В чем измеряется сила тока

Электрическая энергия, находящаяся в бытовой сети, имеет два основных показателя, влияющих на работу: напряжение и ток. Напряжение в сети известное и меняется сравнительно в небольших пределах. Другое дело сила тока. Она постоянно меняется как в самой сети, так и в некоторых электроприборах. Да и потребление тока в разных приборах разное.

Чтобы узнать, сколько энергии расходуется на том или ином приборе, или, в общей сети, необходимо знать, в чем измеряется сила тока и как ее найти по формуле. Для начала познакомимся с самим током.

Что такое электрический ток

Из уроков химии известно, что атомы состоят из ядра и электронного облака. Ядро имеет положительный заряд, электроны – отрицательный. Если количество электронов во внешней оболочке небольшое, то они имеют слабую связь с ядром и могут легко покидать атом, перемещаясь по материалу.

Для их движения нужен запас энергии, которым они и обладают. При столкновении с другими атомами они отдают часть своей энергии другим электронам, которые, получив дополнительный заряд, также могут оторваться от атома. Тот электрон, который потерял много энергии, притягивается другими атомами, где недостает электронов, при этом заряд этого атома увеличивается.

Такими свойствами обладают металлы. Материал, изготовленный из металла, наполнен такими блуждающими электронами, а они, в свою очередь, несут в себе заряд энергии. Но поскольку электроны движутся хаотично, они совершают бесполезную работу.

Это похоже на собирателей картофеля: они ходят по полю в разных направлениях и перебрасывают картофелины с места на место. Вроде работа совершается, но результата нет.

Совсем другое будет происходить, если всех рабочих направить в одном направлении. Тогда картофелины будут постепенно перебрасываться с одного конца поля на другое. Но как заставить электроны двигаться в одном направлении?

Каждый электрический заряд имеет свое магнитное поле. Если создать внешнее электромагнитное поле и подвести к проводнику, то под действием Э. Д. С. (электродвижущая сила) электроны начнут двигаться под этим действием. Если замерить количество электронов, проходящих через поперечную область проводника, то это будет называться током. Осталось узнать, в чем измеряется сила тока.

От чего зависит электрический ток

1 Ампер единица измерения силы тока достаточно большая, так как при таком токе через поперечное сечение проводника за секунду проходит примерно 6 241 509 074 460 762 607 электронов. Поэтому существуют другие более мелкие величины:

• миллиампер (mA);
• микроампер (µA).

В промышленности используются устройства, напротив, с большей мощностью, где сила тока может достигать несколько килоампер (кА). Величина тока зависит от многих показателей:

• сечения проводника;
• материала проводника;
• температуры материала;
• приложенного напряжения.

Рассмотрим по порядку. Если материал проводника один и тот же, а диаметр разный, то через проводник с больши́м диаметром ток будет проходить с большей силой, чем через другой провод, при одном и том же напряжении. Для примера, через поливочные шланги будет проходить разное количество воды, если шланги имеют разный диаметр.

Как влияет материал проводника? Здесь все зависит от электронов на внешней орбитали, чем их меньше, тем легче они «уходят» от своего атома и тем большее количество их содержится в проводнике.

Что касается проводников, то с увеличением температуры их сопротивление электрическому току увеличивается. Объясняется это более интенсивным колебанием атомов, они встают на пути электронов, задерживая их.

При абсолютном нуле, когда атомы не двигаются, наступает сверхпроводимость. Однако это относится только к проводникам, у полупроводников наблюдается обратная зависимость.

Последнее, от чего зависит электрический ток – приложенное напряжение. Это и понятно, чем больше сила, влияющая на электроны, а именно это и подразумевается под напряжением, тем больше их будет задействовано. Определив, что влияет на силу тока, можно составить формулу, по которой производится расчет проходящего по проводнику тока.

Как найти силу тока по формуле

Мы отметили зависимость тока от сопротивления и напряжения. Материал проводника и его температура влияют на сопротивление, поэтому их значение не нужно учитывать. Эта формула давно уже выведена Георгом Омом и носит название закон Ома. Выглядит она следующим образом:

• где U – напряжение,
• I – сила тока,
• R — сопротивление.

Для вычисления силы тока достаточно знать сопротивление проводника и приложенное к нему напряжение. Тогда формула имеет несколько другой вид:

Какова единица измерения силы тока должна стоять в формуле? Все значения должны соответствовать СИ. Ток измеряется в амперах, напряжение в вольтах, сопротивление в Омах. Представленная формула справедлива как для постоянного, так и переменного тока, но в переменном токе много своих нюансов, которые следует учитывать.

Прибор для измерения силы тока

На практике для обычного обывателя редко когда бывает нужно вычислить силу тока, обычно достаточно произвести замер прибором, называющимся амперметром.

Это может быть как отдельный прибор для измерения силы тока, так и входящий в мультиметр. Мультиметр можно перевести как много (мульти) измерений. Амперметр может работать по трем принципам с использованием:

• шунта;
• трансформатора;
• датчика Холла.

Выбор принципа зависит от:

• рода тока (переменный или постоянный);
• силы тока;
• напряжения (до и выше 1000 В);
• способа измерения (с разрывом цепи или без разрыва).

Шунт представляет проводник с определенным сопротивлением, по которому проходит почти весь ток. Параллельно ему через резистор подключается измерительный прибор.

Трансформатор тока может работать только с переменным током. По первичной обмотке проходит основной ток, а со вторичной снимается измеряемая величина.

Датчик холла не подключается напрямую к цепи, он реагирует на магнитное поле, и дает возможность измерять как постоянное значение, так и переменное. Зная, в каких единицах измеряется сила тока, можно подобрать необходимый прибор.

Правила измерения Амперметром

О чем следует помнить при использовании амперметра? Чтобы прибор давал как можно точнее показание, он должен обладать минимальным сопротивлением, в идеале оно должно быть равно нулю. Рассмотрим несколько правил:

1. 1. Прибор, если это не токоизмерительные клещи, обязательно включается в разрыв цепи. То есть провод или электрическое устройство должны быть подключены последовательно с прибором, чтобы один и тот же ток проходил по общей измеряемой цепи.
2. 2. Если неизвестно в чем измеряется ток – в амперах или миллиамперах, – то всегда начинают измерение с больших единиц.
3. 3. Через прибор проходит ток цепи, поэтому, если измерение производится при напряжении более 90 В, сам прибор может представлять опасность.
4. 4. При больших токах нельзя разрывать цепь, прежде не отключив питания, так как при разрыве возможно появление электрической дуги.

Мы рассмотрели, в чем измеряется сила тока, от чего зависит ток и каким прибором можно произвести измерение. Это поможет не только правильно произвести измерение, но избежать поражения электрическим током, и сохранить прибор в исправности после измерения.