Сила тока

• Разделы:
  • Литература

У этого термина существуют и другие значения, см. Сила (значения).

Сила тока — физическая величина I{displaystyle I}, равная отношению количества заряда ΔQ{displaystyle Delta Q}, прошедшего через некоторую поверхность за время Δt{displaystyle Delta t}, к величине этого промежутка времени[1]:

Сила тока
I{displaystyle I},  J{displaystyle J}
Размерность	I
Единицы измерения
СИ	А
Примечания
скалярная величина

.ts-Боковая_навигационная_таблица-preTitle{padding-top:0}.mw-parser-output .ts-Боковая_навигационная_таблица-image{padding:0.4em 0 0.4em}.mw-parser-output .ts-Боковая_навигационная_таблица-title{padding:0.2em 0.4em 0.2em;font-size:125%;line-height:1.15em;font-weight:bold;background:#cfe3ff}.mw-parser-output .ts-Боковая_навигационная_таблица-above,.mw-parser-output .ts-Боковая_навигационная_таблица-below{padding:0.2em 0.4em 0.2em;font-weight:bold}.mw-parser-output .ts-Боковая_навигационная_таблица-heading{padding:0.2em 0;font-weight:bold;background:#eaf3ff}.mw-parser-output .ts-Боковая_навигационная_таблица-list{padding:0.2em 0}]]> Электрическое напряжение
Сила тока
Электрическая мощность
Электрическое сопротивление

I=ΔQΔt.{displaystyle I={frac {Delta Q}{Delta t}}.}

В качестве рассматриваемой поверхности часто используется поперечное сечение проводника.

Обычно обозначается символом I{displaystyle I}, от фр. intensité du courant.

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

По закону Ома сила тока I{displaystyle I} для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U{displaystyle U} к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению R{displaystyle R} проводника этого участка цепи:

I=UR.{displaystyle I={frac {U}{R}}.}

По закону Ома для полной цепи

I=εR+r{displaystyle I={frac {varepsilon }{R+r}}}

Носителями заряда, движение которых приводит к возникновению тока, являются заряженные частицы, в роли которых обычно выступают электроны, ионы или дырки. Сила тока зависит от заряда q{displaystyle q} этих частиц, их концентрации n{displaystyle n}, средней скорости упорядоченного движения частиц vcp→{displaystyle {vec {v_{cp}}}}, а также площади S{displaystyle S} и формы поверхности, через которую течёт ток.

Если n{displaystyle n} и vcp→{displaystyle {vec {v_{cp}}}} постоянны по объёму проводника, а интересующая поверхность плоская, то выражение для силы тока можно представить в виде

I=qnvcpcos⁡αS,{displaystyle I=qnv_{cp}cos alpha S,}

где α{displaystyle alpha } — угол между скоростью частиц и вектором нормали к поверхности.

В более общем случае, когда сформулированные выше ограничения не выполняются, аналогичное выражение можно записать только для силы тока dI{displaystyle dI}, протекающего через малый элемент поверхности площадью dS{displaystyle dS}:

dI=qnvcpcos⁡αdS.{displaystyle dI=qnv_{cp}cos alpha dS.}

Тогда выражение для силы тока, протекающего через всю поверхность, записывается в виде интеграла по поверхности

I=∫Sqnvcpcos⁡αdS.{displaystyle I=int limits _{S}qnv_{cp}cos alpha dS.}

В металлах заряд переносят электроны, соответственно в этом случае выражение для силы тока имеет вид

I=∫Senvcpcos⁡αdS.{displaystyle I=int limits _{S}env_{cp}cos alpha dS.}

где e — элементарный электрический заряд.

Вектор qnvcp→{displaystyle qn{vec {v_{cp}}}} называют плотностью электрического тока. Как следует из сказанного выше, его величина равна силе тока, протекающей через малый элемент поверхности единичной площади, расположенный перпендикулярно скорости vcp→{displaystyle {vec {v_{cp}}}}, а направление совпадает с направлением упорядоченного движения заряженных частиц[2].

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 в том месте, где нужно измерить силу тока.Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении).

В случае переменного тока различают мгновенную силу тока, амплитудную (пиковую) силу тока и эффективную силу тока (равную силе постоянного тока, который выделяет такую же мощность).

Примечания

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. ↑ Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит, 2004. — Т. III. Электричество. — С. 173—174. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3.

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит, 2004. — Т. III. Электричество. — С. 173—174. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3.