Question: В чем измеряют силу тока?

Сила тока





Сила тока — физическая величина 



I


{\displaystyle I}

, равная отношению количества заряда 



Δ
Q


{\displaystyle \Delta Q}

, прошедшего через некоторую поверхность за время 



Δ
t


{\displaystyle \Delta t}

, к величине этого промежутка времени[1]:




I
=



Δ
Q


Δ
t



.


{\displaystyle I={\frac {\Delta Q}{\Delta t}}.}


В качестве рассматриваемой поверхности часто используется поперечное сечение проводника.
Обычно обозначается символом 



I


{\displaystyle I}

, от French: i</b>ntensité du courant.
Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (русское обозначение: А; международное: A), ампер является одной из семи основных единиц СИ. 1 А = 1 Кл/с.
По закону Ома сила тока 



I


{\displaystyle I}

 для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению 



U


{\displaystyle U}

 к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению 



R


{\displaystyle R}

 проводника этого участка цепи:




I
=


U
R


.


{\displaystyle I={\frac {U}{R}}.}


По закону Ома для полной цепи




I
=


ε

R
+
r





{\displaystyle I={\frac {\varepsilon }{R+r}}}


Носителями заряда, движение которых приводит к возникновению тока, являются заряженные частицы, в роли которых обычно выступают электроны, ионы или дырки. Сила тока зависит от заряда 



q


{\displaystyle q}

 этих частиц, их  концентрации 



n


{\displaystyle n}

, средней скорости упорядоченного движения частиц 







v

c
p


→





{\displaystyle {\vec {v_{cp}}}}

, а также площади 



S


{\displaystyle S}

 и формы поверхности, через которую течёт ток.
Если 



n


{\displaystyle n}

 и 







v

c
p


→





{\displaystyle {\vec {v_{cp}}}}

 постоянны по объёму проводника, а интересующая поверхность плоская, то выражение для силы тока можно представить в виде




I
=
q
n

v

c
p


cos
⁡
α
S
,


{\displaystyle I=qnv_{cp}\cos \alpha S,}


где 



α


{\displaystyle \alpha }

 — угол между скоростью частиц и вектором нормали к поверхности.
В более общем случае, когда сформулированные выше ограничения не выполняются, аналогичное выражение можно записать только для силы тока 



d
I


{\displaystyle dI}

, протекающего через малый элемент поверхности площадью 



d
S


{\displaystyle dS}

:




d
I
=
q
n

v

c
p


cos
⁡
α
d
S
.


{\displaystyle dI=qnv_{cp}\cos \alpha dS.}


Тогда выражение для силы тока, протекающего через всю поверхность, записывается в виде интеграла по поверхности




I
=

∫

S


q
n

v

c
p


cos
⁡
α
d
S
.


{\displaystyle I=\int \limits _{S}qnv_{cp}\cos \alpha dS.}


В металлах заряд переносят электроны, соответственно в этом случае выражение для силы тока имеет вид




I
=

∫

S


e
n

v

c
p


cos
⁡
α
d
S
.


{\displaystyle I=\int \limits _{S}env_{cp}\cos \alpha dS.}


где 



e


{\displaystyle e}

 — элементарный электрический заряд.
Вектор 



q
n




v

c
p


→





{\displaystyle qn{\vec {v_{cp}}}}

 называют плотностью электрического тока. Как следует из сказанного выше, его величина равна силе тока, протекающей через малый элемент поверхности единичной площади, расположенный перпендикулярно скорости 







v

c
p


→





{\displaystyle {\vec {v_{cp}}}}

, а направление совпадает с направлением упорядоченного движения заряженных частиц[2].
Для измерения силы тока используют специальный прибор — амперметр (для приборов, предназначенных для измерения малых токов, также используются названия миллиамперметр, микроамперметр, гальванометр). Его включают в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить силу тока.
Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении).
В случае переменного тока различают мгновенную силу тока, амплитудную (пиковую) силу тока и эффективную силу тока (равную силе постоянного тока, который выделяет такую же мощность).
Примечания

Литература


Категория:Электрический ток