Curentul electric este o mișcare direcțională sarcini electrice. Mărimea curentului este determinată de cantitatea de electricitate care trece prin secţiune transversală conductor pe unitatea de timp.

Cu doar cantitatea de electricitate care trece printr-un conductor, nu putem încă caracteriza pe deplin curent electric. Într-adevăr, o cantitate de electricitate egală cu un coulomb poate trece printr-un conductor într-o oră, iar aceeași cantitate de electricitate poate trece prin el într-o secundă.

Intensitatea curentului electric în al doilea caz va fi semnificativ mai mare decât în ​​primul, deoarece aceeași cantitate de electricitate trece într-o perioadă de timp mult mai scurtă. Pentru a caracteriza intensitatea unui curent electric, cantitatea de electricitate care trece printr-un conductor este de obicei menționată pe unitatea de timp (secundă). Cantitatea de electricitate care trece printr-un conductor într-o secundă se numește puterea curentului. Unitatea de măsură a curentului din sistem este amperul (A).

Puterea curentului este cantitatea de electricitate care trece prin secțiunea transversală a unui conductor într-o secundă.

Este indicată puterea curentului scrisoare engleză eu.

Amperul este o unitate a curentului electric (una dintre), notată cu A. 1 A egală cu forța curent neschimbabil, care, la trecerea prin doi conductori drepti paraleli de lungime infinită și secțiune transversală circulară neglijabil, situate la o distanță de 1 m unul de celălalt în vid, ar provoca o forță de interacțiune pe o secțiune a conductorului 1 m lungime egală cu 2 10 -7 N pe fiecare metru de lungime.

Puterea curentului într-un conductor este egală cu un amper dacă un coulomb de electricitate trece prin secțiunea transversală în fiecare secundă.

Amperi este puterea curentului electric la care trece o cantitate de electricitate egală cu un coulomb prin secțiunea transversală a conductorului în fiecare secundă: 1 amper = 1 coulomb/1 secundă.

Se folosesc adesea unități auxiliare: 1 miliamperi (mA) = 1/1000 amperi = 10 -3 amperi, 1 microamperi (mA) = 1/1000000 amperi = 10 -6 amperi.

Dacă se cunoaște cantitatea de electricitate care trece prin secțiunea transversală a conductorului într-o anumită perioadă de timp, atunci puterea curentului poate fi găsită folosind formula: I=q/t

Dacă un curent electric trece într-un circuit închis care nu are ramuri, atunci aceeași cantitate de electricitate trece prin orice secțiune transversală (oriunde în circuit) pe secundă, indiferent de grosimea conductorilor. Acest lucru se explică prin faptul că sarcinile nu se pot acumula nicăieri în conductor. Prin urmare, puterea curentului este la fel oriunde în circuitul electric.

În circuitele electrice complexe cu diferite ramuri, această regulă (curent constant în toate punctele unui circuit închis) rămâne valabilă, desigur, dar se aplică numai secțiunilor individuale ale circuitului general, care pot fi considerate simple.

Măsurarea curentului

Un dispozitiv numit ampermetru este folosit pentru a măsura curentul. Pentru a măsura curenți foarte mici, se folosesc miliampermetre și microampermetre, sau galvanometre. În fig. 1. condițional arătat imagine grafică ampermetru și miliampermetru pe circuitele electrice.

Orez. 1. Simboluri ale ampermetrului și miliampermetrului

Orez. 2. Ampermetru

Pentru a măsura curentul, trebuie să conectați un ampermetru la circuitul deschis (vezi Fig. 3). Curentul măsurat trece de la sursă prin ampermetru și receptor. Acul ampermetrului arată curentul din circuit. Unde exact să porniți ampermetrul, adică înaintea consumatorului (numărarea) sau după acesta, este complet indiferent, deoarece puterea curentului într-un circuit închis simplu (fără ramuri) va fi aceeași în toate punctele circuitului.

Orez. 3. Porniți ampermetrul

Uneori se crede în mod eronat că un ampermetru conectat înaintea consumatorului va prezenta o putere de curent mai mare decât unul conectat după consumator. În acest caz, se consideră că „o parte din curent” este cheltuită în consumator pentru a-l activa. Acest lucru este, desigur, fals și iată de ce.

Curentul electric într-un conductor metalic este un proces electromagnetic însoțit de mișcarea ordonată a electronilor de-a lungul conductorului. Cu toate acestea, energia este transferată nu de electroni, ci de câmp electromagnetic, înconjurând conductorul.

Exact același număr de electroni trece prin orice secțiune transversală a conductorilor într-un circuit electric simplu. Indiferent de numărul de electroni care provine de la un pol al sursei de energie electrică, același număr dintre ei va trece prin consumator și, desigur, va merge la celălalt pol al sursei, deoarece electronii, ca particule materiale, nu pot fi consumați în timpul miscarea lor.

Orez. 4. Măsurarea curentului cu un multimetru

În tehnologie există curenți foarte mari (mii de amperi) și foarte mici (milionimi de amperi). De exemplu, puterea curentului unui aragaz electric este de aproximativ 4 - 5 amperi, lămpile cu incandescență - de la 0,3 la 4 amperi (și mai mult). Curentul care trece prin fotocelule este de doar câțiva microamperi. În firele principale ale substațiilor care furnizează energie electrică rețelei de tramvai, curentul ajunge la mii de amperi.

Conţinut:

Mișcarea particulelor încărcate într-un conductor în inginerie electrică se numește curent electric. Curentul electric nu se caracterizează doar prin cantitatea de energie electrică care trece prin conductor, deoarece în 60 de minute poate trece prin el electricitate egală cu 1 Coulomb, dar aceeași cantitate de electricitate poate trece prin conductor într-o secundă.

Care este puterea actuală

Când se ia în considerare cantitatea de electricitate care curge printr-un conductor pe diferite intervale de timp, este clar că într-o perioadă mai scurtă de timp curentul curge mai intens, astfel încât se introduce o altă definiție în caracteristicile curentului electric - aceasta este puterea curentului, care se caracterizează prin curentul care circulă în conductor pe secundă de timp. Unitatea de măsură pentru mărimea curentului de trecere în inginerie electrică este amperul.

Cu alte cuvinte, puterea curentului electric într-un conductor este cantitatea de electricitate care a trecut prin secțiunea sa transversală pe secundă de timp, marcată cu litera I. Puterea curentului este măsurată în amperi - acesta este un unitate de măsură care este egală cu puterea unui curent constant care trece prin fire paralele nesfârșite cu cele mai mici secțiuni circulare separate de 100 cm și situate în vid, care provoacă o interacțiune pe un metru de lungime a conductorului cu o forță = 2 * 10 minus 7 grade Newton pentru fiecare 100 cm de lungime.

Experții determină adesea magnitudinea curentului care trece în Ucraina (puterea strumului) este egală cu 1 amper, când 1 coulomb de electricitate trece prin secțiunea transversală a conductorului în fiecare secundă.

În inginerie electrică, puteți vedea utilizarea frecventă a altor cantități în determinarea valorii curentului de trecere: 1 miliamper, care este egal cu unu / Amperi, 10 la puterea a treia minus a Amperii, un microamper este zece la a șasea minus. puterea de Amperi.

Cunoscând cantitatea de electricitate care trece printr-un conductor într-o anumită perioadă de timp, puteți calcula puterea curentului (cum se spune în Ucraina - forța strumu) folosind formula:

Când un circuit electric este închis și nu are ramuri, atunci aceeași cantitate de electricitate curge pe secundă în fiecare loc din secțiunea sa transversală. Teoretic, acest lucru se explică prin imposibilitatea de a acumula sarcini electrice în orice loc din circuit din acest motiv, puterea curentului este aceeași peste tot.

Această regulă este valabilă și în circuitele complexe când există ramuri, dar se aplică unor secțiuni lanț complex, care poate fi considerat ca un simplu circuit electric.

Cum se măsoară curentul?

Mărimea curentului este măsurată cu un dispozitiv numit ampermetru și, de asemenea, pentru valori mici - un miliampermetru și un microampermetru, care pot fi văzute în fotografia de mai jos:

Există o opinie printre oameni că atunci când puterea curentului într-un conductor este măsurată înainte de sarcină (consumator), valoarea va fi mai mare decât după aceasta. Aceasta este o opinie eronată bazată pe faptul că se presupune că va fi folosită o anumită forță pentru a aduce consumatorul în acțiune. Curentul electric dintr-un conductor este un proces electromagnetic la care participă electronii încărcați, se mișcă într-o direcție, dar nu electronii transmit energie, ci câmpul electromagnetic care înconjoară conductorul.

Numărul de electroni care părăsesc începutul lanțului va fi egal cu numărul de electroni după ce consumatorul la sfârșitul lanțului, aceștia nu pot fi epuizați.

Ce tipuri de conductori există? Experții definesc conceptul de „conductor” ca un material în care particulele cu o sarcină se pot mișca liber. În practică, aproape toate metalele, acid și soluție salină. Un material sau o substanță în care mișcarea particulelor încărcate este dificilă sau chiar imposibilă se numește izolatori (dielectrici). Materialele dielectrice comune sunt cuarțul sau ebonita, un izolator artificial.

Concluzie

În practică, echipamentele moderne funcționează cu valori de curent mari, de până la sute sau chiar mii de amperi, precum și cu valori mici. Exemplu în viata de zi cu zi Mărimea curentului în diferite dispozitive poate fi o sobă electrică, unde ajunge la o valoare de 5 A, iar o lampă cu incandescență simplă poate avea o valoare de 0,4 A într-o fotocelulă, valoarea curentului de trecere se măsoară în microamperi . În liniile orașului transport public(troleibuz, tramvai) valoarea curentului de trecere ajunge la 1000 A.

Definiţie

Soc electric numită mișcarea ordonată a purtătorilor de taxe. În metale aceștia sunt electroni, particule încărcate negativ cu o sarcină egală cu sarcina elementara. Direcția curentului este considerată a fi direcția de mișcare a particulelor încărcate pozitiv.

Puterea curentului (curent) printr-o anumită suprafață S este o mărime fizică scalară, care se notează cu I, egală cu:

unde q este sarcina care trece prin suprafața S, t este timpul de călătorie a sarcinii. Expresia (1) determină mărimea curentului la momentul t (valoarea instantanee a curentului).

Unele tipuri de curent

Curentul se numește constant dacă puterea și direcția lui nu se schimbă în timp, atunci:

Formula (2) arată că curentul continuu este egal cu sarcina care trece prin suprafața S pe unitatea de timp.

Dacă curentul este alternativ, atunci puterea curentului instantaneu (1), puterea curentului de amplitudine și forță efectivă actual Valoarea efectivă a curentului alternativ (I eff) este puterea curentului continuu care va efectua un lucru egal cu cel al curentului alternativ într-o perioadă (T):

Dacă AC poate fi reprezentat ca o sinusoidală:

atunci I m este amplitudinea curentului (este frecvența curentului alternativ).

Densitatea curentului

Distribuția curentului electric pe secțiunea transversală a unui conductor este caracterizată folosind vectorul densității curentului (). În acest caz:

unde este unghiul dintre vectori și ( este normala elementului de suprafață dS), j n este proiecția vectorului de densitate de curent pe direcția normalei ().

Puterea curentului în conductor este determinată folosind formula:

unde integrarea în expresia (6) se realizează pe întreaga secțiune transversală a conductorului S

Pentru curent continuu avem:

Dacă luăm în considerare doi conductori cu secțiuni transversale S 1 și S 2 și curenți continui, atunci relația este valabilă:

Puterea curentului în conexiunile conductoarelor

Când conductoarele sunt conectate în serie, curentul în fiecare dintre ele este același:

La conectarea conductoarelor în paralel, puterea curentului (I) este calculată ca suma curenților din fiecare conductor (I i):

legea lui Ohm

Puterea curentului este inclusă într-una dintre legile de bază ale curentului continuu - legea lui Ohm (pentru o secțiune a unui circuit):

unde - este diferența de potențial la sfârșitul secțiunii luate în considerare, - Sursa EMF, care este inclus în secțiunea circuitului, R este rezistența secțiunii circuitului.

Unități curente

Unitatea de bază a curentului în sistemul SI este: [I]=A(amperi)=C/s

Exemple de rezolvare a problemelor

Exemplu

Exercita. Ce sarcină (q) trece prin secțiunea transversală a conductorului în perioada de timp de la t 1 = 2c la t 2 = 6c, dacă puterea curentului se modifică în conformitate cu ecuația: I = 2 + t, unde puterea curentului este în amperi, timpul în secunde?

Soluţie. Ca bază pentru rezolvarea problemei, vom lua definiția puterii curentului instantaneu:

În acest caz, sarcina care trece prin secțiunea transversală a conductorului este egală cu:

Să substituim în expresia (1.2) ecuația pentru puterea curentă din condițiile problemei, ținând cont de limitele modificării segmentului de timp:

Răspuns. q=24 CI

Exemplu

Exercita. Un condensator plat este format din două plăci pătrate cu latura A, situate la distanța d una de cealaltă. Acest condensator este conectat la o sursă de tensiune constantă U. Condensatorul este scufundat într-un vas cu kerosen (plăcile condensatorului sunt verticale) la viteza v=const. Care este cantitatea de curent care va curge prin firele de plumb în procesul descris mai sus. Să presupunem că constanta dielectrică a kerosenului este .

Soluţie. Baza pentru rezolvarea problemei va fi formulele pentru calcularea puterii curente a formei.

Conceptul de putere a curentului este baza ingineriei electrice moderne. Fără aceste cunoștințe de bază, este imposibil să faceți calcule pentru circuite, să efectuați operații electrice, să preveniți, să identificați și să eliminați deteriorarea circuitului.

Cum apare

Pentru a înțelege ce este puterea curentului, ar trebui să cunoașteți condiția apariției acesteia - existența particulelor cu o încărcare gratuită. Se deplasează prin conductor (secțiunea transversală) dintr-un punct în altul. Fizica curentului constă în mișcarea ordonată a electronilor, asupra cărora este acționat un câmp electric de la o sursă de energie. Cum Mai mult particulele încărcate sunt transferate și cu cât se mișcă mai repede într-o direcție, cu atât sarcina va ajunge la destinație mai mare.

Pe lângă sursa de alimentare, elementele unui circuit închis sunt fire de legătură prin care trece electricitatea și consumatorii de energie (instalații, rezistențe).

Informații suplimentare.În conductoarele metalice, electronii acționează ca un transmițător de sarcină în conductorii gazoși, ionii acționează în conductorii lichidi, transferul particulelor încărcate se realizează folosind ambele tipuri de particule. Încălcarea ordinii de trecere indică o mișcare haotică a sarcinilor, în care circuitul va deveni dezactivat.

Definiţie

Puterea curentului într-un conductor este cantitatea de electricitate deplasată printr-o secțiune transversală într-un interval de timp unitar. Pentru a crește această valoare, trebuie să scoateți lampa din circuit sau să măriți câmpul magnetic creat de baterie.

Unitatea de măsură a curentului electric conform sistemului SI (Systeme International) este amperul (A), numit după remarcabilul om de știință francez al secolului al XIX-lea, Andre-Marie Ampere.

Informații suplimentare. Amperiul este o măsură electrică destul de impresionantă. O valoare curentă de până la 0,1 A reprezintă un pericol de moarte pentru viața umană. Un bec de uz casnic care arde de 100 W transmite aproximativ 0,5 A de energie electrică Într-un încălzitor de cameră, această valoare ajunge la 10 A unui calculator portabil va avea nevoie de o miime de amper.

În practica ingineriei electrice, măsurătorile cantităților mici pot fi exprimate în micro și miliamperi.

Puterea curentului este determinată de un dispozitiv de măsurare (amperi sau galvanometru), conectându-l secvenţial la secţiunea dorită a circuitului. Cantitățile mici sunt măsurate cu un micro- sau miliampermetru. Principalele metode de găsire a cantității de energie electrică folosind instrumente sunt:

• Magnetoelectric – cu o valoare constantă a curentului. Această metodă se caracterizează prin precizie sporită și consum redus de energie;
• Electromagnetic – pentru cantități staționare și în schimbare. Când se utilizează această metodă, curentul din circuit este găsit ca rezultat al transformării câmp magneticîn semnalul de ieșire al senzorului de modulație;
• Indirect - bazat pe măsurarea tensiunii la o rezistență cunoscută. Apoi, calculați valoarea dorită folosind legea lui Ohm, prezentată mai jos.

Conform definiției, puterea curentă (eu) poate fi găsit folosind formula:

I = q/t, unde:

• q – sarcina care trece prin conductor (C);
• t este durata timpului petrecut în mișcarea particulelor (s).

Formula pentru puterea curentului este următoarea: valoarea necesară I este raportul dintre sarcina trecută prin conductor și perioada de timp utilizată.

Fiţi atenți! Puterea curentului este determinată nu numai prin sarcină, ci și prin formule de calcul bazate pe legea lui Ohm, care spune: puterea electricității este direct proporțională cu tensiunea conductorului și invers proporțională cu rezistența acestuia.

Formula legii lui Ohm vă va ajuta să găsiți puterea curentă, care arată ca raportul:

I = U / R, aici:

• U – tensiune (V);
• R – rezistență (Ohm).

Această legătură a stabilit mărimi fizice folosit pentru diferite calcule:

• luând în considerare caracteristicile sursei de alimentare;
• pentru calcule în circuite de curent de orice direcție;
• pentru circuite multifazate.

Fiţi atenți! Dacă conductoarele sunt conectate în serie, atunci electricitatea fiecăruia dintre ele este egală. O conexiune paralelă oferă un număr de amperi, care este suma valorilor curente ale fiecărui conductor.

Cum să găsiți puterea (rata de transfer sau conversie a energiei) folosind valoarea curentă? Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați formula:

P = U*I, unde valorile înmulțite au fost menționate mai sus.

Specie

Cu electricitate constantă și alternativă, puterea sa variază. Pentru un lanț cu mișcarea particulelor într-o direcție constantă, toți parametrii rămân neschimbați. O specie variabilă este capabilă să-și schimbe amploarea cu aceeași direcție sau cu schimbarea direcției. Cantitatea de energie electrică în acest caz este:

• instantanee, în funcție de amplitudinea și frecvența oscilațiilor asociate cu frecvența unghiulară;
• amplitudine - valoarea maximă a curentului instantaneu pentru o anumită perioadă;
• eficient - la conversia energiei, cantitatea de căldură de la ambele tipuri de curent este aceeași.

Rețelele electrice de uz casnic trec curent alternativ, care este transformat în curent continuu atunci când trece prin sursa de alimentare a unui aparat electric (calculator, televizor).

Mărimea curentului este un concept strâns legat de energie electrica, care este de mare importanță pentru viața de zi cu zi, economie nationala, obiecte scop strategic. Mai mult, industria energiei electrice este baza economica stat şi vectorul determinant al dezvoltării în interiorul ţării şi la nivel internaţional.

Video

3451

În articolul precedent, ne-am uitat la curentul electric. În acest articol ne vom uita la unitățile de măsură. Cum putem trăi fără ele? Dar pentru a nu complica lucrurile, le vom lua în considerare doar pe cele mai necesare, iar pe viitor, în principiu, vor fi necesare doar ele.

Știm deja că curentul electric este mișcarea particulelor. Pentru ca aceste particule să se miște, este necesară o forță externă direcționată (de exemplu, un câmp electric). Și această forță care mișcă particulele trebuie menținută.
Sursa de alimentare (sursa de tensiune, sursa de curent) are doua borne sau doi poli. Care au o diferență de potențial. Diferența de potențial, dacă este explicată în cuvinte simple, este o sursă de particule care tind unele la altele. Adică, dacă este posibil, particulele de la terminalul (-) vor tinde către terminalul (+).
Să ne uităm la poză.

plasați cursorul sau faceți clic pentru a anima

În imagine vedem sursa de alimentare și conductorul. Dacă trecem mouse-ul peste imagine, sursa de energie se „învârte”, adică se menține un fel de forță acolo pentru a transfera particulele. Conductorul nu este conectat la sursa de alimentare, adică circuitul nu este închis. Pentru ca un curent electric să apară, circuitul trebuie să fie închis.
Să ne uităm la un exemplu.

Într-un conductor ia naștere un curent electric, adică mișcarea ordonată a particulelor. Când particulele încărcate se mișcă, ce vedem?

• 1. Câte particule se mișcă.
• 2. Ce energie este cheltuită în mișcarea particulei.

Puterea curentă

Puterea curentului este o cantitate egală cu raportul dintre cantitatea de sarcină care trece prin secțiunea transversală a unui conductor și timpul de trecere a acestuia. Adică, acesta este răspunsul la prima noastră întrebare, câte sarcini trec prin secțiunea transversală a unui conductor într-un anumit timp.
Unitatea de măsură a curentului este Amperi (A).
Simbol: I
Imaginea de mai jos arată acest moment:

Voltaj

Puterea actuală este mai mult un indicator cantitativ. Pentru ca particulele să se miște, este necesară energie (muncă).
Voltaj ( tensiune electrică) este energia consumată la mutarea unei sarcini. Cu cuvinte simple, aceasta este forța (presiunea) care mișcă sarcinile de-a lungul unui conductor. Astfel am răspuns la a doua întrebare.
Unitatea de măsură pentru tensiunea curentă este Volt (V).
Simbol: U

Acum știm ce putere curentă, tensiunea curentă și simbolurile lor sunt. De asemenea, aș dori să adaug că exemplul apei într-o țeavă este adesea folosit pentru a explica aceste procese. Conducta în acest caz este un conductor, presiunea care împinge apa este tensiunea, iar cantitatea de apă (prin secțiunea transversală) este puterea curentului.