Во електротехниката, електричната струја е движење на наелектризираните честички долж проводникот. Оваа количина не се карактеризира само со количината на електрична енергија што минува низ спроводникот, бидејќи и различни и различни струи можат да се пренесат низ истиот проводник. еднаква силаза различни временски периоди. Затоа не е сè толку едноставно како што изгледа. Се препорачува да се запознаете со подетални дефиниции за електрична струја, на што е еднаква и како се пресметува. Оваа статија ќе објасни како да ја пронајдете струјата во проводникот и ќе ја дадете формулата за оваа равенка.
Со оглед на количината на електрична енергија што тече низ одреден проводник во различни временски интервали, ќе стане јасно дека за краток временски период струјата ќе тече поинтензивно, па затоа треба да се воведе уште една дефиниција. Тоа значи струја што тече во проводник во секунда од времето.
Основни количини што го карактеризираат протокот на електрони
Ако формулираме дефиниција врз основа на сето горенаведено, тогаш јачината на електричната струја е количината на електрична енергија што минува низ пресекпроводник во секунда. Вредноста е означена со латинската буква „I“.
Галванометар за мерење на мали струи
Важно!Експертите ја дефинираат јачината на електричната струја како еден ампер кога еден кулон електрична енергија поминува низ пресекот на проводникот за една секунда.
Често во електротехниката можете да видите други единици за мерење на електрична струја: милиампери, микроампери и така натаму. Ова се должи на фактот дека таквите количини ќе бидат сосема доволни за напојување на модерни кола. 1 засилувач е многу големо значење, бидејќи едно лице може да биде убиено од струја од 100 милиампери, и затоа електричен штекер не е помалку опасен за лице отколку, на пример, автомобил кој брзо се движи.
Шема што го дефинира концептот што се разгледува
Ако ја знаете количината на електрична енергија што поминала низ проводникот во одреден временски период, тогаш силата (не моќноста) може да се пресмета со формулата прикажана на сликата.
Кога електричната мрежа е затворена и нема гранки, низ секој пресек тече иста количина на електрична енергија во секунда. Теоретски, ова е оправдано на следниов начин: полнењето не може да се акумулира на одредено место, а јачината на електричната струја е насекаде иста.
Видови струи
Тековни извори
Извор на електрична струја е електричен уред кој претвора одреден вид енергија во електрична енергија. Таквите уреди се поделени на физички и хемиски.
Принципот на работа на хемиските извори се заснова на конверзија на хемиската енергија во електрична енергија. Оваа трансформација се случува независно и не бара надворешно учество. Во зависност од обновливоста на елементите и видот на реакциите, тие се поделени на:
- Примарни (батерии) Примарните извори не можат да се користат вторпат ако се испразнети, бидејќи хемиските реакции што се случуваат во нив се неповратни. Тие се поделени на горивни и полугоривни ќелии. Горивните се слични на батериите, но хемиски супстанциисе полнат посебно, како храна хемиска реакцијаодат надвор. Ова им помага да работат долго време. Полу-гориво вклучуваат еден од хемиски елементи, а втората постепено пристигнува во текот на целата употреба. Нивниот работен век се определува со снабдување со необновлива супстанција. Ако е возможна регенерација преку полнење за таков елемент, тогаш тој ги продолжува своите можности како батерија.
Батерии - како примарни хемиски извори на струја
- Секундарните (батериите) поминуваат низ циклус на полнење пред употреба. Полнењето што го добиваат во текот на процесот може да се транспортира заедно со уредите. Откако ќе се потроши полнењето, може да се регенерира поради полнењето и реверзибилноста на хемиската реакција. Исто така, класифицирани како секундарни се обновливите елементи кои се механички или хемиски наполнети и ја враќаат нивната способност за напојување уреди. Тие се дизајнирани на тој начин што по одреден временски период бараат замена на одредени делови за да продолжи реакцијата.
Видови извори на електрична енергија
Важно!Треба да се разбере дека поделбата на батерии и акумулатори е условена. Својствата на батеријата може да се манифестираат, на пример, во алкални батерии, кои можат да се оживеат при одредена состојба на полнење.
Исто така, според видот на реагенсите, хемиските извори се поделени на:
- Кисела.
- Солен раствор.
- Алкален.
Физичките извори на електрична струја се засноваат на конверзија на механичка, како и нуклеарна, топлинска или лесна енергија во електрична енергија.
Индустриски трифазен генератор на струја
Јачина на струја - на што е еднаква, во кои единици се мери, како да се најде моменталната јачина користејќи ја формулата
Како што веќе стана јасно, јачината на електричната струја е физичка големина што го покажува полнежот што минува низ проводникот по единица време. Основната формула за пресметување изгледа вака: I = q/t, каде што q е полнежот што тече по спроводникот во кулони, а t е временскиот интервал во секунди.
Можете исто така да ја пресметате јачината на електричната струја користејќи го законот на Ом. Се наведува дека оваа вредност е еднаква на мрежниот напон во волти поделен со неговиот отпор во оми. Во овој поглед, постои формула од овој вид - I = U/R. Овој закон се применува за пресметување на вредностите еднонасочна струја.
Да се пресмета променливи параметриелектрична енергија, треба да ги поделите пронајдените вредности со Квадратен коренод два.
За твоја информација!Ова е попрактичен метод за мерење и мора да се користи често бидејќи сите апарати во домот или канцеларијата се напојуваат од приклучоци што обезбедуваат наизменична струја. Ова е направено затоа што е полесно да се работи и поудобно да се трансформира.
Омовиот закон во табелата
Важно!Јасен пример за работа на наизменична електрична струја може да се забележи кога се вклучени флуоресцентни светилки. Додека целосно не светнат, ќе трепкаат бидејќи струјата се движи напред-назад во нив.
Единицата на струја е ампер. Се дефинира како јачина на постојана струја која минува низ бесконечни паралелни проводници со најмал кружен пресек (минимална површина кружен пресек), распоредени на 1 метар и сместени во безвоздушен вакуумски простор. Оваа интеракција над еден метар должина на овие проводници е еднаква на 2 × 10 до минус 7-та моќност на Њутн. Ако еден кулон полнење помине низ проводник за една секунда од времето, тогаш струјата во него е еднаква на еден ампер.
Батериите што се полнат се секундарни извори, но се нераскинливо поврзани со батериите
Зошто треба да ја измерите струјата?
Јачината на струјата во проводник или дел од електрично коло се мери со цел да се има идеја за карактеристиките на даден проводник или коло. Бидејќи јачината на струјата е еден од главните параметри на електричната енергија, таа е нераскинливо поврзана со други вредности како што се напонот и отпорот. Покрај тоа, како што веќе стана јасно, овие три количини можат пропорционално да се одредат една со друга.
Сончевиот панел е исто така извор кој ја претвора светлосната енергија
Пресметките на јачината на електричната струја се прават во различни случаи:
- При поставување на електрични мрежи.
- При креирање уреди.
- За едукативни цели.
- При изборот на соодветни делови за извршување на одредени дејства.
Дијаграм на уредот на тековниот генератор
Електричен уред за мерење на струја
За мерење на јачината на електричната струја, се користи посебен уред наречен амперметар. Ако е неопходно да се измерат струи со различна јачина, тогаш тие прибегнуваат кон употреба на милиамметри и макроамметри. За да се измери потребната вредност со него, сериски е поврзан со колото. Струјата што минува низ уредот ќе ја менува, а податоците ќе се прикажуваат на дигитален дисплеј или аналогна вага.
Важно!Вреди да се запамети дека можете да го вклучите амперметарот на кој било дел од мрежата, бидејќи моменталната јачина во едноставно затворено коло без гранки е иста во сите точки.
Современите тестери и мултиметри ја содржат функцијата за мерење електрична струја, така што нема потреба да се прибегнува кон големи уреди наменети за индустриска употреба
Тековната сила дома може да се мери со помош на мултиметар
Така, јачината на електричната струја е основна карактеристика на честичките што се движат. Тоа не само што јасно покажува каков напон и отпор има во мрежата, туку одредува и други важни количини како EMF итн.
Мислам дека сте ја слушнале фразата „тековна сила“ повеќе од еднаш. За што е потребна сила? Па, за што, за да се направи корисна или бескорисна работа. Главната работа е да се направи нешто. Нашето тело исто така има моќ. Некои луѓе имаат таква сила што можат со еден удар да скршат тула до цигла, додека други не можат да кренат ни лажица. Значи, драги мои читатели, електричната струја има и моќ.
Замислете црево со кое ја полевате вашата градина.
Цревото нека биде жица, а водата во него е електрична струја. Малку ја отворивме славината и вода тече низ цревото. Полека, но сепак таа трчаше. Силата на млазот е многу слаба. Сега да ја отвориме славината до крај. Како резултат на тоа, потокот ќе блика со таква сила што можете дури и да ја напоите градината на вашиот сосед.
Сега замислете дека полните кофа. Дали притисокот на водата од славина или црево ќе го наполни побрзо? Дијаметарот на цревото и славината се исти
Се разбира, со притисок од жолтото црево! Но, зошто се случува ова? Работата е што обемот на вода што излегува од славината и жолтото црево во еднаков временски период е исто така различен. Или со други зборови, многу поголем број на молекули на вода ќе снема од црево отколку од славина во исто време.
Која е моменталната сила
Точно е истата приказна со жиците). Тоа е, во еднаков временски период, бројот на електрони што се движат по жицата може да биде сосема различен. Од ова можеме да ја изведеме дефиницијата за тековната јачина.
Значи, струјата е бројот на електрони што минуваат низ површината на пресек на проводник по единица време, да речеме, во секунда. Подолу на сликата, истата пресечна површина на жицата низ која тече електричната струја е засенчена со зелени линии.
И колку е поголем бројот на електрони што „трчаат“ по жицата низ пресекот на проводникот во текот на одредено време, толку ќе биде поголема јачината на струјата во проводникот.
Или со други зборови, формулата за чајник:
Каде
I – вистинска тековна јачина
N – број на електрони
t е временскиот период во кој овие електрони патуваат низ пресекот на спроводникот.
Јачината на струјата се мери во т.н Ампер, во чест на францускиот научник Андре-Мари Ампер.
Исто така, имајте на ум дека секое поединечно црево може да издржи само одреден максимален проток на вода, во спротивно или ќе добие дупка некаде од таквиот притисок, или едноставно ќе биде разнесено на парчиња. Исто е и со жиците. Треба да знаеме која максимална струја можеме да ја поминеме низ оваа жица. На пример, за бакарна жица со пресек од 1 mm 2 нормалната вредност е 10 ампери. Ако доставиме повеќе, жицата или ќе почне да се загрева или ќе се топи. Тие се засноваат на овој принцип. Затоа, каблите за напојување, низ кои „трчаат“ стотици и илјадници ампери, се земаат со голем дијаметар и се обидуваат да бидат направени од бакар, бидејќи неговата специфична моќност е многу мала.
Дефиниција
Електричен шокнаречено нарачано движење на носителите на полнеж. Во металите, ова се електрони, негативно наелектризирани честички со полнеж еднаков на елементарното полнење. Насоката на струјата се смета за насока на движење на позитивно наелектризираните честички.
Тековната јачина (струја) низ одредена површина S е скаларна физичка големина, која се означува со I, еднаква на:
каде што q е полнењето што минува низ површината S, t е времето на патување на полнежот. Изразот (1) ја одредува големината на струјата во времето t (моментална вредност на струјата).
Некои видови струја
Струјата се нарекува константна ако нејзината сила и насока не се менуваат со текот на времето, тогаш:
Формулата (2) покажува дека директната струја е еднаква на полнежот што поминува низ површината S по единица време.
Ако струјата е наизменична, тогаш моменталната јачина на струјата (1), јачината на амплитудната струја и ефективна силаструја Ефективната вредност на наизменичната струја (I eff) е јачината на еднонасочната струја што ќе изврши работа еднаква на работата на наизменична струја во текот на еден период (T):
Ако наизменичната струја може да се претстави како синусоидална:
тогаш I m е амплитудата на струјата (е фреквенцијата на наизменичната струја).
Густина на струјата
Распределбата на електричната струја преку пресекот на проводникот се карактеризира со помош на векторот на густината на струјата (). При што:
каде е аголот помеѓу векторите и ( е нормален на површинскиот елемент dS), j n е проекцијата на векторот на густината на струјата на правецот на нормалата ().
Јачината на струјата во проводникот се одредува со помош на формулата:
каде што интеграцијата во изразот (6) се врши низ целиот пресек на спроводникот С
За директна струја имаме:
Ако земеме предвид два проводници со пресеци S 1 и S 2 и директни струи, тогаш односот важи:
Јачина на струја во приклучоците на проводниците
Кога проводниците се поврзани во серија, струјата во секој од нив е иста:
При паралелно поврзување на проводниците, јачината на струјата (I) се пресметува како збир на струите во секој проводник (I i):
Закон на Ом
Јачината на струјата е вклучена во еден од основните закони за директна струја - Омовиот закон (за дел од колото):
каде - е потенцијалната разлика на краевите на делот што се разгледува, дали е емф на изворот што е вклучен во делот на колото, R е отпорност на пресекот на колото.
Тековни единици
Основната единица на струја во системот SI е: [I]=A(ampere)=C/s
Примери за решавање проблеми
Пример
Вежбајте.Каков полнеж (q) минува низ пресекот на проводникот во периодот од t 1 = 2c до t 2 = 6c, ако јачината на струјата се менува во согласност со равенката: I = 2 + t, каде што моменталната јачина е во ампери, времето во секунди?
Решение.Како основа за решавање на проблемот, ќе ја земеме дефиницијата за моментална струја:
Во овој случај, полнежот што минува низ пресекот на проводникот е еднаков на:
Да ја замениме во изразот (1.2) равенката за моменталната јачина од условите на проблемот, земајќи ги предвид границите на промената во временскиот сегмент:
Одговори. q=24 Cl
Пример
Вежбајте.Рамен кондензатор е составен од две квадратни плочи со страна А, лоцирани на растојание d една од друга. Овој кондензатор е поврзан со извор на постојан напон U. Кондензаторот се потопува во сад со керозин (кондензаторските плочи се вертикални) со брзина v=const. Колкава е количината на струја што ќе тече низ оловните жици во процесот опишан погоре. Да претпоставиме дека диелектричната константа на керозинот е .
Решение.Основата за решавање на проблемот ќе бидат формули за пресметување на моменталната јачина на формата.
Се сеќаваме од часовите по физика средно школоосновен постулат. Изгледа вака:
Тековна силае количина која квантитативно го карактеризира подреденото движење на наелектризираните честички
За да ја разберете оваа дефиниција, прво треба да откриете што е „поредено движење на наелектризираните честички“. Токму тоа е електричната струја. Така, јачината на струјата овозможува нумеричко мерење на електричната струја.
На пример, одредена количина електричен полнеж може да тече низ проводникот за 1 час или 1 секунда. Јасно е дека во вториот случај интензитетот на поминување на обвиненијата ќе биде многу поголем. Според тоа, струјата ќе биде поголема. Откако во меѓународен системЕдиницата за време на SI се смета за 1 секунда, тогаш доаѓаме до дефиниција за тековната јачина.
Тековна силае количината на електрична енергија што минува низ пресекот на спроводникот за една секунда.
Единица на струја
Единицата за струја е Ампер. Ампер е јачината на електричната струја при која секоја секунда низ пресекот на спроводникот поминува количина електрична енергија еднаква на еден кулон: 1 ампер = 1 кулон/1 секунда.
Дополнителни мерни единици кои најчесто се наоѓаат во енергетскиот сектор:
- 1 mA (милиампер) = 0,001 А;
- 1 µA (микрозасилувач) = 0,000001 А;
- 1 kA (килоампери) = 1000 А.
Сега знаеме како се мери струјата.
Тековно мерење
Уредот се користи за мерење на јачината на струјата Амперметар. Милиамметри и микроамметри се користат за мерење на многу ниски струи.
Симболи на амперметар и милиамметар
За да ја измерите струјата, треба да го поврзете амперметарот со отвореното коло, односно во серија. Измерената струја поминува од изворот преку амперметарот и приемникот. Иглата на амперметарот ја покажува струјата во колото. Каде точно да се вклучи амперметарот во колото не е важно, бидејќи јачината на струјата во едноставно затворено коло (без гранки) ќе биде иста во сите точки на колото.
Амперметарски уред
Во технологијата има многу високи струи (илјадници ампери) и многу мали (милионити од ампер).
На пример, моменталната јачина на електричниот шпорет е приближно 4 - 5 ампери, лампи со вжарено - од 0,3 до 4 ампери (и повеќе). Струјата што минува низ фотоелементите е само неколку микроампери. Во главните жици на трафостаниците кои ја снабдуваат електричната енергија на трамвајската мрежа, струјата достигнува илјадници ампери.
Струјата е движење на наелектризираните честички во една насока. Тековната јачина можете да ја пронајдете во пракса со помош на специјални мерни инструменти или можете да ја пресметате користејќи веќе изведени готови формули, доколку ги имате првичните податоци.
Физичката големина што го покажува полнежот што минува низ проводникот во одредена единица време се нарекува јачина на струјата. Основната формула според која може да се пресмета оваа сила е: I = q/t. Односно, односот на полнежот што минува низ пресекот до временскиот интервал во кој течеше електрична енергија е еднаков на саканата вредност I.Објаснување на симболите:
- I – ознака на јачината на електричната енергија, измерена во ампери (А) или 1 Кулом/секунда;
- q – полнеж кој се движи по спроводникот, мерна единица Куломби (C);
- t – интервал на премин на полнење, мерено во секунди (s).
- E – електромоторна сила, EMF, Volt;
- R – надворешен отпор, Ом;
- r - внатрешен отпор, Ом.
Законите на Ом се применливи за пресметување на директна струја, но ако сакате да ја знаете големината на моќноста на наизменичната електрична енергија, тогаш добиените вредности треба да се поделат со коренот од два.
Главните начини за одредување на моменталната јачина со користење на инструментални системи во пракса:- Магнетоелектричен метод на мерење, чија предност е чувствителноста и точноста на отчитувањата, како и малата потрошувачка на енергија. Овој метод може да се користи само за одредување на големината на директната струја.
- Електромагнетно е определување на јачината на наизменичните и еднонасочните струи со методот на трансформација од електромагнетно полево сигналот на магнетниот модуларен сензор.
- Индиректно, со помош на волтметар, напонот се наоѓа при одреден отпор.
Одредувањето на потрошената струја не е толку често потребно како мерењето на отпорот или напонот, но без пронаоѓање физичката количинаструја, потрошувачката на енергија не може да се пресмета.
