Теория:
В процессе своего движения вдоль проводника заряженные частицы (в металлах это электроны) переносят некоторый заряд. Чем больше заряженных частиц, чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесён за одно и то же время. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за \(1\) секунду, определяет силу тока в цепи.
Сила тока \(I\) — скалярная величина, равная отношению заряда \(q\), прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени \(t\), в течение которого шёл ток.
, где \(I\) — сила тока, \(q\) — заряд, \(t\) — время.
Единица измерения силы тока в системе СИ — \([I]~=~1~A\) (ампер).
, где \(I\) — сила тока, \(q\) — заряд, \(t\) — время.
Единица измерения силы тока в системе СИ — \([I]~=~1~A\) (ампер).
В \(1948\) г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током:
При прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях — отталкиваются.
За единицу силы тока \(1~A\) принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной \(1 \) м, расположенные на расстоянии \(1 \) м друг от друга в вакууме, взаимодействуют с силой \(0,0000002~ \)Н (рис. \(1\)).
Рис. \(1\). Определение единицы силы тока
Рис. \(2\). Ампер Андре-Мари
(\(1775\)–\(1836\))
А.-М. Ампер ввёл термины: электростатика, электродинамика, соленоид, ЭДС, напряжение, гальванометр, электрический ток.
Ампер — довольно большая сила тока. Например, в электрической сети квартиры через включённую лампочку накаливания мощностью \(100\) Вт проходит ток с силой, приблизительно равной \(0,5~A\). Ток в электрическом обогревателе может достигать \(10~A\), а для работы карманного микрокалькулятора достаточно \(0,001~A\).
Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например, миллиампер (мА) и микроампер (мкА):
\(1 \) мA \(= \) \(0,001 \) A, \(1 \) мкA \(= \) \(0,000001 \) A, \(1 \) кA \(= \) \(1000 \) A.
То есть \(1 \) A \(= \) \(1000 \) мA, \(1 \) A \(= \) \(1000000 \) мкA, \(1 \) A \(= \) \(0,001 \) кA.
\(1 \) мA \(= \) \(0,001 \) A, \(1 \) мкA \(= \) \(0,000001 \) A, \(1 \) кA \(= \) \(1000 \) A.
То есть \(1 \) A \(= \) \(1000 \) мA, \(1 \) A \(= \) \(1000000 \) мкA, \(1 \) A \(= \) \(0,001 \) кA.
Если электроны перемещаются в одном направлении, т. е. от одного полюса источника тока к другому, то такой ток называют постоянным.
Переменным называется ток, сила и направление которого периодически изменяются.
В бытовых электросетях используют переменный ток напряжением \(220\) В и частотой \(50\) Гц. Это означает, что ток за \(1\) секунду \(50\) раз движется в одном направлении и \(50\) раз — в другом. У многих приборов имеется блок питания, который преобразует переменный ток в постоянный (у телевизора, компьютера и т. д.).
Силу тока измеряют амперметром. В электрической цепи он обозначается так:
Рис. \(3\). Схематичное
изображение
единицы силы тока
Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить.
Обрати внимание!
Амперметр нельзя подсоединять к источнику тока, если в цепь не подключён потребитель!
Измеряемая сила тока не должна превышать максимально допустимую силу тока для измерения амперметром. Поэтому существуют различные амперметры (рис. \(4\)), где измерительная шкала представлена с использованием кратных и дольных единиц \(1 \) А (миллиампер — мА, микроампер — мкА, килоампер — кА).
Рис. \(4\). Изображение миллиамперметра
Различают амперметры для измерения силы постоянного тока и силы переменного тока (рис. \(5\)).
Обозначения диапазона измерения амперметров:
- «\(\sim\)» означает, что амперметр предназначен для измерения силы переменного тока;
- «\(-\)» означает, что амперметр предназначен для измерения силы постоянного тока.
Можно обратить внимание на клеммы прибора. Если указана полярность («\(+\)» и «\(-\)»), то это прибор для измерения постоянного тока.
Иногда используют буквы \(AC/DC\). В переводе с английского \(AC\) (alternating current) — переменный ток, а \(DC\) (direct current) — постоянный ток.
Для измерения силы постоянного тока | Для измерения силы переменного тока |
 |  |
Рис. \(5\). Амперметры для измерения силы
постоянного и переменного токов
Для измерения силы тока можно использовать и мультиметр (рис. \(6\)). Перед измерением необходимо прочитать инструкцию, чтобы правильно подключить прибор.
Рис. \(6\). Изображение мультиметра
Включая амперметр в цепь постоянного тока, необходимо соблюдать полярность (рис. \(7\)):
- провод, который идёт от положительного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «\(+\)»;
- провод, который идёт от отрицательного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «\(-\)».
Рис. \(7\). Изображение электрической схемы
(постоянный ток)
В цепь переменного тока включается амперметр для измерения переменного тока. Он полярности не имеет.
Амперметр подключается последовательно к тому прибору, на котором измеряется сила тока (рис. \(7\)).
Безопасным для организма человека можно считать переменный ток силой не выше \(0,05~A\), ток силой более \(0,05\)–\(0,1~A\) опасен и может вызвать смертельный исход.
Источники:
Рис. 1. By Patrick Nordmann - http://schulphysikwiki.de/index.php/Datei:Definition_Ampere.png, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=91011035.
Рис. 2. By Ambrose Tardieu - The Dibner collection ::::::::::,,,;at the Smithsonian Institution (USA),, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6366734.
Рис. 3. Указание авторства не требуется, лицензия Pixabay, 2021-06-14, может использоваться в коммерческих целях, https://clck.ru/VVqyJ.
Рис. 4. Изображение миллиамперметра. © ЯКласс.
Рис. 5. Амперметры для измерения силы постоянного и переменного токов. © ЯКласс.
Рис. 6. Multimeter with probes on white, CC BY 2.0, 2021-06-14, https://www.flickr.com/photos/30478819@N08/50838190626/in/photostream/.
Рис. 7. Изображение электрической схемы (постоянный ток). © ЯКласс.