Сила тока

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сила тока
,
Размерность I
Единицы измерения
СИ А
Примечания
скалярная величина
Классическая электродинамика
VFPt Solenoid correct2.svg
Электричество · Магнетизм
См. также: Портал:Физика

Си́ла то́ка — скалярная физическая величина, равная отношению электрического заряда , прошедшего через определённую поверхность за бесконечно малый промежуток времени , к длительности этого промежутка[1][2]:

.

В качестве поверхности обычно рассматривается сечение проводника.

Выбор буквенного обозначения соответствует французскому названию величины (фр. intensité du courant); реже используется символ .

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (обозначение: А), ампер является одной из семи основных единиц СИ. 1 А = 1 Кл/с.

Понятие силы тока широко используется в задачах электротехники и схемотехники. Величина входит в закон Ома для участка цепи.

Сила тока и плотность тока[править | править код]

Сила тока связана с плотностью тока через соотношение

.

Точка означает скалярное произведение, — векторный элемент площадки (элемент площади поверхности , домноженный на единичный вектор нормали к ней ) а интегрирование выполняется по всей площади сечения. В простейшем случае, когда ток течёт равноплотно, а сечение перпендикулярно плотности тока (то есть ) будет .

Силой тока чаще оперируют в технических приложениях, а плотностью тока — в физических задачах, посвящённых анализу поведения носителей заряда.

Происхождение тока[править | править код]

За протекание тока ответственно упорядоченное движение заряженных частиц, в роли которых обычно выступают электроны, ионы или дырки. Плотность тока представляет собой плотность потока этих частиц. Она зависит от их заряда , концентрации и средней скорости упорядоченного движения . Если наличествует только один сорт частиц, то[3] . Сила тока являтся потоком вектора .

Постоянный и переменный ток[править | править код]

Если не меняется со временем, ток называется постоянным, а при наличии зависимости — переменным.

В случае переменного тока различают мгновенную силу тока , среднюю (за некоторый конечный промежуток времени ) силу тока , амплитудную (пиковую) силу тока и эффективную силу тока (равную силе постоянного тока, который выделяет такую же мощность) , где — достаточно большое время интегрирования.

Закон Ома[править | править код]

Закон Ома (перерисованный).png

По закону Ома сила тока для участка цепи пропорциональна приложенному к участку цепи напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника этого участка цепи:

.

По закону Ома для полной цепи,

,

где — внутреннее сопротивление источника электродвижущей силы .

Мощность, выделяемая на омической нагрузке, рассчитывается как

.

Пользуясь законом Ома, её можно выразить через другие величины. На диаграмме справа представлена взаимосвязь величин , , , .

Измерение силы тока[править | править код]

Для измерения силы тока используют специальный прибор — амперметр (для приборов, предназначенных для измерения малых токов, также используются названия миллиамперметр, микроамперметр, гальванометр). Его включают в разрыв цепи[4] в том месте, где нужно измерить силу тока. Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении).

Примечания[править | править код]

  1. Сила тока электрического // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — Т. 4: Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — С. 496. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  2. Мякишев Г. Я.,. Физика. 10 класс : учеб. для общеобразовательны. учреждений: базовый и просил. уровня. — 19-е изд.. — М.: Просвещение, 2010. — С. 290. — 366 с. — ISBN 978-5-09-022776-6.
  3. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит, 2004. — Т. III. Электричество. — С. 173—174. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3.
  4. Силу переменного тока можно измерять без разрыва цепи с помощью измерительного прибора под названием токоизмерительные клещи. Современные приборы такого типа могут измерять и силу постоянного тока.

Литература[править | править код]