Чем измеряется сила тока: В чем измеряется сила тока: единица измерения, формула

Содержание

Физика 8 класс. Сила тока. Единицы силы тока :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. СИЛА ТОКА

Направленное движение заряженных частиц называется электрическим током.

Условия существования электрического тока в проводнике:
1. наличие свободных заряженных частиц ( в металлическом проводнике — свободных электронов),
2. наличие электрического поля в проводнике
(электрическое поле в проводнике создается источниками тока.).

Электрический ток имеет направление.
За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Сила тока ( I )- скалярная величина, равная отношению заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t , в течение которого шел ток.

Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.

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 поводников 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 А принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной 1м, расположенные на растоянии 1м друг от друга, взаимодействуют с силой 0,0000002 Н.

АНДРЕ-МАРИ АМПЕР
(1775 — 1836)
— французский физик и математик

— ввел такие термины, как электростатика, электродинамика, соленоид, ЭДС, напряжение, гальванометр, электрический ток и т. д.;
— предположил, что, вероятно, возникнет новая наука об общих закономерностях процессов управления и предложил назвать ее «кибернетикой»;

— открыл явление механического взаимодействия проводников с током и правило определения направления тока;
— имеет труды во многих областях наук: ботанике, зоологии, химии, математике, кибернетике;

— его именем названа единица измерения силы тока — 1 Ампер.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОКИ В ПРИРОДЕ.

Мы живем в океане электрических разрядов, создаваемых машинами, станками и людьми. Эти разряды — кратковременные электрические токи не так мощны, и мы их часто не замечаем. Но они все-таки существуют и могут принести немало вреда!

Что такое молния?

В результате движения и трения друг о друга воздушные слои в атмосфере электризуются. В облаках с течением времени скапливаются большие заряды. Они-то и являются причиной молний.

В момент, когда заряд облака станет большим, между его частями, имеющими противоположные по знаку заряды, проскакивает мощная электрическая искра – молния. Молния может образовываться между двумя соседними облаками и между облаком и поверхностью Земли. В этом случае под действием электрического поля отрицательного заряда нижней части облака поверхность Земли под облаком электризуется положительно. В результате молния ударяет в землю.
Природа молнии стала проясняться после исследований, проведенных в XVIII столетии русскими учеными М.В.Ломоносовым и Г.Рихманом и американским ученым Б.Франклином.

НЕУЖЕЛИ ?

Обычно молнию рисуют бьющей сверху вниз. Между тем в действительности свечение

начинается снизу и только затем распространяется по вертикальному каналу.
Молния – точнее ее видимая фаза, оказывается, бьет снизу вверх!

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ!

1. Как уберечься от молнии?
( или устройство громоотвода)
2. Эта загадочная молния!

А ЕСТЬ ЛИ ГРОМООТВОД У ТЕБЯ НА ДАЧЕ?

Одним из первых в мире громоотводов (молниеотводов) водрузил над крестом своего храма сельский священник из Моравии по имени Прокоп Дивиш, крестьянский сын, ученый и изобретатель.
Это было в июне 1754 года.
___

Первый в России молниеотвод появился в 1756 г. над Петропавловским собором в Петербурге.
Он был сооружен после того, как молния дважды ударила в шпиль собора и подожгла его.

Устали? — Отдыхаем!

Электричество и магнетизм

Таким образом, скорость  в выражении (4.7) — это дрейфовая скорость носителей тока в присутствии внешнего электрического поля или любого другого силового поля, обуславливающего направленное (упорядоченное) движение носители заряда. Если в веществе возможно движение зарядов разного знака, то полная плотность тока определяется векторной суммой плотностей потоков заряда каждого знака.

Как уже указывалось, в отсутствие электрического поля движение носителей заряда хаотично и не создает результирующего тока. Если, приложив электрическое поле, сообщить носителям заряда даже малую (по сравнению с их тепловой скоростью) скорость дрейфа, то, из-за наличия в проводниках огромного количества свободных электронов, возникнет значительный ток.

Поскольку дрейфовая скорость носителей тока создается электрическим полем, логично предположить пропорциональность

так что и плотность тока будет пропорциональна вектору напряженности (рис.

4.4)

                              

(4.9)

Более подробно этот вопрос обсуждается в Дополнении

Входящий в соотношение (4.9) 

Коэффициент пропорциональности   называется проводимостью вещества проводника. 

Проводимость связывает напряженность поля в данной точке с установившейся скоростью «течения» носителей заряда. Поэтому она может зависеть от локальных свойств проводника вблизи этой точки (то есть от строения вещества), но не зависит от формы и размеров проводника в целом. Соотношение (4.9) носит название

закона Ома для плотности тока в проводнике (его называют также законом Ома в дифференциальной форме).

Рис. 4.4. Силовые линии электрического поля совпадают с линиями тока 

Чтобы понять порядки величин, оценим дрейфовую скорость носителей заряда в одном из наиболее распространенных материалов — меди. Возьмем для примера силу тока I = 1 А, и пусть площадь поперечного сечения провода составляет
1 мм2 = 10–6 м2. Тогда плотность тока равна j = 106 А/м2. Теперь воспользуемся соотношением (4.7)

Носителями зарядов в меди являются электроны (е = 1.6·10-19 Кл), и нам осталось оценить их концентрацию . В таблице Менделеева медь помещается в первой группе элементов, у нее один валентный электрон, который может быть отдан в зону проводимости. Поэтому число свободных электронов примерно совпадает с числом атомов. Берем из справочника плотность меди —

r Cu=8,9·10кг/м3. Молярная масса меди указана в таблице Менделеева — MCu = 63,5·10–3 кг/моль. Отношение 

 

— это число молей в 1 м3. Умножая на число Авогадро Na = 6,02·1023 моль–1, получаем число атомов в единице объема, то есть концентрацию электронов

Теперь получаем искомую оценку дрейфовой скорости электронов

Для сравнения: скорости хаотического теплового движения электронов при 20°С в меди по порядку величины составляют 106 м/с, то есть на одиннадцать порядков величины больше. 

Возьмем произвольную воображаемую замкнутую поверхность S, которую в разных направлениях пересекают движущиеся заряды. Мы видели, что полный ток через поверхность равен

где dq — заряд, пересекающий поверхность за время dt. Обозначим через q ‘ заряд, находящийся внутри поверхности. Его можно выразить через плотность заряда , проинтегрированную по всему объему, ограниченному поверхностью

Из фундаментального закона природы — закона сохранения заряда — следует, что заряд dq, вышедший через поверхность за время dt, уменьшит заряд q ‘ внутри поверхности точно на эту же величину, то есть dq ‘ = –dq  или

Подставляя сюда написанные выше выражения для скоростей изменения заряда внутри поверхности , получаем математическое соотношение, выражающее

закон сохранения заряда в интегральной форме

                          

(4.10)

Напомним, что интегрирования ведутся по произвольной поверхности S и ограниченному ею объему V.

Что такое Ампер

Ампе́р (обозначение: А) — единица измерения силы электрического тока в системе СИ, а также единица магнитодвижущей силы и разности магнитных потенциалов (устаревшее наименование — ампер-виток).

1 Ампер это сила тока, при которой через проводник проходит заряд 1 Кл за 1 сек.

\[ \mbox{I} = \dfrac{\mbox{q}}{\mbox{t}} \qquad \qquad \mbox{1A} = \dfrac{\mbox{1Кл}}{\mbox{1c}} \]

Одним Ампером называется сила постоянного тока, текущего в каждом из двух параллельных бесконечно длинных бесконечно малого кругового сечения проводников в вакууме на расстоянии 1 метр, и создающая силу взаимодействия между ними 2×10−7 ньютонов на каждый метр длины проводника.

Ампер назван в честь французского физика Андре Ампера.

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.

Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 А декаампер даА daA 10−1 А дециампер дА dA
102 А гектоампер гА hA 10−2 А сантиампер сА cA
103 А килоампер кА kA 10−3 А миллиампер мА mA
106 А мегаампер МА MA 10−6 А микроампер мкА µA
109 А гигаампер ГА GA 10−9 А наноампер нА nA
1012 А тераампер ТА TA 10−12 А пикоампер пА pA
1015 А петаампер ПА PA 10−15 А фемтоампер фА fA
1018 А эксаампер ЭА EA 10−18 А аттоампер аА aA
1021 А зеттаампер ЗА ZA 10−21 А зептоампер зА zA
1024 А йоттаампер ИА YA 10−24 А йоктоампер иА yA
     применять не рекомендуется

Физическое значение данного параметра состоит в следующем:

  • Элементарные частицы постоянно текут по бесконечно тонким и длинным проводникам в одном направлении;
  • Цепь находится в вакууме, и потенциалы расположены параллельно друг к другу с расстоянием в один метр;
  • Сила притяжения или отталкивания между ними составляет 2*10-7 Ньютона.

На практике такие условия даже в лаборатории воспроизвести невозможно, поэтому для установления эталона и тарирования измерительных приборов специалисты мерили уровень взаимодействия, возникающий между двумя катушками с большим количеством проводов минимального сечения.

Связь с другими единицами СИ

Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение проходит заряд, равный 1 кулону.

Если конденсатор ёмкостью в 1 фарад заряжать током 1 ампер, то напряжение на обкладках будет возрастать на 1 вольт каждую секунду.

Сокращённое русское обозначение а, международное А. Весьма малые токи (например, в радиолампах) измеряются в тысячных долях а — миллиамперах (ма или mА), а особо малые токи — в миллионных долях а — микроамперах (мка или μА). Человек начинает ощущать проходящий через его тело ток, если он не ниже 0,5 ма. Ток в 50 ма опасен для жизни человека. Квартирный ввод рассчитывается на ток силой от 5 до 20 а; ток ламп накаливания мощностью 60 вт при напряжении 127 в имеет около 0,5 а.

Ампер-час — единица количества электричества, применяемая для измерения ёмкости аккумуляторов и гальванических элементов. Сокращённое русское обозначение а-ч, международное Аh. Один а-ч равен количеству электричества, проходящему через проводник в течение 1 часа при токе в 1 ампер. 1 а-ч = 3600 кулонам (основным единицам количества электричества).

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.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!
Больше интересного в телеграм @calcsbox

как связаны между собой напряжение, ток и сопротивление

Добавлено 30 сентября 2020 в 00:30

Сохранить или поделиться

Первая и, возможно, самая важная взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением называется законом Ома, который был открыт Георгом Симоном Омом и опубликован в его статье 1827 года «Гальваническая цепь, исследованная математически».

Напряжение, ток и сопротивление

Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий электрическому заряду непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение электрического заряда по проводникам цепи называется током, и о нем часто говорят как о «потоке», как о потоке жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая носители заряда «течь» по цепи, называется напряжением. Напряжение – это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками. Когда мы говорим об определенной величине напряжения, присутствующего в цепи, мы имеем в виду измерение потенциальной энергии для перемещения носителей заряда из одной конкретной точки этой цепи в другую конкретную точку. Без упоминания двух конкретных точек термин «напряжение» не имеет значения.

Ток, как правило, проходит через проводники с некоторой степенью трения или противодействия движению. Это противодействие движению правильнее называть сопротивлением. Величина тока в цепи зависит от величины напряжения и величины сопротивления в цепи, препятствующего прохождению тока. Как и напряжение, сопротивление – это величина, измеряемая между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как «между» двумя точками в цепи.

Единицы измерения: вольт, ампер и ом

Чтобы иметь возможность делать осмысленные утверждения об этих величинах в цепях, нам нужно уметь описывать их количества так же, как мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любые другие физические величины. Для массы мы можем использовать единицы «килограмм» или «грамм». Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусы Цельсия. В таблице ниже приведены стандартные единицы измерения электрического тока, напряжения и сопротивления:

Единицы измерения тока, напряжения, сопротивления
ВеличинаСимволЕдиница измеренияСокращение единицы измерения
ТокIАмперА
НапряжениеVВольтВ
СопротивлениеRОмОм

«Символ», присвоенный каждой величине, представляет собой стандартную букву латинского алфавита, используемую для представления этой величины в формулах. Подобные стандартизированные буквы распространены во всех физических и технических дисциплинах и признаны во всем мире. «Сокращение единицы измерения» для каждой величины представляет собой алфавитный символ(ы), используемый в качестве сокращенного обозначения конкретной единицы измерения.

Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: ампер в честь француза Андре М. Ампера, вольт в честь итальянца Алессандро Вольта, а ом в честь немца Георга Симона Ома.

Математический символ для каждой величины также имеет значение. «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя («Resistance» и «Voltage», соответственно), тогда как «I» для тока кажется немного странным. Предполагается, что буква «I» должна представлять «интенсивность» («Intensity»)(потока заряда). Судя по исследованиям, которые мне удалось провести, кажется, что есть некоторые разногласия по поводу значения слова «I». Другой символ напряжения, «E», означает «электродвижущую силу» («Electromotive force»). Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя в некоторых текстах «E» зарезервировано для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или генератор), а «V»– для обозначения напряжения на любом другом элементе.

Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (так называемые «мгновенные» значения). Например, напряжение батареи, которое стабильно в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой «E», тогда как пиковое напряжения при ударе молнии в тот самый момент, когда она попадает в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначаться строчной буквой «е» (или строчной буквой «v»), чтобы отметить это значение как имеющееся в один момент времени. Это же соглашение о нижнем регистре справедливо и для тока: строчная буква «i» представляет ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений в цепях постоянного тока, которые стабильны во времени, будут обозначаться заглавными буквами.

Кулон и электрический заряд

Одна из основных единиц электрических измерений, которую часто преподают в начале курсов электроники, но нечасто используют впоследствии, – это кулон – единица измерения электрического заряда, пропорциональная количеству электронов в несбалансированном состоянии. Один кулон заряда соответствует 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Символом количества электрического заряда является заглавная буква «Q», а единица измерения кулонов обозначается «Кл». Единица измерения тока, ампер, равна 1 кулону заряда, проходящему через заданную точку в цепи за 1 секунду. В этом смысле, ток – это скорость движения электрического заряда через проводник.

Как указывалось ранее, напряжение – это мера потенциальной энергии на единицу заряда, доступная для стимулирования протекания тока из одной точки в другую. Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт», мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциальной энергией». Общей метрической единицей измерения энергии любого вида является джоуль, равный количеству работы, совершаемой силой в 1 ньютон при движении на 1 метр (в том же направлении). В этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоулю электрической потенциальной энергии на (деленному на) 1 кулон заряда. Таким образом, 9-вольтовая батарея выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон заряда, проходящего через цепь.

Эти единицы и символы электрических величин станут очень важны, когда мы начнем исследовать отношения между ними в цепях.

Формула закона Ома

Основное открытие Ома заключалось в том, что величина электрического тока, протекающего через металлический проводник в цепи, при любой заданной температуре прямо пропорциональна напряжению, приложенному к нему. Ом выразил свое открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь напряжения, тока и сопротивления:

\[E=IR\]

В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току (I), умноженному на сопротивление (R). Используя алгебру, мы можем преобразовать это уравнение в других два варианта, решая его для I и R соответственно:

\[I = \frac{E}{R}\]

\[R = \frac{E}{I}\]

Анализ простых схем с помощью закона Ома

Давайте посмотрим, как эти формулы работают, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:

Рисунок 1 – Пример простой схемы

В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току (лампа справа). Это позволяет очень легко применить закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.

В этом первом примере мы вычислим величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):

Рисунок 2 – Пример 1. Известны напряжение источника и сопротивление лампы

Какая величина тока (I) в этой цепи?

\[I = \frac{E}{R} = \frac{12 \ В}{3 \ Ом} = 4 \ А\]

Во втором примере мы вычислим величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):

Рисунок 3 – Пример 2. Известны напряжение источника и ток в цепи

Какое сопротивление (R) оказывает лампа?

\[R = \frac{E}{I} = \frac{36 \ В}{4 \ А} = 9 \ Ом\]

В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):

Рисунок 4 – Пример 3. Известны ток в цепи и сопротивление лампы

Какое напряжение обеспечивает батарея?

\[E = IR = (2 \ А)(7 \ Ом) = 14 \ В\]

Метода треугольника закона Ома

Закон Ома – очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он так часто используется при изучении электричества и электроники, что студент должен запомнить его. Если вы не очень хорошо умеете работать с формулами, то для его запоминания существует простой прием, помогающий использовать его для любой величины, зная две других. Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:

Рисунок 5 – Треугольник закона Ома

Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:

Рисунок 6 – Закон Ома для определения R

Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:

Рисунок 7 – Закон Ома для определения I

Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:

Рисунок 8 – Закон Ома для определения E

В конце концов, вам придется научиться работать с формулами, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может облегчить запоминание ваших первых вычислений. Если вам удобно работать с формулами, всё, что вам нужно сделать, это зафиксировать в памяти E = IR и вывести из нее две другие формулы, когда они вам понадобятся!

Резюме

  • Напряжение измеряется в вольтах, обозначается буквами «E» или «V».
  • Сила тока измеряется в амперах, обозначается буквой «I».
  • Сопротивление измеряется в омах, обозначается буквой «R».
  • Закон Ома: E = IR; I = E/R; R = E/I

Оригинал статьи:

Теги

Закон ОмаЗарядКулонОбучениеСила токаСопротивлениеСхемотехникаЭлектрический токЭлектрическое напряжение

Сохранить или поделиться

(решено) — 1. Электрический ток измеряется в единицах (a) вольт, (b) … (1 ответ)

1. Электрический ток измеряется в единицах (a) вольт, (b) кулонах, (в) амперы, (г) Ом. 2 Поток заряда в проводнике требует (а) сопротивления, (б) чистого заряда, (в) металлического проводника, (г) энергии на разницу зарядов. 3. Электрический ток: (а) то же самое, что и потенциал, (б) то же самое, что и сопротивление, (с) то же самое, что и мощность, (г) поток заряда через цепь. 4. Батарея — это устройство, которое преобразует (а) электрическую энергию в механическую энергию, (б) химическую энергию в механическую энергию, (в) химическую энергию в электрическую энергию (г) ничего из вышеперечисленного. 5. Противодействие материала потоку электрического тока называется (а) напряжением, (б) реактивным сопротивлением, (в) трением, (г) сопротивлением. 6.Электрическая мощность равна (а) ток, умноженный на напряжение, (б) ток в квадрате, умноженный на сопротивление, (в) квадрат напряжения, деленный на сопротивление, (г) все это. 7. Электроэнергия измеряется в единицах: (a) джоули, (b) джоули в секунду, (c) джоули, умноженные на секунды, (d) ни одно из этих значений. 8. Что одинаково для каждого компонента в последовательной электрической цепи? (а) мощность, (б) ток, (в) напряжение, (г) сопротивление.9. Что одинаково для каждого компонента в параллельной электрической цепи? (а) сопротивление (б) мощность, (в) ток, (г) напряжение. В последовательной электрической цепи полное сопротивление равно (а) произведению, (б) квадрату, (в) сумме, (г) обратной величине отдельных сопротивлений. 11. Ток 5 А протекает через резистор 20 Ом. Какая разница напряжений на этом резисторе? (a) 4 вольт (b) 25 вольт (c) 50 вольт (d) 100 вольт 12. Через резистор протекает ток величиной 2 А с разностью напряжений 120 В.Какое сопротивление у этого резистора? (a) 240 Ом (b) 100 Ом (c) 60 Ом (d) 80 Ом 13. В фонарике батарея обеспечивает в общей сложности 3 вольта на лампочку. Если лампа фонаря имеет рабочее сопротивление 5 Ом, ток через лампочку составляет? (a) 2 A (b) 0,6 A (c) 15 A (d) 6 A 14 Падение потенциала 40 В измеряется на резисторе 200 Ом. Какую мощность развивает резистор? (a) 8000 Вт (b) 5 Вт (c) 8 Вт (d) 10 Вт 15 A разность потенциалов 20 вольт поддерживает ток 2 ампера в резисторе.Полная энергия за 5 секунд составляет (а) 100 джоулей (б) 50 джоулей (в) 200 джоулей (г) 2 джоулей 16. Три резистора на 24 Ом, 16 Ом и 20 Ом подключены последовательно друг к другу. Какое эквивалентное сопротивление этой комбинации? (a) 40 Ом (b) 36 Ом (c) 60 Ом (d) 120 Ом 17. Три резистора на 4 Ом, 6 Ом и 12 Ом подключены параллельно друг другу. Какое эквивалентное сопротивление этой комбинации? (a) 22 Ом (b) 10 Ом (c) 8 Ом (d) 2 Ом 18. Три резистора на 24 Ом, 16 Ом и 20 Ом последовательно подключены к батарее. Через эту цепь будет протекать ток в 3 ампера, когда разность потенциалов батареи составляет (a) 20 вольт (b) 18 вольт (c) 200 вольт (d) 180 вольт 19. Как долго должна использоваться лампочка мощностью 100 Вт. чтобы рассеять 1000 джоулей электрической энергии? (a) 100000 секунд (b) 10000 секунд (c) 100 секунд (d) 10 секунд 20. Вода из нагревателя поглощает шесть тысяч джоулей энергии за 2 минуты. Какую мощность обеспечивает обогреватель? (a) 3000 Вт (b) 1000 Вт (c) 100 Вт (d) 50 Вт

Как измерить электрический ток, Руководство по измерению постоянного электрического тока

Введение: сантехника аналогия Возможно, вы слышали это раньше.Электричество и сантехника аналогична. В одном случае у вас есть электроны, текущие по проводу, и в другом случае вода течет по трубе. То, что делает воду движение в трубе происходит под давлением. То, что заставляет электроны двигаться в проводе, — это Напряжение. Количество воды, перемещаемой по трубе, измеряется в галлонах. Номер электронов, или количество заряда, перемещаемого по проводу, измеряется в кулонов (кулон — это фиксированное количество электронов, например дюжина, но больше).

Вот таблица, показывающая аналогию

Concept Сантехника Электричество Комментарии
Движущая «сила» Давление Напряжение
Кол-во галлонов Кулоны 6,24 x 10 18 электронов на кулон
Расход галлонов в минуту Ампер 1 ампер — это один кулон в секунду

Сантехнический вариант основной схемы Электрический вариант основной схемы

Теперь вопрос в том, как измерить скорость течь, или ток по одному из путей?

Давление или напряжение относительно легкий.В сантехническом случае вы просто просверливаете отверстие в трубе и добавляете давление измерять. В электрическом корпусе вы подключаете вольтметр между точкой интерес и почва.

Для измерения давления просто просверлите и нарезайте отверстие
в трубка и ввинтить манометр
Измерение напряжения в любой точке цепи

Для измерения расхода в трубе необходимо отрезать трубу и вставьте расходомер.Чтобы измерить силу тока, вам нужно отрезать схему и установить амперметр

Расходомеры необходимо вставить в поток
путем обрезки труба.
Амперметры также должны быть вставлены в поток
ток путем разрезания цепи

Как на самом деле измеряется сила тока


Есть два свойства движущихся зарядов, которые полезны для измерения тока
  1. Электрический ток, протекающий через сопротивление, приводит к падение напряжения по закону Ома
  2. Электрический ток всегда связан с магнитным поле.

Давайте сначала посмотрим на использование закона Ома. Предполагая, что напряжение легко измерить, вам нужно ввести известное фиксированное сопротивление в схема. Тогда напряжение, измеренное на резисторе, пропорционально ток, протекающий через него. Для правильного измерения резистор должен быть точный по значению и стабильный (сопротивление не меняется в зависимости от температуры, давления, освещение и т. д.) И чтобы не нарушать цепь слишком сильно он также должен быть невысоким по стоимости.Этот резистор часто ошибочно называют шунтируют резистор , но лучше для него называть резистор смысл . Согласно закону Ома V = I · R, если сопротивление резистора 1 Ом, то напряжение на нем будет 1 вольт на ампер. Вот практическое использование этого техника.


Вот практическое применение измерения тока. Это Применяется к проектированию источников питания:

Здесь инженер пытается управлять силовой цепью. Q1 возбуждает импульсами трансформатор Т, но ему нужно знать, сколько во время импульса через транзистор протекает ток. Он использует резистор R8, который составляет всего 0,03 Ом в качестве резистора считывания. Для каждого усилителя, протекающего через резистор 0,03 В или 30 мВ появляется на нем, что определяется датчиком вход контроллера ШИМ, контакт 15. Контроллер ШИМ использует эти данные для контролировать ток, напряжение или выходную мощность источника питания в зависимости от остальная часть схемы.

Одним из первых способов обнаружения электрического тока был несколько витков проволоки вокруг компаса. Д’Арсенваль расширил эту идею, чтобы устройство измерения силы тока (амперметр) путем помещения катушки внутрь магнитных полюсов с подшипниками и пружинами спуска часов. Так аналоговые измерители работа сегодня.

Другой способ использования магнитное поле — зажимом на амперметре постоянного тока. Они используют эффект Холла, чтобы Измерьте очень слабые магнитные поля, создаваемые электричеством в проводе. Эти относительно недавние изобретения, и они чрезвычайно удобны, так как в этом случае вы не нужно обрезать провод, чтобы вставить традиционный амперметр.

Как измерить ток, протекающий в цепи?

Автор: Andi

У инженеров есть несколько методов измерения токов, протекающих в цепях. Метод зависит от величины тока, диапазон которой может варьироваться от нескольких пикоампер до тысяч ампер.

Прохождение тока в цепи в первую очередь вызывает два эффекта: падение напряжения и генерацию магнитного поля.Прохождение электрического тока через материал вызывает падение напряжения. Для большинства проводящих материалов падение напряжения пропорционально току, и это остается верным в широком диапазоне. Следовательно, измеряя падение напряжения, вы можете определить ток. Это составляет основу большинства резистивных датчиков тока,

Инженеры также измеряют ток по создаваемому им магнитному полю. Генерируемое магнитное поле находится под прямым углом к ​​току. Любой магнитный материал, помещенный в область, будет концентрировать поле в себе в зависимости от своей проницаемости.Основным преимуществом измерения магнитного тока является изоляция. Прямой контакт с цепью, по которой проходит ток, не требуется.

Используя высокостабильные линейные резисторы, которые доступны в качестве стандартных компонентов схемы, легко измерить ток. Чувствительный резистор включен последовательно со схемой, в которой должен измеряться ток, что вызывает падение напряжения. Согласно закону Ома протекающий ток представляет собой отношение падения напряжения к сопротивлению измерительного резистора.

Способ измерения падения напряжения на измерительном резисторе зависит от того, где резистор размещен в цепи. Если один конец измерительного резистора находится на стороне земли, что по существу означает, что весь ток через измерительный резистор течет в землю, измерение называется измерением на стороне низкого напряжения. При высоких значениях тока напряжение заземления может значительно варьироваться в зависимости от того, где производится измерение.

Однако измерительный резистор можно разместить в цепи так, чтобы на обоих концах резистора было ненулевое напряжение.Такое измерение называется измерением на стороне высокого давления, и для точных показаний требуется специальный усилитель, такой как дифференциальный усилитель. И резистивные методы измерения тока на стороне высокого и низкого уровня имеют некоторые недостатки.

Наличие резистора считывания вызывает дополнительные падения напряжения в цепи, а также может вызвать паразитное последовательное или параллельное сопротивление, влияющее на функционирование цепи. Падение напряжения на измерительном резисторе также может изменить его температуру, что приведет к дрейфу показаний со временем.

Там, где безопасность критична, особенно в цепях высокого напряжения, ток в цепи измеряется создаваемым магнитным полем. Основное преимущество таких измерений заключается в том, что измерительная цепь не должна иметь прямого электрического контакта с измеряемым током.

Магнитное поле, создаваемое током, распространяется в свободном воздухе, и расположенный поблизости магнитный датчик не даст очень надежных результатов. На практике вокруг контура помещается магнитный тороид, который помогает сконцентрировать магнитный поток внутри себя.Магнитный датчик, размещенный на тороиде, теперь будет определять магнитный поток в тороиде и давать более надежные показания.

Измерение электроэнергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Электроэнергия измеряется в ваттах и ​​киловаттах

Электроэнергия измеряется в единицах мощности, называемых ваттами, в честь Джеймса Ватта, изобретателя паровой машины. Ватт — это единица измерения электрической мощности, равная одному амперу при давлении в один вольт.

Один ватт — это небольшая мощность. Некоторым устройствам для работы требуется всего несколько ватт, а другим устройствам требуется большее количество. Энергопотребление небольших устройств обычно измеряется в ваттах, а потребляемая мощность более крупных устройств — в киловаттах (кВт) или 1000 Вт.

Мощность производства электроэнергии часто измеряется в киловаттах, например мегаваттах (МВт) и гигаваттах (ГВт). Один МВт равен 1000 кВт (или 1000000 Вт), а один ГВт равен 1000 МВт (или 1000000000 Вт).

Использование электроэнергии с течением времени измеряется в ватт-часах

Ватт-час (Втч) равен энергии одного ватта, постоянно подаваемой в электрическую цепь или отбираемой из нее в течение одного часа. Количество электроэнергии, производимой электростанцией или потребляемой потребителем электроэнергии, обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч). Один кВтч — это один киловатт, который вырабатывается или потребляется в течение одного часа. Например, если вы используете лампочку мощностью 40 Вт (0,04 кВт) в течение пяти часов, вы использовали 200 Втч, или 0.2 кВтч электроэнергии.

Коммунальные предприятия измеряют и контролируют потребление электроэнергии с помощью счетчиков

Электроэнергетические компании измеряют потребление электроэнергии своими потребителями с помощью счетчиков, которые обычно устанавливаются за пределами собственности потребителя, где линия электропередачи входит в собственность. Раньше все счетчики электроэнергии были механическими устройствами, которые служащему коммунального предприятия приходилось снимать вручную. Со временем стали доступны автоматизированные считывающие устройства.Эти счетчики периодически сообщают коммунальным предприятиям об использовании электроэнергии механическими счетчиками с помощью электронного сигнала. В настоящее время многие коммунальные предприятия используют электронные интеллектуальные счетчики , которые обеспечивают беспроводной доступ к данным об энергопотреблении счетчика для измерения потребления электроэнергии в режиме реального времени. Некоторые интеллектуальные счетчики могут даже измерять потребление электроэнергии отдельными устройствами и позволяют коммунальному предприятию или клиенту удаленно контролировать использование электроэнергии.

Счетчик электроэнергии механический

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Умный счетчик электроэнергии

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Последнее обновление: 8 января 2020 г.

Измеренное напряжение — обзор

4.01.4.2 Электрохимическая серия

Напряжение, измеренное между электродами цинк / медной ячейки, показанное на рис. 27 , , в разомкнутой цепи, было измерено как 1,1 В. Если оба материала электродов были изменены, то весьма вероятно, что будет измеряться другое напряжение, хотя будет нелегко легко сравнить характеристики этих двух электрохимических ячеек, поскольку между ними нет общего эталона. Действительно, необходимость позволить проводить сравнительные измерения электрохимических характеристик различных материалов привела к разработке «стандартного водородного электрода» (SHE), которому задается произвольный потенциал 0.00 В ( Рисунок 29 ).

Рисунок 29. Пример стандартного водородного электрода. http://www.chemguide.co.uk/physical/redoxeqia/introduction.html

SHE получает потенциал 0 В только при определенных условиях: давление газообразного водорода 1 бар, барботаж над фольгой платинового электрода, погружают в раствор 1 молярных ионов H + (т. е. кислоты) при температуре 25 ° C (298 K). Это воплощено в уравнении [12]:

[12] 2H (вод. Например, магний, как показано на рис. 30 .Вольтметр на рис. 30 будет измерять потенциал холостого хода 2,37 В, при этом магниевый электрод определяется (согласно экспериментам с использованием устройства на рис. 27 ) как электрод, подверженный окислению, то есть магний, высвобождает электроны и является анодом согласно уравнению [13]:

Рис. 30. Использование SHE в электрохимической ячейке для определения потенциала магния. http://www.chemguide.co.uk/physical/redoxeqia/introduction.html

[13] Mg⇔Mg2 ++ 2e −− 2.37V

Если электрохимический элемент , рис. 30, используется в качестве батареи, то общие электродные реакции будут такими, как показано в уравнении [14]:

[14] Mg⇒Mg2 ++ 2e −− 2.37V2H (aq) ++ 2e − ⇒h3 (g) 0,00V

Были предприняты испытания ряда различных электродных материалов, которые определены в таблицах электрохимических потенциалов, см. , таблица 2 .

Таблица 2. Серия электрохимических потенциалов

Таблица 2 показана со всеми реакциями при разомкнутой цепи; однако предпочтительное направление каждой реакции по сравнению с SHE указано при чтении каждого уравнения слева направо.Кроме того, реакции в верхней части таблицы указывают на материалы, наиболее подходящие для окисления, то есть самые сильные окислители, в то время как материалы в нижней части таблицы лучше всего подходят для восстановления, то есть самые сильные восстановители.

Эту таблицу также можно использовать для определения потенциала холостого хода, а также анода и катода любой данной электрохимической ячейки. Например, снова взяв цинк и медь (согласно , рисунок 27, ), , таблица 2, показывает, что цинк будет окисляться (т.е.например, образуют анод ячейки) со стандартным потенциалом –0,76 В, в то время как медь будет восстанавливать и формировать катод при стандартном потенциале +0,34 В. Следовательно, в целом, в электрохимической ячейке цинк / медь будет образовываться открытый — потенциал цепи +0,34 — (–0,76) = 1,1 В (как отмечалось ранее).

Аналогично, если взять алюминиево-цинковую ячейку, на этот раз алюминий будет окисляться и образовывать анод при стандартном потенциале –1,66 В, в то время как на этот раз цинк восстанавливается и образует катод при стандартном потенциале –0.76 В. Следовательно, в целом алюминиево-цинковый электрохимический элемент будет производить потенциал холостого хода –0,76 — (–1,66) = 0,9 В.

Видео с вопросом: Определение тока, измеренного амперметром

Стенограмма видео

На схеме ниже показан электрический схема, состоящая из ячейки, резистора, вольтметра и амперметра. Показания вольтметра и номиналы резистора оба показаны на диаграмме.Какой ток будет у амперметра мера?

В этом вопросе нам дается схема электрической цепи с различными компонентами. И нас просят узнать, сколько ток в цепи будет измеряться амперметром. В схеме у нас есть ячейка с немаркированная разность потенциалов, резистор с сопротивлением 1 Ом, вольтметр, подключенный параллельно на обоих концах резистора, и амперметр с неизвестное показание, подключенное последовательно, так что он может измерять ток через провода схемы.

Чтобы найти это значение текущий, мы можем рассчитать его, используя значения других компонентов, которые мы приводим в схема. Мы делаем это с помощью специального выражение закона Ома, который выражает свои переменные в терминах потенциала разница. Ток 𝐼 равен разность потенциалов 𝑉, деленная на сопротивление 𝑅. Итак, чтобы найти ток в этот амперметр, который измеряет ток в цепи, нам просто нужно найти разность потенциалов и сопротивление цепи.

Сначала это может показаться трудным поскольку нам не дается значение разности потенциалов, обеспечиваемой мощностью клетка. Однако нам дано значение для разность потенциалов в двух точках по обе стороны от нагрузочного резистора в схема. Потому что есть только этот резистор в цепи, это означает, что вся разность потенциалов на одном конце и другое должно представлять всю разность потенциалов для схемы, так как там нет других компонентов, которые могли бы вызвать дальнейшую разницу в потенциале.Хотя есть еще один компонент в цепь, амперметр, мы предполагаем, что идеальные амперметры имеют нулевое сопротивление, поэтому они не вызовут изменения разности потенциалов в цепи.

Все это означает, что теперь мы можем используйте это значение, полученное с помощью вольтметра, здесь как значение разности потенциалов. необходимо для выражения закона Ома, который представляет всю схему. Если совместить это значение вольтметра с сопротивлением резистора, которое представляет собой полное сопротивление цепи, то мы можем найти ток в цепи, который будет измеряться амперметром.

Для этого настроим наш уравнение. Значение разности потенциалов 𝑉 — это один вольт, выданный нам вольтметром. Значение сопротивления 𝑅 равно единице. ом, подаваемый нам резистором. Для единиц в этом уравнении мы Следует отметить, что когда мы разделим вольт на ом, мы получим единицы ампер. Итак, один вольт, разделенный на один ом, равен равный одному амперу. Следовательно, ток, который Амперметр в этой схеме будет измерять один ампер.

Как измеряются токи — Энциклопедия Новой Зеландии 1966 года — Те Ара

Предупреждение

Эта информация была опубликована в 1966 году в Энциклопедия Новой Зеландии , под редакцией А. Х. МакЛинтока. Он не исправлен и обновляться не будет.

Актуальную информацию можно найти в другом месте в Те Ара.

Опубликовано 23 апреля 2009 г., 01:17 пользователем admin

Как измеряются токи

Были разработаны различные методы, позволяющие токам быть измеряется напрямую.Много полезной информации получено наблюдение за влиянием поверхностных течений на навигацию кораблей. Также использовались дрейфующие бутылки и дрейфовые карты, карты помещаются либо в балластированную бутылку, либо в пластиковый водонепроницаемый конверт и выпущен в море. Находчик заполняет подробную информацию о позиции восстановления и пересылает карточка следователю. Большая часть полученных знаний о прибрежные течения Новой Зеландии были получены путем использования дрифт карт.

Подземные токи обычно измеряются током метров. Эти инструменты, которые измеряют скорость течения и направление, используются, в частности, в прибрежных водах, так как они управляются либо с корабля, либо с буя. Их основным недостатком является то, что они измеряют скорость течения относительно корабля или буя и даже стоящее на якоре судно движется в конце своей якорной линии, особенно на большой глубине. Перспективный метод измерения глубокие течения недавно были разработаны в Англии.Маленький поплавок с устройством, производящим ультразвуковой сигнал, балластируется для плавания на необходимой глубине. Корабль оснащенный подходящим звуковым приемником, может затем отслеживать движения поплавка и таким образом получить прямое измерение глубокие токи. Этот метод требует точных определение местоположения судном, потому что движение поплавок измеряются относительно движений корабля.

Ввиду трудностей, возникающих при измерении течениям напрямую, океанографы часто прибегают к косвенным метод, в котором используются гидродинамические уравнения движения.Динамическое вычисление токов зависит от точного измерение температуры, солености и глубины, а также используются методы, позволяющие проводить эти измерения сделал. Металлическая бутылка с клапанами на каждом конце — это прикреплен к проводу и опускается с открытыми клапанами на приблизительная желаемая глубина. Вес, который скользит по затем провод отпускается. Это поражает механизм разблокировки на бутылка, которая переворачивается, и клапаны закрываются, чтобы получить образец воды.Обычно к проволока на разной глубине. Затем полученные образцы могут быть проанализированы на предмет любых желаемых свойств. Соленость может быть определяется химическим анализом, но физические методы часто используется, и стандарт точности ± 0,02% 0 может быть легко получить. Среднее значение солености в пределах океанов составляет 35% 0 (% 0 означает частей на тысячу). Реверсивный термометры устанавливаются на пробоотборный сосуд, а когда бутылка переворачивается вверх дном, столбики ртути ломаются и записываются температура на глубине отбора проб.Исправления применяется к показаниям термометра, чтобы учесть расширение ртути после того, как ее доставят на палубу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.