают, что для человека сила тока становится опасной от 0,001 А, сила тока от 0,1 А может нанести к значительный вред здоровью. В практических расчетах используют кратные и дольные единицы силы тока, используя при этом стандартные приставки системы СИ. Например, микроампер $1мкА={10}^{-6}А;;килоампер 1кА=1000 А.$

Единицы измерения силы тока в других системах единиц

В системе единиц, которая является расширением СГС и называется СГСМ (абсолютная электромагнитная система сантиметр, грамм, секунда), био (абампер) — единица измерения силы тока.

Один био (абампер) — это ток такой силы, который создает силу Ампера, равную 2 динам на каждый сантиметр длины проводника, которая возникает между двумя тонкими, длинными параллельными проводниками, расположенными на расстоянии 1 см, по которым текут токи.

[1 био=10 А.]

Силу тока (био) в системе СГСМ назвали в честь французского ученого Ж.Б Био. Иногда в системе СГСМ единицу измерения тока не именуют и называют просто единицей измерения тока СГСМ (эта единица эквивалентна единице био и абамперу(абА)).

В другом расширении системы СГС, системе СГСЭ (абсолютной электростатической системе сантиметр, грамм, секунда), статампер — единица измерения силы тока. Определяют статампер (статА) как силу тока, при которой за время равное одной секунде через поперечное сечение проводника проходит заряд в 1статкулон.

[1 А=2997924536,843 статА.]

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Какой была средняя величина силы тока ($leftlangle Irightrangle $), если конденсатор емкостью $C=100мкФ$ зарядили до напряжения $U=500$В за время $Delta t=$0,5 с? В каких единицах будет измеряться полученная сила тока?textit{}

Решение. Среднюю величину силы тока определим как:

[leftlangle Irightrangle =frac{Delta q}{Delta t}left(1.1right).]

Заряд, который получил конденсатор, найдем как:

[Delta q=Ccdot Uleft(1.2right).]

Тогда выражение (1.1) преобразуем к виду:

[leftlangle Irightrangle =frac{Ccdot U}{Delta t} left(1.3right).]

Определим, какие единицы получаются у нас в правой части выражения (1.3):

[left[Iright]=left[frac{Ccdot U}{Delta t}right]=frac{left[Cright]left[Uright]}{left[Delta tright]}=frac{Фcdot В}{с}=frac{Клcdot В}{сcdot В}=frac{Аcdot с}{с}=А.]

Вычислим силу тока, учитывая, что $C=100мкФ={10}^{-4}Ф$:

[leftlangle Irightrangle =frac{{10}^{-4}cdot 500}{0,5}=0,1 left(Аright).]

Ответ. $leftlangle Irightrangle =0,1$ А

Пример 2

Задание. Какой будет сила тока в проводнике из стали, длина которого равна $l=10$м, а площадь поперечного сечения $S=2$ ${мм}^2$, если на него подано напряжение равное $U=12мВ$? Ответ запишите в мА.textit{}

Решение. Сделаем рисунок.

Основой для решения данной задачи служит закон Ома для участка цепи:

[I=frac{U}{R}left(2.1right),]

где сопротивление проводника найдем как:

[R=rho frac{l}{S}left(2.2right),]

$rho =12cdot {10}^{-8}Омcdot м$ — удельное сопротивление стали (его находим в справочниках). Окончательно сила тока равна:

[I=frac{US }{rho l}(2.3).]

Проверим, какая единица измерения получается в правой части выражения (2.3):

[left[Iright]=left[frac{US }{rho l}right]=frac{left[Uright]left[Sright]}{left[rho right]left[lright]}=frac{Вcdot м^2}{Омcdot мcdot м}=frac{В}{Ом}=frac{с^3А^2}{м^2кг}cdot frac{м^2кг}{с^3А}=А.]

Проведем вычисления силы тока, учитывая, что $S=2$ ${мм}^2=2cdot {10}^{-6}{{rm м}}^2$; $U=12мВ=12cdot {10}^{-3}{rm В}$:

[I=frac{12cdot {10}^{-3}cdot 2cdot {10}^{-6} }{12cdot {10}^{-8}cdot 10}=2cdot {10}^{-2}(А)]

Ответ. $I=20 мА$

Читать дальше: единица измерения силы.

236

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

Источник

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=qt

, 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.).

Рис. 1. Определение единицы силы тока

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

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.).

Силу тока измеряют амперметром. В электрической цепи он обозначается так:

Рис. 3. Схематичное изображение единицы силы тока

Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить.

Обрати внимание!

Амперметр нельзя подсоединять к источнику тока, если в цепь не подключён потребитель!

Измеряемая сила тока не должна превышать максимально допустимую силу тока для измерения амперметром. Поэтому существуют различные амперметры (рис. 4), где измерительная шкала представлена с использованием кратных и дольных единиц 1 А (миллиампер — мА, микроампер — мкА, килоампер — кА).

Рис. 4. Изображение миллиамперметра

Различают амперметры для измерения силы постоянного тока и силы переменного тока (рис. 5).

Обозначения диапазона измерения амперметров:

«(sim)» означает, что амперметр предназначен для измерения силы переменного тока;
«(-)» означает, что амперметр предназначен для измерения силы постоянного тока.

Можно обратить внимание на клеммы прибора. Если указана полярность («(+)» и «(-)»), то это прибор для измерения постоянного тока.

Иногда используют буквы (AC/DC). В переводе с английского (AC) (alternating current) — переменный ток, а (DC) (direct current) — постоянный ток.

Для измерения силы постоянного тока	Для измерения силы переменного тока

Рис. 5. Амперметры для измерения силы постоянного и переменного токов

Для измерения силы тока можно использовать и мультиметр (рис. 6). Перед измерением необходимо прочитать инструкцию, чтобы правильно подключить прибор.

Рис. 6. Изображение мультиметра

Включая амперметр в цепь постоянного тока, необходимо соблюдать полярность (рис. 7):

провод, который идёт от положительного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «(+)»;
провод, который идёт от отрицательного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «(-)».

Если полярность на источнике тока не указана, следует помнить, что длинная линия соответствует плюсу, а короткая — минусу.

Рис. 7. Изображение электрической схемы (постоянный ток)

В цепь переменного тока включается амперметр для измерения переменного тока. Он полярности не имеет.

Амперметр подключается последовательно к тому прибору, на котором измеряется сила тока (рис. 7).

Безопасным для организма человека можно считать переменный ток силой не выше (0,05~A), ток силой более (0,05)-(0,1~A) опасен и может вызвать смертельный исход.

Источники:

Рис. 1. By Patrick Nordmann — http://schulphysikwiki.de/index.php/Datei:Definition_Ampere.png, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=91011035.

Рис. 2. By Ambrose Tardieu — The Dibner collection ::::::::::,,,;at the Smithsonian Institution (USA),, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6366734.

Рис. 3. Указание авторства не требуется, лицензия Pixabay, 2021-06-14, может использоваться в коммерческих целях, https://clck.ru/VVqyJ.

Рис. 4. Изображение миллиамперметра. © ЯКласс.

Рис. 5. Амперметры для измерения силы постоянного и переменного токов. © ЯКласс.

Рис. 6. Multimeter with probes on white, CC BY 2.0, 2021-06-14, https://www.flickr.com/photos/30478819@N08/50838190626/in/photostream/.

Рис. 7. Изображение электрической схемы (постоянный ток). © ЯКласс.

Источник

У этого термина существуют и другие значения, см. Сила (значения).

Единицы измерения
Сила тока
,
Размерность	I
СИ	А

Основная статья: Сила тока

Силой тока называется физическая величина , равная отношению количества заряда , прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.

$I=frac{Q}{t}$

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах.

По закону Ома сила тока для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению проводника этого участка цепи :

$I = frac{U}{R}$

$I = enSv_{cp}$ — где e — заряд электрона, n — концентрация частиц, S — площадь поперечного сечения проводника, $v_{cp}$ — средняя скорость упорядоченного движения электронов.

Единица измерения в СИ — 1 Ампер (А) = 1 Кулон / секунду.

Для измерения силы тока используют специальный прибор — амперметр (для приборов, предназначенных для измерения малых токов, также используются названия миллиамперметр, микроамперметр, гальванометр). Его включают в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить силу тока. Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении).

В случае переменного тока различают мгновенную силу тока, амплитудную (пиковую) силу тока и эффективную силу тока (равную силе постоянного тока, который выделяет такую же мощность).

Литература

Б. М. Ярославский, Справочник по физике — М.,»Наука»

См. также

Действующее значение переменного тока
Список параметров напряжения и силы электрического тока

Источник

Что такое сила тока и её связь с другими величинами

Содержание

1 Природа электрического тока
2 Функции источника электротока
3 Суть понятия электротока
4 Важность электрического напряжения
5 Электрическое сопротивление
6 Какой электроток используется в бытовых электросетях
7 Как электроток влияет на разные материалы
8 Измерение силы электротока
9 Видео по теме

Электричество считается важной составляющей нашей жизни, люди пользуются им постоянно. Поэтому важно знать его природу и особенности. В первую очередь нужно разобраться, что такое сила тока, поскольку именно это понятие лежит в основе электричества. Благодаря ему, человечество смогло сделать прорыв в различных технологиях, оно создало множество приборов, устройств, существенно облегчивших жизнь.

Природа электрического тока

Слово «ток» означает течение, а электрический ток — это течение электрозаряда. Но вот — какие именно частицы имеют электрозаряд?

В основе разных металлов содержатся свободные электроны, а в составе растворов с солями, кислотами, щелочами — отрицательно и положительно заряженные ионы. Данные частицы обычно принимают участие в формировании электротока, но само их наличие не способствует его созданию. Образование электротока становится возможным лишь в том случае, когда частицы с зарядом начинают двигаться упорядоченно. Такой процесс возникает при наличии электрополя. Следовательно, напрашивается вывод, что электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, которые находятся под действием электрополя.

Функции источника электротока

Чтобы в проводнике образовался электроток, требуется заставить частицы с зарядом двигаться в необходимом направлении. Но вот как можно получить электроток, способный существовать достаточно долгое время?

Для этого необходимы два тела, соединенные проводником. Величина зарядов этих тел должна быть одинаковой, а знак — разным. На отрицательно заряженном теле возникает избыточное количество электронов, а на теле с положительным зарядом — недостаток электронов, поэтому электроны начнут перемещаться в сторону второго тела. В результате образуется электроток, который будет существовать до тех пор, пока не исчезнет электрополе.

Разделение электрозарядов осуществляется за счет источников электротока.

В них благодаря химическим и другим процессам наблюдается разделение электрозарядов с плюсовым и минусовым знаком. В итоге они начинают накапливаться на полюсах источника электротока.

Примером источника электротока могут служить аккумуляторы. Существуют кислотные (свинцовые) щелочные (железно-никелевые) батареи. Последние получили более широкое применение. На данный момент популярностью пользуются аккумуляторы с использованием литиевого элемента.

По габаритам источники электротока также могут быть разнообразными — от мини-батареек для работы ручных часов до аккумуляторных батарей большой мощности, используемых для автомобилей и даже для подводных лодок.

Суть понятия электротока

Многим известно, что в стержне, изготовленном из металла, присутствует достаточно много носителей электрозаряда — электронов. При отсутствии электрополя они перемещаются в хаотическом порядке. Если же стержень поместить в электрополе, то электроны начинают двигаться однонаправленно, а их количество, которое перемещается через сечение стержня за определенное время, существенно увеличивается. Этот процесс в физике получило название сила электрического тока. Данная характеристика численно равна электрозаряду, протекающему через какое-либо поперечное сечение проводника за единицу времени. Сила тока обозначается буквой I. Измеряется она единицей, которая называется ампер. Такое название единица измерения силы тока получила в честь великого ученого Андре-Мари Ампера.

Электрический ток или сила тока вычисляется по формуле, основными составляющими которой являются такие физические параметры, как заряд и время.

Следовательно, за единицу силы тока 1 А принимают электрозаряд, равняющийся 1 кулону электронов и перемещающийся каждую секунду через сечение проводника.

На практике используются кратные единицы силы тока, такие как миллиампер и микроампер.

Важность электрического напряжения

Визуально можно представить, что перемещение электротока подобно течению воды в обычном шланге. Если концы шланга расположить на одном уровне, то течение воды прекратится. Если же один конец опустить ниже, то жидкость начнет перемещаться к нему.

Разность уровней можно считать аналогом электронапряжения источника электротока. Чем выше электронапряжение, тем больше сила тока в цепи. Если говорить простыми словами, то электронапряжение отражает, какую именно работу совершает электрополе при перемещении электрозаряда из одного пункта в другой. Для него принято обозначение символом U. Электронапряжение измеряют в вольтах: 1 В = 1Дж/Кл.

Электронапряжение на полюсах источника электротока или на определенном участке электроцепи измеряется при помощи специального прибора — вольтметра.

Электрическое сопротивление

Если в электроцепи попеременно использовать разные проводники, то сила электротока будет также разной.

Зависимость между силой электротока и видом проводника можно продемонстрировать на примере. Для этого нужно собрать электроцепь, состоящую из источника электротока, выключателя, лампочки, амперметра. К ней поочередно следует подключить проводники одинаковых размеров, но изготовленные из разных материалов — стали, меди, никеля.

В результате при использовании стального проводника будет отмечаться свечение намного более яркое, чем при использовании проводника из никеля, но меньше, чем проводника из меди. Следовательно, можно очевиден вывод, что сила тока в проводнике разная. Это объясняется наличием разного сопротивления электротоку у разных проводников, что зависит от особенностей строения кристаллической решетки материалов. Данная зависимость наблюдается не только у металлических проводников, но и у электролитов.

Электрическим сопротивлением принято называть физическую величину, характеризирующую способность проводника противодействовать прохождению электротока в нем. Для обозначения данного параметра была выбрана буква R, а единица измерения названа омом в честь еще одного великого ученого — автора известного закона. Единицы измерения силы тока, электронапряжения и сопротивления связаны зависимостью 1 Ом = 1 В/1 А.

Какой электроток используется в бытовых электросетях

Форма сигналов электротока зависит от вида используемого источника питания и сопротивления среды, через которую проходит сигнал. На практике обычно приходится сталкиваться с такими видами электротока:

Постоянный вырабатывается аккумуляторными батареями или гальваническими элементами.
Синусоидальный возникает при использовании промышленных генераторов.
Пульсирующий образуется с помощью различных блоков питания.
Импульсный возникает в бытовой сети при попадании разряда молнии в воздушные линии электропередач.

В бытовых электросетях присутствует синусоидальный или переменный электроток, частота которого составляет 50 Гц. Именно им питаются все домашние приборы.

Как электроток влияет на разные материалы

Различные материалы проявляют себя по-разному при прохождении по ним электротока одной и той же силы. Например, металлы обладают хорошей проводимостью, а разного вида примеси способствуют повышению сопротивления. Поэтому для электролиний используются проводники из хорошо очищенной меди. Для электроизоляции применяются полимерные материалы, поскольку они являются диэлектриками.

Хорошо проводит электроток вода, что связано с наличием в ней ионов. Данное свойство обеспечивает качественную фильтрацию, а также используется при создании тонкослойных покрытий. Чтобы заставить положительно и отрицательно заряженные частицы двигаться в противоположных направлениях, нужно лишь поместить в жидкость пластинки с разноименными электрозарядами.

Измерение силы электротока

Чтобы определить силу электротока на каком-либо участке электроцепи, можно выполнить вычисление, используя специальные формулы. Но зачастую результаты получаются приблизительными. Поэтому определение показателей силы электротока рекомендуется проводить с помощью специального прибора — амперметра. Он позволяет узнать точное значение силы электротока на определенном участке электроцепи. Следует отметить, что значения свыше 1 А можно увидеть только в силовых установках и сетях. Чтобы снять показания при работе с ними, используют специальные понижающие трансформаторы.

Существуют еще микроамперметры и миллиамперметры. Также многие знают такой прибор, как мультиметр. От амперметра он отличается тем, что может использоваться для проведения замеров нескольких характеристик электросети в одно время. А вот амперметр считается узконаправленным прибором. Его включают иключительно в разрыв электроцепи. Подсоединять прибор можно до или после нагрузки, поскольку в простой схеме без ответвлений сила электротока будет всегда одинаковой.

Измерение силы электротока является стандартной процедурой. Она выполняется, когда нужно узнать состояние нагрузки или степень ее влияния на электроцепь, а также в ходе поиска неисправностей и их устранения.

Видео по теме

Источник

Начинающие электротехники пренебрегают ей, и делают основной акцент на напряжении. Это часто приводит к дополнительным финансовым затратам, направленным на закупку радиодеталей, вышедших из строя.

Общие сведения

Новички очень часто путают электрический ток и его силу. Первым является движение заряженных частиц или носителей заряда, на которые действует электромагнитное поле в некотором направлении. Сразу следует отметить, что ток является векторной величиной, поскольку имеет направление. Заряженные частицы могут быть различные, а не только электроны.

В генерации электромагнитного поля принимают «участие» протоны и нейтроны. В полупроводниках носителями зарядов являются дырки. В электролитах (растворов, проводящих электроток) и газах — ионы.

Определение силы тока: количество электричества Q, протекающее через поперечное сечение S проводника любого типа (проводник или полупроводник) за определенную единицу времени t (берется величина, равная 1 секунде). Q — величина, характеризующая количество одиночных носителей заряда, протекающих через проводник за некоторое время.

Физики сокращенно называют величину током.

Единица измерения

Обозначение силы тока зависит от его типа. Он бывает постоянным и переменным, которые отличаются направлением и частотой. В первом случае записывается прописной буквой I. Он имеет только одно направление. Во втором — i. Кроме того, он постоянно меняет направление с частотой, которая определяется по некоторому закону. Например, в жилых помещениях она составляет 50 Гц.

Единица силы тока равна одному амперу (А). Физический смысл 1 А следующий: неизменяющийся ток, проходящий по двум проводникам, длина которых стремится к бесконечности и площади поперечного сечения, стремящейся к 0, расположенных в безвоздушном пространстве (вакууме) на расстоянии 1 м и вызывающий силу взаимодействия между ними, равную 20 мкН. Приставка «мк» означает, что число 20 следует умножить на 10^(-6).

Начинающему радиотехнику следует ознакомиться с кратными величинами, поскольку не всегда используется А. В электронике, радиотехнике и промышленности применяются его производные величины (в технических справочниках есть специальные таблицы):

Тераампер (ТА): 1 ТА = 10¹²А.
Гигаампер (ГА): 1 ГА = 10⁹А.
Мегаампер (МА): 1 МА = 10⁶ А.
Килоампер кА (1 кА = 10³ А) используется в различной промышленности. Например, распределительные станции для шахтного оборудования.
Миллиампер мА: 1 мА = 10^(-3) А = 0,001 А.
Микроампер мкА: 1 мкА = 10^(-6) А.

Первые три применяются в атомной и силовой энергетике. Электростанции являются очень мощными источниками электричества, и генерируют огромные значения тока. Вторую приставку используют для расчетов в некоторых отраслях металлообрабатывающей и угледобывающей промышленностях. Например, для расчета распределительных станций, которые питают мощное шахтное оборудование.

С последними двумя приставками можно столкнуться при проектировании и расчете маломощных устройств (например, материнская плата для ноутбука или планшетного ПК). Однако приставки кратности применяются только для записи конечных результатов.

Подключение амперметра

Значение тока можно получить двумя методами. Первый из них является практическим. Измерение значения выполняется при помощи прибора, который называется амперметром. Он подключается в цепь последовательно с нагрузкой (рис. 1).

Рисунок 1. Схема подключения амперметра в простейшем блоке питания

На рис. 1 амперметр подключается последовательно к нагрузке «Н». Если включить блок питания в сеть без нее, то показание стрелки прибора будет незначительным, поскольку диодный мост потребляет малое количество электроэнергии, и является вторичным источником питания. Конденсаторы сглаживают пульсации тока, т. е. делают из него постоянный ток без колебаний и паразитарных частот.

Амперметры отличаются между собой по классу точности. Начинающему радиолюбителю очень важно знать порядок перевода одной единицы в другую. Для выполнения этой операции применяется определенный алгоритм.

Алгоритм перевода

Во время вычислений следует переводить значения некоторых величин в систему, которая является удобной. Однако сделать это без ошибок иногда не получается, поскольку новички не придерживаются некоторых правил. Специалисты предлагают специальный алгоритм, позволяющий правильно осуществлять эту операцию:

Записать исходную величину.
Умножить на значение приставки, представленное в экспоненциальной форме (например, 1 мкА = 1 * 10^(-6)).
Записать результат.

Далее следует разобрать алгоритм перевода на практическом примере. Пусть нужно перевести 1200 мкА в амперы. Если воспользоваться вышеописанным алгоритмом, то получится такой результат:

1200 мкА (1 мк = 10^(-6)).
Умножение: 1200 * 10^(-6) = 12 * 10^2 * 10^(-6) = 12 * 10^(2 — 6) = 12 * 10^(-4).
Результат: 12 * 10^(-4).

Следует отметить, что представление приставки в экспоненциальной форме является удобной записью, поскольку экономит время (проще набрать на калькуляторе 12, а не 0,0012). Кроме того, перевод может сыграть важную роль при расчетах. Необходимо всегда соблюдать размерность величин.

Формулы и соотношения

Для расчетов следует знать основные законы и следствия из них.

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:

Правила Ома.
Закон теплового действия тока.
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).

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:

Нахождение сопротивлений резистора и источника питания: R = U / I, R = (e / i) — Rип и Rип = (e / i) — R.
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.

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:

Ток: I = Q / (Ut) = [(Q / (Rt)]^(1/2).
Напряжение: U = Q / (It) = [QRt]^(1/2).
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.

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:

Сделать выбор направления, по которому осуществляется обход: по часовой или против часовой стрелки.
Осуществить выбор направления протекания токов по цепи.
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.

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:

Общий ток через R: I = I1 + I2 = 2 * I2 + I2 = 3 * I2.
Необходимо рассмотреть левую ветвь: Е1 = I1 * r1 + I * R = 2 * I2 * r1 + 3 * I2 * R.
Составить уравнение: 12 = 2 * I2 * 0,1 + 3 * I2 * 2.
Упростить его: I2 * (2 * 0,1 + 3 * 2) = I2 * (0,2 + 6) = 6,2 * I2 = 12.
Решить равенство: I2 = 12 / 6,2 = 1,94 (A).
Вычислить искомое значение тока: I = 3 * I2 = 3 * 1,94 = 5,81 (А).
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.

Источник