Формула электрического тока. По какой формуле можно рассчитать силу тока. Закон Ома. « ЭлектроХобби
Электрический ток, это именно та сила, которая течет во всей электротехники заставляя ее работать. Но сводить все к простому течению электротока по электрическим цепям в схемах неразумно, должна быть какая-то мера, определенная величина этой силы тока. Ведь если в электрической схеме пойдет слишком большой ток по проводникам, которые на него не рассчитаны, то просто эта схема выгорит. Из школьных уроков мы помним, что существуют так называемые формулы, которые и позволяют вычислять конкретные неизвестные величины имея при этом известные.
Вот самая базовая, наиболее используемая формула тока, по которой и вычисляется эта самая сила тока. В ней всего лишь три электрических величины (базовые электрические величины) — ток, напряжение и сопротивление.
Итак, сила тока на схемах обычно обозначается большой английской буквой «I». Единицей измерения тока является «Ампер».
Формула тока звучит следующим образом — электрический ток равен отношению напряжения (разности потенциалов) к сопротивлению. То есть, чтобы найти силу тока нам нужно просто напряжение разделить на сопротивление. Единицей измерения электрического напряжения является «Вольт», а сопротивления «Ом». Следовательно, известные вольты делим на известные омы и получаем ранее неизвестные амперы.
Эта же формула еще называется законом Ома. Она помогает найти из двух известных величин третью, которая неизвестна. Чтобы найти напряжение, то нужно силу тока перемножить на сопротивление, а для нахождения сопротивления нужно будет напряжение разделить на силу тока. Все достаточно просто. Данная формула тока подходит и для постоянного тока и для переменного, но именно с активным сопротивлением. То есть, по ней можно рассчитать те электрические цепи (участки цепей в схемах), которые содержать сопротивления в виде обычных нагревателей, резисторов, лампочек (не имеющих индуктивную и емкостную составляющую).
Индуктивностью обладают все катушки, а емкостью обладают все конденсаторы (они уже имеют реактивное сопротивление и рассчитываются по другой формуле).
Если говорить о формуле тока, которая ближе к научной сфере, то она уже будет иметь вид немного другой. Электрический ток изначально выражается как отношение количества электрических зарядов ко времени их прохождения через проводник.
Электрический ток это упорядоченное движение электрических зарядов (в твердых телах это электроны, а в жидких и газообразных телах это ионы). Так вот ток, это непосредственное движение этих зарядов и, естественно, что он определяется их количеством и временем течения. Электрические заряды измеряются в «Кулонах», ну а время в «секундах». Следовательно, чтобы узнать силу электрического тока нужно количество зарядов разделить на время их прохождения. То есть, кулоны делим на секунды и получаем амперы.
Повторюсь, что на практике при измерении и вычислении силы тока пользуются именно формулой закона Ома, поскольку приходится использовать при расчетах напряжение и сопротивление.
Именно они повсеместно будут встречаться в электрических схемах той или иной электротехники. Никаких кулонов (количества зарядов) вы при своей работе электриком не увидите!
Ну, и поскольку выше я затронул тему реактивного сопротивления, то пожалуй приведу формулу для нахождения силы тока именно для цепей, содержащих индуктивное и емкостное сопротивление.
По данной формуле можно найти силу тока, которая будет течь в электрической цепи с переменным, синусоидальным напряжением и содержащая реактивное сопротивление в виде катушки (индуктивности) или конденсатора (емкости). Думаю вы заметили, что в приведенной формуле изменился лишь тип сопротивления. Сама же основа — это все та же формула закона Ома, что была приведена в самом начале. Просто тут для нахождения индуктивного и емкостного сопротивления уже используются такие величины как частота, емкость и индуктивность, ну и еще «ПИ», которое равно 3,14.
P.S. Формулу электрического тока вы просто обязаны знать наизусть (если вы конечно электрик или электронщик).
Формула закона Ома будет вам полезна очень много раз. Как только нужно найти силу тока, напряжение или сопротивление (зная любые две величины из трех) вы быстро и без проблем сразу подставляете числа в эту формулу и вычислите неизвестные электрические величины.
Сила тока в физике — что это такое?
Электрический ток
По проводам течет электрический ток. Причем он именно «течет», практически как вода. Представим, что вы — счастливый фермер, который решил полить свой огород из шланга. Вы чуть-чуть приоткрыли кран, и вода сразу же побежала по шлангу. Медленно, но все-таки побежала.
Сила струи очень слабая. Потом вы решили, что напор нужен побольше и открыли кран на полную катушку. В результате струя хлынет с такой силой, что ни один помидор не останется без внимания, хотя в обоих случаях диаметр шланга одинаков.
А теперь представьте, что вы наполняете два ведра из двух шлангов. У зеленого напор сильнее, у желтого — слабее.
Быстрее наполнится то ведро, в которое льется вода из шланга с сильным напором. Все дело в том, что объем воды за равный промежуток времени из двух разных шлангов тоже разный. Иными словами, из зеленого шланга количество молекул воды выбежит намного больше, чем из желтого за равный период времени.
Если мы возьмем проводник с током, то будет происходить то же самое: заряженные частицы будут двигаться по проводнику, как и молекулы воды. Если больше заряженных частиц будет двигаться по проводнику, то «напор» тоже увеличится.
- Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц.
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
Сила тока
Сразу возникает потребность в величине, которой мы будем «напор» электрического тока измерять.
Сила тока — это физическая величина, которая показывает, какой заряд прошел через проводник за единицу времени.
Как обозначается сила тока?
Сила тока обозначается буквой I
Сила тока I — сила тока [A] q — заряд [Кл] t — время [с] |
Сила тока измеряется в амперах. Единица измерения выбрана не просто так.
Во-первых, она названа в честь физика Андре-Мари Ампера, который занимался изучением электрических явлений.
А во-вторых, единица этой величины выбрана на основе явления взаимодействия двух проводников.
Здесь аналогии с водопроводом провести, увы, не получится. Шланги с водой не притягиваются и не отталкиваются вблизи друг друга (а жаль, было бы забавно).
Когда ток проходит по двум параллельным проводникам в одном направлении, проводники притягиваются. А когда в противоположном направлении (по этим же проводникам) — отталкиваются.
За единицу силы тока 1 А 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 Н.
Задача
Найти силу тока в цепи, если за 2 секунды в ней проходит заряд, равный 300 мКл.
Решение:
Возьмем формулу силы тока
I = q/t
Подставим значения
I = 300 мКл / 2 с = 150 мА
Ответ: сила тока в цепи равна 150 мА
Чтобы хорошо запомнить теорию, нужно много практики.
Классический курс по физике для 10 класса в онлайн-школе Skysmart — отличная возможность попрактиковаться в решении задач.
Проводники и диэлектрики
Некоторые делят мир на черное и белое, а мы — на проводники и диэлектрики.
- Проводники — это материалы, которые проводят электрический ток. Самыми лучшими проводниками являются металлы.
- Диэлектрики — материалы, которые не проводят электрический ток. Изи!
Проводники | Диэлектрики |
Медь, железо, алюминий, олово, свинец, золото, серебро, хром, никель, вольфрам | Воздух, дистиллированная вода, поливинилхлорид, янтарь, стекло, резина, полиэтилен, полипропилен, полиамид, сухое дерево, каучук |
То, что диэлектрик не проводит электрический ток, не значит, что он не может накапливать заряд.
Накопление заряда не зависит от возможности его передавать.
Направление тока
Раньше в учебниках по физике писали так: когда-то давно решили, что ток направлен от плюса к минуса, а потом узнали, что по проводам текут электроны. Но электроны эти — отрицательные, а значит к минусу идти не могут. Но раз уже условились о направлении, поэтому оставим, как есть. Вопрос тогда возникал у всех: почему нельзя поменять направление тока? Но ответ так никто и не получил.
Сейчас пишут немного иначе: положительные частицы текут по проводнику от плюса к минусу, туда и направлен ток. Здесь вопросов ни у кого не возникает.
Так и какая версия верна? На самом деле, обе. Носители заряда в каждом типе материала разные. В металлах — это электроны, в электролитах — ионы. У каждого типа частиц свои знаки и потребность в том, чтобы бежать к противоположно заряженному полюса источника тока. Не будем же мы для каждого типа материала выбирать направление тока, чтобы решить задачу! Поэтому принято направлять ток от плюса к минусу. В большинстве задач школьного курса направление тока роли не играет, но есть то самое коварное меньшинство, где этот момент будет очень важным. Поэтому запомните — направляем ток от плюса к минусу. |
Источник тока
Вода в шланге берется из водопровода, ключа с водой в земле — в общем, не из ниоткуда. Электрический ток тоже имеет свой источник.
В качестве источника может выступить, например, гальванический элемент (привычная батарейка). Батарейка работает на основе химических реакций внутри нее. Эти реакции выделяют энергию, которая потом передается электрической цепи.
У любого источника обязательно есть полюса — «плюс» и «минус».
Полюса — это его крайние положения. По сути клеммы, к которым присоединяется электрическая цепь. Собственно, ток как раз течет от «+» к «-».
Амперметр
Мы знаем, куда ток направлен, в чем измеряется сила тока, как ее вычислить, зная заряд и время, за которое этот заряд прошел. Осталось только измерить.
Прибор для измерения силы тока называется амперметр. Его включают в электрическую цепь последовательно с тем проводником, в котором ток измеряют.
Амперметры бывают очень разными по принципу действия: электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, тепловые и индукционные — и это только самые распространенные.
Мы рассмотрим только принцип действия теплового амперметра, потому что для понимания принципа действия других устройств необходимо знать, что такое магнитное поле и катушки.
Тепловой амперметр основан на свойстве тока нагревать провода.
Устроен так: к двум неподвижным зажимам присоединена тонкая проволока. Эта тонкая проволока оттянута вниз шелковой нитью, связанной с пружиной. По пути эта нить петлей охватывает неподвижную ось, на которой закреплена стрелка. Измеряемый ток подводится к неподвижным зажимам и проходит через проволоку (на рисунке стрелками показан путь тока).
электрического тока | Формула и определение
магнитное поле, создаваемое электрическим током
См. все средства массовой информации
- Связанные темы:
- переменный ток ток смещения электродвижущая сила теллурический ток постоянный ток
См. весь связанный контент →
электрический ток , любое движение носителей электрического заряда, таких как субатомные заряженные частицы (например, электроны с отрицательным зарядом, протоны с положительным зарядом), ионы (атомы, которые потеряли или приобрели один или несколько электронов ) или дырки (дефицит электронов, который можно рассматривать как положительные частицы).
Электрический ток в проводе, где носителями заряда являются электроны, является мерой количества заряда, проходящего через любую точку провода в единицу времени. В переменном токе движение электрических зарядов периодически меняется на противоположное; на постоянном токе нет. Во многих контекстах направление тока в электрических цепях принимается за направление потока положительного заряда, направление, противоположное фактическому дрейфу электронов. При таком определении ток называется обычным током.
Britannica Quiz
27 правильных или неверных вопросов из самых сложных научных викторин Britannica
Как много вы знаете о Марсе? Как насчет энергии? Думаете, будет проще, если вам придется выбирать только правду или ложь? Узнайте, что вы знаете о науке с помощью этой сложной викторины.
Узнайте, почему низкое сопротивление меди делает ее отличным проводником электрического тока
Посмотреть все видео к этой статье Ток обычно обозначается символом я .
Закон Ома связывает ток, протекающий по проводнику, с напряжением В и сопротивлением Р ; то есть В = I R . Альтернативная формулировка закона Ома: I = V / R .
Ток в газах и жидкостях обычно состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных ионов в противоположном направлении. Чтобы учесть общее влияние тока, его направление обычно принимают за направление положительного носителя заряда. Ток отрицательного заряда, движущийся в противоположном направлении, эквивалентен положительному заряду той же величины, движущемуся в обычном направлении, и должен учитываться как вклад в общий ток. Ток в полупроводниках состоит из движения дырок в обычном направлении и электронов в противоположном направлении.
Существуют токи многих других видов, например, пучки протонов, позитронов или заряженных пионов и мюонов в ускорителях частиц.
Электрический ток создает сопровождающее магнитное поле, как в электромагнитах.
Когда электрический ток течет во внешнем магнитном поле, на него действует магнитная сила, как в электродвигателях. Тепловые потери или энергия, рассеиваемая электрическим током в проводнике, пропорциональны квадрату силы тока.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Распространенной единицей электрического тока является ампер, который определяется как поток заряда в один кулон в секунду, или 6,2 × 10 18 электронов в секунду. Сантиметр-грамм-секунда единиц силы тока является электростатической единицей заряда (эсу) в секунду. Один ампер равен 3 × 10 9 эсу в секунду.
Коммерческие линии электропередач обеспечивают около 100 ампер для обычного дома; 60-ваттная лампочка потребляет около 0,5 ампер тока, а комнатный кондиционер — около 15 ампер. (Подробнее об электрическом токе см. см. электричество: постоянный электрический ток и электричество: переменный электрический ток.
)
Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.
Объяснение урока: расчет электрического тока в проводе
В этом пояснительном объяснении мы узнаем, как рассчитать электрический ток в простой цепи.
Цепь — это путь, по которому может протекать электрический заряд.
Электрический заряд измеряется в кулонах. Символ единицы для кулона С; например, заряд электрона выражается как −1,6×10 С,
Поток электрического заряда представляет собой электрический ток. Электрический ток измеряется в единицах «ампер». Символ единицы для ампер A.
Кулоны и ампер обычно используются, когда изучая электричество, и важно помнить, что они измеряют разные вещи. кулон измеряет заряд, а Ампер измеряет расход заряда.
Один ампер тока равен
один кулон заряда, проходящего через точку провода в
одна секунда.
Мы можем измерить, сколько заряда проходит
в течение любого промежутка времени — это не должно быть только
одна секунда. Мы просто находим ток, разделив
сумма заряда по времени, за которое был измерен заряд.
Ток можно рассчитать по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 представляет ток, 𝑄 представляет заряд, а 𝑡 представляет время.
Определение: электрический ток в проводе
Электрический ток 𝐼 в проводе можно найти по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝑄 представляет собой количество заряда, которое проходит через точку провода в течение некоторого времени, 𝑡.
Мы можем попрактиковаться в использовании этого уравнения на нескольких примерах.
Пример 1: расчет потока заряда при заданном токе
На схеме показана электрическая цепь, состоящая из элемента и лампочки. Ток в цепи равен 2 ампера. Сколько зарядов проходит мимо точки P в цепи за 1 секунду?
Ответ
Напомним, что один ампер
тока определяется как один кулон
заряда, проходящего через точку за одну секунду.
Нам говорят, что сила тока в цепи равна 2 А.
Следовательно, мы знаем, что через точку проходит 2 кулона заряда П за 1 секунду.
Пример 2: Сравнение токов в нескольких цепях
Fares устанавливает три цепи. Он измеряет, сколько заряда проходит через каждую цепь за то же время. Его результаты представлены в следующей таблице.
| Заряд | ВРЕМЯ | ||
|---|---|---|---|
| Схема 1 | 20 Кулона | 5 секунд | |
| Схема 2 | 25 COUL0113 | 12 кулонов | 5 секунд |
Какая цепь имеет наибольший ток?
Ответ
Напомним, что ток можно найти по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время.
Мы подставим значения из таблицы в приведенное выше уравнение для расчета текущих значений 𝐼, 𝐼 и 𝐼. Нижние индексы 1, 2 и 3 указывают, для какой цепи измеряется ток.
Подставляя в схему 1 измерения заряда и времени, имеем
𝐼=205=4.
CsA
Следовательно, сила тока в цепи 1 составляет 4 ампера.
Переходя к схеме 2, мы имеем 𝐼=255=5.CsA
Ток в цепи 2 составляет 5 ампер.
Для контура 3, 𝐼=125=2,4.CsA
Значит, сила тока в цепи 3 составляет 2,4 ампера.
Следовательно, цепь 2 имеет наибольший ток.
Пример 3: Сравнение токов в нескольких цепях
На схеме показаны две цепи, цепь 1 и цепь 2. В цепи 1, Через лампочку протекает заряд 28 Кл. 14 секунд. В цепи 2, Через зуммер проходит заряд 9 кул. 3 секунды. В какой цепи сила тока больше?
Ответ
Мы хотим сравнить ток в двух разных цепях. Напомним формулу расчета тока, 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время. Мы можем найти ток в цепях, подставив данные количества заряда и времени для каждой цепи в это уравнение.
Для контура 1 имеем 𝐼=2814=2.CsA
Итак, мы нашли, что сила тока в цепи 1 составляет 2 ампера.
Для контура 2 имеем 𝐼=93=3.CsA
Ток в цепи 2 составляет 3 ампера.
Следовательно, ток больше в цепи 2 .
Пример 4: Зависимость между током и количеством заряда, движущегося в цепи
На схеме показана электрическая цепь, содержащая элемент и лампочку. Количество заряда, протекающего мимо точки P в одну секунду 12 кулонов. Если количество заряда, протекающего мимо точки P за одну секунду должны были удвоиться, на во сколько раз изменится сила тока в цепи?
Ответ
Мы хотим понять, как удвоение количества заряда, протекающего через точку, влияет на ток в цепи. мы можем начать
вспомнив формулу тока,
𝐼=𝑄𝑡,
где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время. Мы будем
используйте эту формулу, чтобы найти два текущих значения, которые мы будем называть 𝐼o и 𝐼d.
нижние индексы o и d указывают схему с исходным или удвоил сумму платежа .
Чтобы вычислить первоначальную величину тока, мы имеем 𝐼=121=12,oCsA поэтому ток изначально 12 ампер.
После удвоения количества заряда получается 24 кулона прохождение точки P за одну секунду. Подставляя это в уравнение, мы имеем 𝐼=241=24.dCsA
После удвоения заряда ток 24 ампера.
Таким образом, увеличение точки прохождения заряда P в одна секунда в 2 раза увеличивает ток до увеличить на а коэффициент 2 .
Пример 5: Понимание электрического тока в цепи
Объясните, что подразумевается под фразой электрический ток в цепи .
Ответ
Нас попросили написать краткое описание электрического тока в цепи. Для начала вспомним, что электрический ток это движение электрического заряда. Ток измеряет, насколько быстро заряд проходит через что-либо.
В цепи мы видим отрицательно заряженные электроны, движущиеся по проводу. Мы смотрим на одну точку провода, чтобы измерить его ток.