На что влияет сила тока

Напряжение и ток

Для того, чтобы электронный компонент совершал полезную работу: лампа — горела, двигатель — вращался, через него должен протекать электрический ток.

Ток создаётся электрическим потенциалом. Если сравнивать течение тока и течение жидкости, то электрический потенциал — это напор, а ток — это струя воды. Наличие потенциала самого по себе не достаточно для создания тока.

Во-первых, необходим проводник по которому ток будет течь. Например: медный провод. Если проводника нет, потенциал «утыкается» в воздух, а воздух очень хорошо препятствует течению электричества. Это аналогично тому, что вода не будет течь пока закрыт кран: давление есть — течения нет. Материалы, не позволяющие току течь называются диэлектриками. Позволяющие течь — проводниками. Позволяющие при одних условиях и не позволяющие при других — полупроводниками.

Во-вторых, необходима разность потенциалов. Ведь если с двух концов водопроводной трубы будет одинаковый напор, каким бы сильным он не был — течения внутри не будет. То же самое и с электричеством. Разность потенциалов называют напряжением.

Потенциал и напряжение (обозначаются буквой U или V) мерятся в вольтах; сила тока (обозначается буквой I) или просто ток — в амперах. В микроэлектронике обычно используются напряжения от долей вольт до десятков вольт и силы тока от долей миллиампер (мА) до сотен миллиампер.

По договорённости считается, что ток течёт в направлении от плюса к минусу. По аналогии как вода течёт из области высокого давления к пустому концу трубы. На самом деле, какое направление положительное, а какое отрицательное — условность. Исторически так сложилось, что открытие отрицательно заряженных электронов, которые и формируют ток, было сделано уже после того, как все договорились, что считать положительным течением тока. Поэтому в силу той ошибки на практике ситуация такова: говорят, что ток течёт из точки А в точку Б, хотя на физическом уровне электроны мчатся от точки Б к точке А. Чтобы не путаться, нужно запомнить: в схемотехнике никто не вспоминает куда перемещаются электроны, положительное течение тока — это течение из точки с большим потенциалом в точку с меньшим; в направлении тока перемещаются положительные заряды. Да, они виртуальные, их не бывает на самом деле, но так удобнее.

Точку цепи, предоставляющую неограниченную возможность возврата/слива отработавших зарядов называют землёй (Ground, GND). Не нужно понимать «землю» в буквальном смысле. Ей может быть и отрицательный полюс батарейки, и корпус автомобиля, и, действительно, планета Земля. Для удобства считают, что земля — это потенциал в 0 В. Все остальные потенциалы считают относительно неё. Кроме того, в схемотехнике практически не пользуются понятием электрического потенциала: говорят, что напряжение в определённой точке составляет 12 В, на самом деле имеют в виду, что разность потенциалов между ней и землёй составляет 12 В.

Источники питания

Проходя по цепи, электрическая энергия расходуется: часть её идёт на совершение полезной работы, часть теряется, превращаясь в тепло. Чтобы устройство работало постоянно, требуется сила, которая бы удерживала напряжение в цепи. Её называют ЭДС (электродвижущая сила, electromotive force, EMF), а создают её источники питания. Примером компонента с ЭДС являются: обычные батарейки, солнечные батареи, трансформатор в блоке питания, моторчик вращаемый хомяком в колесе.

На схемах источник питания может указываться как в явном виде, собственным символом, так и в неявном: обозначается ноль контакт входного напряжения и земля без акцента на то, откуда энергия возьмётся. Таким образом, следующие схемы эквивалентны:

Мощность

Мощность — это количество переносимой энергии за единицу времени. Переносимая электрическая энергия обычно трансформируется конечными устройствами в другие формы: тепло, свет, звук и т.д. Единица измерения мощности — Ватт. Мощность P рассчитывается по формуле:

Различные компоненты расчитаны на разную мощность. Обычно в документации на компонент указывается при каком напряжении он работает и какой ток при этом потребляет. Есть компоненты, которые «возьмут» только то количество тока, которое им необходимо; есть те, которые будут гореть и плавиться, но заберут всё, что дают.

Предоставить нужное количество энергии в нужный момент в определённое место цепи — одна из главных задач разработчика схемы. Реализуется это с помощью соединения базовых компонентов (таких как, например, резисторы и транзисторы) в типовые, шаблонные схемы.

Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International

Производные работы должны содержать ссылку на http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник, непосредственно перед содержимым работы.
Вики работает на суперском движке DokuWiki.

схемотехника/напряжение-и-ток.txt · Последние изменения: 2010/12/27 07:37 — nailxx

Инструменты страницы

• Показать исходный текст
• История страницы
• Ссылки сюда
• Наверх

На что влияет сила тока и на что влияет напряжение тока?

Допустим я повышу напряжение что от этого произойдёт с электронами? А если увеличить силу тока то количество электронов тоже возрастёт? Объясните пожалуйста.

Лучший ответ

Представь, что ток — движение условных точек. Тощая цепь быстро бегущих точек — маленький ток, высокое напряжение. Вот они построились толстой колонной и пошли шагом — большой ток, низкое напряжение. За один и тот же промежуток времени в обоих случаях возможно одинаковое количество точек достигнет цели. То есть перенесенная ими энергия может быть достигнута либо скоростью бега, либо шириной потока. Но для широкой колонны должна быть и широкая дорога (толстый провод) , а то, все не влезут! Для быстрого бега должны быть надежные перила , (надежная изоляция) а то, на поворотах выкинет!

Остальные ответы

скорость электронов в проводнике постоянная — приблизительно равна скорости света. Так как сопротивление проводника постоянная величина, то увеличивая напряжение, приложенное к проводнику, ты тем самым увеличиваешь силу тока через данный проводник. Закон Ома. С увеличением тока через проводник, количество электронов, «бегущих» по проводнику увеличивается в прямо пропорциональной зависимости

Сила тока

С ёмкостью все понятно — это количество электричества в аккумуляторе. А от чего зависит сила тока аккумулятора? Этот параметр часто вызывает непонимание. В русском языке смущает слово «сила». Английское «current» путают с «currency» — валюта. С немецким немного лучше: stromstärke — толщина тока! Непонимание физического смысла силы тока родило народный термин: ампераж (amperage). Сила тока — это количество тока (заряда), протекаемого по проводнику в единицу времени. Электрический ток может быть сильным и слабым. Сила тока измеряется в Амперах (A), а ёмкость — в Ампер-часах (Ah). По закону Ома, сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

От чего зависит сила тока?

Разберем ситуацию на примере садовой лейки. Объем лейки — это ёмкость. Высота лейки над грядкой — это напряжение. А вот струя воды — это и есть сила тока, которая, в первую очередь, зависит от размера дырочек распылителя (сопротивление). Маленькие дырочки — медленно льется вода, большие дырочки — быстрее льется. Если снять распылитель, то вода пойдет мощной струей (короткое замыкание). Напор воды зависит от высоты (напряжения), на которую вы поднимите лейку, а время (площадь) полива зависит от объёма (ёмкости) лейки. Ёмкость аккумулятора расходуется по-разному на разных режимах:

• 15-20mAh в режиме покоя (спящий режим) телефоны потребляют очень мало электричества.
• 100-500mAh в режиме манипуляций с программами.
• 500-1000mAh в режиме мобильного интернета, навигации, игр, просмотра видео.

Большие токи

При разряде большим током происходит падение ёмкости и платформы аккумулятора. На графике показано, что если разряд производится током 1,5С и 2C, то ёмкость аккумулятора уменьшится на 10% и 30% соответственно. В обычных условиях потребляемый ток находится в диапазоне 20%-50% (0,2C-0,5C) ёмкости аккумулятора. Это незначительно влияет на значение ёмкости и платформы. Большие токи ограничиваются платой защиты для безопасности и сохранения ресурса аккумулятора.

• В нагруженных режимах подключать мобильные устройства к зарядным устройствам.
• Использовать качественные USB кабели с низким сопротивлением для экономии электрического заряда.
• Заряжать аккумулятор не дожидаясь его полной разрядки. Полностью разряженный аккумулятор заряжается большим током — это увеличивает его износ.

Какой ток безопасный?

Осторожно: высокое напряжение! Больно будет даже от малых токов

Самым безобидным результатом неосторожного обращения с аккумуляторами может стать короткое замыкание. Не замыкайте положительный и отрицательный контакт металлическими предметами, не разбирайте аккумуляторы и не меняйте полюса. Перед тем как собирать аккумуляторы в сборки изучите матчасть и правила безопасности.

P.S.

В группе риска часто оказываются технически грамотные люди, не первый раз имеющие дело с электричеством. Несчастные случаи с профессионалами происходят не от незнания правил безопасности, а от пренебрежения силой тока аккумулятора. Относитесь к аккумуляторам с осторожностью. В маленьком объеме содержится большая сила.

Часто задаваемые вопросы:

• Чем больше зарядный ток, тем быстрее зарядится аккумулятор.
• Зарядный ток не должен превышать 1C.
• Большие зарядные токи сильно изнашивают аккумуляторы.

• При коротком замыкании возникают большие токи, которые мгновенно разогревают проводник до красна. Если аккумулятор закоротили скрепкой, то она раскалится и воспламенит горючие предметы вокруг себя.
• Аккумуляторы от короткого замыкания обычно не взрываются, а вздуваются. Если же произойдет разгерметизация, то из аккумулятора выйдет едкий дым, который может самовоспламениться.

Сила тока: что это и как её измерить

Представим обычный водопроводный кран. Открываем вентиль — бежит вода. Чем больше мы будем поворачивать ручку, тем сильнее станет напор и тем больше воды будет выливаться из крана за определённое время.

Похоже обстоит дело и с электрическим током. Только вместо крана — проводник, молекулы воды — заряженные частицы, напор — напряжение, а расход воды — сила тока.

Сила тока (I) — это отношение электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

Единица измерения силы тока — Ампер (A). Она названа в честь Андре-Мари Ампера — французского физика, который совершил несколько важных открытий, связанных с электричеством.

Один Ампер — это сила тока, при которой за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд, равный одному Кулону, то есть заряд чуть больше, чем шести квинтиллионов (миллиард миллиардов) электронов.

Чтобы понять, Ампер — много это или мало, обратимся к фактам.

Ток силой в 0,05 Ампер вызывает неприятные ощущения, а ток в 0,1 Ампер может убить человека за несколько секунд. В светодиодных лампочках течёт ток в 0,02 Ампер, мобильный телефон при максимальной нагрузке потребляет до 0,5 Ампер, автомобильный аккумулятор способен выдавать несколько сотен Ампер, а ток в молнии достигает 200 000 Ампер.

Сила тока и сопротивление

Как усилить поток воды из шланга? Можно добавить напор (увеличить давление), но не слишком сильно, иначе шланг разорвёт. А можно взять шланг большего диаметра.

То же справедливо и для проводника: чем больше он в сечении, тем больший поток электронов может пропустить. Но если сила тока окажется слишком большой, проводник перегреется и сгорит.

Именно так работают плавкие предохранители в электронных приборах: при резком скачке силы тока тонкий проводок перегорает, и устройство отключается от сети.

Чем короче и шире шланг, тем большее количество воды он способен пропустить за единицу времени. Также и с электричеством: сила тока, проходящего через проводник за секунду, зависит от сопротивления проводника. Только кроме длины и площади сечения на сопротивление влияет материал, из которого проводник сделан.

Формула сопротивления выглядит так:

l — это длина проводника, S — площадь его сечения, а ρ — удельное сопротивление, у каждого материала оно своё.

Вещества с низким удельным сопротивлением называются проводниками, они проводят электричество наиболее эффективно. Вещества с высоким удельным сопротивлением называют диэлектриками — их можно использовать в качестве изоляторов. Среднее положение занимают полупроводники — они проводят электричество, но не так хорошо, как проводники.

Сопротивление измеряется в Омах. Проводник обладает сопротивлением в 1 Ом, если на его концах возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока в 1 Ампер.

Как измерить силу постоянного тока

Существует специальный прибор для измерения силы тока — амперметр. Он подключается последовательно к проводнику, в котором нужно измерить силу тока. Для этого один из концов нужного проводника отсоединяют от электрической цепи и в получившийся разрыв включают амперметр с помощью двух клемм — со знаками «+» и «−». Клемму со знаком «+» подключают к точке разрыва, которая сохранила связь с положительным полюсом источника тока.

Поскольку сила тока на всех последовательных участках цепи одинакова (он нигде не «застаивается»), амперметр можно включать как до потребителя тока, так и после.

На схемах амперметр изображается буквой «А» в круге.

Существует много разных видов амперметров, различающихся по принципу действия. Проще всего устроен тепловой амперметр. Между двумя зажимами натянута проволока, соединённая нитью с пружиной. Нить охватывает петлёй неподвижную ось со стрелкой. Когда к зажимам подаётся ток, он проходит через проволоку и нагревает её. Нагретая проволока становится немного длиннее, из-за этого нить сильнее оттягивается пружиной. При движении нить поворачивает ось, и стрелка на ней показывает, чему равна сила тока.

Современные электрики пользуются мультиметрами — приборами, которые позволяют измерить и силу тока, и напряжение, и сопротивление.

Скоро перезвоним!

Или напишем на почту, если не получится дозвониться