Сила тока является количественной характеристикой тока. Силу тока ($I$) определяют как заряд ($\Delta q$), проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени:
\[I=\frac{\Delta q}{\Delta t}\left(1\right).\]Единица измерения силы тока
Определение
Это алгебраическая величина. Не смотря на то, что величину $I$ называют силой, в общепринятом понимании она силой не является. Мгновенное значение силы тока находят как:
\[I=\frac{dq}{dt}\left(2\right).\]Ампер - единица измерения силы тока в Международной системе единиц
В системе СИ единицей измерения силы тока является ампер. Его обозначают буквой А. Один ампер - это сила такого постоянного электрического тока, при котором через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит заряд, равный одному кулону:
\[1А=\frac{1\ Кл}{1\ с}.\]Ампер (единица измерения силы тока) - это одна из семи основных единиц системы СИ. Еще в 1948 году в качестве определения единицы силы тока было принять явление взаимодействия пары параллельных проводников, по которым текут токи. Мы помним, что когда по двум параллельным проводникам текут токи, имеющие одинаковые направления, то они притягиваются, если токи противоположно направлены, то проводники отталкиваются, возникает сила Ампера. Один ампер определяют используя понятие о силе Ампера. Говорят, что ампер - это сила тока, проходящего в двух прямых бесконечно тонких и длинных проводниках, находящихся в вакууме порождающая силу Ампера (сила взаимодействия проводников) равную $2\cdot {10}^{-7}Н$ на каждый метр проводника.
Свое название ампер получил в честь французского физика А.М. Ампера.
Один ампер, это достаточно большая сила тока. Считают, что для человека сила тока становится опасной от 0,001 А, сила тока от 0,1 А может нанести к значительный вред здоровью. В практических расчетах используют кратные и дольные единицы силы тока, используя при этом стандартные приставки системы СИ. Например, микроампер $1мкА={10}^{-6}А;;килоампер\ 1кА=1000\ А.$
Единицы измерения силы тока в других системах единиц
В системе единиц, которая является расширением СГС и называется СГСМ (абсолютная электромагнитная система сантиметр, грамм, секунда), био (абампер) - единица измерения силы тока.
Один био (абампер) - это ток такой силы, который создает силу Ампера, равную 2 динам на каждый сантиметр длины проводника, которая возникает между двумя тонкими, длинными параллельными проводниками, расположенными на расстоянии 1 см, по которым текут токи.
\[1\ био=10\ А.\]Силу тока (био) в системе СГСМ назвали в честь французского ученого Ж.Б Био. Иногда в системе СГСМ единицу измерения тока не именуют и называют просто единицей измерения тока СГСМ (эта единица эквивалентна единице био и абамперу(абА)).
В другом расширении системы СГС, системе СГСЭ (абсолютной электростатической системе сантиметр, грамм, секунда), статампер - единица измерения силы тока. Определяют статампер (статА) как силу тока, при которой за время равное одной секунде через поперечное сечение проводника проходит заряд в 1статкулон.
\[1\ А=2997924536,843\ статА.\]Примеры задач с решением
Пример 1
Задание. Какой была средняя величина силы тока ($\left\langle I\right\rangle $), если конденсатор емкостью $C=100мкФ$ зарядили до напряжения $U=500$В за время $\Delta t=$0,5 с? В каких единицах будет измеряться полученная сила тока?\textit{}
Решение. Среднюю величину силы тока определим как:
\[\left\langle I\right\rangle =\frac{\Delta q}{\Delta t}\left(1.1\right).\]Заряд, который получил конденсатор, найдем как:
\[\Delta q=C\cdot U\left(1.2\right).\]Тогда выражение (1.1) преобразуем к виду:
\[\left\langle I\right\rangle =\frac{C\cdot U}{\Delta t}\ \left(1.3\right).\]Определим, какие единицы получаются у нас в правой части выражения (1.3):
\[\left[I\right]=\left[\frac{C\cdot U}{\Delta t}\right]=\frac{\left[C\right]\left[U\right]}{\left[\Delta t\right]}=\frac{Ф\cdot В}{с}=\frac{Кл\cdot В}{с\cdot В}=\frac{А\cdot с}{с}=А.\]Вычислим силу тока, учитывая, что $C=100мкФ={10}^{-4}Ф$:
\[\left\langle I\right\rangle =\frac{{10}^{-4}\cdot 500}{0,5}=0,1\ \left(А\right).\]Ответ. $\left\langle I\right\rangle =0,1$ А
Пример 2
Задание. Какой будет сила тока в проводнике из стали, длина которого равна $l=10$м, а площадь поперечного сечения $S=2$ ${мм}^2$, если на него подано напряжение равное $U=12мВ$? Ответ запишите в мА.\textit{}
Решение. Сделаем рисунок.
Основой для решения данной задачи служит закон Ома для участка цепи:
\[I=\frac{U}{R}\left(2.1\right),\]где сопротивление проводника найдем как:
\[R=\rho \frac{l}{S}\left(2.2\right),\]$\rho =12\cdot {10}^{-8}Ом\cdot м$ - удельное сопротивление стали (его находим в справочниках). Окончательно сила тока равна:
\[I=\frac{US\ }{\rho l}(2.3).\]Проверим, какая единица измерения получается в правой части выражения (2.3):
\[\left[I\right]=\left[\frac{US\ }{\rho l}\right]=\frac{\left[U\right]\left[S\right]}{\left[\rho \right]\left[l\right]}=\frac{В\cdot м^2}{Ом\cdot м\cdot м}=\frac{В}{Ом}=\frac{с^3А^2}{м^2кг}\cdot \frac{м^2кг}{с^3А}=А.\]Проведем вычисления силы тока, учитывая, что $S=2$ ${мм}^2=2\cdot {10}^{-6}{{\rm м}}^2$; $U=12мВ=12\cdot {10}^{-3}{\rm В}$:
\[I=\frac{12\cdot {10}^{-3}\cdot 2\cdot {10}^{-6}\ }{12\cdot {10}^{-8}\cdot 10}=2\cdot {10}^{-2}(А)\]Ответ. $I=20 мА$
Читать дальше: единица измерения силы.
Warning: file_put_contents(./students_count.txt): failed to open stream: Permission denied in /var/www/webmath-q2ws/data/www/webmath.ru/poleznoe/guide_content_banner.php on line 20
Статьи по теме
Поможем выполнить
любую работу
