Что такое сила тока, формула

Что такое сила тока

Представим обычный водопроводный кран. Открываем вентиль — бежит вода. Чем больше мы будем поворачивать ручку, тем сильнее станет напор и тем больше воды будет выливаться из крана за определённое время. 

Похоже обстоит дело и с электрическим током. Только вместо крана — проводник, молекулы воды — заряженные частицы, напор — напряжение, а расход воды — сила тока.  

Сила тока (I) — это отношение электрического заряда (

q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

Единица измерения силы тока — Ампер (A). Она названа в честь Андре-Мари Ампера — французского физика, который совершил несколько важных открытий, связанных с электричеством. 

‍Андре-Мари Ампер (1775-1836)
‍

Один Ампер — это сила тока, при которой за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд, равный одному Кулону, то есть заряд чуть больше, чем шести квинтиллионов (миллиард миллиардов) электронов.  

Чтобы понять, Ампер — много это или мало, обратимся к фактам. 

Ток силой в 0,05 Ампер вызывает неприятные ощущения, а ток в 0,1 Ампер может убить человека за несколько секунд. В светодиодных лампочках течёт ток в 0,02 Ампер, мобильный телефон при максимальной нагрузке потребляет до 0,5 Ампер, автомобильный аккумулятор способен выдавать несколько сотен Ампер, а ток в молнии достигает 200 000 Ампер. 

Сила тока и сопротивление

Как усилить поток воды из шланга? Можно добавить напор (увеличить давление), но не слишком сильно, иначе шланг разорвёт. А можно взять шланг большего диаметра. 

То же справедливо и для проводника: чем больше он в сечении, тем больший поток электронов может пропустить. Но если сила тока окажется слишком большой, проводник перегреется и сгорит.

Именно так работают плавкие предохранители в электронных приборах: при резком скачке силы тока тонкий проводок перегорает, и устройство отключается от сети. 

‍Плавкие предохранители: новый и отработанный
‍

Чем короче и шире шланг, тем большее количество воды он способен пропустить за единицу времени. Также и с электричеством: сила тока, проходящего через проводник за секунду, зависит от сопротивления проводника. Только кроме длины и площади сечения на сопротивление влияет материал, из которого проводник сделан. 

Формула сопротивления выглядит так:

l — это длина проводника, S — площадь его сечения, а ρ — удельное сопротивление, у каждого материала оно своё. 

Вещества с низким удельным сопротивлением называются проводниками, они проводят электричество наиболее эффективно. Вещества с высоким удельным сопротивлением называют диэлектриками — их можно использовать в качестве изоляторов. Среднее положение занимают полупроводники — они проводят электричество, но не так хорошо, как проводники. 

Сопротивление измеряется в Омах. Проводник обладает сопротивлением в 1 Ом, если на его концах возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока в 1 Ампер.  

Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду

PHYSICS82020 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 8 класса, в котором изучается сила тока! 

Как измерить силу постоянного тока

Существует специальный прибор для измерения силы тока — амперметр. Он подключается последовательно к проводнику, в котором нужно измерить силу тока. Для этого один из концов нужного проводника отсоединяют от электрической цепи и в получившийся разрыв включают амперметр с помощью двух клемм — со знаками «+» и «−». Клемму со знаком «+» подключают к точке разрыва, которая сохранила связь с положительным полюсом источника тока. 

Поскольку сила тока на всех последовательных участках цепи одинакова (он нигде не «застаивается»), амперметр можно включать как до потребителя тока, так и после.       

На схемах амперметр изображается буквой «А» в круге. 

Существует много разных видов амперметров, различающихся по принципу действия. Проще всего устроен тепловой амперметр. Между двумя зажимами натянута проволока, соединённая нитью с пружиной. Нить охватывает петлёй неподвижную ось со стрелкой. Когда к зажимам подаётся ток, он проходит через проволоку и нагревает её. Нагретая проволока становится немного длиннее, из-за этого нить сильнее оттягивается пружиной. При движении нить поворачивает ось, и стрелка на ней показывает, чему равна сила тока. 

‍Схема работы теплового амперметра
‍

Современные электрики пользуются мультиметрами — приборами, которые позволяют измерить и силу тока, и напряжение, и сопротивление.

‍Цифровой мультиметр

Сила тока в физике — что это такое?

Электрический ток

По проводам течет электрический ток. Причем он именно «течет», практически как вода. Представим, что вы — счастливый фермер, который решил полить свой огород из шланга. Вы чуть-чуть приоткрыли кран, и вода сразу же побежала по шлангу. Медленно, но все-таки побежала.

Сила струи очень слабая. Потом вы решили, что напор нужен побольше и открыли кран на полную катушку. В результате струя хлынет с такой силой, что ни один помидор не останется без внимания, хотя в обоих случаях диаметр шланга одинаков.

А теперь представьте, что вы наполняете два ведра из двух шлангов. У одного из них напор сильнее, у другого слабее. Быстрее наполнится то ведро, в которое льется вода из шланга с сильным напором. Все дело в том, что объем воды за равный промежуток времени из двух разных шлангов тоже разный. Иными словами, из зеленого шланга количество молекул воды выбежит намного больше, чем из желтого за равный период времени.

Если мы возьмем проводник с током, то будет происходить то же самое: заряженные частицы будут двигаться по проводнику, как и молекулы воды. Если больше заряженных частиц будет двигаться по проводнику, то «напор» тоже увеличится.

• Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц.

Сила тока

Сразу возникает потребность в величине, которой мы будем «напор» электрического тока измерять. Такая, чтобы она зависела от количества частиц, которые протекают по проводнику.

Сила тока — это физическая величина, которая показывает, какой заряд прошел через проводник.

Сила тока I = q/t I — сила тока [A] q — заряд [Кл] t — время [с]

Сила тока измеряется в Амперах. Единица измерения выбрана не просто так.

Во-первых, она названа в честь физика Андре-Мари Ампера, который занимался изучением электрических явлений. А во-вторых, единица этой величины выбрана на основе явления взаимодействия двух проводников.

Здесь аналогии с водопроводом провести, увы, не получится. Шланги с водой не притягиваются и не отталкиваются вблизи друг друга (а жаль, было бы забавно).

Когда ток проходит по двум параллельным проводникам в одном направлении, проводники притягиваются. А когда в противоположном направлении (по этим же проводникам) — отталкиваются.

За единицу силы тока 1 А 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 Н.

Задача

Найти силу тока в цепи, если за 2 секунды в ней проходит заряд, равный 300 мКл.

Решение:

Возьмем формулу силы тока

I = q/t

Подставим значения

I = 300 мКл / 2 с = 150 мА

Ответ: сила тока в цепи равна 150 мА

Проводники и диэлектрики

Некоторые делят мир на черное и белое, а мы — на проводники и диэлектрики.

• Проводники — это материалы, через которые электрический ток проходит. Самыми лучшими проводниками являются металлы.
• Диэлектрики — материалы, через которые ток не проходит. Изи!

Проводники	Диэлектрики
Медь, железо, алюминий, олово, свинец, золото, серебро, хром, никель, вольфрам	Воздух, дистиллированная вода, поливинилхлорид, янтарь, стекло, резина, полиэтилен, полипропилен, полиамид, сухое дерево, каучук

То, что диэлектрик не проводит электрический ток, не значит, что он не может накапливать заряд. Накопление заряда не зависит от возможности его передавать.

Направление тока

Раньше в учебниках по физике писали так: когда-то давно решили, что ток направлен от плюса к минуса, а потом узнали, что по проводам текут электроны. Но электроны эти — отрицательные, а значит к минусу идти не могут. Но раз уже условились о направлении, поэтому оставим, как есть. Вопрос тогда возникал у всех: почему нельзя поменять направление тока? Но ответ так никто и не получил.

Сейчас пишут немного иначе: положительные частицы текут по проводнику от плюса к минусу, туда и направлен ток. Здесь вопросов ни у кого не возникает.

Так и какая версия верна? На самом деле, обе. Носители заряда в каждом типе материала разные. В металлах — это электроны, в электролитах — ионы. У каждого типа частиц свои знаки и потребность в том, чтобы бежать к противоположно заряженному полюса источника тока. Не будем же мы для каждого типа материала выбирать направление тока, чтобы решить задачу! Поэтому принято направлять ток от плюса к минусу. В большинстве задач школьного курса направление тока роли не играет, но есть то самое коварное меньшинство, где этот момент будет очень важным. Поэтому запомните — направляем ток от плюса к минусу.

Источник тока

Вода в шланге берется из водопровода, ключа с водой в земле — в общем, не из ниоткуда. Электрический ток тоже имеет свой источник.

В качестве источника может выступить, например, гальванический элемент (привычная батарейка). Батарейка работает на основе химических реакций внутри нее. Эти реакции выделяют энергию, которая потом передается электрической цепи.

У любого источника обязательно есть полюса — «плюс» и «минус». Полюса — это его крайние положения. По сути клеммы, к которым присоединяется электрическая цепь. Собственно, ток как раз течет от «+» к «-».

Амперметр

Мы знаем, куда ток направлен, в чем измеряется сила тока, как ее вычислить, зная заряд и время, за которое этот заряд прошел. Осталось только измерить.

Прибор для измерения силы тока называется амперметр. Его включают в электрическую цепь последовательно с тем проводником, в котором ток измеряют.

Амперметры бывают очень разными по принципу действия: электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, тепловые и индукционные — и это только самые распространенные.

Мы рассмотрим только принцип действия теплового амперметра, потому что для понимания принципа действия других устройств необходимо знать, что такое магнитное поле и катушки.

Тепловой амперметр основан на свойстве тока нагревать провода. Устроен так: к двум неподвижным зажимам присоединена тонкая проволока. Эта тонкая проволока оттянута вниз шелковой нитью, связанной с пружиной. По пути эта нить петлей охватывает неподвижную ось, на которой закреплена стрелка. Измеряемый ток подводится к неподвижным зажимам и проходит через проволоку (на рисунке стрелками показан путь тока).

Под действием тока проволока немного нагреется, из-за чего удлинится, вследствие этого шелковая нить, прикрепленная к проволоке, оттянется пружиной.

Движение нити повернет ось, а значит и стрелку. Стрелка покажет величину измерения.

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=8,9·10³ кг/м3. Молярная масса меди указана в таблице Менделеева — M_Cu = 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 сила тока (Ампер). Основные понятия электроники

Величина которой обозначается сила тока называется Ампер.

Поскольку было бы не целесообразно отображать величиной силы тока реальное колличество электронов протекающих через проводник  в данный момент, решено было что 1 Ампер равен заряду в  1 Кулон протекающему через проводник за одну секунду. 

Один Кулон равен  6.240.000.000.000.000.000 электронам.

Конечно объяснять электрические процессы по теории воды очень старомодно, однако до сегодняшнего дня это лучший способ  донести основы электроники до новичков.  На схеме ниже изображена помпа которая нагнетает давление,  два отрезка трубы (обозначены A и С) и задвижка (кран) между ними (обозначена B).

Если давление в помпе неизменно (а в нашем случае давлением является напряжение — Вольтаж),  и задвижка открыта совсем чуть чуть — поток воды (а в нашем случае протекающий ток) будет очень маленьким. 

Если мы откроем задвижку на пол оборота, поток воды (сила тока) увеличиться, но будет все равно не достаточно большим, что то будет препятствовать прохождению воды.

Если же задвижку открыть полностью — поток воды из трубы C будет настолько большим, насколько это возможно.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что поток воды напрямую зависит от  сопротивления задвижки.

Чуть открытая задвижка =  Большому сопротивлению =  Малому потоку воды (сила тока)
Сильно открытая задвижка = Малому сопротивлению = Большому потоку воды (сила тока).
 

Помпа и задвижка — схематическая модель силы тока в полупроводниковых цепях на примере регулирования потока воды

Аналогично тому как мы описывали  напряжение, изобразим силу тока на примере с кранами. На картинке вы видите смесители которые показывают  большую и малую силу тока (аналогично потокам воды). Прямо под кранами изображены  участки трубы или в нашем случае участки проводника — по которым  движутся электроны и их колличество явно указывает на силу тока.  По проводнику с большей силой тока протекает больше электронов чем по проводнику с малой силой тока.

Схема — два крана отображающих большую и малую силу тока. Поток частиц через трубу

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!

определение определение силы электрического тока

Электричество давно стало незаменимым спутником всего человечества. Но для большинства обывателей оно представляет собой какое-то абстрактное понятие, с которым сложно разобраться и тем более понять. Но нет нечего сложного для усвоения. Простыми словами электричество можно охарактеризовать как упорядоченное перемещение заряженных частиц.

Определяющими характеристиками электрической энергии являются напряжение, сила тока и сопротивление. Рассмотрим более подробно что это за характеристики их определения, способы измерений и вычислений.

Определение силы электрического тока в электроцепи

Электрический ток, как говорилось выше, представляет собой упорядоченное перемещение заряженных частиц от одного электрода к другому. В металлах это электроны, в жидкостях – ионы, а их количество принято именовать зарядом. Одной из ключевых характеристик электротока является его сила или собственно отношение общего количества заряда к временному отрезку за который он проходит через отдельный участок.

Следовательно, определение силы тока в электроцепи или его величины можно выразить формулой:

I=q/t

q – количество заряда, а t – промежуток времени за которое он проходит этот определенный участок. В системе измерений СИ для определения единицы силы тока применяется ампер (сокращенно – «А»).

Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления

Когда разговор заходит о токе, то наиболее часто речь идет о напряжении. В системе СИ оно обозначается в вольтах (В). Для общего понимания определения напряжения рассмотрим физику формирования электричества в общем. В двух словах это процесс выглядит следующим образом. Из одного места извлекаются электроны, тем самым создавая разряжение. В другой точке они накапливаются, образуя избыток, который стремится занять освободившееся место. Таким образом образуются отрицательный и положительный потенциал, разница между ними и будет являться искомым напряжением в электрической сети. Для определения величины напряжения применяется специальный измерительный прибор – вольтметр.

Для того чтобы определить силу тока, зная напряжение, необходимо ввести еще одно понятие – сопротивление электроцепи. Оно в упрощенном понимании представляет собой некую силу, затрудняющую движение электронов от одного электрода к другому. Измеряется сопротивление в омах. Определить его величину можно омметром. Воедино понятия напряжение, силы тока и сопротивления связывает закон Ома. Он является одним из основополагающих при расчете любой электрической схемы.

Величина силы тока. Определение в зависимости от напряжения и сопротивления.

Закон Ома относительно применения к участку цепи определяет силу тока как величину пропорционально обратную сопротивлению и прямо сопоставимую разности потенциалов. Соответствующая формула выглядит следующим образом:

I=U/R, в которой: R (Ом)– сопротивление на участке электрической схемы, а U(В) – напряжение или разность потенциалов на электродах.

Из уравнения видно, что при наличии стабильного напряжения в электроцепи сила тока будет снижаться при увеличении нагрузочного сопротивления. Эта закономерность привела к тому, что последовательное включение потребителей применяется очень редко. При параллельном включении нагрузки величина силы тока на отельных участках может быть разной (в зависимости от сопротивления), но на входе, в точке соединения она останется прежней.

Сила тока и его плотность

Одно из важных понятий в электротехнике является плотность электрического тока, которая характеризуется его силой по отношению к площади приложения. В системе СИ плотность тока обозначается буквой «J», единица измерения — А/мм2. Общий вид формулы следующий:

J= I/S, где I – сила в амперах, а S – площадь поперечного сечения провода в квадратных мм.

Следовательно, с точки зрения физики, плотность тока — это количество заряда, перемещаемого через единицу площади за определенное время Одним словом эта величина описывает степень электрической нагрузки на проводник и является одной из определяющих при выборе кабельной продукции соответствующего диаметра.

Плотность играет важную роль, т.к. любой элемент сети в т.ч. и токопроводящий провод обладает собственным сопротивлением. Следствием потери тока является нагрев проводника. Значительные потери могут привести к перегреву, вплоть до расплавления изоляции или материала жил.

В заключение отметим, что данные определения силы тока, через основные характеристики носят общий характер. В частных случаях используются дополнительные данные которые влияют на точность вычислений, но не искажают обобщенного представления о физики электричества и взаимосвязи значений.

Мощь и сила электричества: Что такое закон Ома

Итак, электрический ток начинает движение по цепи под действием напряжения. Но, оказывается, электроны не могут двигаться по электрической цепи беспрепятственно: они сталкиваются между собой и с атомами, то есть, встречают на своём пути сопротивление. Из-за этих ударов и столкновений часть энергии движущихся электронов превращается в тепло (так же, как превращается в тепло часть энергии молота, ударившего по наковальне).

Напряжение и сопротивление — это важные характеристики электрической цепи, с которыми необходимо считаться. Напряжение цепи, создаваемое источником тока, даёт толчок (скорость) электронам, заставляя двигаться их в определённом направлении, а сопротивление цепи забирает у движущихся электронов энергию и превращает её в другие виды энергии. Таким образом, человеку важен не электрический ток как таковой, а энергия его движущихся заряженных частиц.

Знаете ли вы, почему соединительные провода (кабели, шнуры) в электрических цепях делают чаще всего из меди? Потому что этот металл слабо «сопротивляется» электрическому току, и электроны легко передвигаются по нему от источника к потребителю.

Если же провода сделать, например, из стали, у которой сопротивление в 7 раз больше, чем у меди, то такие провода, «сопротивляясь» движущимся электронам, будут отбирать у них энергию, сильно нагреваться, и могут даже расплавиться.

Стоит отметить, что сопротивление провода (проводника) зависит не только от вещества, из которого он сделан. Экспериментально установлено, что сопротивление провода растёт при увеличении длины и уменьшении его диаметра — чем длиннее и тоньше проводник, тем труднее электронам двигаться по нему. Именно поэтому нить накаливания в лампочке делают не только тонкой, но и длинной за счёт того, что ей придают спиралевидную форму.

Сопротивление обозначается буквой R и рассчитывается по формуле:

Физический смысл

Электрическое сопротивление характеризует способность проводника противо­действовать электрическому току.

электрический ток

Направленное движение носителей электрического заряда, то есть электронов, движущихся в определенном направлении, называется электрическим током. Сами электроны представляют собой чрезвычайно маленькие элементарные частицы, которые имеют одинаковый отрицательный заряд.
Электрический ток течет только в замкнутой цепи тока. Замкнутая цепь состоит, по крайней мере, из источника электроэнергии и электрического устройства или компонента, которые соединены электрическими проводниками (такими как электрические провода).Эти проводники могут быть металлами, а также жидкостями или газами. Примечание: важно проверить, где может протекать электрический ток! Иногда предмет или тело попадают случайно, если они касаются (касаются) электрических проводников.
Чем выше напряжение на источнике питания, тем больше сила тока (необходимое условие: все компоненты остаются прежними, а температура остается неизменной). Кроме того: чем сильнее сопротивление электрического проводника, тем меньше сила тока, если напряжение остается прежним.
Если вы знаете напряжение и электрическое сопротивление электрической цепи, вы можете рассчитать силу тока по следующей формуле:

Сила тока — это физическая величина, обозначающая количество электронов, которые проходят через определенную площадь поперечного сечения электрического проводника в течение одной секунды. (Вы можете представить это как затвор, который считает электроны, проходящие через определенное место в проводнике). Сила тока сокращенно обозначается формулой I .Обозначение формулы I происходит от слова интенсивности . Цель состоит в том, чтобы описать силу электрического тока. Интенсивность помогает понять, что сила тока высока, если особенно большое количество электронов проходит через площадь поперечного сечения в течение определенного периода времени.

Сила тока указывается в амперах. Своим названием он обязан французскому физику Андре-Мари Амперу, который с 1775 по 1836 год жил во Франции. Сила тока в один ампер будет достигнута, если 6,24 квинтиллиона (6.240.000.000.000.000.000) электронов проходят через поперечное сечение проводника за одну секунду.

Сила электрического тока — это мера количества заряда ( Q ), который пересек площадь сечения за определенный период времени ( t ). Он описывается следующей формулой:

(Напоминаем: Q — это символ заряда, а t — время.)
Эти модели проводов помогут вам понять, что означает высокая или низкая сила тока.Чем выше сила тока, тем больше электронов проходит через кондуктор в течение определенного периода времени:

Высокая сила тока; много электронов за период времени:

Низкая сила тока; несколько электронов за период времени:

Примечание: в реальном проводнике электроны не так прямолинейны; они скорее двигаются зигзагообразно.

Вот несколько примеров сильных сторон вашей повседневной жизни:

С С С

лампочка	около	0,4 Ампер
фонарь	по	0,6 А
тостер	около	5,2 Ампер
печь для выпечки	по	12 ампер
электровоз	apbout	150 ампер
молния	по	1.000.000 ампер

определение силы тока | Словарь английских определений

текущий

прил

1 из ближайшего настоящего; в процессе
текущие события

2 самые последние; актуальный
текущий номер журнала

3 общеизвестные, применяемые или принятые; распространенный
текущий слух

4 в обращении и действителен в настоящее время
текущие монеты
n

5 (особенноводы или воздуха) постоянный, как правило, естественный поток

6 Масса воздуха, водоема и т. Д., Имеющая устойчивый поток в определенном направлении

7 расход такой массы

8 (также называется) электрический ток (физика)

a поток электрического заряда через проводник

b скорость потока этого заряда.Обычно измеряется в амперах., (Символ) I

9 общая тенденция или дрейф
течения мнений
(C13: от древнефранцузского corant, буквально: бег, от corre to run, от латинского currere)
♦ в настоящее время аванс
♦ актуальность n

переменный ток
n непрерывный электрический ток, который периодически меняет направление, обычно синусоидально (аббревиатура.) AC Сравнить → постоянный ток

Течение Кромвеля
n экваториальное тихоокеанское течение, текущее на восток с Гавайских островов на Галапагосские острова
(C20: названо в честь Т. Кромвеля (1922-58), океанографа США)

расчетный счет
n

1 счет в банке или строительном кооперативе, по которому в любое время могут быть выписаны чеки (U.Имя С.) текущий счет (канадское название) расчетный счет

2 (Экономика), часть платежного баланса, состоящая из торгового баланса и невидимого баланса
Сравнить → счет операций с капиталом → 1

оборотные активы
pl n денежные средства и операционные активы, конвертируемые в денежные средства в течение года (также называемые) оборотные средства Сравнить → основные средства

Учет текущих затрат
n метод учета, при котором активы оцениваются по их текущей восстановительной стоимости, а не по первоначальной стоимости.Часто используется во время высокой инфляции.
Сравнить → учет по первоначальной стоимости

плотность тока
n отношение электрического тока, протекающего в определенной точке проводника, к площади поперечного сечения проводника, взятой перпендикулярно току, протекающему в этой точке. Он измеряется в амперах на квадратный метр., (Символ) Дж

КПД по току
n (Физика) отношение фактической массы вещества, высвобождаемого из электролита при прохождении тока, к теоретической массе, высвобождаемой в соответствии с законом Фарадея

текущие расходы
pl n некапитальные и обычно повторяющиеся расходы, необходимые для ведения бизнеса

краткосрочные обязательства
pl n деловые обязательства со сроком погашения в течение года

темновой ток
n остаточный ток, создаваемый фотоэлектрическим устройством, когда он не освещен

постоянный ток
n непрерывный электрический ток, который течет только в одном направлении, без существенного изменения величины (аббревиатура.) DC Сравнить → переменный ток

вихревой ток
n электрический ток, индуцируемый в массивном проводнике, таком как сердечник электромагнита, трансформатора и т. Д., Переменным магнитным полем (также называется) Ток Фуко

электрический ток
n другое название для → текущий → 8

Foucault current
n другое название для → вихретоковый

Течение Гумбольдта
n холодное океанское течение в южной части Тихого океана, текущее на север вдоль побережья Чили и Перу (также называемое) Перу Текущий

Японское течение
n теплое океаническое течение, текущее на северо-восток от восточного побережья Японии к северной части Тихого океана (также называемое) Куросио

Лабрадорское течение
n холодное океанское течение, текущее на юг от побережья Лабрадора и встречающееся с теплым Гольфстримом, вызывающее густые туманы у Ньюфаундленда

Peru Current
n другое название для → Течение Гумбольдта

устройство защитного отключения
adv
n устройство отключения цепи, установленное в электрическом оборудовании для защиты оператора от поражения электрическим током (аббревиатура.) УЗО

термоэлектронный ток
n электрический ток, возникающий между двумя электродами в результате электронов, испускаемых термоэлектронной эмиссией

течение мутности
n закрученная масса воды и взвеси, поднятая цунами, штормом, наводнением реки и т. Д.

Electric Current — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

определений

текущий

Электрический ток определяется как скорость, с которой заряд проходит через поверхность (например, поперечное сечение провода).Несмотря на то, что оно относится ко многим различным вещам, слово ток часто используется само по себе вместо более длинного, более формального «электрического тока». Прилагательное «электрический» подразумевается контекстом описываемой ситуации. Фраза «ток через тостер», несомненно, относится к потоку электронов через нагревательный элемент, а не к потоку ломтиков хлеба через прорези.

Как и все величины, определяемые как скорость, есть два способа записать определение электрического тока — средний ток для тех, кто заявляет о незнании вычислений…

и мгновенный ток для тех, кто не боится вычислений…

I =		∆ к	=	dq
		∆ т		дт

Единица измерения тока — ампер [А], названный в честь французского ученого Андре-Мари Ампера (1775–1836).В письменных языках без диакритических букв (а именно в английском) принято писать единицу измерения как ампер , а в неформальном общении сокращать это слово до amp . У меня нет проблем с любым из этих вариантов написания. Только не используйте заглавную букву «А» в начале. Ампер относится к физику, а ампер (или ампер, или ампер) относится к единице.

Поскольку заряд измеряется в кулонах, а время измеряется в секундах, ампер равняется кулону в секунду.

	А =	С	⎤ ⎥
		с

Элементарный заряд определен как ровно…

e = 1,602176634 × 10 ⁻¹⁹ C

Число элементарных зарядов в кулонах будет обратной величиной этого числа — повторяющейся десятичной дробью с периодом 778 716 цифр. Я напишу первые 19 цифр, это максимум, что я могу написать (поскольку произвольных долей элементарного заряда не существует).

C ≈ 6,241,509,074,460,762,607 e

А потом напишу еще раз с более разумным количеством цифр, чтобы было легче читать.

C ≈ 6,2415 × 10 ¹⁸ e

Ток в один ампер — это передача примерно 6,2415 × 10 ¹⁸ элементарных зарядов в секунду. Для любителей случайностей это примерно десять микромолей.

плотность тока

Когда я визуализирую ток, я вижу, как что-то движется.Я вижу, как они движутся в каком-то направлении. Я вижу вектор. Я вижу не то. Ток не является векторной величиной, несмотря на мою хорошо развитую научную интуицию. Ток — это скаляр. И причина в том … потому что это так.

Но подождите, становится еще страннее. Отношение силы тока к площади для данной поверхности называется плотностью тока.

Единица измерения плотности тока — ампер на квадратный метр , не имеющая специального названия.

	А	=	А	⎤ ⎥
	м 2		м 2

Несмотря на то, что это отношение двух скалярных величин, плотность тока является вектором.И причина в том, что это так.

Ну… на самом деле, это потому, что плотность тока определяется как произведение плотности заряда и скорости для любого места в космосе…

J = ρ v

Два уравнения эквивалентны по величине, как показано ниже.

Дж =	ρ		в
Дж =	q		DS	=	с		dq	=	1	Я
	В		дт		SA		дт		А
Дж =	I
	А

Есть еще кое-что, что нужно учесть.

I = JA = ρ v A

Читатели, знакомые с механикой жидкостей, могли бы узнать правую часть этого уравнения, если бы оно было написано немного иначе.

I = ρ Av

Это произведение является величиной, которая остается постоянной в уравнении неразрывности массы .

ρ ₁ A ₁ v ₁ = ρ ₂ A ₂ v ₂

Точно такое же выражение применяется к электрическому току с символом ρ, меняющим значение между контекстами.В механике жидкости ρ обозначает массовую плотность, а в электрическом токе — плотность заряда.

микроскопическое описание

Ток — это поток заряженных частиц. Это дискретные сущности, а значит, их можно сосчитать.

n = N / V

∆ q = нкВ

В = Ad = Av ∆ т

I =	∆ к	=	nqAv ∆ т
	∆ т		∆ т

I = nqAv

Аналогичное выражение можно записать для плотности тока.Вывод начинается в скалярной форме, но в окончательном выражении используются векторы.

J = nq v

твердых

Сравнение проводимости и валентных электронов, проводников и изоляторов

Дрейфовое движение, наложенное на тепловое движение

Увеличить

Мостовой текст.

Тепловая скорость электронов в проводе довольно высока и случайным образом изменяется из-за столкновений атомов.Поскольку изменения хаотичны, средняя скорость равна нулю.

Когда провод помещается в электрическое поле, свободные электроны равномерно ускоряются в промежутках между столкновениями. Эти периоды ускорения поднимают среднюю скорость выше нуля. (Эффект на этой диаграмме сильно преувеличен.)

тепловая скорость электрона в меди при комнатной температуре (классическое приближение)…

v rms = √ 3 (1.38 × 10 −23 Дж / К) (300 К) (9,11 × 10 −31 кг)

v среднеквадратичное значение ≈ 100 км / с

ферми-скорость электрона в меди (квантовая величина)…

v fermi = √ 2 E Ферми м e

v fermi = √ 2 (7.00 эВ) (1,60 × 10 −19 Дж / эВ) (9,11 × 10 −31 кг)

v fermi ≈ 1500 км / с

Скорость дрейфа электрона на 10 м медного провода, подключенного к автомобильному аккумулятору 12 В при комнатной температуре (среднее время свободного пробега между столкновениями при комнатной температуре τ = 3 × 10 ⁻¹⁴ с)…

v дрейф = 1 ∆ v = 1 а τ = 1 Ф τ = 1 eE τ 2 2 2 м e 2 м e

v дрейф = (1.60 × 10 −19 C) (12 В) (3 × 10 −14 с) 2 (10 м) (9,11 × 10 −31 кг)

v дрейф ≈ 3 мм / с

Тепловая скорость на несколько порядков превышает скорость дрейфа в типичной проволоке. Время на прохождение круга — около часа.

жидкости

ионы, электролиты

газы

ионов, плазма

• 14:02 — Линии электропередачи разъединяются на юго-западе Огайо
  4. Стюарт — Атланта 345 кВ
  Эта линия является частью пути передачи из юго-западного Огайо в северный Огайо. Он отключился от системы из-за возгорания кисти под частью линии. Горячие газы от пожара могут ионизировать воздух над линией электропередачи, заставляя воздух проводить электричество и закорачивать проводники.
  Источник

исторический

Символ I был выбран французским физиком и математиком Андре-Мари Ампера для обозначения силы тока тока.

Увеличить
Pour exprimer en nombre l’intensité d’un courant quelconque, on Concevra qu’on ait choisi un autre courant арбитраж для сравнения терминов…. Désignant donc par i et i ‘ раппортов интенсивных деяний двух партнеров, не связанных с интенсивностью, присущих единству….		Чтобы выразить интенсивность тока в виде числа, предположим, что для сравнения выбран другой произвольный ток…. Используем i и i ′ для отношения интенсивностей двух заданных токов к силе опорного тока, взятого за единицу….
Андре-Мари Ампер, 1826		Андре-Мари Ампер, 1826 г. (платная ссылка)

Термин «интенсивность» теперь не имеет никакого отношения к физике. Ток — это скорость, с которой заряд протекает через поверхность любого размера — например, клеммы батареи или контакты электрической вилки. Интенсивность — это средняя мощность на единицу площади, передаваемая каким-либо явлением излучения — например, звуком оживленного шоссе, светом Солнца или частицами брызг, испускаемыми радиоактивным источником.Ток и интенсивность теперь — разные величины с разными единицами измерения и разным использованием, поэтому (конечно) они используют одинаковые символы.

текущий	интенсивность
I = ∆ к ⎡ А = С ⎤ ⎥ ∆ т с	I = ⟨-пол. ⟩ ⎡ ⎢ Вт ⎤ ⎥ А м 2

Начало стола

• 12 000 А ток через магниты LHC в ЦЕРН

Сила атлантического тока падает | Природа

Но необходимы дополнительные данные, чтобы указать, является ли замедление темпов изменения климата вызванным деятельностью человека.

Причал с датчиками для измерения силы опрокидывающих течений в Атлантическом океане. Кредит: Бен Моат

.

Заметное замедление в последнее десятилетие тёплых течений в Атлантическом океане, которые принесли мягкую погоду в северо-западную Европу, может быть вызвано естественными колебаниями, а не антропогенным изменением климата, как предполагалось ранее.

Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC) является частью огромного океанского «конвейера», который непрерывно обеспечивает циркуляцию морской воды, тепла и питательных веществ по всему миру. В частности, он переносит большие объемы теплой воды из тропиков к полюсам, попутно согревая Британские острова и морскую северную Европу (см. «Текущее дело»). Но с 2004 года датчики океана зафиксировали значительное снижение силы течений ¹ и похолодание субтропической Атлантики в результате ² .Например, с середины 2009 г. до середины 2010 г. циркуляция замедлилась до двух третей от ее обычной силы — и некоторые океанологи предположили, что падение вызвало суровую погоду в Соединенном Королевстве и Западной Европе той зимой (см. Nature 497, 167–168; 2013).

Ученые-климатологи предположили, что замедление темпов роста связано с антропогенным изменением климата. Но анализ ³ , представленный в прошлом месяце группой британских ученых на ежегодной ассамблее Европейского союза геонаук в Вене, предполагает, что замедление AMOC могло быть просто частью естественных океанических колебаний.Однако исследователи добавили, что потребуется более долгосрочный мониторинг, чтобы окончательно исключить изменение климата как фактор.

Ученые полагают, что AMOC может подвергаться резким изменениям, которые, вероятно, сыграли свою роль в древних климатических явлениях, таких как резкие колебания температуры 18 000–80 000 лет назад во время последнего ледникового периода. Главный двигатель AMOC — опускание холодной плотной воды на дно Северной Атлантики — был определен как потенциальный « опрокидывающий элемент » в климатической системе Земли, в котором небольшие климатические возмущения могут подтолкнуть систему к критическому порогу, при этом потенциально большие последствия для человека и экосистем ⁴ .

С 2004 года 22 пришвартованных датчика были развернуты между Канарскими островами и Флоридой вдоль линии широты 26,5 ° северной широты, где AMOC излучает максимальное количество тепла. Массив датчиков, известный как массив мониторинга RAPID Climate Change, постоянно отслеживает силу и температуру течения на разных глубинах.

«Это может иметь серьезные последствия для общества. ”

Измерения RAPID ранее выявили ¹ , что в период с 2004 по 2008 год циркуляция ослаблялась в среднем на 3% в год при средней силе 17.5 миллионов кубометров в секунду. Большая часть наблюдаемого снижения за последнее десятилетие пришлась на период с апреля 2008 года по март 2012 года, когда AMOC был в среднем примерно на 15% ниже, чем в предыдущие четыре года. Измерения также показали, что сила течений из года в год менялась на 70% в зависимости от ветра и температуры морской воды.

Чтобы выяснить, находится ли наблюдаемое долгосрочное снижение в пределах диапазона естественных годовых колебаний, Крис Робертс, ученый-климатолог из Центра Хэдли Метеорологического бюро Великобритании в Эксетере, который провел последний анализ, сравнил наблюдаемую тенденцию с оценками циркуляции. сила, полученная на основе 14 современных моделей климата и океана.Если бы изменчивость смоделированной силы циркуляции существенно отличалась от наблюдаемых тенденций, это могло бы указывать на то, что снижение обусловлено внешним вынуждающим фактором, таким как изменение климата.

Хотя результаты показали, что тенденция к снижению является чрезвычайно необычной, Робертс знал, что модели могут существенно недооценивать фактическую годовую изменчивость силы AMOC. Когда он и его команда скорректировали модели, чтобы учесть более реалистичные естественные колебания, тенденция к снижению статистически соответствовала ожидаемым вариациям.Команда пришла к выводу, что даже если замедление продолжится нынешними темпами, тенденция не будет существенно отличаться от правдоподобных оценок естественной изменчивости еще в течение 18 лет. Но, по словам Робертса, потребуется еще как минимум 10 лет непрерывных наблюдений, чтобы обнаружить какое-либо влияние антропогенных эффектов изменения климата.

«На данный момент нет ничего, что могло бы указывать на то, что происходит что-то очень тревожное, — говорит Дэвид Смид, океанограф из Национального океанографического центра Великобритании в Саутгемптоне и ведущий исследователь программы RAPID.Он предполагает, что ослабление AMOC могло быть из-за Атлантического многодесятилетнего колебания — естественного цикла изменчивости океана, при котором атлантические температуры падают каждые 60–70 лет.

RAPID, который финансировался Советом по исследованиям окружающей среды в Суиндоне, Великобритания, в прошлом году был продлен до 2020 года. Еще один комплекс, финансируемый в основном научными агентствами Великобритании и США, будет развернут этим летом в Северной Атлантике между Лабрадором. , Гренландия и Шотландия для мониторинга AMOC в приполярных регионах.По словам Сьюзан Лозьер, океанографа из Университета Дьюка в Дареме, Северная Каролина, данные двух массивов вместе должны помочь объяснить механизмы, лежащие в основе изменений циркуляции, особенно потому, что субполярный массив находится на той же широте, что и основной фактор Циркуляционная система Атлантического океана.

Независимо от причины падения AMOC, если эта тенденция сохранится, «это может иметь серьезные последствия для общества» с точки зрения климата в северо-западной Европе, говорит Робертс.Тем не менее, способность предсказывать силу течения может помочь улучшить краткосрочные прогнозы регионального климата, говорит он.

Ссылки

1. 1

   Smeed, D. et al. Ocean Sci. 10 , 29–38 (2014).

   ADS Статья Google Scholar

2. 2

   Cunningham, S.A. et al. Geophys. Res. Lett. 40 , 6202–6207 (2013).

   ADS Статья Google Scholar

3. 3

   Робертс, К.Д., Джексон, Л. и МакНил, Д. Geophys. Res. Lett. http://dx.doi.org/10.1002/2014GL059473 (2014).

4. 4

   Lenton, T. M. et al. Proc. Natl Acad. Sci. США 105 , 1786–1793 (2008).

   ADS CAS Статья Google Scholar

Скачать ссылки

Об этой статье

Цитировать эту статью

Schiermeier, Q. Сила атлантического течения снижается. Природа 509, 270–271 (2014). https://doi.org/10.1038/509270a

Ссылка для скачивания

Дополнительная литература

• Усиленный зимний парниковый эффект, усиливающий усиление Арктики и начальное таяние морского льда

  • Юньфэн Цао
  • , Шуньлинь Лян
  • , Сяона Чен
  • , Тао Хэ
  • , Донгдун Ван
  • и Сяо Ченг

  Научные отчеты (2017)

• Экстремальное событие повышения уровня моря на северо-восточном побережье Северной Америки в 2009–2010 гг.

  • Пол Б.Годдард
  • , Цзяньцзюнь Инь
  • , Стивен М. Гриффис
  • и Шаоцин Чжан

  Nature Communications (2015)

5 преимуществ силовых тренировок

Силовые тренировки помогут вам стать сильнее, выглядеть и чувствовать себя лучше всего за несколько коротких занятий в неделю. Вы можете выполнять силовые тренировки со свободными весами, такими как штанги и гантели, на силовых тренажерах или вообще без оборудования.

Упражнения, которые используют ваше тело для сопротивления, включают:

• Скручивания мышц живота
• Выпады
• Отжимания
  
• Приседания
• Шаговые упражнения

Ленты сопротивления и трубки могут использоваться с:

• Сгибания рук
• Удары
• Приседания
• Другие упражнения

Советы по силовым тренировкам

• Американская кардиологическая ассоциация рекомендует силовые тренировки не реже двух раз в неделю.
• Вы можете проконсультироваться со специалистом по фитнесу, чтобы узнать, как правильно выполнять каждое упражнение.
• Обычно для проработки мышц достаточно выполнять каждое упражнение от 8 до 12 раз.
• Вы знаете, что делаете достаточно работы, если ваши мышцы так устали, что вы с трудом можете сделать 12 повторений ^-го .
• Начинайте медленно и постепенно увеличивайте сопротивление или вес по мере облегчения упражнений.

Преимущества

Мужчины и женщины всех возрастов могут получить пользу от силовых тренировок, но прежде чем начать, проконсультируйтесь с врачом, особенно если вы не тренировались какое-то время.

Две или три 20- или 30-минутных силовых тренировки каждую неделю могут принести значительную пользу для здоровья:

1. Увеличение мышечной массы: Мышечная масса естественным образом уменьшается с возрастом, но силовые тренировки могут помочь переломить эту тенденцию.
2. Более крепкие кости: Силовые тренировки увеличивают плотность костей и снижают риск переломов.

   No related posts.