Электрический ток — упорядоченное движение носителей электрического заряда, то есть электронов, по замкнутой цепи. Проводниками тока служат различные материалы: металлы, жидкости и даже газы. Количество электронов, проходящих через сечение проводника, зависит от характеристик цепи и подключенных к ней элементов. Именно направленное движение заряженных частиц создает силу тока, которая лежит в основе работы большинства электрических приборов и систем [1]. РБК Life объясняет, кто открыл силу тока, как ее найти и чем измерить.
Что такое сила тока
Сила тока — это физическая величина, которая показывает электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за одну секунду [2].
Понятие «сила тока» ввел французский физик Андре Ампер. В начале XIX века ученые изучали взаимосвязи между электричеством и магнетизмом — явлениями, которые ранее казались не связанными друг с другом. Ханс Кристиан Эрстед провел эксперимент, в рамках которого обнаружил, что провод с электрическим током отклоняет магнитную стрелку компаса. Явление заинтересовало Ампера, который провел серию фундаментальных экспериментальных и математических исследований взаимосвязи между электричеством и магнетизмом. Результатом работы стал закон, который теперь носит его имя [3].
Силу тока измеряют для расчета мощности приборов, управления аккумуляторами и батареями и обеспечения пожарной безопасности.
В чем измеряется сила тока
Сила тока измеряется в амперах — А [4]. Единица измерения получила название в честь Андре Ампера. Обозначение А ученые приняли в 1881 году на первом Международном конгрессе электриков в Париже. Сегодня ампер — одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ) [5].
Сила тока в один ампер будет достигнута, если 6,24 квинтиллиона (то есть 6 240 000 000 000 000 000) электронов пройдут через поперечное сечение проводника в течение одной секунды [1].
Формула силы тока
I = q : t, где:
- I — сила тока, измеряется в амперах (А);
- q — заряд электронов, прошедший через поверхность, измеряется в кулонах (русское обозначение — Кл; международное — C);
- t — время, которое потребовалось заряду для прохождения всей цепи, измеряется в секундах.
Например, через поперечное сечение проводника за 5 секунд прошел заряд, равный 150 Кл. Рассчитаем силу тока по формуле I = q : t. 150 : 5 = 30 (А).
Запомнить формулу поможет треугольник силы тока.
Расчет силы тока по мощности и напряжению
I = P : U, где:
- I — сила тока, измеряется в амперах (А);
- P — мощность, измеряется в ваттах (Вт);
- U — напряжение, измеряется в вольтах (В).
Например, если электрический прибор потребляет мощность 600 Вт при напряжении 200 В, то сила тока в цепи составит I = P : U = 600 : 200 = 3 (А).
Математическую взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением показывают с помощью треугольника Ома.
Прибор для измерения силы тока
Амперметр — прибор для измерения силы тока в амперах [6]. Его подключают в цепь последовательно с тем элементом, силу тока через который нужно измерить. В последовательной цепи она везде одинакова, поэтому амперметр может точно показать величину тока, проходящего через нагрузку [7].
Амперметры бывают разных типов.
- Амперметр системы д’Арсонваля измеряет постоянный ток с помощью катушки, подвешенной между полюсами магнита. Его точность составляет от 0,1 до 2%.
- Электродинамический амперметр использует подвижную катушку, которая вращается в магнитном поле, создаваемом неподвижной катушкой. Он способен измерять как постоянный, так и переменный ток с высокой точностью — от 0,1 до 0,25%.
- Тепловой амперметр применяют для измерения переменного тока, он работает на основе нагрева проволоки протекающим током. Расширение проволоки указывает на величину тока. Точность такого прибора варьируется от 0,5 до 3%.
- Цифровой амперметр использует сложные схемы, чтобы преобразовать аналоговый (непрерывный) ток в цифровой сигнал. Он отличается высокой точностью — 0,1% [8].
Современный амперметр можно купить на любом маркетплейсе. Цена начинается от 150–200 руб. Также есть мультитестеры (от 400 руб.) — устройства, которые работают и как амперметр (измеряют силу тока), и как вольтметр (напряжение).
Читайте также:
Трамп анонсировал новые встречи США и России
Киев после встречи с США выразил готовность к прекращению огня на 30 дней
Зеленский назвал момент, когда заработает возможное прекращение огня