Сила тока. Единицы силы тока (Ерюткин Е.С.)

Введение

Современный мир невозможно представить без электричества. Каждый день мы пользуемся множеством электрических приборов — от телефона до мощных промышленных установок. Но что делает возможным их работу? Основа всех электрических процессов — движение электрических зарядов, которое называется электрическим током.

Чтобы понять, насколько «сильный» ток протекает в проводнике, физики ввели понятие силы тока. Эта величина помогает измерить количество электричества, проходящего через цепь за определённое время, и позволяет рассчитать работу электрических устройств, определить их мощность и эффективность.

В этой статье мы подробно рассмотрим, что такое сила тока, в каких единицах она измеряется, каковы действия электрического тока на различные материалы, а также узнаем, кто и как впервые ввёл единицу измерения — ампер.

---

Действия электрического тока

Прежде чем говорить о силе тока, важно понять, как ток проявляется в окружающем мире. Электрический ток вызывает различные действия, которые можно наблюдать в опытах и в технике:

1. Тепловое действие — при прохождении тока проводник нагревается. Этот эффект используется в утюгах, электрических плитках, лампах накаливания и предохранителях. Пример — накал лампы при подключении к батарейке.

2. Световое действие — электрический ток может вызывать свечение. Это происходит в лампах дневного света, светодиодах, неоновых трубках.

3. Магнитное действие — ток создаёт магнитное поле, которое может притягивать металлические предметы. Этот эффект применяется в электромагнитах, динамиках, реле и электродвигателях.

4. Химическое действие — ток может вызывать химические реакции (например, при электролизе). На этом основана работа аккумуляторов и гальванических элементов.

5. Физиологическое действие — ток воздействует на живые ткани. В небольших дозах он применяется в медицине, но при большой силе может быть опасен для жизни.

Все эти действия подтверждают: электрический ток — это реальное физическое явление, и его влияние можно наблюдать и измерить.

---

Понятие силы тока

Теперь разберёмся, что означает термин «сила тока».

Когда по проводнику проходит электрический ток, через каждое его поперечное сечение за определённое время перемещается некоторое количество электрических зарядов.

Сила тока — это физическая величина, показывающая, какое количество электрического заряда проходит через поперечное сечение проводника за одну секунду.

Математически это выражается формулой:

где

• I — сила тока,

• q — электрический заряд, проходящий через сечение,

• t — время, за которое проходит этот заряд.

Из формулы видно: чем больше заряд проходит за одинаковое время, тем больше сила тока.

Например, если за 1 секунду через проводник проходит заряд 1 кулон, сила тока равна 1 амперу. Если за то же время проходит 2 кулона — сила тока будет 2 ампера.

Таким образом, сила тока характеризует интенсивность движения электрических зарядов.

---

Единица измерения силы тока

В Международной системе единиц (СИ) сила тока измеряется в амперах (А).

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

Такую единицу ввели в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836), который внёс огромный вклад в развитие теории электродинамики. Он доказал, что электрический ток создаёт магнитное поле, и установил взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями.

В зависимости от силы тока используются и более мелкие единицы:

• 1 мА (миллиампер) = 0,001 А,

• 1 мкА (микроампер) = 0,000001 А.

Эти единицы применяются для измерения слабых токов — например, в электронных устройствах или датчиках.

Для представления масштабов:

• В зарядном устройстве телефона — примерно 2 А;

• В лампе накаливания — около 0,5 А;

• В электрическом чайнике — до 10 А;

• В молнии — до 100 000 А!

---

Определение. Ампер

Чтобы измерить силу тока, нужно знать, сколько зарядов проходит через проводник за определённое время. Но измерить заряды напрямую трудно, поэтому используют прибор — амперметр.

Амперметр включается последовательно в цепь, чтобы через него проходил весь ток. При этом важно соблюдать полярность — положительный вывод амперметра соединяется с положительным полюсом источника тока.

Амперметры бывают разных типов: стрелочные (аналоговые), цифровые и лабораторные приборы высокой точности.

Определение:
Ампер — это сила постоянного тока, при которой через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит заряд в один кулон.

Именно ампер используется как основная единица измерения силы тока в физике, технике и электронике.

---

Примеры из практики

1. Бытовые приборы.
   Например, утюг потребляет ток примерно 4–5 ампер, а лампа настольная — около 0,4 ампера.

2. Автомобиль.
   Стартер при запуске двигателя потребляет ток до 150 ампер, а фары — около 10 ампер.

3. Молния.
   Во время грозы сила тока в молнии может достигать десятков тысяч ампер — именно поэтому она обладает такой разрушительной энергией.

Таким образом, сила тока показывает, насколько мощным является электрическое явление.

---

Решение задач

Пример 1.
Через проводник за 2 секунды проходит заряд 6 кулон. Найдите силу тока.

Ответ: сила тока равна 3 амперам.

Пример 2.
Через лампу проходит ток 0,4 А. Какой заряд пройдёт за 5 секунд?

Ответ: 2 кулона.

---

Заключение

Понимание понятия силы тока является ключом к изучению электрических явлений. Эта величина помогает определить, насколько интенсивно движутся заряды по проводнику, и является основной характеристикой электрических цепей.

Сила тока измеряется в амперах, а её значение можно вычислить по простой формуле, если известен заряд и время. Знание этих принципов позволяет объяснять работу электроприборов, рассчитывать электрические цепи и безопасно обращаться с током в быту и технике.

---

Вопросы для самопроверки

1. Что такое электрический ток?

2. Какие действия электрического тока вы знаете?

3. Какое физическое явление лежит в основе теплового действия тока?

4. Как определяется сила тока?

5. Как выражается формула для силы тока?

6. В какой единице измеряется сила тока в системе СИ?

7. Как соотносятся ампер, миллиампер и микроампер?

8. Почему амперметр подключают последовательно в цепь?

9. Кто ввёл единицу измерения силы тока и в честь кого она названа?

10. Приведите примеры проявления силы тока в быту и технике.