Формула количества электричества: Определение силы тока. Единицы измерения силы тока

Содержание

7.3. Количество электричества.

Пусть по проводнику течет ток переменной силы где Определить количество электричества Q,протекшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени

Для постоянного тока

Выделим элементарный отрезок времени и подсчитаем соответствующий «элемент» количества электричества .

Очевидно,

Интегрируя по t от t1 до t2 получим

Если функция на отрезке меняет знак, то интеграл дает разность между количеством электричества, прошедшим через поперечное сечение проводника за время в одну сторону, и количеством электричества, прошедшим за тоже время в противоположную сторону.

7.3.1. При изменение температуры сопротивление металлических проводников меняется по закону где -сопротивление при и температура по Цельсию. Проводник, сопротивления которого при равно ,равномерно нагревается от до в течение 10 мин.

В это время по нему идет ток под направлением .Сколько кулонов электричества протечет за это время через проводник?

Решение . По условию задачи , температура проводника увеличивается с постоянной скоростью

А значит, изменяется по закону

При этом сопротивление проводника

и сила тока (по закону Ома)

Проинтегрировав эту функцию по от до получим искомое количество электричества

7.3.2. Сила тока I является заданной непрерывной функцией времени t:I = I(

t). Определить количество Q электри­чества, протекшего через поперечное сечение проводника за время Т, отсчитываемое от момента начала опыта.

Решение. Считая, что в начале опыта T = 0, разделим про­извольным образом отрезок времени (0,Т) на n частичных отрез­ков. Абсциссами точек деления пусть будут числа tl t2, t3,…, tn-1, а длины частичных отрезков времени tk — tk – 1 (k=i,2, . …, n) обозначим через ∆tk

∆tk = tk

— tk – 1 (k =1.2,…,n),

причем подчеркнем еще раз, что промежутки времени ∆tk не обя­зательно должны быть между собою равны. В каждом из этих частичных промежутков времени выберем произвольный момент времени τk (k=1,2,…,n). Этот момент может находиться как внутри отрезка времени [tk-1 tk], так и на любом из его концов.

Сила тока — величина переменная, изменяющаяся во времени. Однако мы будем считать, что за время ∆tk сила тока не изме­няется, а имеет в течение всего этого промежутка постоянное значение, а именно то, которое она имела в момент τk

. Таким образом, для отрезка времени [tk-1,tk] сила тока, равная Ik), считается величиной постоянной.

Известно, что для постоянного тока количество электричества, протекшего через поперечное сечение проводника, равно произве­дению силы тока на время, затраченное на прохождение током этого проводника. Следовательно, за отрезок времени, равный ∆tk, протечет количество электричества, приближенно равное

I(τk)∆tk (k=1,2,..,n).

Произведение I(τk)∆tk дает приближенное, а не точное коли­чество электричества, протекшего за время ∆tk, потому что силу тока в течение всего этого промежутка времени мы считаем вели­чиной постоянной, в то время как в действительности она изме­няется непрерывно со временем и является величиной переменной.

Давая индексу k значения 1,2,…,n и складывая произве- дения- I(τ1)∆t1 , I(τ2)∆t2 ,..I(τn)∆tn, найдем, что количество

электричества Q, протекшего за весь отрезок времени [0, Т], приближенно определяется суммой

Q≈I(τ1)∆t1 + I(τ2)∆t2 + I(τn)∆tn

которая является интегральной суммой для функции I(t)на отрезке [0,Т]. Итак,

(11,1)

За точное значение количества электричества Q принимается предел этой интегральной суммы при условии, что наибольший из отрезков времени max∆tk стремится к нулю, а значит, число n

этих отрезков неограниченно возрастает, т.е.

(11.2)

Когда наибольший из отрезков времени ∆tk стремится к нулю, то каждое слагаемое I(τk)∆tk — величина бесконечно малая, а ко­личество n этих слагаемых неограниченно возрастает. Таким образом, при определении предела интегральной суммы (11,1) мы отыскиваем предел суммы бесконечно малых величин, когда их количество неограниченно возрастает.

Из (11,2) следует, что количество электричества, протекшего за отрезок времени [О, Т], определяется по формуле

(11.3)

(см. формулу (10,2)).

Таким» образом, формула (11,1) определяет приближенно коли­чество электричества, протекшего через поперечное сечение про­водника за время, равное T секундам. Формула же (11,3) опре­деляет это количество точно, причем числа, найденные по этим формулам, тем меньше отличаются одно от другого, чем меньше отрезки времени ∆tk, на которые разделен основной отрезок вре­мени [0,T].

Напомним, что в технической системе единиц количество электричества Q измеряется в кулонах, а сила тока I — в ампе­рах.

7.3.3. . Сила тока I=2t2-3t+2.

Определить количество электричества, протекшее через попе­речное сечение проводника за 10 секунд, считая время от начала опыта.

Решение.

7.3.4. Электрический точечный заряд +е1 движется в электрическом поле, созданном точечным зарядом . Согласно закону Кулона, сила взаимодействия между двумя точечными зарядами в пустоте численно определяется по формуле

Определить работу при перемещении заряда +

е1 из точки А в точку В, считая, что А и В находятся на прямой, проходя­щей через заряд +е

Решение. Элементарная работа на перемещении dr равна а полная работа определится интегрированием

Выражение, стоящее в скобках,— разность потенциалов или напряжение между точками А и В.

При решении задачи можно было не составлять выражение элементарной работы, а сразу воспользоваться формулой (11,5),

так как здесь известно аналитическое выражение силы:

Электрический ток — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

  • Основные теоретические сведения
    • Электрический ток.
      Сила тока. Сопротивление
    • Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников
    • ЭДС. Закон Ома для полной цепи
    • Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца
    • Энергобаланс замкнутой цепи
    • Электролиз
    • Электрический ток в газах и в вакууме

 

Электрический ток. Сила тока. Сопротивление

К оглавлению…

В проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов, хотя в большинстве случае движутся электроны – отрицательно заряженные частицы.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

Если ток не постоянный, то для нахождения количества прошедшего через проводник заряда рассчитывают площадь фигуры под графиком зависимости силы тока от времени.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. 1 А = 1 Кл/с.

Средняя сила тока находится как отношение всего заряда ко всему времени (т.е. по тому же принципу, что и средняя скорость или любая другая средняя величина в физике):

Если же ток равномерно меняется с течением времени от значения I1 до значения I2, то можно значение среднего тока можно найти как среднеарифметическое крайних значений:

Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу поперечного сечения проводника, рассчитывается по формуле:

При прохождении тока по проводнику ток испытывает сопротивление со стороны проводника. Причина сопротивления – взаимодействие зарядов с атомами вещества проводника и между собой. Единица измерения сопротивления 1 Ом. Сопротивление проводника R определяется по формуле:

где: l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника (будьте внимательны и не перепутайте последнюю величину с плотностью вещества), которое характеризует способность материала проводника противодействовать прохождению тока. То есть это такая же характеристика вещества, как и многие другие: удельная теплоемкость, плотность, температура плавления и т.д. Единица измерения удельного сопротивления 1 Ом·м. Удельное сопротивление вещества – табличная величина.

Сопротивление проводника зависит и от его температуры:

где: R0 – сопротивление проводника при 0°С, t – температура, выраженная в градусах Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления. Он равен относительному изменению сопротивления, при увеличении температуры на 1°С. Для металлов он всегда больше нуля, для электролитов наоборот, всегда меньше нуля.

Диод в цепи постоянного тока

Диод – это нелинейный элемент цепи, сопротивление которого зависит от направления протекания тока. Обозначается диод следующим образом:

Стрелка в схематическом обозначении диода показывает, в каком направлении он пропускает ток. В этом случае его сопротивление равно нулю, и диод можно заменить просто на проводник с нулевым сопротивлением. Если ток течет через диод в противоположном направлении, то диод обладает бесконечно большим сопротивлением, то есть не пропускает ток совсем, и является разрывом в цепи. Тогда участок цепи с диодом можно просто вычеркнуть, так как ток по нему не идет.

 

Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников

К оглавлению…

Немецкий физик Г.Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы) сопротивлением R, пропорциональна напряжению U на концах проводника:

Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно. У каждого способа есть свои закономерности.

1. Закономерности последовательного соединения:

Формула для общего сопротивления последовательно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь последовательно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R0 находится по формуле:

2. Закономерности параллельного соединения:

Формула для общего сопротивления параллельно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь параллельно включено n одинаковых сопротивлений R, то общее сопротивление R0 находится по формуле:

Электроизмерительные приборы

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры.

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением RB. Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен.

Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением RA. В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.

 

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

К оглавлению…

Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической замкнутой цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу. Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на общее (внутреннее + внешнее) сопротивление цепи:

Сопротивление r – внутреннее (собственное) сопротивление источника тока (зависит от внутреннего строения источника). Сопротивление R – сопротивление нагрузки (внешнее сопротивление цепи).

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника):

Важно понять и запомнить: ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока не меняются, при подключении разных нагрузок.

Если сопротивление нагрузки равно нулю (источник замыкается сам на себя) или много меньше сопротивления источника, то тогда в цепи потечет ток короткого замыкания:

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик, и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

Несколько источников ЭДС в цепи

Если в цепи присутствует несколько ЭДС подключенных последовательно, то:

1. При правильном (положительный полюс одного источника присоединяется к отрицательному другого) подключении источников общее ЭДС всех источников и их внутреннее сопротивление может быть найдено по формулам:

Например, такое подключение источников осуществляется в пультах дистанционного управления, фотоаппаратах и других бытовых приборах, работающих от нескольких батареек.

2. При неправильном (источники соединяются одинаковыми полюсами) подключении источников их общее ЭДС и сопротивление рассчитывается по формулам:

В обоих случаях общее сопротивление источников увеличивается.

При параллельном подключении имеет смысл соединять источники только c одинаковой ЭДС, иначе источники будут разряжаться друг на друга. Таким образом суммарное ЭДС будет таким же, как и ЭДС каждого источника, то есть при параллельном соединении мы не получим батарею с большим ЭДС. При этом уменьшается внутреннее сопротивление батареи источников, что позволяет получать большую силу тока и мощность в цепи:

В этом и состоит смысл параллельного соединения источников. В любом случае при решении задач сначала надо найти суммарную ЭДС и полное внутреннее сопротивление получившегося источника, а затем записать закон Ома для полной цепи.

 

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

К оглавлению…

Работа A электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в теплоту Q, выделяющееся на проводнике. Эту работу можно рассчитать по одной из формул (с учетом закона Ома все они следуют друг из друга):

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца. Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена, поэтому она может быть рассчитана по следующим формулам:

Работа электрического тока в СИ, как обычно, выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

 

Энергобаланс замкнутой цепи

К оглавлению…

Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. В этом случае полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R1 и R2 на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

 

Электролиз

К оглавлению. ..

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением вещества на электродах. Это явление получило название электролиза.

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе. Итак, масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом. Он может быть рассчитан по формуле:

где: n – валентность вещества, NA – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

 

Электрический ток в газах и в вакууме

К оглавлению…

Электрический ток в газах

В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Это объясняется электрической нейтральностью молекул газов и, следовательно, отсутствием носителей электрических зарядов.  Для того чтобы газ стал проводником, от молекул необходимо оторвать один или несколько электронов. Тогда появятся свободные носителя зарядов — электроны и положительные ионы. Этот процесс называется ионизацией газов.

Ионизировать молекулы газа можно внешним воздействием — ионизатором. Ионизаторами может быть: поток света, рентгеновские лучи, поток электронов или α-частиц. Молекулы газа также ионизируются при высокой температуре. Ионизация приводит к возникновению в газах свободных носителей зарядов — электронов, положительных ионов, отрицательных ионов (электрон, объединившийся с нейтральной молекулой).

Если создать в пространстве, занятом ионизированным газом, электрическое поле, то носители электрических зарядов придут в упорядоченное движение – так возникает электрический ток в газах. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится нейтральным, так как в нем происходит рекомбинация – образование нейтральных атомов ионами и электронами.

Электрический ток в вакууме

Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при котором можно пренебречь соударением между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега превышает линейные размеры сосуда, в котором газ находится.

Электрическим током в вакууме называют проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума. Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и ионов, которые необходимы для ионизации. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.

Учебное пособие по химии количества электричества

Учебное пособие по химии количества электричества

Ключевые понятия

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Нет рекламы = нет денег для нас = нет бесплатных вещей для вас!

Рабочий пример: расчет количества заряда

Вопрос:

Рассчитайте количество заряда (электричества) Q, полученное при протекании тока силой 25 ампер в течение 1 минуты.

Решение:

(На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Какой вопрос просит вас сделать?

    Рассчитать количество заряда
    Q = ? С

  2. Какие данные (информация) были вам предоставлены в вопросе?

    Извлечь данные из вопроса:
    I = ток = 25 А
    t = время = 1 минута
    Преобразование времени в минутах во время в секундах путем умножения на 60
    t = 1 мин × 60 сек/ мин = 60 сек

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно узнать?

    Напишите уравнение: Q = I × t

  4. Подставьте значения в уравнение и найдите Q:

    Q = 25 × 60
    = 1500°С

  5. Ваш ответ правдоподобен?

    Работа в обратном порядке: используйте рассчитанное значение Q и ток, указанный в вопросе, для расчета времени, затем сравните это со временем, указанным в вопросе:
    Q = 1500 Кл
    I = 25 А

    t = Q ÷ I = 1500 ÷ 25 = 60 секунд
    60 секунд = 1 минута

    Поскольку рассчитанное здесь время согласуется с тем, что указано в вопросе, мы достаточно уверены, что наш ответ для Q верен.

  6. Укажите свое решение задачи «рассчитать количество заряда»:

    Q = 1500 Кл

Рабочий пример: расчет тока

Вопрос: Рассчитайте силу тока, необходимую для получения 30 000 Кл заряда (электричества) за 5 минут.

Решение:

(На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Какой вопрос просит вас сделать?

    Рассчитать ток
    я = ? А

  2. Какие данные (информация) были вам предоставлены в вопросе?

    Извлечь данные из вопроса:
    Q = 30 000 Кл
    т = 5 минут
    Преобразование времени в минутах во время в секундах путем умножения на 60
    т = 5 мин × 60 сек/ мин = 300 секунд

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно узнать?

    Напишите уравнение: I = Q ÷ t

  4. Подставьте значения и найдите I:

    I = Q ÷ t
      = 30 000 ÷ 300
    = 100 ампер

  5. Ваш ответ правдоподобен?

    Работа в обратном порядке: используйте значение тока, рассчитанное выше, и количество заряда (электричества), указанное в вопросе, для расчета затраченного времени и сравните это со временем, указанным в вопросе:
    I = 100 А
    Q = 30 000 Кл

    t = Q ÷ I = 30 000 ÷ 100 = 300 секунд
    Преобразование времени в секундах во время в минутах путем деления на 60
    t = 300 сек ÷ 60 сек /мин = 5 минут

    Поскольку рассчитанное здесь время такое же, как указано в вопросе, мы уверены, что рассчитанное нами значение тока верно.

  6. Укажите свое решение задачи «рассчитать ток»:

    I = 100 А

Рабочий пример: расчет времени

Вопрос: Рассчитайте время в минутах, необходимое для получения 12 000 Кл заряда (электричества) при силе тока 10 ампер.

Решение:

(На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Какой вопрос просит вас сделать?

    Рассчитать время в минутах
    т = ? минуты

  2. Какие данные (информация) были вам предоставлены в вопросе?

    Извлечь данные из вопроса:
    Ом = 12 000 С
    I = 10 А

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно узнать?

    Напишите уравнение: t = Q ÷ I

  4. Подставьте значения и найдите t:

    т = Q ÷ I
      = 12 000 ÷ 10
      = 1200 секунд

    Преобразование времени в секундах во время в минутах путем деления на 60
    t = 1,200 сек ÷ 60 сек /мин
      = 20 минут

  5. Ваш ответ правдоподобен?

    Работа в обратном порядке: используйте расчетное значение времени и силы тока, указанное в вопросе, чтобы рассчитать количество заряда и сравнить это значение со значением, указанным в вопросе:
    t = 20 минут = 20 × 60 = 1200 секунд
    I = 10 А
    Q = I × t = 10 × 1200 = 12 000 Кл

    Поскольку рассчитанное здесь значение Q согласуется со значением, указанным в вопросе, мы уверены, что наше рассчитанное значение времени верно.

  6. Укажите свое решение задачи «рассчитать время в минутах»:

    т = 20 минут

©AUS-e-TUTE

www.ausetute.com.au

Объяснение урока: Расчет электрического тока в проводе

В этом объяснении мы узнаем, как рассчитать электрический ток в простой цепи.

Цепь — это путь, по которому может протекать электрический заряд.

Электрический заряд измеряется в кулонах. Символ единицы для кулона С; например, заряд электрона выражается как −1,6×10 C.

Поток электрического заряда представляет собой электрический ток. Электрический ток измеряется в единицах «ампер». Символ единицы для ампер А.

Кулоны и ампер обычно используются, когда изучая электричество, и важно помнить, что они измеряют разные вещи. кулон измеряет заряд, а Ампер измеряет расход заряда.

Один ампер тока равен один кулон заряда, проходящего через точку провода в одна секунда. Мы можем измерить, сколько заряда проходит в течение любого промежутка времени — это не должно быть только одна секунда. Мы просто находим ток, разделив сумма заряда по времени, за которое был измерен заряд.

Ток можно рассчитать по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 представляет ток, 𝑄 представляет заряд, а 𝑡 представляет время.

Определение: электрический ток в проводе

Электрический ток 𝐼 в проводе можно найти по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝑄 представляет собой количество заряда, которое проходит через точку провода в течение некоторого времени, 𝑡.

Мы можем попрактиковаться в использовании этого уравнения на нескольких примерах.

Пример 1: расчет потока заряда при заданном токе

На схеме показана электрическая цепь, состоящая из элемента и лампочки. Ток в цепи равен 2 ампера. Сколько зарядов проходит мимо точки P в цепи за 1 секунду?

Ответить

Напомним, что один ампер тока определяется как один кулон заряда, проходящего через точку за одну секунду.

Нам говорят, что сила тока в цепи равна 2 А.

Следовательно, мы знаем, что через точку проходит 2 кулона заряда П за 1 секунду.

Пример 2: Сравнение токов в нескольких цепях

Fares устанавливает три цепи. Он измеряет, сколько заряда проходит через каждую цепь за то же время. Его результаты представлены в следующей таблице.

Charge Time
Circuit 1 20 coulombs 5 seconds
Circuit 2 25 coulombs 5 seconds
Circuit 3 12 кулонов 5 секунд

Какая цепь имеет наибольший ток?

Ответ

Напомним, что ток можно найти по формуле 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время.

Мы подставим значения из таблицы в приведенное выше уравнение для расчета текущих значений 𝐼, 𝐼 и 𝐼. Нижние индексы 1, 2 и 3 указывают, для какой цепи измеряется ток.

Подставляя в схему 1 измерения заряда и времени, имеем 𝐼=205=4.CsA

Следовательно, сила тока в цепи 1 составляет 4 ампера.

Переходя к схеме 2, мы имеем 𝐼=255=5.CsA

Ток в цепи 2 составляет 5 ампер.

Для контура 3, 𝐼=125=2,4.CsA

Значит, сила тока в цепи 3 составляет 2,4 ампера.

Следовательно, цепь 2 имеет наибольший ток.

Пример 3: Сравнение токов в нескольких цепях

На схеме показаны две цепи, цепь 1 и цепь 2. В цепи 1, Через лампочку протекает заряд 28 Кл. 14 секунд. В цепи 2, Через зуммер проходит заряд 9 кул. 3 секунды. В какой цепи сила тока больше?

Ответ

Мы хотим сравнить ток в двух разных цепях. Напомним формулу расчета тока, 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время. Мы можем найти ток в цепях, подставив данные количества заряда и времени для каждой цепи в это уравнение.

Для контура 1 имеем 𝐼=2814=2.CsA

Итак, мы нашли, что сила тока в цепи 1 составляет 2 ампера.

Для контура 2 имеем 𝐼=93=3.CsA

Ток в цепи 2 составляет 3 ампера.

Следовательно, ток больше в цепи 2 .

Пример 4: Зависимость между током и количеством заряда, движущегося в цепи

На схеме показана электрическая цепь, содержащая элемент и лампочку. Количество заряда, протекающего мимо точки P в одну секунду 12 кулонов. Если количество заряда, протекающего мимо точки P за одну секунду должны были удвоиться, на во сколько раз изменится сила тока в цепи?

Ответ

Мы хотим понять, как удвоение количества заряда, протекающего через точку, влияет на ток в цепи. мы можем начать вспомнив формулу тока, 𝐼=𝑄𝑡, где 𝐼 — ток, 𝑄 — заряд, а 𝑡 — время. Мы будем используйте эту формулу, чтобы найти два текущих значения, которые мы будем называть 𝐼o и 𝐼d. нижние индексы o и d указывают на схему с оригинальным или удвоенный сумма заряда.

Чтобы вычислить первоначальную величину тока, мы имеем 𝐼=121=12,oCsA поэтому ток изначально 12 ампер.

После удвоения количества заряда получается 24 кулона прохождение точки P за одну секунду. Подставляя это в уравнение, мы имеем 𝐼=241=24.dCsA

После удвоения заряда ток 24 ампера.

Таким образом, увеличение точки прохождения заряда P в одна секунда в 2 раза увеличивает ток до увеличить на а коэффициент 2 .

Пример 5: Понимание электрического тока в цепи

Объясните, что подразумевается под фразой электрический ток в цепи .

Ответ

Нас попросили написать краткое описание электрического тока в цепи. Для начала вспомним, что электрический ток это движение электрического заряда. Ток измеряет, насколько быстро заряд проходит через что-либо.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *