Как найти силу тока которую показывает амперметр – Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

как найти силу тока которую показывает амперметр ?

Знаток

(470),
закрыт

2 года назад

Дополнен 6 лет назад

Любавушка

Просветленный

(31248)

6 лет назад

Тебе надо найти ток, который проходит через R3.
сопротивление R23, эквивалентное R2//R3 = R2*R3/(R2+R3)
Общее сопротивление Ro цепи равно сумме R1+ R2*R3/(R2+R3)
общий ток Io = Uo/Ro
Напряжение U23 на R2//R3 равно Io* R23
I3= U23/R3- это ток через амперметр

Александр

Ученик

(15)

6 лет назад

1)Находим общее сопротивление: R1+ R2*R3/(R2+R3)=7(Ом).
2)Найдем силу тока в цепи. I = URоб=0.3 А При параллельном соединении двух резисторов ток складывается, поэтому суммарная сила тока на R2 и R3 равна 0.3 А.
3)Сила тока на R2 равна I2, тогда на R3 – (I-I2).Напряжения на резисторах R2 и R3 равны, следовательно R2*I2=R3*(I-I2); I2=R3*I/R2+R3=0.1 А.
4)Сила тока на R3 равна I3=I-I2=0.3 А-0.1 А=0.2 А

Дмитрий Сычев

Ученик

(129)

6 лет назад

При таком подключении амперметра он тебе ничего не покажет. Что бы замерить силу тока амперметром его в разрыв включать надо, при подключенном потребители, тогда он тебе и покажет сколько кушает потребитель по току. Формулу расчета тебе написали выше.

Алексей Герасимов

Ученик

(183)

2 месяца назад

Источник

На чтение 18 мин Просмотров 20 Опубликовано 11 апреля 2023 Обновлено 11 апреля 2023

Содержание

Амперметр. Измерение силы тока
Содержание
Амперметр
Амперметр в электрической цепи
Правила подключения амперметра в электрическую цепь
Измерение силы тока амперметром
Безопасные и опасные пределы значений силы тока
Это интересно: амперметр и Minecraft
Упражнения
Упражнение №1
Упражнение №2
Упражнение №3
Упражнение №4
Как найти показания амперметра формула
Ответ
Измерение тока.
Измерение напряжения.
Измерение тока.
Измерение напряжения.

Амперметр. Измерение силы тока

Содержание

Сила тока $I$ — важная характеристика в электричестве. Она напрямую зависит от величины электрического заряда $q$, переносимого частицами, и от времени $t$, за которое этот заряд проходит через поперечное сечение проводника.

Далеко не всегда есть возможность заглянуть внутрь проводника, измерить переносимый заряд и рассчитать силу тока по формуле $I = frac$. Зато есть возможность измерить силу тока с помощью специального прибора.

Этот прибор называется амперметром. В данном уроке вы узнаете, как с его помощью измерять силу тока и как правильно подключать его к электрической цепи.

Амперметр

Амперметр — это прибор для измерения силы тока в электрической цепи.

По принципу работы и внешнему виду амперметр очень похож на гальванометр. Его устройство изменено, чтобы можно было не просто фиксировать наличие тока в цепи, но и измерять его силу.

В каких единицах градуируют шкалу амперметра? Так как он измеряет силу тока, то и его шкала будет проградуирована в амперах.

Различные виды амперметров могут отличаться друг от друга в зависимости от сферы использования. На рисунке 1, а изображен демонстрационный амперметр. Такие приборы чаще всего используют в школе при демонстрации опытов.

На рисунке 1, б представлен амперметр, который чаще используют для лабораторных работ.

Как вы видите, эти два амперметра рассчитаны на измерение определенного диапазона значений силы тока. Шкала первого амперметра покажет максимальное значение в $3 space А$, а второго — в $2 space А$. Превышать эти значения не рекомендуется, так как приборы могут выйти из строя.

Амперметр в электрической цепи

Амперметр — измерительный прибор. Поэтому, когда мы подключаем его к электрической цепи, он не будет влиять на величину силы тока. Он будет лишь показывать ее значение.

На схемах электрических цепей амперметр обозначается специальным условным знаком — кружочком с буквой “А” (рисунок 2).

Правила подключения амперметра в электрическую цепь

Амперметр необходимо включать в цепь последовательно с тем прибором/проводником, силу тока в котором нужно измерить (рисунок 3)

У амперметра имеется две клеммы для подсоединения проводников. Клемму, на которой стоит знак “+” нужно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. И, соответственно, клемму, на которой стоит знак “-” нужно соединять с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока (рисунок 4).

Нельзя подключать амперметр к цепи, в которой нет потребителя (приемника) тока (рисунок 5). Это может привести к выходу прибора из строя.

Измерение силы тока амперметром

Первое правило подключения амперметра в цепь говорит о его последовательном подключении. А есть ли разница, где именно при таком подсоединении мы расположим амперметр?

Давайте соберем электрическую цепь. Она будет состоять из источника тока, ключа, электрической лампочки и амперметра (рисунок 6).

После замыкания цепи, зафиксируем силу тока, которую показал амперметр.

А теперь давайте переместим амперметр в цепи так, чтобы он стоял после лампы, а не до нее (рисунок 7).

Амперметр покажет нам ту же величину силы тока, что и в предыдущем случае.

А теперь подключим в цепь сразу два амперметра (рисунок 8). И что мы увидим? Они будут показывать одинаковые значения силы тока, точно такие же, как и в предыдущих опытах.

В цепи с последовательным подключением проводников (так, что конец одного проводника соединяется с началом другого) сила тока во всех участках цепи одинакова.

Почему она одинакова? Дело в том, что заряд, который проходит через любое поперечное сечение проводников цепи за $t = 1 space с$, одинаков. Ведь ток равномерно протекает по всем проводам цепи, нигде не накапливаясь. Его течение можно сравнить с протеканием воды по трубам.

Безопасные и опасные пределы значений силы тока

Работа с электрическими цепями может быть опасной при несоблюдении правил безопасности. Если мы говорим о постоянном токе (величина силы тока и его направление со временем не изменяются), то эффекты воздействия такого тока на человеческий организм приведены в таблице 1.

$I$, $мА$	Воздействие на человеческий организм
0 — 3	Не ощущается
4 — 7	Зуд. Ощущение нагревания
8 — 10	Усиление нагревания
11 — 25	Еще большее усиление нагревания, незначительные сокращения мышц рук
26 — 80	Сильное ощущение нагревания. Сокращения мышц рук. Судороги, затруднение дыхания.
81 — 100	Паралич дыхания

Таблица 1. Действие постоянного тока на организм человека

Это интересно: амперметр и Minecraft

Упражнения

Упражнение №1

При включении в цепь амперметра так, как показано на рисунке 9, а, сила тока была $0.5 space А$. Каковы будут показания амперметра при включении его в ту же цепь так, как изображено на рисунке 9, б?

Сила тока будет точно такая же. Амперметр покажет значение в $0.5 space А$. Это объясняется тем, что в данной электрической цепи все элементы соединены последовательно. В этом случае сила тока на всех участках цепи одинакова.

Упражнение №2

Как можно проверить правильность показаний амперметра с помощью другого амперметра, точность показаний которого проверена?

Можно собрать цепь, как на рисунке 6, используя точный амперметр. Зафиксировать значение силы тока, которое он покажет. Потом заменить его другим — тем, правильность показаний которого мы хотим проверить. Далее останется просто сравнить показания этого амперметра с полученными ранее.

Можно сделать это и другим способом. Для этого нужно собрать цепь, как на рисунке 8 с последовательным соединений всех элементов. Мы уже знаем, что в такой цепи два исправных амперметра должны показывать одинаковые значения. Главное при такой проверке — это отметить для себя, какой амперметр показывает точные результаты измерений, чтобы не запутаться.

Упражнение №3

Рассмотрите амперметры, данные на рисунке 1. Определите цену деления шкалы каждого амперметра. Какую наибольшую силу тока они могут измерять? Перерисуйте шкалу амперметра (смотрите рисунок 1, а) в тетрадь и покажите, каково будет положение стрелки при силе тока $0.3 space А$ и $1.5 space А$.

Шкала демонстрационного амперметра с рисунка 1, а будет иметь цену деления, равную $0.2 space А$.

Шкала лабораторного амперметра с рисунка 1, б будет иметь цену деления, равную $0.05 space А$.

На рисунке 10, а мы изобразили шкалу демонстрационного амперметра, который показывает значение $I = 0.3 space А$,а на рисунке 10, б — $I = 1.5 space А$.

Упражнение №4

Имеется точный амперметр. Как, пользуясь им, нанести шкалу на другой, ещё не проградуированный амперметр?

Для этого нужно подключить оба амперметра в электрическую сеть. Например, как на рисунке 8.

Сначала перед замыканием ключа на пустую шкалу амперметра нанесем первую отметку — $0 space А$.

Замыкаем цепь. Точный амперметр покажет нам какое-то определенное значение силы тока. Его стрелка отклонится. Например, она покажет значение в $1 space А$. Стрелка второго амперметра тоже отклонится. Отметим ее положение — $1 space А$. Мы можем так сделать, потому что сила тока при последовательном соединении элементов в цепи на всех ее участках одинакова.

Затем можно, используя линейку, самостоятельно нанести дополнительную отметки на шкале амперметра, выбрав удобную для вас цену деления.

Источник

Как найти показания амперметра формула

найти показания амперметр и вольтметра в цепи. E1=12в E2=10В,E3=2 В, r1=4ом,r2=1 ом,r3=4 Ом, R1=6 Ом,R2=12 Ом,R3=4 Ом,R4=8 Ом,R5=2 Ом,R6=2Ом

помогите решить пожалуйста,не знаю что делать с 3 источниками ЭДС,получится что только один будет гнать напряжение(который 12в)?

Попроси больше объяснений
Следить
Отметить нарушение

Ответ

По закону Ома, ток в замкнутом контуре равен алгебраической сумме ЭДС, действующих в контуре, деленному на полное сопротивление цепи.

Алгебраическая сумма ЭДС равна Е=12В-10В+2В=4В

Полное сопротивление цепи равно R=r1+r2+r3+R1234+R56

R1234 состоит из двух папаллельно включенных цепочек из двух последовательно включенных сопротивлений (R1,R2 и R3,R4 соответственно)

Полное сопротивление цепи равно 4+1+4+7.2+1=17,2 Ом

Амперметр А» показывает полный ток в цепи, и он покажет 4В/17,2Ом=»0,232558А» или примерно 0,233А

Чтобы найти показания амперметра А1, найдем напряжение на R56. U56=I2*R56=I2*1

Ток I1=U56/2=I2/2=0.116279А или примерно 0,116 А

Показание вольтметра равно разности падения напряжения на сопротивлениях R2 и R4. Чтобы найти эти значения, найдем падение напряжения на всей цепочке сопротивлений R1R2R3R4. U1234=I2*R1234=I2*7,2

Падение напряжения на R2 U2=U1234/(R1+R2)*R2=I2*7,2*12/18=I2*7,2*2/3

Падение напряжения на R4 U4=U1234/(R3+R4)*R4=I2*7,2*8/12=I2*7,2*2/3

Разность напряжений на R2 и R4 равна U2-U4=I2*7,2*2/3-I2*7,2*2/3=0, следовательно, показания вольтметра будут равны нулю.

Ответ: амперметр А2 покажет ток примерно 0,233А, амперметр А1 примерно 0,116А, а вольтметр покажет 0

Приветствую всех читателей на нашем сайте и сегодня в рамках курса “Электроника для начинающих” мы будем изучать основные способы измерения силы тока, напряжения и других параметров электрических цепей. Естественно, без внимания не останутся и основные измерительные приборы, такие как вольтметр, амперметр и др.

Измерение тока.

И начнем мы с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой примерчик:

Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору. Кроме того, в цепи присутсвует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи должна быть равна:

Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи 🙂

Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление . Почему это так важно? Смотрите сами – при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится сопротивление, и мы получим следующее значение:

Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.

При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:

В этой формуле n – это коэффициент шунтирования – число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.

Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:

Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:

В данной задаче нам необходимо измерить ток . Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и мы получим нужное нам значение. Для реализации нашей задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:

В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.

Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:

Выразим ток шунта через ток амперметра:

Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:

Но сопротивление шунта нам также известно (). В итоге мы получаем:

Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нам и нужно измерить 🙂

С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.

Измерение напряжения.

Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр, и, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:

Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:

Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с . Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.

Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:

Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример 😉

Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление . Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе : . Давайте определим, что при таком включении будет на экране вольтметра:

Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

Таким образом: . То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно увеличить пределы измерения вольтметра 🙂

В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.

Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи – омметр – и мощности – ваттметр.

В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!

Измерение тока.

Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:

Выразим ток шунта через ток амперметра:

Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:

Но сопротивление шунта нам также известно (). В итоге мы получаем:

Измерение напряжения.

Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.

Источник

Загрузить PDF

Ампер (обозначение: А) – это единица измерения силы электрического тока. Электрический ток является движением заряженных частиц.^[1] Эта информация пригодится при подключении электроприбора к сетевой розетке, переменный ток к которой подается непосредственно с электростанции.^[2]^[3]

1
Воспользуйтесь формулой для цепи постоянного тока. Силу электрический тока (I), которая измеряется в амперах (А), можно вычислить, разделив мощность (P), которая измеряется в ваттах (Вт), на напряжение (V), которое измеряется в вольтах (В). Запомните следующую формулу:
- I_(A) = P_(Вт) / V_(В)^[4]
  Или так: Ампер = Ватт / Вольт.
2
Если в задаче рассматривается цепь переменного тока, уясните определение коэффициента мощности. Коэффициент мощности (PF) – это отношение активной мощности, которая потребляется электроприбором, к полной мощности; значение коэффициента мощности лежит в пределах от 0 до 1. Активная мощность (Р) измеряется в ваттах, а полная мощность (S) – в вольт-амперах (В•А).
- PF = P / S^[5]
3
Вычислите полную мощность, чтобы найти коэффициент мощности. Полная мощность вычисляется по формуле:

S = V_rms x I_rms

где S – полная мощность, которая измеряется в вольт-амперах (В•А), V_rms – среднеквадратическое значение напряжения, I_rms – среднеквадратическое значение силы тока. Последние две величины можно найти следующим образом:
- V_rms = V_peak / √2 (в вольтах, В)
- I_rms = I_peak / √2 (в амперах, A)
4
Воспользуйтесь коэффициентом мощности в случае однофазного переменного тока. Здесь сила тока (I) измеряется в амперах (А) и равна отношению активной мощности (P), которая измеряется в ваттах (Вт), к произведению коэффициента мощности (PF) на среднеквадратичное значение (RMS) напряжения, которое измеряется в вольтах (В).
- I_(A) = P_(Вт) / (PF x V_(В)^[6]
  Или так: Ампер = Ватт/(Коэффициент мощности х Вольт)
Реклама

1
Убедитесь, что ток является постоянным. Постоянный ток не изменяется по величине и направлению. Если источником тока является батарейка или аккумулятор, то ток будет постоянным.^[7]
- Имейте в виду, что ток, подающийся к электророзеткам, является переменным.^[8] Переменный ток можно сделать постоянным при помощи трансформатора, выпрямителя и фильтра.^[9]
2

Определите схему электрической цепи. Чтобы вычислить силу тока в цепи, амперметр нужно подключить к определенному участку этой цепи. Чтобы определить схему цепи, отследите электропровода, идущие от положительного к отрицательному полюсу аккумулятора.
3

Протестируйте работу цепи. Если в ней присутствует разрыв или аккумулятор неисправен, амперметр не сможет измерить силу тока (или измерит ее неточно). Замкните цепь, чтобы убедиться, что она нормально работает.
4

Разомкните цепь. В некоторых цепях нужно полностью отсоединить аккумулятор. Работая с мощным аккумулятором, вы рискуете получить удар электрическим током, поэтому обязательно обесточьте цепь. Или же наденьте плотные резиновые перчатки, чтобы избежать поражения электрическим током.
5
Подключитесь к положительной клемме амперметра. У любого амперметра две цветные клеммы (ила два цветных провода): красная, которая соответствует положительному (+) полюсу, и черная, которая соответствует отрицательному (-) полюсу. Положительный полюс аккумулятора подключите к положительной клемме амперметра.^[10]
- Амперметр не воспрепятствует потоку электричества, но измерит силу тока и отобразит ее на экране.
6

Замкните цепь, подключившись к отрицательной клемме амперметра. Отрицательную клемму амперметра подключите к электропроводу, который вы отсоединили от положительного полюса аккумулятора.^[11]
7

Замкните цепь. В некоторых цепях просто подсоедините аккумулятор. Цепь замкнется, и амперметр измерит и отобразит силу тока в амперах (А) или миллиамперах (мА) (если источник тока небольшой).^[12]

Реклама

1
Воспользуйтесь законом Ома. Этот закон описывает зависимость между напряжением и силой тока.^[13] Формулы закона Ома: V = I х R, R = V / I, I = V / R, где:
- V – напряжение.
- R – сопротивление
- I – сила тока, который проходит через резистор.^[14]
2
Определите напряжение в цепи. Например, если напряжение источника тока равно 9 В, то и напряжение в цепи равно 9 В. Напряжение аккумулятора указывается на его корпусе или упаковке; также напряжение определенной модели источника тока можно найти в интернете.
- Напряжение большинства батареек (типоразмера от ААА до D) равно 1,5 В.^[15]
3
Найдите резисторы, подключенные к цепи. Резисторы обладают определенным сопротивлением, которое препятствует свободному прохождению электрического тока; определите, какие резисторы являются частью цепи. Схемы цепей отличаются друг от друга (в простейших схемах вообще нет резисторов), поэтому изучите схему вашей цепи, чтобы найти резисторы и определить их сопротивление, которое измеряется в омах (ОМ).
- Электропровода также обладают некоторым сопротивлением. Скорее всего, таким сопротивлением можно пренебречь, если только электропровода не повреждены или не очень длинные.
- Формула для вычисления сопротивления: сопротивление = (сопротивление х длина) / площадь поперечного сечения.^[16]
4
Воспользуйтесь законом Ома. Так как напряжение источника тока распространяется на всю цепь, чтобы вычислить силу тока, нужно разделить общее напряжение на сопротивление каждого резистора. Так вы найдете силу тока (I), которая измеряется в амперах (А). Формула для вычислений:
- (V/R₁) + (V/R₂) + (V/R₃), где V – общее напряжение в цепи (в вольтах), R – сопротивление резисторов (в омах).^[17]
Реклама

Предупреждения

Соблюдайте меры безопасности, работая с электричеством. Вы рискуете получить удар электрическим током, а высокое напряжение может привести к пожару. Рекомендуется надевать плотные резиновые перчатки.

Об этой статье

Эту страницу просматривали 34 559 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Расчет электрических параметров необходим для правильных построений цепей. Поскольку целью использования электричества в электротехнике является задача по выполнению током работы, то встает вопрос о том, как найти силу тока. Данный параметр используют при вычислениях мощности и в расчетах потребления электрической энергии.

Существуют разные способы определения этого важного параметра, которые мы рассмотрим в данной статье.

Формулами

Параметры электрического тока всегда взаимосвязаны. Например, изменение величины нагрузки отображается на показателях других величин. Причем эти изменения подчиняются соответствующим законам, которые выражаются через формулы. Поэтому на практике для нахождения силы тока часто используют соответствующие формулы.

Через заряд и время

Вспомним определение (рис.1): электричество – это величина заряда, движимого силами электрического поля, преодолевающего за единицу времени условную плоскость проводника, называемую поперечным сечением проводника.

Определение понятия сила тока

Рис. 1. Определение понятия сила тока

Таким образом, если известен электрический заряд, прошедший через проводник за определенное время, то не трудно найти величину этого заряда прошедшего за единицу времени, то есть: I = q/t

Через мощность и напряжение

В паспорте электроприбора обычно указывается его номинальная мощность и параметры электрической сети, для работы с которой он предназначен. Имея в распоряжении эти данные, можно вычислить силу тока по формуле: I = P/U.

Данное выражение вытекает из формулы для расчета мощности: P = IU.

Через напряжение или мощность и сопротивление

Силу электричества на участке цепи определяют по закону Ома. Для этого необходимо знать следующие параметры: сопротивление и напряжение на этом участке. Тогда I = U/R. Если известна мощность нагрузки, то ее можно выразить через квадрат силы тока умноженной на сопротивление участка: P = I²R, откуда

Ток через мощность и сопротивление

Для полной цепи эту величину вычисляют по закону Ома, но с учетом параметров источника питания.

Через ЭДС, внутреннее сопротивление и нагрузку R

Применяя закон Ома, адаптированный для полной цепи, вы можете вычислить максимальный ток по формуле I = ε / (R+r′), если известны параметры:

внешнее сопротивление проводников (R);
ЭДС источника питания (ε);
внутреннее сопротивление источника, обладающего ЭДС (r′).

Примечание! Реальные источники питания обладают внутренним сопротивлением. Поскольку в электрической цепи
показатель силы тока может уменьшаться в связи с возрастанием сопротивления источника питания или в результате падения ЭДС. Именно из-за роста внутреннего сопротивления садится аккумулятор и ослабевает ЭДС элементов питания.

Закон Джоуля-Ленца

Казалось бы, что расчет силы тока по количеству тепла, выделяющегося в результате нагревания проводника, не имеет практического применения. Однако это не так. Рассмотрим это на примере.

Пусть требуется найти силу тока во время работы электрочайника. Для этого доведите до кипения 1 кг воды и засеките время в секундах. Предположим, начальная температура составляла 10 ºС. Тогда Q = Cm(τ – τ₀) = 4200 Дж/кг× 1 кг (100 – 10) = 378 000 Дж.

Закон Джоуля-Ленца

Рис. 2. Закон Джоуля-Ленца

Из закона Джоуля-Ленца (изображение на рис. 2) вытекает формула:

Ток из закона джоуля ленца

Измерив сопротивление электроприбора и подставив значения в формулу, получим величину потребляемого тока.

Измерительными приборами

Если под руками имеются измерительные приборы, то с их помощью довольно просто найти силу тока. Необходимо лишь соблюдать правила измерений и не забывать о правилах безопасности.

Амперметром

Пользуясь приборами для измерения ампеража, следует помнить, что они подключаются в цепи последовательно. Внутреннее сопротивление амперметра очень маленькое, поэтому прибор легко выводится из строя, если проводить измерения пределами значений, для которых он рассчитан.

Схема подключения амперметра показана на рисунке 3. Обратите внимание на то, что на участке измеряемой электрической цепи обязательно должна быть нагрузка.

Схема подключения амперметра

Рис. 3. Схема подключения амперметра

Большинство аналоговых амперметров, например, таких, как на рисунке 4, предназначены для измерений параметров в цепях с постоянными токами.

Аналоговый амперметр

Рис. 4. Аналоговый амперметр

Обратите внимание распределение шкалы амперметра. Цена первого деления 50 А, а всех последующих – 10 А. Максимальная величина, которую можно измерить данным амперметром не должна превышать 300 А. Для измерений электрической величины в меньших либо в больших пределах следует применять соответствующие приборы, предназначенные для таких диапазонов. В этом смысле универсальность амперметра ограничена.

При измерениях постоянных токов необходимо соблюдать полярность щупов при подключении амперметра. Для подключения прибора требуется разрывать цепь. Это не всегда удобно. Иногда вычисление силы тока по формуле является предпочтительней, особенно если приходится проводить измерения в сложных электротехнических схемах.

Мультиметром

Преимущество мультиметра в том, что этот прибор многофункциональный. Современные мультиметры цифровые. У них есть режимы для измерений в цепях постоянных и переменных токов. В режиме измерения силы тока этот измерительный прибор подключается в цепь аналогично амперметру.

Перед включением мультиметра в цепь, всегда проверяйте режим измерений, а пределы измерения выбирайте заведомо большие предполагаемой силы тока. После первого измерения можно перейти в режим с меньшим диапазоном.

Для работы с переменным напряжением переводите прибор в соответствующий режим. Считывайте значения с дисплея после того, как цифры перестанут мелькать.

Примеры

Покажем на простых примерах, как решать задачи на вычисление силы тока по формуле.

Задача 1.

На участке цепи имеются три параллельно включенных резистора (см. рис. 5). Значения сопротивлений резисторов: R₁ = 5 Ом; R₂ = 25 Ом; R₃ = 50 Ом. Требуется рассчитать силу тока для каждого резистора и на всём участке, если на нем поддерживается постоянное напряжение 100 В.

Пример 1

Рис. 5. Пример 1

Решение: При параллельном соединении нагрузочных элементов U = const, то есть, напряжение одинаково на всех резисторах и составляет 100 В. Тогда, по закону Ома I = U/R

I₁ = U/R₁ =100/5 = 20 А;
I₂ = U/R₂ =100/25 ≈ 4 А;
I₃ = U/R₃ =100/50 = 2 А.

Для вычисления искомого параметра на всем участке цепи, нам необходимо знать общее сопротивление этого участка. Учитывая тот факт, что при параллельном соединении нагрузочных элементов в цепи их общее сопротивление равно:

Имеем: 1/R= 1/5 + 1/25 + 1/50 = 13/50; R = 50/13 ≈ 3.85 (Ом)

Тогда: I = U/R = 100 В/3,85 Ом ≈26 А.

Ответ:

Сила тока на сопротивлениях: I₁=20 А; I₂ = 4А; I₃ = 2 А.
Сила тока, поступающего на рассматриваемый участок цепи равна 26 А.

Задача 2.

Мощность электрочайника 2 кВт. Чайник работает от городской сети под напряжением 220 В. Сколько электричества потребляет этот электроприбор?

Решение:

Воспользуемся формулой для нахождения силы тока, включающей напряжение и мощность: I = P/U.

2 кВт преобразим в ватты: 2 кВт = 2000 Вт.
Подставляем данные: I = 2 000 Вт/ 220 В ≈ 9 А
Ответ: Нагревательный элемент электрочайника рассчитан на 9 А.

Задача 3.

Вычислить силу тока в цепи, если известно, что сопротивление составляет 5 Ом, ЭДС источника питания 6 В, а его внутреннее сопротивление составляет 1 Ом.

Решение.

Применяя закон Ома для полной цепи, запишем: I = ε / (R+r′)

I = 6 В / (5 Ом + 1 Ом) = 1 А.

Ответ: сила тока 1 А.

Задача 4.

Сколько энергии потребляет электроплита за 2 часа работы, если сопротивление нагревательного элемента 40 Ом?

Решение:

За время t электричество выполнит работу A = U*I*t.

Напряжение сети известно – оно составляет 220 В.Силу тока находим по формуле: I = U/R, тогда A = (U²/R)*t или

A = ((220 В)² / 40 Ом) * 2 ч = 2420 Втч = 2,42 кВтч

Ответ: За 2 часа работы электроплита потребляет 2,42 кВт часов электроэнергии.

Применяя формулы для вычисления параметров электричества, пользуясь фундаментальными законами физики можно находить неизвестные данные для составных элементов цепей и электроприборов с целью оценки их состояния. В каждом отдельном случае необходимо определить известные параметры тока, которые можно использовать в дальнейших вычислениях. Обычно, это напряжение, мощность или сопротивление нагрузки.

Если можно обойтись без измерений амперметром – лучше прибегнуть к вычислениям, даже если при этом потребуется измерить напряжение. Такое измерение можно проводить без разрыва электрической цепи, чего нельзя сделать при помощи амперметра.

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

Источник