§ 38. Сила тока. Измерение силы тока

физическая величина, равная отношению электрического заряда ($q$), прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени ($t$), ко времени его прохождения:

• 1. Расчётная формула — $I = \frac{q}{t}$, где $I$ — сила тока, $q$ — электрический заряд, $t$ — время прохождения заряда.
• 2. Физический смысл — характеризует интенсивность электрического тока и быстроту переноса заряда по проводнику (скорость переноса заряда).

электрический ток, сила и направление которого остаются неизменными с течением времени.

основная единица силы тока в Международной системе единиц (СИ), названная в честь французского физика и математика Андре Мари Ампера:

• 1. Определение на основе взаимодействия проводников (1948 г.) — ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызывает между ними силу взаимодействия $2 \cdot 10^{-7}\text{ Н}$ на каждый метр длины.
• 2. Современное определение СИ (2019 г.) — 1 ампер определяется через фиксированное значение элементарного электрического заряда $e = 1{,}602176634 \cdot 10^{-19}\text{ Кл}$ и соответствует прохождению потока ровно $\frac{1}{1{,}602176634 \cdot 10^{-19}} \approx 6{,}24 \cdot 10^{18}$ элементарных зарядов за одну секунду.

• 1. Миллиампер (1 мА) — одна тысячная доля ампера: $1\text{ мА} = 0{,}001\text{ А} = 10^{-3}\text{ А}$.
• 2. Микроампер (1 мкА) — одна миллионная доля ампера: $1\text{ мкА} = 0{,}000001\text{ А} = 10^{-6}\text{ А}$.
• 3. Килоампер (1 кА) — тысяча ампер: $1\text{ кА} = 1000\text{ А} = 10^3\text{ А}$.

физическая величина, выражаемая через силу тока и время:

• 1. Формула — $q = I \cdot t$.
• 2. Кулон (1 Кл) — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время 1 с при силе тока 1 А: $1\text{ Кл} = 1\text{ А} \cdot 1\text{ с}$.

• 1. Безопасная сила тока — для организма человека безопасным считается ток до 1 мА ($0{,}001\text{ А}$).
• 2. Опасная сила тока — ток силой более 100 мА ($0{,}1\text{ А}$) вызывает паралич дыхания, фибрилляцию сердца и смертельно опасен для жизни.

электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения силы тока в электрической цепи:

• 1. Условное обозначение — кружок с буквой «А» внутри: (А).
• 2. Устройство — по конструкции и принципу действия аналогичен гальванометру (магнитное взаимодействие катушки и магнита), но рассчитан на измерение больших токов и снабжён шкалой с делениями в амперах или долях ампера.
• 3. Собственное сопротивление — амперметр обладает крайне малым сопротивлением, поэтому его включение практически не изменяет силу тока в цепи.

Французский физик, математик и естествоиспытатель, один из основоположников электродинамики, создавший первую теорию связи электрических и магнитных явлений и введший в науку понятие «электрический ток».

• В 1820 году экспериментально открыл явление механического взаимодействия проводников с током: проводники с сонаправленными токами притягиваются, а с противоположно направленными — отталкиваются.
• Сформулировал фундаментальный закон взаимодействия проводников с током (закон Ампера), положенный в основу исторического эталона единицы силы тока в Международной системе единиц (СИ).
• В его честь названа фундаментальная единица силы электрического тока в Международной системе единиц (СИ) — ампер (А), а также измерительный прибор для контроля силы тока — амперметр.

Силой тока называют физическую величину, равную отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Силу тока определяют по формуле:

$$I = \frac{q}{t}$$

где:

• $I$ — сила электрического тока (в амперах, А);
• $q$ — электрический заряд, прошедший через поперечное сечение проводника (в кулонах, Кл);
• $t$ — промежуток времени прохождения заряда (в секундах, с).

• Основную единицу силы тока в СИ называют ампером (А) в честь учёного Андре Мари Ампера.
• Названия единиц читаются следующим образом:
• 1 мА — один миллиампер ($10^{-3}\text{ А}$);
• 1 мкА — один микроампер ($10^{-6}\text{ А}$);
• 1 кА — один килоампер ($10^3\text{ А}$).

Чтобы определить электрический заряд, прошедший через поперечное сечение проводника, необходимо силу тока умножить на время его прохождения:

$$q = I \cdot t$$

Единица заряда $1\text{ Кл} = 1\text{ А} \cdot 1\text{ с}$.

Силу электрического тока в цепи измеряют прибором, который называется амперметром (на электрических схемах обозначается кружком с заглавной буквой «А»).

Амперметр включают в электрическую цепь строго с соблюдением двух обязательных правил:

• 1) Последовательно с тем участком цепи или потребителем, силу тока в котором необходимо измерить (так, чтобы конец одного проводника соединялся с началом другого, образуя непрерывную цепочку).
• 2) С соблюдением полярности: зажим (клемму) амперметра со знаком «+» обязательно соединяют с проводом, идущим от положительного полюса источника тока, а клемму со знаком «–» — с проводом от отрицательного полюса источника.

• При изменении полярности источника тока направление электрического тока во всей цепи изменится на противоположное.
• Если оставить включение амперметра прежним, стрелка прибора попытается отклониться в обратную сторону — за нулевую отметку влево, что вызовет механическое заклинивание или повреждение стрелки.
• Правильное решение: при смене полярности источника тока необходимо обязательно поменять местами провода на клеммах самого амперметра, чтобы ток по-прежнему входил в его клемму со знаком «+» и выходил через клемму со знаком «–».