Формула силы тока в физике

Содержание:

• Определение и формула силы тока
• Некоторые виды силы тока
• Плотность тока
• Сила тока в соединениях проводников
• Закон Ома
• Единицы измерения силы тока
• Примеры решения задач

Определение и формула силы тока

Определение

Электрическим током называют упорядоченное движение носителей зарядов. В металлах таковыми являются электроны, отрицательно заряженные частицы с зарядом, равным элементарному заряду. Направлением тока считают направление движения положительно заряженных частиц.

Силой тока (током) через некоторую поверхность S называют скалярную физическую величину, которую обозначают I, равную:

$$I=\frac{d q}{d t}$ (1)$

где q – заряд, проходящий сквозь поверхность S, t – время прохождения заряда. Выражение (1) определяет величину силы тока в момент времени t (мгновенное значение величины силы тока). {2} d t}(3)$$

Если переменный ток можно представить как синусоидальный:

$$I=I_{m} \sin \omega t$$

то I_m – амплитуда силы тока ($\omega$ – частота силы переменного тока).

Плотность тока

Распределение электрического тока по сечению проводника характеризуют при помощи вектора плотности тока ($\bar{j}$). При этом:

$$j_{n}=j \cos \alpha=\frac{d I}{d S}(5)$$

где $\alpha$ – угол между векторами $\bar{j}$ и $\bar{n}$ ( $\bar{n}$ – нормаль к элементу поверхности dS), j_n – проекция вектора плотности тока на направление нормали ($\bar{n}$).

Сила тока в проводнике определяется при помощи формулы:

$$I=\int_{S} j d S(6)$$

где интегрирование в выражении (6) проводится по всему поперечному сечению проводника S ($\alpha \equiv 0$)

Для постоянного тока имеем:

$I = jS (7)$

Если рассматривать два проводника с сечениями S₁ и S₂ и постоянными токами, то выполняется соотношение:

$$\frac{j_{1}}{j_{2}}=\frac{S_{2}}{S_{1}}(8)$$

Сила тока в соединениях проводников

При последовательном соединении проводников сила тока в каждом из них одинакова:

$$I=I_{1}=I_{2}=\cdots=I_{i}(9)$$

При параллельном соединении проводников сила тока (I) вычисляется как сумма токов в каждом проводнике (I

i):

$$I=\sum_{i=1}^{n} I_{i}(10)$$

Закон Ома

Сила тока входит в один из основных законов постоянного тока – закон Ома (для участка цепи):

$$I=\frac{\varphi_{1}-\varphi_{2}+\varepsilon}{R}(11)$$

где $\varphi_{1}$ — $\varphi_{2}$ – разность потенциалов на концах, рассматриваемого участка, $\varepsilon$ — ЭДС источника, который входит в участок цепи, R – сопротивление участка цепи. {6}=(30-6)=24$ (Кл)

Ответ. q=24 Кл

236

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

Пример

Задание. Плоский конденсатор составлен из двух квадратных пластин со стороной A, находящихся на расстоянии dдруг от друга. Этот конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения U. Конденсатор погружают в сосуд с керосином (пластины конденсатора вертикальны) со скоростью v=const. Какова сила тока, которая будет течь по подводящим проводам в описанном выше процессе. Считать, что диэлектрическая проницаемость керосина равна $\varepsilon$.

Решение. Основой для решения задачи станет формул для вычисления силы тока вида:

$$I=\frac{d q}{d t}(2.1)$$

При погружении в керосин на глубину xописанной выше системы мы получаем два конденсатора, соединенных параллельно (над керосином и в керосине) рис. {2}-A v t\right) \rightarrow C_{2}=\frac{\varepsilon \varepsilon_{0}(A v t)}{d}(2.4)$$

где $\varepsilon_{0}$ – электрическая постоянная, переменной величиной при погружении системы в керосин является площадь обкладок S:

$$S_{2}=A \cdot v \cdot t ; S_{1}=A \cdot(A-v t)$$

Из выражений (2.4), (2.5) и условий задачи имеем:

$$d C=d C_{1}+d C_{2}=\frac{\varepsilon \varepsilon_{0} A v d t}{d}-\frac{\varepsilon_{0}}{d} A v d t(2.6)$$

Тогда подставив dC в формулу для силы тока (2.1) получаем:

$$I=U\left(\frac{\varepsilon \varepsilon_{0} A v}{d}-\frac{\varepsilon_{0}}{d} A v\right)=\frac{\varepsilon_{0} U A v}{d}(\varepsilon-1)$$

Ответ. $I=\frac{\varepsilon_{0} U A v}{d}(\varepsilon-1)$

Читать дальше: Формула силы.

Формула электрического тока. По какой формуле можно рассчитать силу тока. Закон Ома. « ЭлектроХобби

Электрический ток, это именно та сила, которая течет во всей электротехники заставляя ее работать. Но сводить все к простому течению электротока по электрическим цепям в схемах неразумно, должна быть какая-то мера, определенная величина этой силы тока. Ведь если в электрической схеме пойдет слишком большой ток по проводникам, которые на него не рассчитаны, то просто эта схема выгорит. Из школьных уроков мы помним, что существуют так называемые формулы, которые и позволяют вычислять конкретные неизвестные величины имея при этом известные.

Вот самая базовая, наиболее используемая формула тока, по которой и вычисляется эта самая сила тока. В ней всего лишь три электрических величины (базовые электрические величины) — ток, напряжение и сопротивление.

 

Итак, сила тока на схемах обычно обозначается большой английской буквой «I». Единицей измерения тока является «Ампер». Формула тока звучит следующим образом — электрический ток равен отношению напряжения (разности потенциалов) к сопротивлению. То есть, чтобы найти силу тока нам нужно просто напряжение разделить на сопротивление. Единицей измерения электрического напряжения является «Вольт», а сопротивления «Ом». Следовательно, известные вольты делим на известные омы и получаем ранее неизвестные амперы.

Эта же формула еще называется законом Ома. Она помогает найти из двух известных величин третью, которая неизвестна. Чтобы найти напряжение, то нужно силу тока перемножить на сопротивление, а для нахождения сопротивления нужно будет напряжение разделить на силу тока. Все достаточно просто. Данная формула тока подходит и для постоянного тока и для переменного, но именно с активным сопротивлением. То есть, по ней можно рассчитать те электрические цепи (участки цепей в схемах), которые содержать сопротивления в виде обычных нагревателей, резисторов, лампочек (не имеющих индуктивную и емкостную составляющую). Индуктивностью обладают все катушки, а емкостью обладают все конденсаторы (они уже имеют реактивное сопротивление и рассчитываются по другой формуле).

Если говорить о формуле тока, которая ближе к научной сфере, то она уже будет иметь вид немного другой. Электрический ток изначально выражается как отношение количества электрических зарядов ко времени их прохождения через проводник.

 

Электрический ток это упорядоченное движение электрических зарядов (в твердых телах это электроны, а в жидких и газообразных телах это ионы). Так вот ток, это непосредственное движение этих зарядов и, естественно, что он определяется их количеством и временем течения. Электрические заряды измеряются в «Кулонах», ну а время в «секундах». Следовательно, чтобы узнать силу электрического тока нужно количество зарядов разделить на время их прохождения. То есть, кулоны делим на секунды и получаем амперы.

Повторюсь, что на практике при измерении и вычислении силы тока пользуются именно формулой закона Ома, поскольку приходится использовать при расчетах напряжение и сопротивление. Именно они повсеместно будут встречаться в электрических схемах той или иной электротехники. Никаких кулонов (количества зарядов) вы при своей работе электриком не увидите!

Ну, и поскольку выше я затронул тему реактивного сопротивления, то пожалуй приведу формулу для нахождения силы тока именно для цепей, содержащих индуктивное и емкостное сопротивление.

 

По данной формуле можно найти силу тока, которая будет течь в электрической цепи с переменным, синусоидальным напряжением и содержащая реактивное сопротивление в виде катушки (индуктивности) или конденсатора (емкости). Думаю вы заметили, что в приведенной формуле изменился лишь тип сопротивления. Сама же основа — это все та же формула закона Ома, что была приведена в самом начале. Просто тут для нахождения индуктивного и емкостного сопротивления уже используются такие величины как частота, емкость и индуктивность, ну и еще «ПИ», которое равно 3,14.

P.S. Формулу электрического тока вы просто обязаны знать наизусть (если вы конечно электрик или электронщик). Формула закона Ома будет вам полезна очень много раз. Как только нужно найти силу тока, напряжение или сопротивление (зная любые две величины из трех) вы быстро и без проблем сразу подставляете числа в эту формулу и вычислите неизвестные электрические величины.

Электрический ток | Формула и определение

магнитное поле, создаваемое электрическим током

См. все средства массовой информации

Связанные темы:

переменный ток ток смещения электродвижущая сила теллурический ток постоянный ток

См. весь связанный контент →

электрический ток , любое движение носителей электрического заряда, таких как субатомные заряженные частицы (например, электроны с отрицательным зарядом, протоны с положительным зарядом), ионы (атомы, которые потеряли или приобрели один или несколько электронов ) или дырки (дефицит электронов, который можно рассматривать как положительные частицы).

Электрический ток в проводе, где носителями заряда являются электроны, является мерой количества заряда, проходящего через любую точку провода в единицу времени. В переменном токе движение электрических зарядов периодически меняется на противоположное; на постоянном токе нет. Во многих контекстах направление тока в электрических цепях принимается за направление потока положительного заряда, направление, противоположное фактическому дрейфу электронов.

При таком определении ток называется обычным током.

Викторина «Британника»

Электричество: короткие замыкания и постоянные токи

Узнайте, почему низкое сопротивление меди делает ее отличным проводником электрического тока

Посмотреть все видео к этой статье

Ток обычно обозначается символом I . Закон Ома связывает ток, протекающий по проводнику, с напряжением В и сопротивлением Р ; то есть В = I R . Альтернативная формулировка закона Ома I = В / R .

Ток в газах и жидкостях обычно состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных ионов в противоположном направлении. Чтобы учесть общее влияние тока, его направление обычно принимают за направление положительного носителя заряда. Ток отрицательного заряда, движущийся в противоположном направлении, эквивалентен положительному заряду той же величины, движущемуся в обычном направлении, и должен учитываться как вклад в общий ток.

Ток в полупроводниках состоит из движения дырок в обычном направлении и электронов в противоположном направлении.

Существуют токи многих других видов, например, пучки протонов, позитронов или заряженных пионов и мюонов в ускорителях частиц.

Электрический ток создает сопровождающее магнитное поле, как в электромагнитах. Когда электрический ток течет во внешнем магнитном поле, на него действует магнитная сила, как в электродвигателях. Тепловые потери или энергия, рассеиваемая электрическим током в проводнике, пропорциональны квадрату силы тока.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Распространенной единицей электрического тока является ампер, который определяется как поток заряда в один кулон в секунду или 6,2 × 10 ¹⁸ электронов в секунду. Сантиметр-грамм-секунда единиц силы тока является электростатической единицей заряда (эсу) в секунду. Один ампер равен 3 × 10

9 эсу в секунду.

Коммерческие линии электропередач обеспечивают около 100 ампер для обычного дома; 60-ваттная лампочка потребляет около 0,5 ампер тока, а комнатный кондиционер — около 15 ампер. (Подробнее об электрическом токе см. см. электричество: постоянный электрический ток и электричество: переменный электрический ток.) ​​

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эриком Грегерсеном.

Электрический ток — веб-формулы

Электрический ток определяется как:

I = В / R

Соответствующие единицы:
ампер (А) = вольт (В) / ом (Ом)

Эта формула получена из закона Ома. Где у нас:
В: напряжение
Я: текущий
R: сопротивление

Если электрическая мощность и полное сопротивление известны, то ток можно определить по следующей формуле:
Ампер (А) = √(Ватт (Вт) / Ом (Ом))

Где P — электрическая мощность.


Электрический ток

Скорость потока заряда через поперечное сечение некоторого участка металлической проволоки (или электролита) называется током через этот участок.

Если скорость потока заряда непостоянна, то ток в любой момент определяется дифференциальным пределом: I = dQ/dt.

Если заряд Q протекает по цепи за время t, то
  I = Q/t.

Единица силы тока в системе СИ называется ампер (А) (кулон/секунда).
1 ампер = 6,25 × 10 ⁸ электронов/сек

В металлических проводниках ток обусловлен движением электронов, тогда как в электролитах и ​​ионизированных газах и электроны, и положительные ионы движутся в противоположном направлении. Направление тока принимается за направление, в котором движутся положительные заряды.

Несмотря на то, что в проводимости ток возникает только благодаря электронам, ранее предполагалось, что ток возникает из-за положительных зарядов, протекающих от положительного заряда батареи к отрицательному. Поэтому направление тока принимается противоположным потоку электронов.

If current is constant:  Δq = I.Δt 

function of time:

Charge= Area under the graph = ½ × t ₀ × I ₀

To Найти ток в электрической цепи
Для простой цепи или одного провода имеем:

Для сложной цепи с более чем одним проводом мы можем определить ток с помощью двух законов Кирхгофа

Первый закон: Этот закон основан на принципе сохранения заряда и гласит, что в электрической цепи (или сети проводов) алгебраическая сумма токов, встречающихся в точке, равна нулю.

Наконечник стрелки, отмеченный на схеме, представляет направление обычного тока, то есть направление потока положительного заряда, тогда как направление потока электронов указывает направление электронного тока, противоположное направлению обычного тока.
я _{1 ​​} + I

4 + I ₅ = I ₃ + I ₂ + I ₆

0 Второй закон: замкнутый контур цепи равен алгебраической сумме электродвижущих сил, действующих в этом контуре.
Математически.

Электродвижущие силы – ЭДС (𝜖) источника определяется как работа, выполняемая на единицу заряда при переносе положительного заряда через очаг ЭДС от конца с низким потенциалом к ​​концу с высоким потенциалом. Таким образом,
𝜖 = w/Q

Когда ток не течет, ЭДС источника точно равна разности потенциалов между его концами. Единица измерения

эдс такая же, как и у потенциала, т.е. вольт.

Средний поток электронов в проводнике, не подключенном к батарее, равен нулю, т. е. количество свободных электронов, пересекающих любое сечение проводника слева направо, равно количеству электронов, пересекающих сечение проводника справа налево. Таким образом ток по проводнику не течет, пока он не подключен к аккумулятору.

Скорость дрейфа свободных электронов в металлическом проводнике  

В отсутствие электрического поля свободные электроны в металле хаотично движутся во всех направлениях и поэтому их средняя скорость равна нулю. Когда приложено электрическое поле, они ускоряются в направлении, противоположном направлению поля, и поэтому имеют чистый дрейф в этом направлении. Однако из-за частых столкновений с атомами их средняя скорость очень мала. Эта средняя скорость, с которой электроны движутся в проводнике под действием разности потенциалов, называется скорость дрейфа.

Если E — приложенное поле, e — заряд электрона, m — масса электрона и τ — интервал времени между последовательными столкновениями (время релаксации), то ускорение

Поскольку средняя скорость сразу после столкновения равна нулю, а непосредственно перед следующим столкновением это τ, дрейфовая скорость должна быть:

0079 n равно числу свободных электронов в единице объема, то можно показать, что:

Плотность тока, Дж
(iii) Плотность тока является векторной величиной, ее направление совпадает с направлением потока положительного заряда в данной точке внутри проводника.
(iv) Размеры плотности тока = [M ⁰ L ^-2 T ^o A ¹ ]

Носители тока: Заряженные частицы, поток которых в определенном направлении составляет электрический ток, являются носителями тока. . Носители тока могут иметь положительный или отрицательный заряд. Ток переносится электронами в проводниках, ионами в электролитах и ​​электронами и дырками в полупроводниках.

Пример 1: Частица с зарядом q кулонов движется по круговой орбите. Если радиус орбиты R и частота орбитального движения частиц f, то найти силу тока на орбите.

Решение: Через любой участок орбиты заряд проходит f раз за одну секунду. Следовательно, через это сечение общий заряд, проходящий за одну секунду, равен fq. По определению i = fq.

Пример 2: Ток в проводе изменяется со временем по уравнению I = 4 + 2t, где I в амперах, t в секундах. Вычислите количество заряда, прошедшего через поперечное сечение провода за время от t = 2 с до t = 6 с.