Как найти силу тока по уравнению заряда

Как найти силу тока — формула в физике через мощность и напряжение, при смешанном соединении, в резисторе, проводнике

Чтобы правильно построить электрические цепочки в физике необходим расчёт параметров электроэнергии. Поскольку цель использования электрического тока в электротехнической технике – выполнение током работы, то появляется вопрос о поиске значения силы тока.

Однако, помимо этого следует понимать различие между разными видами электрической мощности, а также знать несколько способов для их вычисления.

Содержание

Определения

Сила тока – физическая величина, являющаяся одной из главных характеристик электрического тока. Она определяется таким понятием как: направленное движение электрических частиц. Другими словами, сила тока равна заряду, который за одну единицу времени прошёл через сечение проводника. Обозначается сила тока: [ I ] и исчисляется в Амперах (А).

Электрическая мощность — физическая величина, которая показывает с какой скоростью преобразуется или передаётся энергия электричества. Данная величина – характеристика производительности прибора. Обозначается: [ P ] и измеряется в Ватт (Вт).

Интересно! Впервые «Ватт» стали использоваться только в 1882 году. Ранее данный термин заменялся «лошадиными силами» (которые, в некоторых сферах, таких как автомобилестроение, используются и сейчас).

Формулы

Для нахождения силы тока

Сила тока рассчитывается по следующим формулам:

I = q/t

• q – заряд, который проходит через сечение проводника,
• t – время в секундах.

Закон Ома:

I = P/U

• P – электрическая мощность,
• U – электрическое напряжение.

I = U/R

• U – электрическое напряжение,
• R – электрическое сопротивление.

Следствие закона Джоуля-Ленца:

I = корень из Q/Rt

• R – электрическое сопротивление,
• Q – количество теплоты,
• t – время.

Для мощности электрического тока

P = A/t

• A – работа, которую выполняет электроприбор,
• t – время.

P = UxI

• U – электрическое напряжение,
• I – сила тока.

P = U2/R

• U – электрическое напряжение,
• R – электрическое сопротивление.

Нахождение силы тока при помощи приборов

Помимо формул, в некоторых случаях, гораздо удобнее использовать вычислительные приборы. Самое главное: правильно их использовать. При измерении следует соблюдать определенные правила и помнить о технике безопасности.

Амперметр

Амперметр – самый распространённый прибор для применения его в электрической цепи.

Единственным недостатком данного прибора является его собственное маленькое сопротивление, из-за чего он может сгореть или просто выключиться, если ему придется измерять силу тока, на которую он не рассчитан. Именно поэтому считается, что универсальность амперметра сильно ограничена.

Если появляется необходимость измерить постоянный ток, то для измерения прибором придется разорвать цепь, а также не забыть про полярность подключения. Данный процесс не всегда удобен и как следствие иногда вычисление по формулам является более предпочтительным.

Существует несколько видов амперметров, каждый из которых используется локально, то есть в определенных электрических цепочках. Наиболее популярными стали: тепловой, электромагнитный, магнитноэлектрический, электродинамический и индукционный амперметр.

Правила при работе с амперметром

1. Клемму амперметра, на которой изображен «плюс» – соединяем с проводом, который идет от положительного полюса. Клемма с «минусом» – наоборот.
2. Подключать амперметр в электрическую цепь, при отсутствии потребителя тока, нельзя.
3. Подключается амперметр в цепи последовательно.

Мультиметром

Мультиметр является многофункциональным прибором, то есть он может измерять ток и постоянных, и переменных токов. Его подключение аналогично амперметру (при условии измерения силы тока).

Прежде чем включить мультиметр внутри цепи, важно проверить режим измерения, а также выбрать пределы измерения гораздо больше силы, которую Вы ожидаете увидеть (современные мультиметры имеют цифровое табло).

При нахождении значения переменного тока переключите прибор на нужный режим и записывайте значения только после того, как цифры на дисплее перестанут мигать.

Единицы измерения на практике

Единицы измерения, приведенные в формулах, порой могут оказаться неудобным на практике, и оттого считаются «теоретическими». Например, в паспортах различных электроприборах (лампочек, телевизоров) Вы не увидите электрическую мощность в Ваттах. Это связано с тем, что если преобразовать формулу, то мы получим, что один Ватт – это 1 Джоуль/1 секунду.

И такое выражение крайне неудобное, ведь электроприборы потребляют ток в течение долгого времени: несколько минут, часов, дней, а расчет электричества по электросчетчику проводится раз в месяц!

Такие расчеты не оправданы и, как следствие, на практике время стали выражать не в секундах, а в часах, из-за чего электрический ток больше не выражается в Ваттах, а в ватт-час (ВтхЧ) или киловатт-час (кВтхЧ).

Из-за введения разных терминов (единиц измерения) мощности, следует разобраться как отличать килоВатт от килоВатт в час. Понятие первое показывает непосредственную мощность электротехники. Другими словами, в виде числа показывает способность прибора преобразовывать энергию электричества. КилоВатт в час – это то, сколько килоВатт за единицу времени (один час) может потребить, например, лампочка.

Сама мощность прибора никак не зависит от времени, однако то, какую мощность он может потребить – напрямую зависит от времени.

Узнать мощность электротехники, без использования формул или специальных приборов, можно взглянув на паспорт (инструкцию) выбранного объекта или на наклейку на нем.

• Телевизор в среднем потребляет до 200 Вт.
• Компьютер – 550 Вт.
• Электрический чайник – 1200 Вт.
• Тостер – 1200 Вт.
• Электрообогреватель – 1400 Вт.
• Микроволновая печь (СВЧ) – 1800 Вт.
• Электроплита – 2500 Вт.

Связь мощности тока с действием тока в электрической цепи

Определить нагрузку на прибор в электрической цепи можно с помощью сравнения мощности тока и номинальной мощности электротехники.

В случае, если мощность самого тока меньше, то его недостаточно или он в целом не проявляется. Это значит, что, если подключить мощный прибор – работать он не начнет.

Обратная ситуация, если сила тока слишком велика, то слабые приборы просто сгорят.

С помощью приведенных выше формул можно находить неизвестные переменные, которые используются в вычислительных задачах, связанных с электричеством. Самые распространенные величины в таких задачах: сопротивление, мощность, напряжение.

Каждый электроприбор имеет свою электрическую мощность и рассчитан на определенную силу тока. При избытке – прибор может сломаться, а при недостатке – не будет работать.

Иногда удобней будет использовать вычислительные «помощники», такие, как амперметр и мультиметр. Они изобретены для того, чтобы измерить силу тока в цепи, однако важно помнить об особенностях их использования.

Фото определения силы тока

Об авторе: Эксперт в области электричества, общих вопросов

Задать вопрос

Передвижение положительно заряженных частиц, перемещающихся в едином направлении, в физике именуют силой тока. По собственной сущности это физическая величина, демонстрирующая заряд, происходящий в определенный промежуток времени через особый проводник. Отыскать силу тока можно несколькими методами. 1-ый — это расчет величины по выведенным готовым формулам при наличии начальных данных. 2-ой — это внедрение особых измерительных устройств.

Для чего нужна сила тока

Работа хоть какой электротехники впрямую связана с физической величиной заряженных частиц. Познание того, как отыскать силу тока, позволяет осознавать аспекты работы такового оборудования, отдельной цепи или схемы. Расчет подобного значения у реального специалиста не вызовет особенных проблем, а вот у начинающих электриков это может вызвать некоторые препядствия. Для этого стоит знать определенные расчетные формулы либо иметь под рукою особый измерительный устройство.

По собственной сущности различают несколько разновидностей тока — это неизменный (находящийся в аккумуляторных батарейках) и переменный (находящийся в розетке). Конкретно 2-ой вид отвечает за освещение в помещении, работу электроприборов. Особенность переменного тока заключается в резвой передаче и трансформации, броским примером тому может служить работа люминесцентных лампочек (движение токовых частиц при включении).

Расчет величины по формулам

Так как самым распространенным видом тока, использующимся в быту, является переменный, то для его расчета применяется популярная каждому школьнику формула расчета «Закон Ома». Смотрится она следующим образом — I = U / R (отыскать ток можно, разделив напряжение на сопротивление), где:

• I — это переменное токовое значение;
• U — это напряжение;
• R — это сопротивление.

Из этой формулы тока можно вывести и другие, более полезные вычисления, дозволяющие найти другие значения, имея только фактические характеристики 2-ух других величин (R = U / I и U = I * R). При расчете рекомендуется применять главные единицы измерения — амперы, вольты и омы. Данная расчетная формула в большинстве случаев применяется для вычисления силы в цепях с активной нагрузкой, к примеру, нагревательных устройствах, электрочайниках, светодиодах и т. д.

В других же случаях применяется другая вычислительная формула, содержащая внутри себя мощность и напряжение. Смотрится она следующим образом — I = P / U. Также сила тока рассчитывается по формуле I = q / t, где q — это заряд, идущий по проводнику, измеряющийся в кулонах, а t — это время прохождения электрического заряда, вычисляющееся в секундах.

Вычисление значений приборными системами

Кроме формул при отсутствии точных характеристик нужных значений применяются особые приборные системы. Преимущество такового способа заключается в быстроте и точности получаемых данных, минус — в необходимости брать требуемые устройства. К главным методам, как найти силу тока, стоит отнести:

• Магнитоэлектрический способ вычисления, отличающийся высочайшей чувствительностью, точностью показаний, наименьшим потреблением электроэнергии. Применяется он часто для определения значения силы неизменного тока.
• Электромагнитный, главным вычислительным элементом которого становится магнитомодульный датчик, на который из магнитного поля поступает сигнал. Таким методом можно выяснить силу неизменного и переменного тока.
• Косвенный, где по старинке применяется вольтметр, определяющий показания напряжения на определенном сопротивлении.

Необходимо отметить, что подобные способы изредка используются самими электрикам, так как они отымают много времени. Еще проще применять особые приборы, а не приборные системы.

Измерение амперметром

Самым обычным методом выяснить силу тока является измерение показаний амперметром. Особенности его применения заключаются в подключении устройства к разрывам электрической цепи. Для этого выбирается подходящее место, после этого остается дождаться, когда на дисплее амперметра высветится значение силы тока (заряда), прошедшего через кабельное сечение через определенный промежуток времени.

Кроме традиционного устройства применяются похожие на них аналоги, созданные для того, дабы стремительно отыскать силу тока малого электричества — это миллиамперметры, микроамперметры, гальванометры. Процедура подключения установки не много чем отличается от обыденных измерительных устройств, их необходимо зафиксировать на том участке цепи, где нужна выяснить значение заряда. Подключение осуществляется несколькими способами — последовательным и параллельным. Условно весь процесс можно поделить на несколько шагов:

1. подготовка устройства, из которого выходит провод с 2-мя кабелями питания;
2. выставление нужного измерительного спектра на вычислительной установке;
3. прикладывание 1-го щупа к проводу питания устройства;
4. подключение второго щупа к хоть какому контакту электропитания;
5. подсоединение оставшегося провода ко второму щупу;
6. включение измерительного устройства;
7. получение величины токовой силы, показанной на измерителе.

При измерении токовой силы нельзя забывать о том, что необыкновенную роль в данном деле играет его вид (переменный или неизменный). Повышенное внимание следует уделить неизменному типу тока, к примеру, если снутри устройства установлен блок питания, снижающий сетевое напряжение до наименьших значений.

В таком случае нужно определять токовую силу в той части цепи, где установлен выпрямляющий мост диодов.

Немаловажную роль в измерении играет напряжение, в таком случае измерительные щипы устройства прикладываются не к разрыву цепи, а к параллельным контактам электропитания. Здесь также стоит уделить внимание типу напряжения, которое бывает переменным и неизменным.

Что такое сила тока, формулы

Электрическим током является упорядоченное движение заряженных частиц под воздействием электрического поля.

Заряженными частичками могут быть электроны, протоны, ионы и прочее. К примеру, в проводниках – это электроны.

Таким макаром, силой тока является направленное движение заряженных частиц.

Главные понятия

Силой электрического тока является величина, характеризующая движение электрических зарядов и равная числу заряда (δq) , протекающего через сечение проводника (S) в единицу времени (δt) :
(I=<δqover δt>)
Другими словами, для определения силы тока (I) нужно поделить заряд (δq) , прошедший через определённое сечение проводника на время (δt) , за которое он пересек это сечение.

Величина силы тока находится в зависимости от количества заряда, который переносят все частички, площади сечения проводника и скорости их направленного движения.

Разглядим главные формулы на примере проводника с поперечным сечением (S) . Обозначим буковкой (q_0) заряд всех частиц. Если ограничить объём проводника 2-мя сечениями, то в нем будет содержаться (nSδl) частиц, где n является их концентрацией. Тогда их общий заряд будет рассчитываться по формуле:
(q=q_0 nSδl)

Не отыскали что находили?

Просто напиши и мы поможем

Если частички движутся со средней скоростью v, то за время δt=δI/v они пройдут весь данный объем. В этом случае сила тока рассчитается таким макаром:

где (I) – сила тока, А (Ампер);
(q_0) – заряд, Кл (Кулон).
Силу тока определяют с помощью амперметра, принцип деяния которого основан на магнитном действии тока.

Скорость упорядоченного движения электронов, проходящих через площадь поперечного сечения медного проводника, размером 1 мм квадратный, приравнивается 0,1 мм/с.

Чем сила тока отличается от напряжения

При исследовании электрического тока различают понятие силы тока и напряжения. Это различные характеристики, но связанные между собой. От их исследования зависит осознание механизмов работы электрических цепей.

Силой тока является определенное количество электричества, а напряжение обозначает меру возможной энергии. Данные величины зависят одна от другой. К факторам, которые оказывают влияние на величину силы тока и напряжения относятся материал проводника, температура и наружняя среда.

Ток и напряжение получают разными методами. Если при воздействии на электрические заряды появляется напряжение, то ток создаётся при всем этом благодаря потенциалу между точками. Напряжение охарактеризовывает потенциальную энергию, а сила тока – кинетическую.

Вычисление силы тока

Силу тока определяют с помощью особых устройств либо с внедрением формул, когда есть другие характеристики работы электрической цепи. Основная формула для расчета силы тока:

Электрический ток бывает неизменным либо переменным. Примером неизменного тока есть батарейка, а переменного – ток в штепсельной розетке. Все приборы и освещение происходит за счет деяния переменного тока. Переменный ток отличается от неизменного тем, что он лучше трансформируется.

Переменный ток более почаще применяется как в быту, так и на промышленных предприятиях. Согласно закону Ома силу тока участка цепи рассчитывают следующим образом:

Другими словами сила тока прямо пропорционально находится в зависимости от напряжения (U) , и назад пропорционально находится в зависимости от сопротивления участка цепи (R) .

Трудно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к педагогам

Сила тока в замкнутой цепи рассчитывается следующим методом:

где (E) – электродвижущая сила, В;
(R) – наружное сопротивление, Ом;
(r) – внутреннее сопротивление, Ом;

Главные методы определения силы тока при помощи устройств:

• магнитоэлектрический измерительный способ. Обладает высочайшей чувствительностью и точностью показаний при маленьком энергопотреблении. Данный способ используют только для определения неизменного тока;
• электромагнитный метод. Данный способ состоит в определении силы переменного либо неизменного тока средством преобразования сигнала электромагнитного поля в магнитный сигнал, который улавливается датчиком;
• косвенный способ. Состоит в определении напряжения устройством вольтметром с последующим расчётом силы тока с помощью формул.

Для определения силы тока в большинстве случаев на практике применяют амперметр. Данный устройство включают в разрыв электрической цепи в точке, где нужно измерить силу тока.

Для определения силы тока маленькой величины применяют миллиамперметр либо микроамперметр. Также существует таковой устройство, как гальванометр. При всем этом приборы подключают параллельно либо последовательно.

На практике силу тока нужна определять не так нередко, как напряжение либо сопротивление. Но без определения её величины нереально высчитать потребляемую мощность.

Не отыскали подходящую информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматом разошлет в течение 59 секунд. Изберите подходящего профессионала, и он освободит вас от морок с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы производятся без посредников, потому цены вас приятно изумят.

Доработки и консультации включены в цена

В пределах задания они бесплатны и производятся в обсужденные сроки.

Вернем средства за невыполненное задание

Если эксперт не совладал – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и празднички, дабы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи испытанных профессионалов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – экспертов в собственной области. Они все имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

Новых заказов каждый денек

Гарантия возврата средств

Эксперт получил средства, а работу не выполнил?
Только не у нас!

Средства хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

Гарантия возврата средств

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Закон Кулона

Закон Кулона — это один из основных законов электростатики. Он определяет величину и направление силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами.

Под точечным зарядом понимают заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного воздействия на другие тела. В таком случае ни форма, ни размеры заряженных тел не влияют практически на взаимодействие между ними.

Закон Кулона экспериментально впервые был доказан приблизительно в 1773 г. Кавендишем, который использовал для этого сферический конденсатор. Он показал, что внутри заряженной сферы электрическое поле отсутствует. Это означало, что сила электростатического взаимодействия меняется обратно пропорционально квадрату расстояния, однако результаты Кавендиша не были опубликованы.

В 1785 г. закон был установлен Ш. О. Кулоном с помощью специальных крутильных весов.

Опыты Кулона позволили установить закон, поразительно напоминающий закон всемирного тяготения.

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

В аналитическом виде закон Кулона имеет вид:

$F=k{|q_1|·|q_2|}/{r^2}$

где $|q_1|$ и $|q_2|$ — модули зарядов; $r$ — расстояние между ними; $k$ — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. Сила взаимодействия направлена по прямой, соединяющей заряды, причем одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

Сила взаимодействия между зарядами зависит также от среды между заряженными телами.

В воздухе сила взаимодействия почти не отличается от таковой в вакууме. Закон Кулона выражает взаимодействие зарядов в вакууме.

Кулон — единица электрического заряда. Кулон (Кл) — единица СИ количества электричества (электрического заряда). Она является производной единицей и определяется через единицу силы тока 1 ампер (А), которая входит в число основных единиц СИ.

За единицу электрического заряда принимают заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока $1$А за $1$с.

То есть $1$ Кл$= 1А·с$.

Заряд в $1$ Кл очень велик. Сила взаимодействия двух точечных зарядов по $1$ Кл каждый, расположенных на расстоянии $1$ км друг от друга, чуть меньше силы, с которой земной шар притягивает груз массой $1$ т. Сообщить такой заряд небольшому телу невозможно (отталкиваясь друг от друга, заряженные частицы не могут удержаться в теле). А вот в проводнике (который в целом электронейтрален) привести в движение такой заряд просто (ток в $1$ А вполне обычный ток, протекающий по проводам в наших квартирах).

Коэффициент $k$ в законе Кулона при его записи в СИ выражается в $Н · м^2$ / $Кл^2$. Его численное значение, определенное экспериментально по силе взаимодействия двух известных зарядов, находящихся на заданном расстоянии, составляет:

$k=9·10^9H·м^2$/$Кл^2$

Часто его записывают в виде $k={1}/{4πε_0}$, где $ε_0=8.85×10^{-12}Кл^2$/$H·м^2$ — электрическая постоянная.

Электрическая емкость конденсатора

Электроемкость

Электроемкостью проводника $С$ называют численную величину заряда, которую нужно сообщить проводнику, чтобы изменить его потенциал на единицу:

$C={q}/{φ}$

Емкость характеризует способность проводника накапливать заряд. Она зависит от формы проводника, его линейных размеров и свойств среды, окружающей проводник.

Единицей емкости в СИ является фарада ($Ф$) — емкость проводника, в котором изменение заряда на $1$ кулон меняет его потенциал на $1$ вольт.

Электрический конденсатор

Электрический конденсатор (от лат. condensare, буквально сгущать, уплотнять) — устройство, предназначенное для получения электрической емкости заданной величины, способное накапливать и отдавать (перераспределять) электрические заряды.

Конденсатор — это система из двух или нескольких равномерно заряженных проводников с равными по величине зарядами, разделенных слоем диэлектрика. Проводники называются обкладками конденсатора. Как правило, расстояние между обкладками, равное толщине диэлектрика, намного меньше размеров самих обкладок, так что поле в конденсаторе практически все сосредоточено между его обкладками. Если обкладки являются плоскими пластинами, поле между ними однородно. Электроемкость плоского конденсатора определяется по формуле:

$C={q}/{U}={ε_{0}εS}/{d}$

где $q$ — заряд конденсатора, $U$ — напряжение между его обкладками, $S$ — площадь пластины, $d$ — расстояние между пластинами, $ε_{0}$ — электрическая постоянная, $ε$ — диэлектрическая проницаемость среды.

Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из пластин.

Энергия поля конденсатора

Энергия заряженного конденсатора выражается формулами

$E_n={qU}/{2}={q^2}/{2C}={CU^2}/{2}$

которые выводятся с учетом выражений для связи работы и напряжения и для емкости плоского конденсатора.

Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля (энергия поля в единице объема) напряженностью $Е$ выражается формулой:

$ω={εε_{0}E^2}/{2}$

где $ε$ — диэлектрическая проницаемость среды, $ε_0$ — электрическая постоянная.

Сила тока

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Сила электрического тока — это величина ($I$), характеризующая упорядоченное движение электрических зарядов и численно равная количеству заряда $∆q$, протекающего через определенную поверхность $S$ (поперечное сечение проводника) за единицу времени:

$I={∆q}/{∆t}$

Итак, чтобы найти силу тока $I$, надо электрический заряд $∆q$, прошедший через поперечное сечение проводника за время $∆t$, разделить на это время.

Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника.

Рассмотрим проводник с площадью поперечного сечения $S$. Заряд каждой частицы $q_0$. В объеме проводника, ограниченном сечениями $1$ и $2$, содержится $nS∆l$ частиц, где $n$ — концентрация частиц. Их общий заряд $q=q_{0}nS∆l$. Если частицы движутся со средней скоростью $υ$, то за время $∆t={∆l}/{υ}$ все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через поперечное сечение $2$. Сила тока, следовательно, равна:

$I={∆q}/{∆t}={q_{0}nS∆l·υ}/{∆l}=q_{0}nυS$

В СИ единица силы тока является основной и носит название ампер (А) в честь французского ученого А. М. Ампера (1755-1836).

Силу тока измеряют амперметром. Принцип устройства амперметра основан на магнитном действии тока.

Оценка скорости упорядоченного движения электронов в проводнике, проведенная по формуле для медного проводника с площадью поперечного сечения $1мм^2$, дает весьма незначительную величину — $∼0.1$ мм/с.

Закон Ома для участка цепи

Сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на этом участке к его сопротивлению.

Закон Ома выражает связь между тремя величинами, характеризующими протекание электрического тока в цепи: силой тока $I$, напряжением $U$ и сопротивлением $R$.

Закон этот был установлен в 1827 г. немецким ученым Г. Омом и поэтому носит его имя. В приведенной формулировке он называется также законом Ома для участка цепи. Математически закон Ома записывается в виде следующей формулы:

$I={U}/{R}$

Зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) проводника.

Для любого проводника (твердого, жидкого или газообразного) существует своя ВАХ. Наиболее простой вид имеет вольт-амперная характеристика металлических проводников, заданная законом Ома $I={U}/{R}$, и растворов электролитов. Знание ВАХ играет большую роль при изучении тока.

Закон Ома — это основа всей электротехники. Из закона Ома $I={U}/{R}$ следует:

1. сила тока на участке цепи с постоянным сопротивлением пропорциональна напряжению на концах участка;
2. сила тока на участке цепи с неизменным напряжением обратно пропорциональна сопротивлению.

Эти зависимости легко проверить экспериментально. Полученные с использованием схемы, графики зависимости силы тока от напряжения при постоянном сопротивлении и силы тока от сопротивления представлены на рисунке. В первом случае использован источник тока с регулируемым выходным напряжением и постоянное сопротивление $R$, во втором — аккумулятор и переменное сопротивление (магазин сопротивлений).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая противодействие проводника или электрической цепи электрическому току.

Электрическое сопротивление определяется как коэффициент пропорциональности $R$ между напряжением $U$ и силой постоянного тока $I$ в законе Ома для участка цепи.

Единица сопротивления называется омом (Ом) в честь немецкого ученого Г. Ома, который ввел это понятие в физику. Один ом ($1$ Ом) — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении $1$ В сила тока равна $1$ А.

Удельное сопротивление

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от материла проводника, его длины $l$ и поперечного сечения $S$ и может быть определено по формуле:

$R=ρ{l}/{S}$

где $ρ$ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное сопротивление вещества — это физическая величина, показывающая, каким сопротивлением обладает изготовленный из этого вещества проводник единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Из формулы $R=ρ{l}/{S}$ следует, что

$ρ={RS}/{l}$

Величина, обратная $ρ$, называется удельной проводимостью $σ$:

$σ={1}/{ρ}$

Так как в СИ единицей сопротивления является $1$ Ом, единицей площади $1м^2$, а единицей длины $1$ м, то единицей удельного сопротивления в СИ будет $1$ Ом$·м^2$/м, или $1$ Ом$·$м. Единица удельной проводимости в СИ — $Ом^{-1}м^{-1}$.

На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (м$м^2$). В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом$·$м$м^2$/м. Так как $1 мм^2 = 0.000001 м^2$, то $1$ Ом$·$м $м^2$/м$ = 10^{-6}$ Ом$·$м. Металлы обладают очень малым удельным сопротивлением — порядка ($1 ·10^{-2}$) Ом$·$м$м^2$/м, диэлектрики — в $10^{15}-10^{20}$ раз большим.

Зависимость сопротивления от температуры

С повышением температуры сопротивление металлов возрастает. Однако существуют сплавы, сопротивление которых почти не меняется при повышении температуры (например, константан, манганин и др.). Сопротивление же электролитов с повышением температуры уменьшается.

Температурным коэффициентом сопротивления проводника называется отношение величины изменения сопротивления проводника при нагревании на $1°$С к величине его сопротивления при $0°$С:

$α={R_t-R_0}/{R_0t}$

Зависимость удельного сопротивления проводников от температуры выражается формулой:

$ρ=ρ_0(1+αt)$

В общем случае $α$ зависит от температуры, но если интервал температур невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным. Для чистых металлов $α=({1}/{273})K^{-1}$. Для растворов электролитов $α < 0$. Например, для $10%$-го раствора поваренной соли $α=-0.02K^{-1}$. Для константана (сплава меди с никелем) $α=10^{-5}K^{-1}$.

Зависимость сопротивления проводника от температуры используется в термометрах сопротивления.

Параллельное и последовательное соединение проводников

Для параллельного соединения проводников справедливы следующие соотношения:

1) электрический ток, поступающий в точку $А$ разветвления проводников (она называется также узлом), равен сумме токов в каждом из элементов цепи:

$I=I_1+I_2;$

2) напряжение $U$ на концах проводников, соединенных параллельно, одно и то же:

$U=U_1=U_2;$

3) при параллельном соединении проводников складываются их обратные сопротивления:

${1}/{R}={1}/{R_1}+{1}/{R_2}, R={R_1·R_2}/{R_1+R_2};$

4) сила тока и сопротивление в проводниках связаны соотношением:

${I_1}/{I_2}={R_2}/{R_1}$

Для последовательного соединения проводников в цепи справедливы следующие соотношения:

1) для общего тока $I$:

$I=I_1=I_2,$

где $I_1$ и $I_2$ — ток в проводниках $1$ и $2$ соответственно; т. е. при последовательном соединении проводников сила тока на отдельных участках цепи одинакова;

2) общее напряжение $U$ на концах всего рассматриваемого участка равно сумме напряжений на отдельных его участках:

$U=U_1+U_2;$

3) полное сопротивление $R$ всего участка цепи равно сумме последовательно соединенных сопротивлений:

$R=R_1+R_2;$

4) также справедливо соотношение:

${U_1}/{U_2}={R_1}/{R_2}$

Работа электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Работа, совершаемая током, проходящим по некоторому участку цепи, согласно ($U=φ_1-φ_2={A}/{q}$) равна:

$A=qU$

где $А$ — работа тока; $q$ — электрический заряд, прошедший за данное время через рассматриваемый участок цепи. Подставляя в последнее равенство формулу $q=It$, получаем:

$A=IUt$

Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля — Ленца гласит: количество теплоты, выделяемое в проводнике на участке электрической цепи с сопротивлением $R$ при протекании по нему постоянного тока $I$ в течение времени $t$ равно произведению квадрата тока на сопротивление и время:

$Q=I^2Rt$

Закон был установлен в 1841 г. английским физиком Дж. П. Джоулем, а в 1842 г. подтвержден точными опытами русского ученого Э. X. Ленца. Само же явление нагрева проводника при прохождении по нему тока было открыто еще в 1800 г. французским ученым А. Фуркруа, которому удалось раскалить железную спираль, пропустив через нее электрический ток.

Из закона Джоуля — Ленца следует, что при последовательном соединении проводников, поскольку ток в цепи всюду одинаков, максимальное количество тепла будет выделяться на проводнике с наибольшим сопротивлением. Это используется в технике, например, для распыления металлов.

При параллельном соединении все проводники находятся под одинаковым напряжением, но токи в них разные. Из формулы ($Q=I^2Rt$) следует, что, так как, согласно закону Ома $I={U}/{R}$, то

$Q={U^2t}/{R}$

Следовательно, на проводнике с меньшим сопротивлением будет выделяться больше тепла.

Если в формуле ($A=IUt$) выразить $U$ через $IR$, воспользовавшись законом Ома, получим закон Джоуля-Ленца. Это лишний раз подверждает тот факт, что работа тока расходуется на выделение тепла на активном сопротивлении в цепи.

Мощность электрического тока

Действие тока характеризуют не только работой $A$, но и мощностью $Р$. Мощность тока показывает, какую работу совершает ток за единицу времени. Если за время $t$ была совершена работа $А$, то мощность тока $P={A}/{t}$. Подставляя в это равенство выражение ($A=IUt$), получаем:

$P=IU$

Это выражение можно переписать в разных формах, воспользовавшись законом Ома для участка цепи:

$P=IU=I^{2R}={U^2}/{R}$

Из соотношения для ЭДС легко получить мощность источника тока:

$P_ε=εI$

В СИ работу выражают в джоулях (Дж), мощность — в ваттах (Вт), а время -в секундах (с). При этом

$1$Вт$=1$Дж/с, $1$Дж$=1$Вт$·$с.

Рассчитаем наибольшую допустимую мощность потребителей электроэнергии, которые могут одновременно работать в квартире. Так как в жилых зданиях сила тока в проводке не должна превышать $I=10$А, то при напряжении $U=220$В соответствующая электрическая мощность оказывается равной:

$Р=10А·220В=2200Вт=2.2кВт.$

Одновременное включение в сеть приборов с большей суммарной мощностью приведет к увеличению силы тока, и потому недопустимо.

В быту работу тока (или израсходованную на совершение этой работы электроэнергию) измеряют с помощью специального прибора, называемого электрическим счетчиком (счетчиком электроэнергии). При прохождении тока через этот счетчик внутри его начинает вращаться легкий алюминиевый диск. Скорость его вращения прямо пропорциональна силе тока и напряжению. Поэтому по числу оборотов, сделанных им за данное время, можно судить о работе, совершенной током за это время. Работа тока при этом выражается обычно в киловатт-часах ($кВт·ч$).

$1кВт·ч$ — это работа, совершаемая электрическим током мощностью $1кВт$ в течение $1ч$. Так как $1кВт=1000Вт$, а $1ч=3600с$, то $1кВт·ч=1000Вт·3600с=3600000 Дж$.

По какой формуле рассчитывается сила тока.Сила тока формула? Мгновенное значение электрического тока: i=dq/dt Т.е. равна производной заряда по времени.. Для постоянного тока I=Q/t количество заряда в кулонах, прошедшее через проводник за определённый отрезок времени, т.е. это физическое определение силы тока.. Эта формула используется обычно для задания размерности силы тока 1[A]=1[Кл]/1[с] (ампер равен кулон за секунду) Для цепей постоянного тока сила тока определяется законом Ома: I=U/R, где U-электрическое напряжение на концах рассматриевого проводника (Вольт), R-электрическое сопротивление проводника по постоянному току (Ом).. Если на рассматриваемом участке имеется источник ЭДС E, то закон Ома описывается в более обобщённой форме: I=(U-E)/R Для цепей переменного тока: I=U/Z, где I,U,Z-соответственно комплексные ток, напряжение и сопротивление цепи.. автор вопроса выбрал этот ответ лучшим olchi­kniko­l [62.3K] 8 лет назад  Формула имеет такой вид, то есть соотношение такого вида: Где: I — это сила тока в проводнике, эта величина измеряется в Амперах (А), q — это заряд, который протекает по проводнику, измеряется он в Кулонах (Кл), t — это время прохождения заряда, измеряют в секундах (с). РУДЬК­О [257K] 6 лет назад  Лично мне знакомы две формулы силы тока из школьной программы, одна из них через напряжение и сопротивление проводника тока.Так называемый, закон Ома Вторая через количество электричества и время Обе формулы верны, так что дерзайте.. alexi­ven [33.6K] 5 лет назад  Упрощенно — силой тока называется количество электричества проходящего по проводу за единицу времени. Электрики обычно говорят просто — ток, и они в принципе правы. Ток на участке цепи будет зависеть от того с какой силой его будет толкать по проводу напряжение, и от того как провод будет сопротивляться движению тока по нему. Поэтому чем больше напряжение, тем больше и тока, и наоборот, чем больше сопротивление провода, тем тока будет меньше . Для определения основных физических величин очень удобно пользоваться вот такой таблицей. смотришь в центральном круге, какие величины необходимо найти, и в этом же секторе во внешнем круге, даются форму по которым их можно найти. Что бы найти ток по закону Ома, нужно напряжение разделить на сопротивление. Zolot­ynka [551K] 5 лет назад  Электрический ток — это не что иное, как скорость изменения электрического заряда, проходящего по цепи. Ток зависит от напряжения и сопротивления цепи. Его обозначают как «I», а единицей измерения в системе СИ являются амперы. Согласно закону Ома, формула электрического тока будет следующей: I=U/R, где U является напряжением, а R — сопротивлением. Зная данную формулу, можно без труда решить, например, такую задачу: Рассчитать ток, проходящий по цепи, в которой напряжение и сопротивление составляют соответственно 15 В и 3 Ом. Решение: Данные параметры, U = 15В и R = 3 Ом Уравнение для тока, использующее закон Ома, I = U/R, т.е. 15/3. Следовательно I = 5A tana7­6 [124K] 6 лет назад  Сила тока (I) — это физическая величина, определяется как отношение количества заряда q (измеряется в Кулонах), который проходит через имеющуюся поверхность за определенный промежуток времени, к этому самому определенному промежутку времени t (измеряется в секундах). Формула выглядит как I=q/t. Часто поверхность представляет собой поперечное сечение проводника тока. Измеряется сила тока в Амперах, А. Если определять силу тока исходя из закона Ома, то она прямо пропорциональна напряжению на этом участке цепи U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R на этом участке. В виде формулы это выглядит как I=U/R. Victo­r-59 [43.2K] 8 лет назад  Сила тока в приближенном для простого человека виде ( всем известный закон Ома ): Сила тока в проводнике прямопропорциональна приложенному напряжению, и обратно пропорционально удельному сопротивлению проводника. I=U:R Fanto­meRU [13.3K] 5 лет назад  Силу тока можно посчитать различными способами в зависимости от того, какие данные известны. Так, зная заряд (измеряется в Кулонах) и время его прохождения (в секундах), вычислить силу тока можно по данной формуле: I = q/t (где I — сила тока (Амперы); q — заряд (Кулоны), t — время (секунды)). Также по закону Ома, зная напряжение и сопротивление можно найти и силу тока: I = U / R (где I — сила тока (Амперы); U — напряжение (Вольты), R — сопротивление (Омы)) I=дельтаQдельтаt Сила тока — физическая величина I, равная отношению количества заряда Delta Q, прошедшего через некоторую поверхность за время Delta t, к величине этого промежутка времени . I=UR — напряжение делить на сопротивление . Силу тока можно сравнить с давление воды и сечением шланга. Суть та же самая, только здесь «количество электричество пройденное через проводник определенного сечения, а там количество воды пройденное через шланг определенного сечения. morel­juba [62.5K] 6 лет назад  В первую очередь отметим тот факт, что сила тока является именно физической величиной. А рассчитана сила тока может быть по следующей формуле: СИЛА ТОКА = НАПРЯЖЕНИЕ на концах проводника / СОПРОТИВЛЕНИЕ самого данного проводника. Татья­на и Никол­ай [34] 6 лет назад  Силой тока через некоторую поверхность называют скалярную физическую величину, которую обозначают буквой l, равную l=dq:dt(1)/ где l заряд,проходящий сквозь поверхность S,t-время прохождения заряда. Выражение (1) определяет величину силы тока в момент времени t (мгновенное значение величины силы тока) Знаете ответ?