Сила тока. Единицы силы тока. Амперметр (Гребенюк Ю.В.)

Введение

Электричество играет огромную роль в жизни современного человека. С его помощью работает освещение, транспорт, бытовая техника, компьютеры и даже медицинское оборудование. Чтобы правильно понимать работу электрических цепей, важно знать, что такое электрический ток, сила тока и как она измеряется.

Представьте, что электрический ток — это поток частиц, движущихся по проводнику, как поток воды в реке. Чем больше частиц проходит через сечение проводника за одну секунду, тем сильнее ток. Следовательно, сила тока показывает, насколько интенсивно движутся заряды в цепи.

Для изучения электрических явлений в физике используют специальные приборы, которые позволяют измерять силу тока, напряжение и сопротивление. Один из важнейших приборов — амперметр. Он помогает определить, насколько «сильный» ток протекает в цепи.

В этой статье мы подробно разберём, что такое сила тока, в каких единицах она измеряется, как правильно пользоваться амперметром, какие существуют его виды, а также научимся решать простые задачи, связанные с измерением силы тока.

Сила тока

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц (в металлах — электронов).

Сила тока — это физическая величина, которая показывает, какое количество электрического заряда проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Математически это выражается формулой:

display style I equals q over t

где

  • I — сила тока,

  • q — электрический заряд, проходящий через сечение проводника,

  • t — время, за которое проходит этот заряд.

Если через проводник за 1 секунду проходит заряд 1 кулон, то сила тока в нём равна 1 амперу.

Чем больше заряд проходит за одно и то же время, тем сильнее ток. Например, в бытовых приборах сила тока может быть от долей ампера (в зарядке для телефона) до десятков ампер (в электрическом чайнике или утюге).

Единицы силы тока

В Международной системе единиц (СИ) основной единицей силы тока является ампер (А).

1 ампер (1 А) — это сила тока, при которой через сечение проводника за 1 секунду проходит заряд в 1 кулон.

Иногда используются и другие, более мелкие единицы:

  • 1 миллиампер (1 мА) = 0,001 А,

  • 1 микроампер (1 мкА) = 0,000001 А.

Эти единицы применяются для измерения слабых токов — например, в измерительных приборах, электронных схемах или датчиках.

Чтобы понимать масштабы:

  • Ток в лампе накаливания — около 0,5 А;

  • Ток, протекающий через человека при поражении электричеством (0,05–0,1 А), может быть опасным;

  • В молнии сила тока достигает десятков тысяч ампер!

Амперметр — прибор для измерения силы тока

Для измерения силы тока в электрической цепи используется амперметр. Он показывает, сколько зарядов проходит через проводник за одну секунду.

Чтобы измерения были правильными, амперметр нужно включать в цепь последовательно с тем участком, где измеряется ток. Это необходимо потому, что ток в последовательной цепи везде одинаков.

Если бы амперметр подключили параллельно, то он мог бы выйти из строя из-за малого внутреннего сопротивления.

Схематически включение амперметра выглядит так:

(+) — [источник тока] — [амперметр] — [потребитель] — (−)

Правила, которые необходимо соблюдать при измерении силы тока амперметром

Чтобы измерить силу тока правильно и безопасно, нужно строго соблюдать несколько правил:

  1. Перед включением прибора убедитесь, что амперметр рассчитан на измерение данного диапазона токов. Если сила тока превышает предел измерения прибора — он может перегореть.

  2. Подключайте амперметр последовательно с прибором или участком цепи, где нужно измерить ток.

  3. Следите за полярностью: положительный вывод амперметра подключается к положительному полюсу источника тока, отрицательный — к отрицательному.

  4. Не включайте амперметр напрямую к источнику тока, минуя сопротивление — это приведёт к короткому замыканию.

  5. После измерений обязательно отключайте прибор, особенно если работаете с мощной цепью.

Эти правила обязательны для любых видов амперметров — от школьных до промышленных.

Виды амперметров

Существует несколько видов амперметров, различающихся по принципу действия и конструкции:

  1. Магнитоэлектрические амперметры — наиболее точные, используются в лабораториях и при измерении постоянного тока. Их работа основана на взаимодействии магнитного поля катушки с магнитом.

  2. Электромагнитные амперметры — применяются для измерения как постоянного, так и переменного тока.

  3. Электродинамические амперметры — используются в точных измерениях, например, в лабораторных приборах.

  4. Цифровые амперметры — современные устройства с электронным индикатором. Они измеряют ток с помощью датчиков и выводят значение на экран.

  5. Щитовые амперметры — устанавливаются на панелях распределительных щитов и в промышленном оборудовании.

В учебных кабинетах физики чаще всего используются стрелочные магнитоэлектрические амперметры, так как они наглядно показывают направление и величину тока.

Решение задач

Рассмотрим простейшие примеры задач, связанных с измерением силы тока.

Пример 1.
Через проводник за 5 секунд проходит заряд 10 кулон.
Найти силу тока.

Решение:

display style I equals q over t equals 10 over 5 equals 2 text  А end text

Ответ: сила тока равна 2 амперам.

Пример 2.
Через лампу проходит ток 0,5 А в течение 10 секунд. Какой заряд пройдёт через нить лампы?

display style q equals I cross times t equals 0 , 5 cross times 10 equals 5 text  Кл end text

Ответ: 5 кулон.

Пример 3.
Амперметр показывает ток 200 мА. Выразите этот ток в амперах.

display style 200 text  мА end text equals 0 , 2 text  А end text

Заключение

Сила тока — одна из важнейших характеристик электрических цепей. Она показывает, насколько интенсивно движутся заряды по проводнику. Для измерения силы тока служит амперметр, который нужно подключать последовательно и с соблюдением полярности.

Знание этих принципов помогает не только выполнять лабораторные работы и решать задачи, но и понимать, как устроены бытовые электроприборы и почему важно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.

Вопросы для самопроверки

  1. Что называют силой тока?

  2. Какой физический смысл имеет сила тока?

  3. В каких единицах измеряется сила тока в системе СИ?

  4. Какой заряд проходит через проводник при токе 3 А за 2 секунды?

  5. Почему амперметр включают в цепь последовательно, а не параллельно?

  6. Как определить полярность при подключении амперметра?

  7. Назовите основные виды амперметров и области их применения.

  8. Что произойдёт, если подключить амперметр напрямую к батарейке?

  9. Каков принцип работы магнитоэлектрического амперметра?

  10. Почему важно соблюдать предел измерений прибора при работе?

Последнее изменение: Четверг, 6 Ноябрь 2025, 13:08