Ток чем измеряется: Сила тока. Амперметр — урок. Физика, 8 класс.

Содержание

определение, единицы измерения, переменный и постоянный

Пример HTML-страницы

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Электрическим током называют направленное перемещение заряженных частиц, которое происходит под влиянием электрического поля.

Содержание

  1. Как образуется электрический ток?
  2. В каким материалах возникает ток?
  3. Возникновение тока в различных материалах
  4. От чего зависит электрический ток?
  5. В чем измеряется электрический ток? Единицы измерения
  6. Постоянный и переменный ток

Как образуется электрический ток?

Электрический ток появляется в веществе при условии наличия свободных (несвязанных) заряженных частиц. Носители заряда могут присутствовать в среде изначально, либо образовываться при содействии внешних факторов (ионизаторов, электромагнитного поля, температуры).

В отсутствие электрического поля их передвижения хаотичны, а при подключении к двум точкам вещества разности потенциалов становятся направленными – от одного потенциала к другому.

Количество таких частиц влияет на проводимость материала – различают проводники, полупроводники, диэлектрики, изоляторы.

В каким материалах возникает ток?

Процессы образования электрического тока в различных средах имеют свои особенности:

  1. В металлах заряд перемещают свободные отрицательно заряженные частицы – электроны. Переноса самого вещества не происходит – ионы металла остаются в своих узлах кристаллической решетки. При нагревании хаотичные колебания ионов близ положения равновесия усиливаются, что мешает упорядоченному движению электронов, — проводимость металла уменьшается.
  2. В жидкостях (электролитах) носителями заряда являются ионы – заряженные атомы и распавшиеся молекулы, образование которых вызвано электролитической диссоциацией. Упорядоченное движение в этом случае представляет собой их перемещение к противоположно заряженным электродам, на которых они нейтрализуются и оседают.

    Катионы (положительные ионы) движутся к катоду (минусовому электроду), анионы (отрицательные ионы) – к аноду (плюсовому электроду).  При повышении температуры проводимость электролита возрастает, так как растет число разложившихся на ионы молекул.

  3. В газах под действием разности потенциалов образуется плазма. Заряженными частицами являются ионы, плюсовые и минусовые, и свободные электроны, образующиеся под воздействием ионизатора.
  4. В вакууме электрический ток существует в виде потока электронов, которые движутся от катода к аноду.
  5. В полупроводниках в направленном движении участвуют электроны, перемещающиеся от одного атома к другому, и образующиеся при этом вакантные места – дырки, которые условно считают плюсовыми.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

При низких температурах полупроводники приближаются по свойствам к изоляторам, так как электроны заняты ковалентными связями атомов кристаллической решетки. При увеличении температуры валентные электроны получают достаточную для разрыва связей энергию, и становятся свободными. Соответственно, чем выше температура – тем лучше проводимость полупроводника.

Посмотрите видео ниже с подробным рассказом об электрическом токе:

Возникновение тока в различных материалах

От чего зависит электрический ток?

На количество свободных заряженных частиц и на скорость их упорядоченного передвижения влияют следующие факторы:

  1. Материал проводящего вещества;
  2. Заряд и масса частиц;
  3. Величина разности потенциалов;
  4. Окружающая температура;
  5. Наличие дополнительных внешних факторов – магнитного поля, ионизирующего излучения.

В чем измеряется электрический ток? Единицы измерения

Для измерения электрического тока пользуются понятиями силы тока и его плотности. Измеряется сила тока специальным приборам — амперметром.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Сила тока измеряется в Амперах (А) и представляет собой величину заряда, который проходит через поперечное сечение проводящего материала за единицу времени. Единица измерения силы тока называется Ампер (А). Один ампер приравнивают к отношению одного Кулона (Кл) к одной секунде.

Плотностью тока называют отношение силы тока к площади этого сечения. Единицей измерения измеряют в Амперах на квадратный метр (А/м2).

Ниже представлено видео о силе электрического тока в рамках школьной программы:

Постоянный и переменный ток

Электрический ток, который всегда имеет одно направление, называется постоянным. Если же периодически он устремляется в обратную сторону, а также меняет свою величину, то называется переменным.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Сети с переменным током используют для передачи энергии по проводам на значительные расстояния. Это связанно с тем, что переменный ток легко трансформируется по классам напряжения, т. е. для того чтобы передать большое количество энергии необходимо высокое напряжение и провод или кабель с небольшим сечением. Сети постоянного тока больше распространены в Европе, т.к. там нет больших расстояний как в России.

Генерация такого тока основана на явлении электромагнитной индукции. Происходит она за счет вращения магнита вокруг катушки с замкнутым проводящим контуром. Поэтому сила переменного тока при разворачивании ее по времени представляет собой синусоиду.

как и в чём измеряется, по каким формулам находится, как обозначается

Определение понятия силы тока звучит так: это заряженные частицы (электрические заряды), которые двигаются в определённом направлении и называются электронами.

Представим, что через участок цепи проходит определённое количество электричества, например, один кулон.

Он может пройти за одну секунду, а может за целый час. Поэтому сила его определяется именно количеством электричества, которое проходит через проводник за конкретную единицу времени — секунду.

  • Виды тока и единицы измерения
  • Формулы для расчета величины
  • Измерение с помощью приборов

Виды тока и единицы измерения

Ток бывает двух видов:

  • Постоянный — это тот, что не меняется со временем.
  • Переменный — это тот, что находится в розетке.

Обычные батарейки или аккумуляторы телефонов выдают именно постоянный. А переменный может изменяться. Когда вы включаете в одну розетку настольную лампу, которой не требуется большая сила, и вместе с ней включаете, например, мощный пылесос, то работают оба прибора, так как ток в сети переменный, в отличие от напряжения, он «подстроился» под приборы. Если бы он был постоянным, то в зависимости от его величины у вас либо сгорит лампа, либо не заработает пылесос.

Измеряется в амперах (А) — эта единица измерения одна из основных в СИ, обозначается величина английской буквой I.

Сила может измеряться основными и вспомогательными единицами:

  • Ампер (А).
  • миллиампер (мА) — это одна тысячная ампера.
  • микроампер (мкА) — одна миллионная ампера.

Если в замкнутой простой цепи проходит постоянный тoк, то в каждом месте цепи за секунду или минуту проходит абсолютно равное его количество, так как он не может накапливаться в отдельных участках цепи. Если рассматривать сложные цепи, то это правило тоже работает, но уже для отдельных участков цепи, которые можно считать простыми.

Количество его измеряется в кулонах. Если через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит точно один кулон — то это один ампер. Для нахождения её можно использовать специальные приборы либо формулы.

Формулы для расчета величины

Начнём с формул, по которым можно вычислить эту самую силу. Например, если знать, сколько электричества прошло через проводник за определённый и известный промежуток времени, то можно узнать его силу по такой формуле: I = q/t, где:

  • q — это электрический заряд, который измеряется в кулонах;
  • t — время прохождения этого заряда, измеряется в секундах.

Закон Ома звучит так: сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению и прямо пропорциональна напряжению. Этот закон применяется для вычисления силы постоянного тока.

Если вам нужно найти значение для переменного, то результат формулы нужно разделить на корень из двух.

Если опустить слова и перейти к обозначениям, то выглядит формула так: I = U/R. Буква I — сила тока в амперах. Буквой U обозначается напряжение в цепи, которое измеряется в вольтах. Буква R — это сопротивление, оно измеряется в Омах.

Зная эту формулу, можно без проблем вычислять и напряжение или сопротивление в цепи.

Можно ещё встретить такую запись закона: I = U/R+r. Это полный Закон Ома, который, помимо сопротивления внешних элементов цепи, учитывает сопротивление внутри источника питания и позволяет вычислить потребляемый ток.

Измерение с помощью приборов

Амперметр — специальный прибор, с помощью которого можно узнать, какая в цепи сила тока. Обозначение на амперметре покажут вам результат. Он подключается в разрыв таким образом, чтобы электричество протекало через прибор. Такое подключение называется последовательным. Подключать можно в любом месте, так как сила одинакова на любом участке замкнутой цепи. Применяется этот метод для измерения постоянного тока.

Если амперметра нет под рукой, то можно воспользоваться вольтметром — прибором для измерения напряжения в цепи. Для этого его нужно подключить параллельно в электрическую цепь. Замерив напряжение в цепи и зная сопротивление, мы можем высчитать силу тока по формуле Ома.

Также существует электромагнитный способ измерения постоянного и переменного тoка. Для этого требуется специальный магнитомодульный датчик. Он находит нужное значение, анализируя электромагнитное поле.

Не стоит забывать, что ток, как огонь — он полезен точно так же, как и опасен. Даже одна десятая ампера может быть опасна и даже смертельна для человека. А ведь в некоторых бытовых приборах он может достигать 10 и больше ампер. Даже в обычной лампочке накаливания его может быть достаточно для того, чтобы убить человека. Не говоря уже про технику где-нибудь на производствах, где он порой достигает нескольких тысяч ампер. Так что будьте осторожны.

Базовая эксплуатация, уход и техническое обслуживание и расширенный поиск и устранение неисправностей для квалифицированных специалистов

Как вы видели, процедура измерения напряжения относительно проста. Выводы просто подключаются параллельно или параллельно точкам измеряемого напряжения.

Однако для текущих измерений процесс немного сложнее. Во-первых, цепь должна быть разомкнута в контрольных точках и последовательно вставлен счетчик в это отверстие (рис. 5). Полный ток должен протекать через счетчик. Чтобы измерение можно было производить без нарушения самой цепи, амперметр имеет очень малое внутреннее сопротивление.

Здесь неопытный техник должен быть особенно бдителен. Если счетчик непреднамеренно подключен через точку P.D. (разность потенциалов) или в параллельном с компонентом вместо серии , небольшое внутреннее сопротивление позволит протекать через счетчик очень большому току, что приведет к короткому замыканию. Это, безусловно, серьезно повредит счетчик и, возможно, цепь. Более тревожной является возможность причинения опасного вспышка дуги . Тяжесть вспышки дуги зависит от ряда факторов, включая, помимо прочего, расстояние до вспышки дуги, изношенное защитное оборудование или, в частности, его отсутствие, продолжительность вспышки дуги, а также продолжительность вспышки дуги. . Для получения дополнительной информации о безопасности дугового разряда посетите сайт www.esasafe.com.

При измерении тока необходимо отключить питание перед подключением счетчика. Вы будете отсоединять один конец провода или компонента для последовательного подключения счетчика. Если вы оставите питание включенным, вы можете легко получить опасный удар током или повредить цепь.

На измерителях с ручным выбором диапазона начните с самого высокого значения тока и двигайтесь вниз.

Рисунок 5 – Использование цифрового мультиметра для измерения тока

Текущие процедуры измерения

Для измерения тока в цепях 0–30 В выполните следующие шаги:

  1. Перед началом тестирования технический специалист всегда должен знать, каких показаний следует ожидать, исходя из спецификаций производителя, паспортных данных, законов Ома и закона Кирхгофа. Слепое тестирование опасно и контрпродуктивно.
  2. Отключите питание и убедитесь, что измеряемая цепь «обесточена», используя метод тестирования T3 и процедуры измерения напряжения. Обязательно надевайте средства индивидуальной защиты, поскольку мы всегда предполагаем, что цепь находится под напряжением, пока не будет доказано обратное

    3. .

  3. Разомкните цепь, отсоединив или распаяв соединение в точке, где вы хотите измерить ток.
  4. Выберите функцию усилителей постоянного или переменного тока, повернув переключатель функций в положение усилителей постоянного или переменного тока.
  5. Подсоедините измерительные провода к соответствующим гнездам, черный провод к общему гнезду, а красный провод к гнезду A или mA. Помните, что у вас уже есть ожидаемое значение. Это ожидаемое значение будет определять, какое гнездо, A или mA, будет использоваться. 1/1000 А = 1 мА.
    Обратите внимание, что используемые гнезда не будут теми же, что используются для измерения напряжения.
  6. Подсоедините наконечники щупов к разрыву цепи, как показано на рис. 6, чтобы измеряемый ток протекал через измеритель. Обратите внимание, что это последовательное соединение. Никогда не подключайте амперметр параллельно источнику или нагрузке, так как это приведет к короткому замыканию и повреждению счетчика и, возможно, к опасной вспышке дуги.

Рисунок 6: Подключение амперметра для измерения одного и того же тока в разных точках цепи

  1. Снова включите питание схемы.
  2. Просмотрите показания на дисплее. Обязательно обратите внимание на единицу измерения.
  3. Снова выключите питание, еще раз проверив методом Т3 в СИЗ.
  4. Отсоединить провода счетчика от цепи.
  5. Если тестирование завершено в этой контрольной точке, восстановите цепь, повторно замкнув соединение. По завершении измерения тока поверните переключатель функций в положение «ВЫКЛ» и отсоедините измерительные провода.

 

При измерении тока в цепях с напряжением более 30 В или там, где «разрыв» цепи нецелесообразен или опасен, можно использовать токоизмерительные клещи или амперметр. Эти амперметры имеют две подпружиненные раздвижные губки, которые позволяют зажимать одиночный проводник (рис. 7). Эта функция позволяет вам измерять магнитное поле, создаваемое током, протекающим по проводу, для получения показаний в амперах без физического контакта или вмешательства в цепь.

Рисунок 7: Зажим на мультиметре

Видео: измерение тока

Как измерить ток с помощью амперметра или мультиметра

Измерение тока является одним из наиболее распространенных измерений, которые инженеры-электронщики выполняют, чтобы убедиться, что схема или устройство работают должным образом. Существует ряд методов, которые можно использовать для измерения тока, но самый простой способ измерения постоянного тока (DC) — это использование цифрового мультиметра. В цепи делается разрыв, который подключается к цифровому мультиметру (DMM), он становится частью самой цепи. Ток проходит через цифровой мультиметр, который отображает измерение на экране дисплея.

Если вы уже знакомы с током, перейдите к тому, как измерить ток с помощью цифрового мультиметра. Или продолжайте читать, чтобы узнать, что такое ток и почему он измеряется.

Что актуально?

Ток — это скорость движения электронов в электрической цепи, измеряемая в амперах (А) или «амперах». Это один из трех факторов закона Ома, который представляет собой простое уравнение, обычно используемое инженерами-электриками во время диагностических испытаний. Уравнение выражается как V = I x R, где V представляет собой напряжение, I представляет собой ток, а R представляет собой сопротивление.

Как измерить ток с помощью цифрового мультиметра

Хотя процесс измерения тока с помощью цифрового мультиметра довольно прост, он немного сложнее, чем измерение напряжения или сопротивления с помощью цифрового мультиметра. Это связано с тем, что для измерения тока необходимо разорвать цепь и подключить цифровой мультиметр (DMM) к цепи, чтобы цифровой мультиметр стал частью самой цепи. Ток проходит через цифровой мультиметр, который отображает измерение на экране дисплея.

Действия по измерению тока с помощью цифрового мультиметра

Прежде чем приступить к работе, важно прочитать руководство к цифровому мультиметру, чтобы понять, как безопасно использовать конкретную модель. Ниже приведены основные шаги по использованию цифрового мультиметра для измерения тока.

  1. Подключите соответствующие измерительные провода к цифровому мультиметру. Эти измерительные провода обычно красного цвета, и в зависимости от вашего цифрового мультиметра на передней панели могут быть определенные токовые входы.
  2. В меню цифрового мультиметра очистите буфер по умолчанию в настройках, чтобы убедиться, что в буфере нет предыдущих показаний.
  3. Затем установите цифровой мультиметр в текущий режим и выберите соответствующий диапазон для вашего приложения. Это очень важный шаг. Если диапазон не установлен на достаточно высоком уровне, вы рискуете сжечь предохранитель в цифровом мультиметре при подключении его к цепи. Это не только разрушит ваш инструмент, но вы можете нанести травму себе или окружающим.
  4. Перед разрывом цепи для подключения к цифровому мультиметру убедитесь, что он работает сам по себе.
  5. Разомкните цепь в любой точке и подключите два щупа к двум разомкнутым точкам цепи.