Aktualna siła. Aktualne jednostki

Oraz projektowanie urządzeń elektrycznych.

Prąd elektryczny to jednokierunkowy ruch naładowanych cząstek. Obecna siła to pojęcie charakteryzujące ten proces. Jego fizyczne znaczenie to ilość ładunku przepływającego przez przekrój przewodnika w jednostce czasu.

Jednostki

W układzie jednostek międzynarodowych prąd jest zwykle mierzony w amperach (A). Tak zdecydowała międzynarodowa konferencja elektryków w 1881 roku.

Ampere Andre-Marie to francuski naukowiec, który pracował w dziedzinie fizyki i matematyki i włożył wiele pracy w badania elektryczności. Jego zasługi na tym polu są tak duże, że wielu przedstawicieli świata naukowego uważa Ampere'a za godnego tytułu twórcy elektrodynamiki.

Prąd o natężeniu 1 A jest dość silny, dlatego często stosuje się jednostki miliampera (mA, 0,001 A) i mikroampera (μA, 10^-6 A).

W układzie jednostek:

• SGSM (elektromagnetyczny), Znacznie rzadziej prąd mierzy się w amperach lub bio. Stosunek jednostek jest następujący: 1 amper = 0,1 amper;
• SGSE (elektrostatyczny) Używana jest jednostka stampere. Stosunek: 1 amp = 2997924536,843 staampów.

Jednostki abamper i staamper są szeroko stosowane w fizyce teoretycznej.

Formuła

Podczas wykonywania obliczeń aktualna siła jest oznaczona literą I.

Wzór na siłę prądu przedstawia się następująco: I = q / t, gdzie:

• q - ładunek, C (kulomb);
• T - czas, s.

Oznacza to wymiar ampera: (A) = (C/s). 1 C jest równy ładunkowi 6,241509343 x 10 18 elektronów. W 2011 roku zdecydowano się zmienić definicję jednostki ampera, podobnie jak niektórych innych, poprzez powiązanie jej z ładunkiem elektronu.

Przy znanych - i , siła prądu jest określana przez I = U / R, gdzie:

• U - napięcie, V;
• R to rezystancja elektryczna sekcji obwodu, w omach.

Definicja

W układzie SI prąd 1 A definiuje się jako taki, który przepływając przez dwa nieskończenie długie przewody o znikomym przekroju, umieszczone w próżni i oddalone od siebie o 1 m, powoduje między nimi siłę przyciągania o wartości 2x10 -7 niutonów (N ).

W ten sam sposób wyznacza się amper w systemie SGSM, tyle że w tym przypadku siłę mierzy się w dynach, a odległość mierzy się w centymetrach. Przyciąganie pomiędzy drutami wynika z obecności pól magnetycznych, które zawsze powstają wokół poruszających się naładowanych cząstek (prawo Bio-Savarta).

Pod koniec XIX wieku obowiązywała inna definicja, oparta na zdolności prądu elektrycznego do przeprowadzania elektrolizy, czyli oddzielania różnych pierwiastków z roztworu.

Zdolność ta wynika z faktu, że złożone chemikalia zawsze zawierają dwa składniki: środek utleniający i środek redukujący.

Utleniacz przyciąga elektrony ze środka redukującego i uzyskuje ładunek ujemny, podczas gdy środek redukujący uzyskuje ładunek dodatni.

Kiedy prąd przepływa przez roztwór, ujemnie naładowane atomy utleniacza są przyciągane do elektrody o potencjale dodatnim, a atomy środka redukującego - do ujemnego. Ilość uwolnionej substancji zależy od ilości energii elektrycznej przepuszczonej przez roztwór.

W trakcie eksperymentów ustalono, że prąd o natężeniu 1 A uwalnia z roztworu soli srebra 4,025 g tego metalu na godzinę (0,001118 g na sekundę).

Aktualna siła różnych urządzeń

Natężenie prądu płynącego w różnych urządzeniach i obwodach jest bardzo zróżnicowane. Oto kilka przykładów:

• aparat słuchowy: 0,7 mA;
• Telewizor plazmowy 56 cali: 250–290 mA;
• toster, minipiekarnik: 5-6 A;
• : 500–830 mA;
• suszarka do włosów: 4,5 A.

W obwodzie elektrycznym

Prąd w obwodzie elektrycznym podlega prawom odkrytym przez G. Kirchhoffa:

Na tym zjawisku opiera się działanie wyłącznika różnicowo-prądowego, zwanego potocznie. Jeden styk urządzenia jest podłączony do fazy, drugi do przewodu neutralnego, które zasadniczo stanowią początek i koniec obwodu obsługiwanego przez ten RCD.

Zgodnie z tym prawem prądy w obu częściach urządzenia podczas normalnej pracy obwodu będą równe, niezależnie od rodzaju i mocy podłączonego obciążenia. Jeśli nagle pojawi się różnica (prąd różnicowy), będzie to oznaczać upływ prądu.

Z kolei wyciek oznacza jedną z trzech rzeczy:

1. przerwana faza w urządzeniu elektrycznym;
2. doszło do kontaktu pomiędzy częściami pod napięciem a uziemionymi konstrukcjami metalowymi, co spowodowało pożar.

RCD jest zaprojektowany tak, aby wyłączał się w obecności prądu różnicowego. Sygnałem jest pole magnetyczne, które pojawia się w urządzeniu podczas wycieku, natomiast przy równych prądach wytwarzane przez nie pola magnetyczne znoszą się wzajemnie.

Amperomierz, w przeciwieństwie do woltomierza, jest podłączony szeregowo z obciążeniem, to znaczy w obwodzie otwartym (woltomierz jest podłączony równolegle).

Rozmiar przewodu

Prąd elektryczny płynący w przewodniku działa dwojako:

• tworzy pole elektromagnetyczne;
• powoduje nagrzewanie przewodnika.

Jeśli pole magnetyczne jest znikome (drut nie jest nawinięty), prawie cała moc prądu jest zużywana na ogrzewanie.

Przekrój przewodu dla prądu i mocy

Moc grzewczą określa się wzorem W = I 2 * R, gdzie:

• W - moc grzewcza, W;
• I - siła prądu, A;
• R - rezystancja przewodu, Ohm.

Rezystancja drutów zależy od ich powierzchni: im większa, tym mniejsza rezystancja. Dlatego przy projektowaniu instalacji elektrycznej ważne jest, aby dobrać przekrój przewodów (stosuje się specjalne tabele), aby nie przegrzewały się przy obciążeniu znamionowym. W przeciwnym razie izolacja może się stopić, co może spowodować zwarcie lub pożar.

Prąd zwarcia

Powyżej był wzór łączący natężenie prądu z napięciem i rezystancją: I = U/R. Oczywiście, gdy wartość R jest bliska zeru, co występuje np. w aluminium i (wykorzystywanym do produkcji żył kablowych), siła prądu dąży do nieskończoności.

Zjawisko to nazywane jest „prądem zwarciowym” (SC). Występuje, gdy następuje kontakt elektryczny między przewodami fazowymi i neutralnymi, omijając obciążenie.

Prąd zwarciowy powoduje znaczne nagrzewanie przewodów, co może prowadzić do pożaru. Dlatego sieci elektryczne są chronione specjalnymi urządzeniami - wyłącznikami lub bezpiecznikami.

Gdy natężenie prądu jest wyższe od wartości znamionowej, następuje stopienie przewodu wewnątrz urządzenia (bezpieczniki) lub zadziałanie przekaźnika termicznego (przełączniki automatyczne), w wyniku czego obwód zostaje rozłączony.

Zasilanie sieciowe

Wykonywanie obliczeń na wartości chwilowej jest dość niewygodne: trzeba mieć do czynienia z niezwykle trudnymi do rozwiązania równaniami trygonometrycznymi. Aby uprościć zadanie, prąd przemienny zastępuje się jego wartością skuteczną. Jest to równoważne danej zmiennej, czyli wytworzeniu tej samej pracy.

Wartość skuteczna sinusoidalnego prądu przemiennego jest 1,41 razy mniejsza niż jego wartość amplitudy. Oznacza to, że jeśli mówimy, że w obwodzie prądu przemiennego płynie prąd o natężeniu 5 A, to w rzeczywistości prąd w nim waha się w granicach od 7,05 A do -7,05 A.

To samo dotyczy napięcia przemiennego. Oznacza to, że w jednofazowej sieci 220 V napięcie faktycznie zmienia się z amplitudą 311 V.

Wideo na ten temat

Jaka jest aktualna siła? Wyjaśnienie w filmie:

Natężenie prądu jest najważniejszym parametrem charakteryzującym stan obwodu elektrycznego. Dlatego radioamator często musi to zmierzyć za pomocą amperomierza lub. Należy pamiętać, że niektóre urządzenia nie posiadają zabezpieczenia przeciążeniowego, w związku z czym zakres pomiarowy, gdy nie jest znana kolejność mierzonej wartości, należy wybierać zaczynając od największej wartości.

Koncepcja siły prądu jest podstawą współczesnej elektrotechniki. Bez tej podstawowej wiedzy nie da się wykonywać obliczeń obwodów, wykonywać operacji elektrycznych, zapobiegać, identyfikować i eliminować uszkodzeń w obwodzie.

Jak to powstaje

Aby zrozumieć, jaka jest siła prądu, należy znać warunek jego wystąpienia - istnienie cząstek o ładunku swobodnym. Porusza się przez przewodnik (jego przekrój) z jednego punktu do drugiego. Fizyka prądu polega na uporządkowanym ruchu elektronów, na które działa pole elektryczne pochodzące ze źródła zasilania. Im więcej naładowanych cząstek zostanie przeniesionych i im szybciej poruszają się w jednym kierunku, tym więcej ładunku dotrze do celu.

Oprócz źródła prądu elementami obwodu zamkniętego są przewody łączące, przez które przepływa prąd, oraz odbiorcy energii (instalacje, rezystory).

Dodatkowe informacje. W przewodnikach metalowych elektrony pełnią rolę przekaźników ładunku, w przewodnikach gazowych działają jony, w przewodnikach płynnych przenoszenie naładowanych cząstek odbywa się za pomocą obu typów cząstek. Naruszenie kolejności przejścia wskazuje na chaotyczny ruch ładunków, w wyniku którego obwód zostanie pozbawiony napięcia.

Definicja

Natężenie prądu w przewodniku to ilość energii elektrycznej przepływającej przez przekrój poprzeczny w jednostkowym przedziale czasu. Aby zwiększyć tę wartość, należy usunąć lampę z obwodu lub zwiększyć pole magnetyczne wytwarzane przez akumulator.

Jednostką miary prądu elektrycznego według układu SI (Systeme International) jest amper (A), nazwany na cześć wybitnego francuskiego naukowca XIX wieku, Andre-Marie Ampere.

Dodatkowe informacje. Amper jest dość imponującą miarą elektryczną. Wartość prądu do 0,1A stwarza śmiertelne zagrożenie dla życia ludzkiego. Paląca się żarówka domowa o mocy 100 W przesyła prąd elektryczny o natężeniu około 0,5 A. W grzejniku pokojowym wartość ta sięga 10 A, a przenośny kalkulator będzie potrzebował jednej tysięcznej ampera.

W praktyce elektrotechnicznej pomiary małych wielkości można wyrażać w mikro- i miliamperach.

Natężenie prądu określa urządzenie pomiarowe (amper lub galwanometr), łącząc je sekwencyjnie z żądaną sekcją obwodu. Małe ilości mierzy się za pomocą mikro- lub miliamperomierza. Główne metody ustalania ilości energii elektrycznej za pomocą przyrządów to:

• Magnetoelektryczny – o stałej wartości prądu. Metoda ta charakteryzuje się zwiększoną dokładnością i niskim zużyciem energii;
• Elektromagnetyczne – dla wielkości stacjonarnych i zmiennych. Metodą tą wyznacza się prąd w obwodzie w wyniku przekształcenia pola magnetycznego na sygnał wyjściowy czujnika modulacji;
• Pośrednie – oparte na pomiarze napięcia przy znanej rezystancji. Następnie oblicz żądaną wartość, korzystając z prawa Ohma, pokazanego poniżej.

Zgodnie z definicją, obecna siła (I) można znaleźć za pomocą wzoru:

I = q/t, gdzie:

• q – ładunek przechodzący przez przewodnik (C);
• t to czas spędzony na poruszaniu się cząstek (cząstek).

Wzór na natężenie prądu brzmi następująco: wymagana wartość I jest stosunkiem ładunku przepuszczonego przez przewodnik do czasu jego użytkowania.

Notatka! Siłę prądu określa się nie tylko na podstawie ładunku, ale także na podstawie wzorów obliczeniowych opartych na prawie Ohma, które stwierdza: siła prądu jest wprost proporcjonalna do napięcia przewodnika i odwrotnie proporcjonalna do jego rezystancji.

Znalezienie aktualnej siły pomoże Ci wzór na prawo Ohma, który wygląda jak stosunek:

I = U/R, tutaj:

• U – napięcie (V);
• R – rezystancja (om).

Ta ustalona zależność wielkości fizycznych jest wykorzystywana do różnych obliczeń:

• biorąc pod uwagę charakterystykę źródła zasilania;
• do obliczeń w obwodach prądowych o dowolnym kierunku;
• dla obwodów wielofazowych.

Notatka! Jeśli przewodniki są połączone szeregowo, wówczas prąd każdego z nich jest równy. Połączenie równoległe zapewnia liczbę amperów, która jest sumą wartości prądów każdego przewodnika.

Jak znaleźć moc (szybkość transferu lub konwersji energii) na podstawie bieżącej wartości? Aby to zrobić, musisz skorzystać ze wzoru:

P = U*I, gdzie wartości pomnożone zostały wspomniane powyżej.

Rodzaje

Przy stałej i przemiennej energii elektrycznej jego siła jest różna. W przypadku łańcucha, w którym cząstki poruszają się w stałym kierunku, wszystkie parametry pozostają niezmienione. Gatunek zmienny jest w stanie zmieniać swoją wielkość w tym samym lub zmieniającym się kierunku. Ilość energii elektrycznej w tym przypadku wynosi:

• natychmiastowy, zależny od amplitudy i częstotliwości oscylacji związanych z częstotliwością kątową;
• amplituda - maksymalna wartość prądu chwilowego w pewnym okresie;
• wydajny - przy przetwarzaniu energii ilość ciepła z obu rodzajów prądu jest taka sama.

Domowe sieci elektryczne przepuszczają prąd przemienny, który przekształca się w prąd stały podczas przejścia przez źródło zasilania urządzenia elektrycznego (komputer, telewizor).

Wielkość prądu to pojęcie ściśle związane z energią elektryczną, która ma ogromne znaczenie dla życia codziennego, gospodarki narodowej i obiektów strategicznych. Ponadto elektroenergetyka jest podstawą ekonomiczną państwa i determinującym wektorem rozwoju w kraju i na arenie międzynarodowej.

Wideo

« Fizyka – klasa 10”

Elektryczność- ukierunkowany ruch cząstek naładowanych. Dzięki prądowi elektrycznemu oświetlane są mieszkania, wprawiane w ruch obrabiarki, podgrzewane palniki na piecach elektrycznych, działa radio itp.

Rozważmy najprostszy przypadek ukierunkowanego ruchu cząstek naładowanych - prąd stały.

Jaki ładunek elektryczny nazywamy elementarnym?
Co to jest elementarny ładunek elektryczny?
Jaka jest różnica między ładunkami w przewodniku i dielektryku?

Kiedy naładowane cząstki poruszają się w przewodniku, ładunek elektryczny jest przenoszony z jednego punktu do drugiego. Jeśli jednak naładowane cząstki przejdą losowy ruch termiczny, na przykład wolne elektrony w metalu, wówczas przeniesienie ładunku nie nastąpi (ryc. 15.1, a). Przekrój poprzeczny przewodnika przeciętnie przecina tę samą liczbę elektronów w dwóch przeciwnych kierunkach. Ładunek elektryczny jest przenoszony przez przekrój przewodnika tylko wtedy, gdy wraz z przypadkowym ruchem elektrony uczestniczą w ruchu ukierunkowanym (ryc. 15.1, b). W tym przypadku mówią, że konduktor jedzie Elektryczność.

Prąd elektryczny to uporządkowany (ukierunkowany) ruch naładowanych cząstek.

Prąd elektryczny ma określony kierunek.

Za kierunek prądu przyjmuje się kierunek ruchu dodatnio naładowanych cząstek.

Jeśli poruszasz ogólnie neutralnym ciałem, to pomimo uporządkowanego ruchu ogromnej liczby elektronów i jąder atomowych nie pojawi się żaden prąd elektryczny. Całkowity ładunek przeniesiony przez dowolny przekrój będzie równy zeru, ponieważ ładunki o różnych znakach poruszają się z tą samą średnią prędkością.

Kierunek prądu pokrywa się z kierunkiem wektora natężenia pola elektrycznego. Jeżeli prąd powstaje w wyniku ruchu ujemnie naładowanych cząstek, wówczas kierunek prądu uważa się za przeciwny do kierunku ruchu cząstek.

Wybór kierunku prądu nie jest zbyt udany, ponieważ w większości przypadków prąd reprezentuje uporządkowany ruch elektronów – cząstek naładowanych ujemnie. Wyboru kierunku prądu dokonano w czasach, gdy nic nie było wiadomo o swobodnych elektronach w metalach.

Działanie prądu.

Nie widzimy bezpośrednio ruchu cząstek w przewodniku. Obecność prądu elektrycznego należy oceniać na podstawie działań lub zjawisk mu towarzyszących.

Po pierwsze, przewodnik, przez który przepływa prąd, nagrzewa się.

Po drugie, prąd elektryczny może zmienić skład chemiczny przewodnika: na przykład uwolnić jego składniki chemiczne (miedź z roztworu siarczanu miedzi itp.).

Po trzecie, prąd wywiera siłę na sąsiednie prądy i namagnesowane ciała. To działanie prądu nazywa się magnetyczny.

W ten sposób igła magnetyczna obraca się w pobliżu przewodnika z prądem. Magnetyczne działanie prądu, w przeciwieństwie do chemicznego i termicznego, jest najważniejsze, ponieważ objawia się we wszystkich bez wyjątku przewodnikach. Działanie chemiczne prądu obserwuje się tylko w roztworach i stopach elektrolitów, a w nadprzewodnikach nie ma ogrzewania.

W żarówce w wyniku przepływu prądu elektrycznego emitowane jest światło widzialne, a silnik elektryczny wykonuje pracę mechaniczną.

Aktualna siła.

Jeżeli w obwodzie płynie prąd elektryczny, oznacza to, że w przekroju przewodnika stale przepływa ładunek elektryczny.

Ładunek przenoszony w jednostce czasu służy jako główna charakterystyka ilościowa prądu, tzw obecna siła.

Jeżeli przez przekrój przewodnika przepłynie ładunek Δq w czasie Δt, to średnia wartość prądu będzie równa

Średnie natężenie prądu jest równe stosunkowi ładunku Δq przechodzącego przez przekrój przewodnika w przedziale czasu Δt do tego okresu.

Jeżeli natężenie prądu nie zmienia się w czasie, wówczas wywoływany jest prąd stały.

Natężenie prądu przemiennego w danym czasie określa się również wzorem (15.1), ale okres czasu Δt w tym przypadku powinien być bardzo mały.

Siła prądu, podobnie jak ładunek, jest wielkością skalarną. Ona może być taka pozytywny, Więc negatywny. Znak prądu zależy od tego, który z kierunków wokół obwodu zostanie uznany za dodatni. Natężenie prądu I > 0, jeśli kierunek prądu pokrywa się z warunkowo wybranym dodatnim kierunkiem wzdłuż przewodnika. W przeciwnym razie ja< 0.

Zależność natężenia prądu od prędkości kierunkowego ruchu cząstek.

Niech przewodnik cylindryczny (ryc. 15.2) ma przekrój poprzeczny o powierzchni S.

Dla dodatniego kierunku prądu w przewodniku przyjmujemy kierunek od lewej do prawej. Ładunek każdej cząstki będzie uważany za równy q 0. Objętość przewodnika, ograniczona przekrojami 1 i 2 oraz odległością Δl między nimi, zawiera cząstki nSΔl, gdzie n jest koncentracją cząstek (nośników prądu). Ich całkowity ładunek w wybranej objętości wynosi q = q 0 nSΔl. Jeśli cząstki poruszają się od lewej do prawej ze średnią prędkością υ, to w tym czasie wszystkie cząstki zawarte w rozpatrywanej objętości przejdą przez przekrój 2. Zatem natężenie prądu jest równe:

Jednostką prądu w układzie SI jest amper (A).

Jednostka ta jest ustalana na podstawie magnetycznego oddziaływania prądów.

Zmierz siłę prądu amperomierze. Zasada konstrukcji tych urządzeń opiera się na magnetycznym działaniu prądu.

Prędkość uporządkowanego ruchu elektronów w przewodniku.

Znajdźmy prędkość uporządkowanego ruchu elektronów w metalowym przewodniku. Zgodnie ze wzorem (15.2) gdzie e jest modułem ładunku elektronu.

Niech na przykład natężenie prądu I = 1 A i pole przekroju poprzecznego przewodu S = 10 -6 m 2. Moduł ładunku elektronu e = 1,6 · 10 -19 C. Liczba elektronów w 1 m3 miedzi jest równa liczbie atomów w tej objętości, ponieważ jeden z elektronów walencyjnych każdego atomu miedzi jest wolny. Liczba ta wynosi n ≈ 8,5 10 28 m -3 (liczbę tę można wyznaczyć rozwiązując zadanie 6 z § 54). Stąd,

Jak widać prędkość uporządkowanego ruchu elektronów jest bardzo mała. Jest ona wielokrotnie mniejsza niż prędkość termicznego ruchu elektronów w metalu.

Warunki niezbędne do istnienia prądu elektrycznego.

Konieczne jest pojawienie się i istnienie stałego prądu elektrycznego w substancji bezpłatny naładowane cząstki.

Jednak to wciąż za mało, aby wystąpił prąd.

Aby wytworzyć i utrzymać uporządkowany ruch naładowanych cząstek, wymagana jest siła, która działa na nie w określonym kierunku.

Jeśli ta siła przestanie działać, wówczas uporządkowany ruch naładowanych cząstek ustanie w wyniku zderzeń z jonami sieci krystalicznej metali lub obojętnymi cząsteczkami elektrolitów, a elektrony będą poruszać się losowo.

Jak wiemy, na cząstki naładowane działa pole elektryczne o sile:

Zwykle to pole elektryczne wewnątrz przewodnika powoduje i utrzymuje uporządkowany ruch naładowanych cząstek.
Tylko w przypadku statycznym, gdy ładunki znajdują się w spoczynku, pole elektryczne wewnątrz przewodnika wynosi zero.

Jeżeli wewnątrz przewodnika występuje pole elektryczne, to pomiędzy końcami przewodnika występuje różnica potencjałów zgodnie ze wzorem (14.21). Jak pokazał eksperyment, gdy różnica potencjałów nie zmienia się w czasie, a stały prąd elektryczny. Wzdłuż przewodnika potencjał maleje od wartości maksymalnej na jednym końcu przewodnika do minimum na drugim, ponieważ ładunek dodatni pod wpływem sił pola przemieszcza się w kierunku malejącego potencjału.

Co to jest napięcie i prąd?

Dzisiaj porozmawiamy o najbardziej podstawowych pojęciach prądu i napięcia, bez ogólnego zrozumienia, których nie da się zbudować żadnego urządzenia elektrycznego.

Czym więc jest napięcie?

Mówiąc najprościej Napięcie- różnica potencjałów pomiędzy dwoma punktami obwodu elektrycznego, mierzone w woltach. Warto zaznaczyć, że napięcie mierzone jest zawsze pomiędzy dwoma punktami! Oznacza to, że gdy mówią, że napięcie na nóżce sterownika wynosi 3 wolty, oznacza to, że różnica potencjałów między nóżką sterownika a masą wynosi te same 3 wolty.

Masa (masa, zero) to punkt obwodu elektrycznego o potencjale 0 woltów. Warto jednak zauważyć, że napięcie nie zawsze jest mierzone względem masy. Przykładowo mierząc napięcie pomiędzy dwoma zaciskami sterownika uzyskamy różnicę potencjałów elektrycznych tych punktów obwodu. Oznacza to, że jeśli na jednej nodze znajdują się 3 wolty (to znaczy, że ten punkt ma potencjał 3 wolty w stosunku do ziemi), a na drugiej 5 woltów (ponownie potencjał w stosunku do ziemi), otrzymujemy wartość napięcia równe 2 woltom, co jest równe różnicy potencjałów między punktami 5 i 3 woltów.

Z pojęcia napięcia wynika kolejna koncepcja - prąd elektryczny. Pamiętamy to z kursu fizyki ogólnej prąd elektryczny to ukierunkowany ruch naładowanych cząstek wzdłuż przewodnika, mierzona w amperach. Naładowane cząstki poruszają się dzięki różnicy potencjałów między punktami. Ogólnie przyjmuje się, że prąd przepływa od punktu o większym ładunku do punktu o mniejszym ładunku. Oznacza to, że to napięcie (różnica potencjałów) stwarza warunki przepływu prądu. W przypadku braku napięcia prąd jest niemożliwy, to znaczy nie ma prądu między punktami o równym potencjale.

Na swojej drodze prąd napotyka przeszkodę w postaci oporu, który uniemożliwia jego przepływ. Rezystancja jest mierzona w omach. Porozmawiamy o tym więcej na następnej lekcji. Jednak od dawna ustalono następującą zależność między prądem, napięciem i rezystancją:

Gdzie I – prąd w amperach, U – napięcie w woltach, R – rezystancja w omach.

Zależność ta nazywa się prawem Ohma. Prawdziwe są również następujące wnioski z prawa Ohma:

Jeśli nadal masz pytania, zadaj je w komentarzach. Tylko dzięki Twoim pytaniom będziemy mogli ulepszyć materiał prezentowany na tej stronie!

To wszystko, w następnej lekcji porozmawiamy o oporze.

Jakiekolwiek kopiowanie, powielanie, cytowanie materiału lub jego części jest dozwolone wyłącznie za pisemną zgodą administracji MKPROG .RU. Nielegalne kopiowanie, cytowanie i powielanie jest karalne!

Niemożliwe. Pojęcie prądu jest podstawą, na której niczym dom na solidnym fundamencie buduje się dalsze obliczenia obwodów elektrycznych i podaje coraz to nowe definicje. Natężenie prądu jest jedną z wartości międzynarodowych, dlatego uniwersalną jednostką miary jest amper (A).

Fizyczne znaczenie tej jednostki wyjaśniono w następujący sposób: prąd o wartości jednego ampera powstaje, gdy naładowane cząstki przemieszczają się wzdłuż dwóch przewodników o nieskończonej długości, pomiędzy którymi znajduje się przerwa wynosząca jeden metr. W tym przypadku energia wytwarzana na każdym metrowym odcinku przewodów jest liczbowo równa 2*10 do potęgi -7 Newtona. Zwykle dodaje się, że przewodniki znajdują się w próżni (co pozwala zneutralizować wpływ ośrodka pośredniego), a ich przekrój poprzeczny dąży do zera (jednocześnie przewodność jest maksymalna).

Jednak, jak to zwykle bywa, klasyczne definicje są zrozumiałe tylko dla specjalistów, których tak naprawdę nie interesują już podstawy. Ale osoba niezaznajomiona z elektrycznością stanie się jeszcze bardziej zdezorientowana. Wyjaśnijmy zatem, jaka jest siła prądu, dosłownie „na palcach”. Wyobraźmy sobie zwykłą baterię, z której biegunów dwa izolowane przewody idą do żarówki. Przełącznik jest podłączony do szczeliny w jednym przewodzie. Jak wiadomo z początkowego kursu fizyki, prąd elektryczny to ruch cząstek, które mają swoje własne. Zwykle uważa się je za elektrony (w rzeczywistości jest to elektron, który ma pojedynczy ładunek ujemny), chociaż w rzeczywistości wszystko jest trochę bardziej skomplikowane. Cząstki te są charakterystyczne dla materiałów przewodzących (metali), ale w ośrodkach gazowych jony dodatkowo przenoszą ładunek (pamiętajcie terminy „jonizacja” i „przebicie szczeliny powietrznej”); w półprzewodnikach przewodnictwo jest nie tylko elektroniczne, ale także dziurowe (ładunek dodatni); w roztworach elektrolitycznych przewodnictwo jest czysto jonowe (na przykład akumulatory samochodowe). Wróćmy jednak do naszego przykładu. W nim prąd tworzy ruch wolnych elektronów. Dopóki przełącznik nie zostanie włączony, obwód jest otwarty, cząstki nie mają gdzie się poruszać, dlatego natężenie prądu wynosi zero. Ale kiedy już „złożysz obwód”, elektrony pędzą z ujemnego bieguna akumulatora do dodatniego, przechodząc przez żarówkę i powodując jej świecenie. Siła wprawiająca je w ruch pochodzi z pola elektrycznego wytwarzanego przez akumulator (EMF – pole – prąd).

Prąd to stosunek ładunku do czasu. Oznacza to, że w rzeczywistości mówimy o ilości prądu przepływającego przez przewodnik na konwencjonalną jednostkę czasu. Analogię można przeprowadzić z wodą: im bardziej otwarty jest kran, tym większa objętość wody przejdzie przez rurociąg. Ale jeśli wodę mierzy się w litrach (metrach sześciennych), wówczas prąd mierzy się liczbą nośników ładunku lub, co również jest prawdą, w amperach. To takie proste. Łatwo zrozumieć, że można zwiększyć prąd na dwa sposoby: wyjmując żarówkę z obwodu (opór, przeszkoda w ruchu), a także zwiększając pole elektryczne wytwarzane przez akumulator.

Właściwie doszliśmy do sposobu obliczania natężenia prądu w ogólnym przypadku. Istnieje wiele wzorów: na przykład dla pełnego obwodu uwzględniającego wpływ charakterystyki źródła zasilania; dla układów przemiennych i wielofazowych itp. Jednak wszystkie łączy jedna zasada - słynne prawo Ohma. Dlatego przedstawiamy jego ogólną (uniwersalną) postać:

gdzie jestem obecny, w amperach; U to napięcie na zaciskach źródła zasilania, w woltach; R to rezystancja obwodu lub sekcji w omach. Zależność ta tylko potwierdza wszystko powyższe: zwiększenie prądu można osiągnąć na dwa sposoby, poprzez rezystancję (nasza żarówka) i napięcie (parametr źródła).