При изучении физики или при рассматривании какой-либо технической документации нам может попадаться понятие "сила тока". Очень многие из нас поверхностно знакомы с этим термином. Кто-то даже помнит, что сила тока измеряется в Амперах. Но на этом, увы, знания заканчиваются.
Что же таит в себе этот термин? Давайте попробуем разобраться. Ведь это чуть ли не фундаментальное понятие для всей электрофизики.
Для начала отметим, что в первую очередь нужно понимать термин электрический ток. Про это мы подробно рассказали в этой статье. Здесь же вспомним, что электрический ток - это упорядоченное движение частиц. Эти частицы - это или "свободные" электроны, или ионы.
Логично предположить, что сила тока - это параметр, напрямую связанный с самим электрическим током.
Вспомним, что в учебнике определение силы тока сформулировано следующим образом:
Сила тока это величина, равная отношению количества заряда, прошедшего через некоторую поверхность за некоторое время, к величине этого промежутка времени. И измеряется всё это в Амперах.
Но что это за такие формулировки...
Количество заряда - обозначается оно как Q или dQ. Если представить себе это наглядно, то уместно будет сравнить заряд с картошкой, которая лежит в сумке. Каждый электрончик есть одна картошина. Следовательно, сумка картошки, где, например, 40 картошин и есть то самое количество заряда.
Логично провести параллель. Если на вас высыпать с балкона пакетик с 10 картошинами, будет не очень. Если на вас высыпать 40 картошин - будет похуже :)...Примерно также работает количество заряда. Запомним, что один электрон есть одна картошина из нашего примера.
Дальше речь идёт про некоторую площадь. Ну тут тоже легко сопоставить пример с картошкой. Если высыпать картошку через трубу, диаметром 20 см, то 40 картошин вывалится за 5 минут, а если через трубу с диаметром 40 см - то за 1 минуту (условно само собой). Значит, площадь тоже играет роль. Вы спросите, а где связь с электротехникой и как эту площадь трубы учесть тут? Всё просто :) Это, в самом простом случае, сечение нашего провода, где течет ток. Границами проходимости там будет являться сопротивление проводника. Примитивно - много электронов не пролезут в провод. А если их пихать, то проводник обгорит. Давка получилась и проводник сгорел насквозь.
Вы спросите, а почему же тогда в аналитической форме формула не имеет никакого упоминания про площадь? Тут бы стоило сразу вводить понятие плотность тока, но это отдельная тема. Здесь же мы должны понимать, что площадь эта тут вытянется из сопротивление и следовательно - через удельное сопротивление. В определении же площадь упоминается скорее как факт.
Ну и осталось у нас в формуле время. Что же оно означает? Ну вернемся к картошке, да и мы уже упоминали этот момент. В единицу времени через стандартное сечение могут пролететь 10 картошин, а могут 50 картошин (если физически конечно пролезут :)..)
Ещё тут фигурирует некоторая дельта. Что это? Производная конечно же? А зачем? Для того, чтобы можно было бы выделить минимальный размер интервала и добиться максимальной точности. Для обыденного понимания это не особенно принципиально.
Ещё нужно помнить, что величина скалярная. Значит, не имеет направления и существует как количественная характеристика.
Значит, как можно в простой форме сформулировать определение понятия сила тока?
Сила тока - это количество электричества, которое прошло за определенное время через некоторое сечение. Или сколько электронов пролезло через провод определенного сечения в единицу времени.
Почему сила? Потому что опять нужно представить картошку.
Или даже бандитов. Есть некоторый туннель определенного сечения. Через него к вам может прибежать один бандит с арматурой и поколотить вас, а могут прибежать сразу 5 бандитов и ещё сильнее поколотить вас. При этом, если выделить единицу времени, то так за минут прибегут 5 бандитов, а за две минуты прибегут уже 10 бандитов. Понимаете, как всё оно связано с силой? Некоторый численно условный показатель, введенный для удобства восприятия.
Это и есть аналог понятия "сила тока".