Что такое ампер

Ток в 1 ампер, физический смысл одного ампера, в чем измеряется?

Что такое ампер

Формулировка «единица силы тока» была впервые употреблена французским математиком и физиком А. Ампером при повторении опытов электромагнитного взаимодействия. Впоследствии начиная с 1881 года, когда состоялся Первый Международный конгресс электриков, ампером стали называть единицу силы тока.

Какие характеристики определяют силу тока в 1 ампер

Формальное определение данной единицы – ампер – было введено в 1948 году по предложению МКМВ (Международного комитета мер и весов). Оно гласит, что ампер – это сила постоянного тока, который протекает по беспредельно тонким длинным параллельным проводникам, отстоящим друг от друга на 1 метр и находящимся в вакууме, вызывая взаимодействие между ними силой 2 × 10−7 ньютона на каждый участок длиной 1 метр.

На практике воспроизвести условия определения невозможно, проводники имеют как конечную длину, так и конкретное сечение. Обычно сила взаимодействия определяется между двумя катушками с большим количеством витков провода. Этот принцип до 1992 года лежал в основе определения эталона ампера на токовых весах. При этом измерялась сила или момент сил, действующих на помещенную в магнитное поле катушку с током. Сила электрического тока измеряется амперметром.

С 1992 года эталон ампера в РФ определяется косвенным путем с использованием закона Ома, благодаря чему погрешность значения уменьшилась на два порядка.

Силу электрического тока можно представить как скорость изменения заряда, т. е. 1 ампер – это такая сила тока, когда за каждую секунду через поперечник проводника проходит количество электричества, равное 1 кулону (6,241·10¹⁸ электронов).

Закон Ампера – определение

А. М. Ампер не только дал свое имя единице силы тока, но и установил закон, определяющий силу воздействия однородного магнитного поля на проводник, размещенный в нем. Ее величина прямо пропорционально зависит от длины проводника, силы протекающего по нему тока, вектора магнитной индукции и синуса угла между вектором и направлением тока.

Физик первым установил особенности взаимодействия двух проводников с током. Направленное перемещение электронов – протекание тока в них – обуславливает притяжение проводников (ток течет в едином для обоих направлении) или отталкивание этих проводов при противоположном направлении протекания тока.

Представление о силе тока дают следующие характеристики процессов:

— в канале молнии она равна примерно 500 килоамперам (1 кА = 10³ А);

— во включенной стоваттной электрической лампочке протекает ток силой ≈ 0,5 А;

— примерная сила тока при лечении электрофорезом равняется 0,8 мА (1мА = 0,001A);

— в ТЭНе электрообогревателя проходит ток до 10 А.

В замкнутой цепи в любом ее месте через поперечник проводника ежесекундно проходит одно и то же количество электричества, т. е. сила тока на каждом участке цепи одинакова. Ее величина не зависит от толщины электрического проводника, т. к. заряды не имеют свойства накапливаться в одном месте.

Перспективы единицы силы тока в будущем

Условиями будущей ревизии единиц системы СИ, принятыми XXIV ГКМВ в октябре 2011 года, предусмотрено переопределение некоторых величин, в том числе и ампера. На величину единицы будет влиять вновь определенное значения электрического заряда (e = 1,602 17X·10−19 Кл).

Ампер в будущем также будет определять силу тока, но его величина будет устанавливаться в зависимости от данного числа.

Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/925-tok-v-1-amper-fizicheskij-smysl-odnogo-ampera-v-chem-izmeryaetsya.html

Ампер — что это такое

Что такое ампер

Заряженные частицы при продольном движении через проводник переносят электрический заряд. Перемещение зарядов носит название электрического тока. В металлических проводниках это движение электронов. От количества электронов и скорости их перемещения зависит величина переносимого заряда за один и тот же промежуток времени.

Сила тока при движении через поперечное сечение металлического проводника

Закон Ома

Один из законов электротехники, который выведен путём экспериментальных исследований, – эмпирический. С его помощью установлена связь между сопротивлением проводника, напряжением на его концах и силой тока, проходящего через проводник.

Ом Георг, немецкий физик, в 1826 году провёл ряд опытов и вывел зависимость между этими величинами, которую можно раскрыть так: сила тока находится в прямой зависимости от разности потенциалов на концах проводника и в обратной от его сопротивления.

Формула Закона Ома:

Смертельный ток для человека

I = U/R,

где:

  • I – сила тока, А;
  • U – напряжение (разность потенциалов), В;
  • R – сопротивление проводника, Ом.

Ампер – это единица количества электричества на участке цепи, полученная в результате деления напряжения величиной в 1 вольт на сопротивление в 1 Ом.

Внимание! Из этого выражения, например, следует, что, если при неизменном сопротивлении увеличить напряжение в два раза, то ток тоже увеличится вдвое. Если при постоянном значении напряжения увеличить вдвое сопротивление, то он уменьшится в два раза.

Мнемоническое правило запоминания формулы закона Ома

Формула применяется для участка цепи, по которому движение электронов происходит в одном направлении. В случае переменного электричества с одной фазой, формула меняет вид:

I = U/Z, где:

  • I – сила тока, А;
  • U – разность потенциалов, В;
  • Z – полное (комплексное) сопротивление цепи, Ом.

Если цепь включает в себя, наряду с активными компонентами, ещё и реактивные, направление движения электронов имеет гармонические колебания, то этот закон описывает зависимость комплексных величин.

Кратные и дольные единицы

Ампер – единица измерения немаленькая. Его дольные единицы обозначают приставками, которые можно найти в международной системе обозначений единиц СИ. На практике используют только несколько кратных единиц для обозначения ампер. Для того чтобы разложить ампер на доли или узнать, сколько маленьких величин в него входит, существует специальная программа – электронный калькулятор-конвертер.

Очень маленькие токи исчисляются в тысячных долях ампера – миллиамперах (mА), это 1*10-3А. Ещё меньшее значение этой величины обозначают в микроамперах (μА), это 1 *10-6 А. Электронные схемы современных гаджетов работают с такими величинами.

Нагревательные, осветительные приборы и крупная бытовая техника пропускают через свои цепи токи от 0,1 А и выше.

Интересно. Нервная система человека начинает реагировать на прохождение тока силой от 0,5 мА. Его значение, превышающее 50 мА, уже опасно для здоровья. Действие переменного тока величиной 100 мА в течение 2-3 сек смертельно.

Дольные и кратные единицы количества электричества

При определении эталона и тарировании приборов приходилось измерять величины взаимодействия между парой катушек с обмотками из большого количества витков провода очень малого сечения.

Связь с другими единицами СИ

Что такое амперы с точки зрения связи между электрическими единицами, можно увидеть на примерах:

  • при силе тока в 1 ампер (А) поперечное сечение проводника за одну секунду пропускает через себя заряд в 1 кулон (Кл);
  • при подаче заряда силой 1 ампер к обкладкам конденсатора с ёмкостью 1 Ф напряжение на пластинах будет расти, увеличиваясь каждую секунду на 1 В;
  • ёмкость гальванических источников и аккумуляторов измеряется в ампер-часах (А*ч, или А*h), 1 А*ч = 3660 Кл, такое количество электричества протекает через проводник за 1 час;
  • отдаваемая максимальная мощность (ватт) выпрямителей или блоков питания – вторая по значению характеристика подобных источников, имеет маркировку В*А;
  • величина электричества в разряде молнии равна приблизительно 500 килоамперам (1 кА = 10³ А);
  • лампочка накаливания мощностью 0,1 киловатт (кВт) потребляет 0,5 А.

Обозначение количества ампер наносится на корпуса автоматических выключателей и предохранителей.

Сила тока в быту

Для того чтобы защитить бытовые сети от коротких замыканий и перегрузок, в цепь переменного электричества устанавливают автоматы. Это выключатели, рассчитанные на предельные значения, при которых происходит автоматическое разъединение цепи.

Так, автомат, рассчитанный на 2 ампера, выдержит кратковременную нагрузку до 2-х ампер, при кратковременной нагрузке большей, чем 2 А, он выключится. Существует понятие «время токовая характеристика (ВТХ)». Это параметр, который показывает зависимость времени срабатывания устройства от отношения тока, проходящего через выключатель, к его номинальному току срабатывания.

ВТХ имеет буквенные индексы, которые наносятся на корпус автоматического выключателя. Они обозначают кратность установки электромагнитного разъединителя к номинальному току автомата. Это самое маленькое значение, при котором произойдёт мгновенное отключение.

Буквенные индексы, обозначающие ВТХ,  бывают:

  • В (3 – 5* In);
  • С (5 – 10* In);
  • D (10 – 20* In).

При монтаже электрической проводки производится расчёт максимальной мощности потребителей, сечения применяемых проводов. При расчётах следят за тем, чтобы максимальная сила тока не превышала допустимого значения для выбранного сечения.

Ватты, вольты и амперы что это такое?

Что такое ампер

В повседневной жизни мы каждый день пользуемся электричеством, но далеко не каждый ответит на вопросы: в каких величинах оно измеряется и с помощью каких приборов их можно измерить.

Как понять ватты вольты и амперы?

Напряжение характеризуется разностью потенциалов между двумя произвольными точками электрической цепи. Можно сравнить с ударом теннисной ракетки по мячу: движение шайбы будет являться током, а удар биты – сила (напряжение), которая вызвала движение шайбы. Согласно международной системе СИ измеряется в вольтах. Ватты вольты и амперы – это школьная программа.

Согласно ГОСТу 29322-92 в бытовых сетях напряжение должно составлять 220 В при частоте питающей сети 50 Гц. Отклонение (ГОСТ 13109-97) не должно превышать ±10%. В некоторых домах, где требуется, например, подключить трехфазный двигатель промышленного назначения, присутствует трехфазная сеть с напряжением 380 В (величина напряжения между фазой и землей будет равна 220 В). Немного стало понятно, что такое ватты вольты и амперы.

Сила тока равна отношению напряжения на участке цепи к сопротивлению проводника. Измеряется в амперах. Роль сопротивления будут играть используемые вами электроприборы.

Мощность измеряется в ватах и является произведением напряжения на силу тока. Например, чем выше мощность лампы, тем ярче она будет светить.

Измерение напряжения и тока

В большинстве магазинов продаются приборы, называющиеся мультиметрами. Ими измеряют ватты вольты и амперы. Не стоит брать дешевый прибор, так как он быстро выйдет из строя и точность у него будет далеко не самая лучшая.

В зависимости от типа прибора, для измерения напряжения необходимо переключателем перевести в положение измерения переменного рода тока (под кнопкой, либо под гнездом для щупа должна быть нарисована волнистая линия), выставить предел измерения для более точного получения результата.

Если хотите понять что такое ватты вольты и амперы, нужно провести эксперимент. Просто воткните два щупа в розетку (щупы должны быть обязательно изолированными и предназначенными для таких измерений, не касайтесь токопроводящих частей).

Для измерения силы тока мультиметр не подойдет, так как для измерения нам надо в разрыв фазы (например, между электрическим прибором и розеткой) поставить щупы прибора, что небезопасно. Силу тока удобно измерять с помощью токоизмерительных клещей, при этом не требуется разрывать или отключать электрическую цепь. Достаточно выставить необходимый измеряемый предел и в кольцо магнитопровода поместить фазу бытового прибора.

Источник: https://ampersite.ru/osnovy-elektrotekhniki/vatty-volty-i-ampery-chto-eto-takoe.html

Как перевести амперы в ватты и обратно?

› База знаний ›

14.06.2018

На бытовых приборах (миксер, фен, блендер) производители пишут потребляемую мощность в ваттах, на устройствах, которые требуют больших объемов электрической нагрузки (электрическая плита, пылесос, водонагреватель), — в киловаттах. А на розетках или автоматических выключателях, через которые подключаются к сети приборы, принято указывать силу тока в амперах. Чтобы понять, выдержит ли розетка подключаемое устройство, нужно знать, как переводить амперы в ватты.

Единицы мощности

Перевод ватты в амперы и наоборот — понятие относительное, потому как это разные единицы измерения. Амперы — это физическая величина силы электрического тока, то есть скорость прохождения электричества через кабель. Ватт — величина электрической мощности, или скорость потребления электроэнергии. Но такой перевод необходим для того, чтобы рассчитать, соответствует ли значение силы тока значению его мощности.

Перевод ампера в ватты и киловатты

Знать, как посчитать соответствие ампер ваттам, нужно для того, чтобы определить, какое устройство способно выдержать мощность подключаемых потребителей. К таким устройствам относят защитную аппаратуру или коммутационную.

Перед тем как выбрать, какой автоматический выключатель или устройство защитного отключения (УЗО) установить, нужно посчитать мощности потребления всех подключаемых приборов (утюг, лампы, стиральная машина, компьютер и т.д.). Или же наоборот, зная, какой стоит автомат или защитное устройство отключения, определить, какое оборудование выдержит нагрузку, а какое нет.

Для перевода ампера в киловатты и наоборот существует формула: I=P/U, где I — амперы, P — ватты, U — вольты. Вольты — это напряжение сети. В жилых помещениях используется однофазная сеть — 220 В. На производстве для подключения промышленного оборудования работает электрическая трехфазная сеть, значение которой равно 380 В. Исходя из этой формулы, зная амперы, можно посчитать соответствие ваттам и наоборот — перевести ватты в амперы.

Источник: https://odinelectric.ru/knowledgebase/kak-perevesti-ampery-v-vatty-i-obratno

Ампер-часы в аккумуляторе: что это такое?

Время автономной работы мобильного телефона, портативного инструмента или способность отдавать ток стартёру при пуске двигателя автомобиля – все это зависит от такой характеристики АКБ, как ёмкость. Она измеряется в ампер-часах или в миллиампер-часах.

По величине ёмкости можно судить о том, сколько времени аккумулятор будет питать электрической энергией то или иное устройство. От неё зависит, как время разряда и заряда аккумулятора. При выборе аккумуляторной батареи для того или иного устройства полезно знать, что обозначает эта величина в ампер-часах.

Поэтому сегодняшний материал будет посвящён такой характеристике, как ёмкость и её размерности в ампер-часах.

 

О ёмкости аккумулятора и почему ампер часы?

Вообще, ампер-час представляет собой внесистемную единицу электрического заряда. Её основное использование – это выражение ёмкости аккумуляторов.

Один ампер-час представляет собой электрический заряд, проходящий за 1 час через поперечное сечение проводника при пропускании тока 1 ампер. Можно встретить значения в миллиампер-часах.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как легко запомнить закон Ома

Как правило, такое обозначение применяется для указания ёмкости аккумуляторов в телефонах, планшетах и других мобильных гаджетах. Давайте посмотрим, что значит ампер-час на реальных примерах.

Ёмкость автомобильного аккумулятора

На фото выше можно видеть обозначение ёмкости в ампер-часах. Это автомобильный аккумулятор 62 Ач. О чём нам это говорит? Из этой величины мы можем узнать, силу тока, с которой можно равномерный разряжать батарею до конечного напряжения. Для автомобильной АКБ конечное напряжение составляет 10,8 вольта. Стандартные циклы разряда обычно продолжаются 10 или 20 часов.

Исходя из вышесказанного, 62 Ач говорит нам о том, что этот аккумуляторная батарея способна на протяжении 20 часов отдавать ток 3,1 ампера. При этом напряжение на выводах батареи не опустится ниже 10,8 вольта.

Ёмкость аккумулятора ноутбука

На фото выше красным цветом подчёркнута ёмкость аккумулятора ноутбука – 4,3 ампер-часа. Хотя при таких величинах значение обычно выражается, как 4300 миллиампер-час (мАч).

Нужно ещё добавить, что системной единицей электрического заряда является кулон. Кулон связан с ампер-часами следующим образом. Один кулон в секунду равен 1 ампер. Следовательно, если перевести секунды в часы получится, что 1 ампер-час равен 3600 кулон.

Вернуться
 

Как связаны ёмкость аккумулятора (ампер-час) и его энергия (ватт-час)?

Многие производители на своих аккумуляторах не указывают ёмкость в ампер-часах, а вместо этого ставят значение запасаемой энергии в ватт-часах. Такой пример показан на фотографии ниже. Это аккумулятор смартфона Samsung Galaxy Nexus.

Запасаемая энергия аккумулятора в ватт-часах

Прошу прощения за фото с мелким шрифтом. Запасаемая энергия составляет 6,48 ватт-часа. Запасаемую энергию можно рассчитать по следующей формуле:

1 ватт-час = 1 вольт * 1 ампер-час.

Тогда для аккумулятора Galaxy Nexus получаем:

6,48 ватт-часа / 3,7 вольта = 1,75 ампер-часа или 1750 миллиампер-час.

Вот так можно выяснить номинальную ёмкость аккумулятора по запасаемой энергии и напряжению. о том, как проверить емкость аккумулятора телефона.

Вернуться
 

Какие ещё есть разновидности ёмкости аккумулятора

Существует такое понятие, как энергетическая ёмкость аккумулятора. Она показывает способность АКБ разряжаться определённый временной интервал с постоянной мощностью. Временной интервал в случае автомобильных аккумуляторных батарей обычно устанавливают 15 минут. Энергетическую ёмкость первоначально стали измерять в Северной Америке, но затем к этому подключились производители АКБ в других странах. Её значение можно получить в ампер-часах по следующей формуле:

Е (Ач) = W (Вт/эл) / 4, где

Е – энергетическая ёмкость в ампер-часах;

W – мощность при 15 минутном разряде.

Есть и ещё одна разновидность, которая пришла к нам из США, это резервная ёмкость. Она показывает способность АКБ питать бортовую движущейся машины при неработающем генераторе. Проще говоря, можно узнать, сколько аккумулятор даст вам проехать на машине, если генератор выйдет из строя. Рассчитать эту величину в ампер-часах можно по формуле:

Е (ампер-часы) = T (минуты) / 2.

Важно отметить следующий момент. Величина ёмкости, наносимая на аккумуляторах, вычисляется при определённых условиях. Чаще всего это разряд в течение 10 и 20 часов. То есть, 55 Ач означает, что АКБ можно 10 часов разряжать током 5,5 ампера. Но это вовсе не означает, что батарею можно 1 час разряжать током 55 ампер. Если увеличивать разрядный ток, то время разряда снижается в соответствии со степенной зависимостью. Подробнее об этом мы писали в статье о ёмкости автомобильного аккумулятора.

Здесь можно ещё добавить, что при параллельном соединении АКБ их ёмкость суммируется. При последовательном соединении значение ёмкости не меняется.

Вернуться
 

Как узнать, сколько реально ампер-часов в вашем аккумуляторе?

Рассмотрим процесс проверки ёмкости на примере автомобильного аккумулятора. Но такой разряд под контролем можно сделать для любой батареи. Будут отличаться только измеряемые величины.

Для того чтобы проверить реальные ампер-часы своего аккумулятора, нужно полностью его зарядить. Степень заряженности проконтролируйте по плотности электролита. Полностью заряженная АКБ должна иметь плотность электролита 1,27─1,29 гр./см3. Затем нужно собрать схему, показанную на следующем рисунке.

Схема для контрольного разряда аккумулятора

Вам нужно выяснить, для какого режима разряда указана ёмкость вашего аккумулятора (10 или 20 часов). И поставить аккумулятор на разряд силой тока, вычисленной по формуле ниже.

I = E / T, где

E – номинальная ёмкость батареи,

T – 10 или 20 часов.

Этот процесс требует постоянного контроля напряжения на выводах АКБ. Как только напряжение упадёт до 10,8 вольта (1,8 на банке), разряд нужно остановить. Время, за которое аккумулятор разрядился, вы умножаете на ток разряда. Получается реальная ёмкость батареи в ампер-часах.

Если у вас нет резистора, то можете использовать автомобильные лампочки (12 вольт) подходящей ёмкости. Мощность лампочки подбираете в зависимости от того, какой разрядный ток вам нужен. То есть, если нужен ток разряда 2 ампера, то мощность будет 12 вольт умножить на 2 ампера. Итого 24 ватта.

Разрядка аккумулятора автомобильными лампочками

Важно! После разряда аккумулятор сразу ставьте на зарядку, чтобы он не находился в таком разряженном состоянии. Для необслуживаемых аккумуляторов такой разряд лучше не делать вообще. При таком глубоком разряде они могут потерять часть своей ёмкости.

Вернуться
 

Как выбрать ёмкость аккумулятора?

Для автомобилей аккумулятор можно подобрать по объёму двигателя. В таблице ниже можно посмотреть соответствие объёма двигателя ёмкости аккумулятора.

Ёмкость аккумулятора, А-чТранспортное средствоОбъем двигателя, л Ёмкость аккумулятора, А-чТранспортное средствоОбъем двигателя, л
55 легковые автомобили 1 — 1,6
60 легковые автомобили 1,3 — 1,9
66 легковые автомобили (кроссоверы, внедорожники) 1,4 — 2,3
77 грузовые автомобили малой грузоподъемности 1,6 — 3,2
90 грузовые автомобили средней грузоподъемности 1,9 — 4,5
140 грузовые автомобили 3,8 — 10,9
190 спецтехника (экскаваторы, бульдозеры) 7,2 — 12
200 грузовые автомобили (фуры, автопоезда) 7,5 — 17

Для легкового автомобиля класс седан или хэтчбек вполне хватит аккумуляторов ёмкостью 50─65 ампер-часов. Для внедорожников и крупных кроссоверов подойдут АКБ 70─95 ампер-часов. Если у вас автомобиль с дизельным двигателем и (или) большим числом потребителей тока в бортовой сети, то стоит взять аккумулятор с номинальной ёмкостью на 10─15 ампер-часов больше вышеназванных цифр.

Небольшой запас пригодиться и в зимнее время, когда из-за снижения температуры АКБ теряет часть своей ёмкости. Есть эмпирическая зависимость, согласно которой при снижении температуры ОС от 20 С на один градус аккумулятор теряет 1 ампер-час.

Излишняя ёмкость тоже ни к чему. Ведь бортовая сеть того или иного авто рассчитана на определённые характеристики АКБ. К примеру, генератор малолитражки просто не справится с зарядом АКБ для дизельного внедорожника. В результате батарея будет постоянно не заряжена до конца.

При этом никаких преимуществ более ёмкого аккумулятора вы не получите, а только переплатите лишнего за ненужные ампер-часы. Советуем также прочитать статью о ремонте аккумулятора автомобиля.
Надеемся, что статья оказалась для вас полезной, и теперь вы имеете представление об ампер-часах в аккумуляторе.

Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал!

Вернуться

Источник: https://akbinfo.ru/ustrojstvo/chto-takoe-amper-chasy-v-akkumuljatore.html

Что такое Ампер-часы в аккумуляторе и как их перевести в Ватт-часы?

Всем привет. Автономность работы ноутбука, мобильного телефона, источника бесперебойного питания -зависит от параметра аккумулятора, именуемой ёмкостью. Измеряется она в миллиампер-часах: mAh или мАч. Для АКБ маломощных устройств или ампер часах: Ah или Ач. Узнав, какой ёмкостью обладает АКБ, можно подвести черту к времени запитывания аккумулятором электроэнергии для потребляемого устройства. Об этом мы и поговорим в статье.

Почему измерение ёмкости проводится в ампер часах?

Что такое «Ампер в час»? – это единица измерения электрического заряда, основное назначение которое выражается ёмкостью АКБ. Внесистемной единице можно дать логическое объяснение.

СПРАВКА! Одним «Ач» считается заряженный электрон, что проходит на протяжении одного часа сквозь площадь металлического проводника при пропускании тока в 1 Ампер.

То есть теоретически – полностью заряженная батарея с ёмкостью в 1000 мАч готова демонстрировать силу тока в 1 А в течении 1 ч. Если потребуется ток 10А, то АКБ сможет выдать его в течении 0,1 ч. Если нужен ток в 0,2 А, батарея будет выдавать его за 5 часов. Логика перевода здесь ясно прослеживается.

В малогабаритных аккумуляторах для удобства счисления используют значение миллиампер в час. В редких случаях используют микроампер в час. Этими АКБ оснащаются малые устройства – в основном электроника.

В реалиях ёмкость батареи приводят, опираясь на двадцатичасовой цикл разряда до «Minimum»-значения «Umin» – тот параметр, до которого лучше не доводить перезаряжаемую батарею.

Рассмотрим на реальных примерах, что значит значение ёмкости.

Пример расчета выдаваемого тока в автомобильном АКБ

В авто используют увесистые аккумуляторы с большой емкостью. Например, ёмкость аккумулятора 6CT-62N равна 62 Ач. Из этого значения можно рассчитать силу тока, которая будет разряжать устройство равномерно до конечного напряжения. В автомобиле оно равно 10,8 В. Измерения делаются исходя из исходных данных:

  1. Ёмкость – 62 Ач.
  2. Время разряда – 20 часов.
  3. Рабочее U – 12 В.
  4. Конечное напряжение – 10,8 В.

Чтобы узнать, какой ток способен выдавать аккумулятор на протяжении 20 часов, следует:

62 / 20 = 3,1 А

Дополнительно, перевести ёмкость Ач можно в единицу измерения – кулон. 1 Кл/с = 1 А, или 1 Ач = 3600 Кл.

Перевод в Вт/ч

Изготовителей аккумуляторных батарей условно необходимо поделить на две касты:

  1. Первые указывают «запасаемый заряд» (в ампер/часах) аккумулятора.
  2. Вторые пишут «запасаемую энергию» в Втч.

Самое интересное, эти единицы измерения указывают на ёмкость аккумулятора. Для измерения максимально точного значения ёмкости путем перевода Втч в Ампер часов, необходимо провести математический расчет с использованием интегралов от показателя мгновенной мощности, которое выдает перезаряжаемая батарея при разряде.

Но если рассчитать нужно приблизительно, можно оперировать средними показателями напряжения и используемого тока, приведя все данные к такому знаменателю:

1 Вт = 1В*1А

Если приплюсовать сюда время, выйдет:

1Втч=1В*1Ач

Расшифровка формулы следующая – запасаемая энергия (ватт-час) с допустимой погрешностью равна произведению запаса заряда (Ампер часы в аккумуляторе) на напряжение (В, среднее).

Е=q*U

Или:

E=q*U*3600

Если Вт конвертировать в Дж.

Вернемся к примеру, с АКБ, который необходим для стартера. В нем сказано, что запасаемые заряд равен 62 Ач, рабочее напряжение – 12 В.

Ёмкость (запасаемая энергия) с допустимой погрешностью равняется:

62 Ач * 12 В = 744 Втч = 744 Втч*3600 = 2,678 МДж.

Применение АКБ

Есть множество типов аккумуляторов, которые используют в различных гаджетах, направлениях и системах:

  1. В энергетике, подстанциях телекоммуникационного оборудования, в качестве аварийного источника питания железнодорожных переездов применяются стационарные свинцовые аккумуляторы.
  2. Для питания шахтерских подъемников, средств связи, для запуска дизельных станций и двигателей авиации применяют Никель-кадмиевые АКБ.
  3. Для автономного питания портативных приборов используют Никель-металлогидридные АКБ.
  4. Портативные устройства, типа мобильного телефона, колонок, камер питаются с помощью Li-ion аккумуляторов.
  5. Некоторые портативные гаджеты могут снабжаться литий-полимерными АКБ. Их обычно позиционируют с повышенной безопасностью и увеличенным ресурсом, по сравнению с Li-ion.

Уже несколько десятилетий подряд Li-ion АКБ считаются наилучшими для небольших устройств из-за быстрого заряда, большей ёмкости в соизмерении с размером, имеют меньший вес и более долгий срок службы.

Что происходит в период эксплуатации?

К сожалению, со временем, все перезаряжаемые батареи проходят через процессы химического старения. В следствии этого, ёмкость постепенно уменьшается, что приводит к необходимости частого заряда. В дополнение к такому процессу может снижаться максимальная мгновенная производительность АКБ (ее еще называют пиковой).

Чтобы прибор с перезаряжаемой батареей корректно работало, все электрозависимые компоненты должны незамедлительно получать доступ к электропитанию.

Главным фактором, влияющим на мгновенную передачу заряда АКБ есть его полное сопротивление. Если оно высокое, то перезаряжаемая батарея не всегда сможет отдавать тот заряд, которой требуется для качественной работы прибора. Из-за этого оно может не запускаться или прекратить работать. Полное сопротивление АКБ может увеличиваться:

  1. На постоянной основе при химическом старении.
  2. Краткосрочно при низком уровне заряда.
  3. Временно при малых и отрицательных температурах воздуха.

Если же порог минимального напряжения для работы АКБ будет преодолён при увеличении сопротивления (то есть станет меньшим количество выдаваемых мАч) – автономная работа устройства поддерживаться не сможет.

Источник: https://WiFiGid.ru/poleznoe-i-interesnoe/mah

Ампер

Ампер – единица измерения силы электрического тока в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ. Имеет русское обозначение – А; международное обозначение – A.

Ампер, как единица измерения

Применение ампера

Представление ампера в других единицах измерения – формулы

Кратные и дольные единицы

Интересные примеры

Другие единицы измерения

Ампер, как единица измерения:

Ампер – единица измерения силы электрического тока в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ, названная в честь французского физика Андре Ампера.

Ампер имеет русское обозначение – А; международное обозначение – A.

Ампер – это сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2⋅10−7 ньютона (формулировка действовавшая до 20 мая 2019 года, принятая IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году).

Определение ампера, основанное на использовании численного значения элементарного электрического заряда, было принято на XXVI Генеральной конференции мер и весов (16 ноября 2018 года).

Формулировка, вступившая в силу 20 мая 2019 года, гласит, что ампер есть единица электрического тока в СИ.

Она определена путём фиксации численного значения элементарного заряда равным 1,602 176 634⋅10−19, когда он выражен единицей Кл, которая равна А·с, где секунда определена через ΔνCs.

Сила тока в проводнике равна 1 амперу, если за одну секунду через поперечное сечение этого проводника проходит электрический заряд, равный 1 кулону (6,241·10¹⁸ электронов).

А = Кл / с.

1 А = 1 Кл / 1 с.

Если конденсатор ёмкостью в 1 фарад заряжать током 1 ампер, то напряжение на обкладках будет возрастать на 1 вольт каждую секунду.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как определяется ток срабатывания токовой отсечки

А = (В · Ф) / с.

1 А = (1 В · 1 Ф) / 1 с.

В амперах измеряется также магнитодвижущая сила и разность магнитных потенциалов (устаревшее наименование – ампер-виток).

Кроме того, ампер относится к числу основных единиц в системе единиц МКСА.

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы ампер пишется со строчной буквы, а её обозначение – с заглавной (А). Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием ампера.

Применение ампера:

В амперах измеряется сила электрического тока в проводниках, а также магнитодвижущая сила и разность магнитных потенциалов (устаревшее наименование – ампер-виток).

Представление ампера в других единицах измерения – формулы:

Через основные и иные единицы измерения системы СИ ампер выражается следующим образом:

А = Кл / с.

А = В / Ом.

А = Вт / В.

А = (Вт / Ом)1/2.

А = (В · Ф) / с.

А = (Дж / (Ом · с)) 1/2.

где А – ампер, Кл – кулон, Ом – ом, В – вольт, Вт – ватт, Ф – фарад, с – секунда, Дж – джоуль.

Кратные и дольные единицы:

Кратные и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 А декаампер даА daA 10−1 А дециампер дА dA
102 А гектоампер гА hA 10−2 А сантиампер сА cA
103 А килоампер кА kA 10−3 А миллиампер мА mA
106 А мегаампер МА MA 10−6 А микроампер мкА µA
109 А гигаампер ГА GA 10−9 А наноампер нА nA
1012 А тераампер ТА TA 10−12 А пикоампер пА pA
1015 А петаампер ПА PA 10−15 А фемтоампер фА fA
1018 А эксаампер ЭА EA 10−18 А аттоампер аА aA
1021 А зеттаампер ЗА ZA 10−21 А зептоампер зА zA
1024 А иоттаампер ИА YA 10−24 А иоктоампер иА yA

Интересные примеры: 

В 1893 году было принято определение единицы измерения силы тока как тока, необходимого для электрохимического осаждения 1,118 миллиграммов серебра в секунду из раствора нитрата серебра. Предполагалось, что величина единицы при этом не изменится, однако оказалось, что она изменилась на 0,015%. Эта единица стала известна как международный ампер.

Электрогенераторы южноамериканского электрического угря могут генерировать напряжение до 1200 вольт при силе тока 1,2 А. Этого хватило бы, чтобы зажечь шесть стоваттных лампочек.

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/amper/

Что такое ампер часы в аккумуляторе

Аккумулятор – это хранилище энергии. Способность накапливать и отдавать энергию – совершаемая работа. Измеряется накопленная энергия единицами емкости ампер-часами(А*ч) или миллиампер-часами (мА*ч).

Каждая батарея обладает емкостью – способностью поддерживать работу на одном заряде с постоянной силой тока в течение определенного периода. Эта же величина влияет на количество энергии, принятое от зарядного устройства.

Способность накапливать энергию зависит от типа аккумуляторов и их размеров. Чем больше активная масса, тем большая мощность у аккумулятора.

Почему емкость аккумулятора измеряется в ампер часах

Единицы ампер-час нет в системе СИ, она используется только для обозначения энергии в батареях и аккумуляторах. Обозначает величина, энергию, полученную при пропускании тока в 1ампер в течение 60 минут через проводник.  По стандарту ГОСТ 2008 г  ампер-час определяется, как  способность аккумулятора выдавать ток в 200 А при t -180 C за измеренный промежуток времени.

Если на аккумуляторе написано 60 ампер часов, что это значит? Аккумулятор работает в границах рабочего напряжения, например от 14,6 до 10,8 В. Он может передать 50 % тока на пуск двигателя 30 А за 1 минут, силой тока 30 А. За это время мотор заведется и генератор пополнит АКБ энергией, а напряжение упадет до 13 В.

Как перевести показатель ампер в ампер-час, спрашивают в сетях. Никак. Ампер – сила тока. Амперчас – количество энергии, емкость. По другому – бак энергии, из которого отбирается ток в амперах. Чем больше отбирается, тем быстрее закончится запас в баке.

Как долго будет освещать салон автомобиля лампочка в 60 Вт. Чтобы определить, насколько хватит емкости аккумулятора, нужно узнать, сколько ватт в ампер-часе.

1 Вт*ч = 1 В х 1 А*ч, где Вт*ч – энергия Е.

Е = q x U

Это значит, в аккумуляторе запасено энергии 14,6 х 60 = 876 Вт*ч.

Разрядив батарею до 10,8 В оставим неизрасходованной энергию 10,8 х 60 = 648 Вт*ч.

Всего на освещение можно потратить 876 – 648 = 228 вт*ч.

Сколько времени будет освещаться салон от полностью заряженного аккумулятора автомобиля? 228 : 60 = 3 часа 40 минут.

Это наглядный пример, почему забытые потребители в салоне автомобиля садят емкость аккумулятора на ноль за ночь.

Сколько ампер часов в аккумуляторе автомобиля

Емкость батареи — величина переменная, зависит от индивидуальных особенностей аккумулятора. Обычно аккумулятор собирают последовательно, а это значит, емкость измеряется по самой слабой банке. Напряжение суммируется.

Известно, что жидкие кислотные аккумуляторы имеют 6 банок, каждая из них несет напряжение 2,1 – 2,15 В. Емкость – количество энергии в ампер-часах, запасенное в аккумуляторе. Этот показатель – характеристика паспортная.

Найти фактическую емкость можно, измеряя отдачу энергии от полного заряда до минимально возможного разряда при постоянном токе и сопротивлении. Засекается время и сила тока. Их произведение определяет емкость аккумулятора в ампер-часах. Показатель будет отличаться от паспортного, так как емкость аккумулятора постоянно снижается из-за дополнительных химических реакций.

Что представляет ампер-час, рассказывает видео специалист.

Источник: https://batts.pro/chto-takoe-amper-chasyi-v-akkumulyatore/

Закон ампера простыми словами: определение, формула, применение

На основе магнитных явлениях построено действие электротехнических устройств. Все современные электромоторы, генераторы и множество других электромеханических приборов работают по принципу взаимодействия электрического тока с окружающими его магнитными полями. Эти взаимодействия описывает знаменитый закон Ампера, названный так в честь своего первооткрывателя.

Влияние электричества на поведение магнитной стрелки впервые обнаружил Х. К. Эрстед. Он заметил, что вопреки ожиданию, магнитное поле не параллельно вектору тока, а перпендикулярно ему.

Развивая выводы Эрстеда, и продолжая исследования в этом направлении, Мари Ампер установил [1], что электричество взаимодействует не только с магнитами, но и между собой.

Заслуга Ампера в том, что он теоретически обосновал взаимное влияние токов и предоставил формулу, позволяющую вычислять силы этого взаимодействия.

Определение и формула

Экспериментальным путём Ампер установил, что между двумя параллельными проводниками, подключенными к постоянному току, действует притяжение (однонаправленные токи) либо отталкивание (если направления противоположные). Эти силы взаимодействия определяются параметрами токов (прямо пропорциональная зависимость), и расстоянием между проводниками (обратно пропорциональная зависимость).

Расчёт амперовой силы на единицу длины проводника осуществляется по формуле:

где F – сила, I1, I2 – величина тока в проводниках, а μ – магнитная проницаемость среды, окружающей проводники (см. рис. 1).

Природой взаимодействия является магнитное поле, образованное перемещаемыми по проводникам электрическими зарядами. Под влиянием магнитного поля на электрические заряды возникает сила магнитной индукции, которую обозначают символом B.

Линии, в каждой точке которых касательные к ним совпадают с направлением соответствующих векторов магнитной индукции, получили название линий электромагнитной индукции. Применяя мнемоническое правило буравчика, можно определить ориентацию в пространстве линий магнитной индукции. То есть, при ввинчивании буравчика в сторону, куда направлен вектор электрического тока, движение концов его рукоятки укажет направление векторов индукции.

Из сказанного выше следует, что в проводниках, с одинаково ориентированными токами, направления векторов магнитной индукции совпадают, а значит, векторы сил направлены навстречу друг к другу, что и вызывает притяжение.

Рис. 1. Взаимодействие параллельных проводников

Подобным образом проводники взаимодействуют не только между собой, но и с магнитными полями любой природы. Если такой проводник окажется в магнитном поле, то на элемент, расположенный в зоне действия магнита, будет действовать сила, которую именуют Амперовой:

Для вычисления модуля этой силы пользуются формулой: dF = IBlsinα , где α — угол, образованный векторами индукции и ориентацией тока.

Рассмотренную нами зависимость описывает закон Ампера, формулировка которого понятна из рисунка 2.

Рис. 2. Формулировка закона Ампера

Не трудно сообразить, что когда α = 900, то sinα = 1. В этом случае величина F приобретает максимальное значение: F = B*L*I, где L– длина проводника, оказавшегося под действием магнитного поля.

Таким образом, из закона Ампера вытекает:

  • проводник с током реагирует на магнитные поля.
  • действующая сила находится в прямо пропорциональной зависимости от параметров тока, величины магнитной индукции и размеров проводника.

Обратите внимание, что на данном рисунке 3 проводник расположен под углом 90º к линиям магнитной индукции, что вызывает максимальное действие магнитных сил.

Рис. 3. Проводник в магнитном поле

Направление силы Ампера

Принимая к сведению то, что сила – векторная величина, определим её направление. Рассмотрим случай, когда проводник с током расположен между двумя полюсами магнитов под прямым углом к линиям магнитной индукции.

Выше мы установили, что согласно закону Ампера, действующая на данный проводник сила, равна: F = B*L*I. Направление вектора рассматриваемой силы определяется по результатам векторного произведения:

Если полюса магнита статичны (неподвижны), то векторное произведение будет зависеть только от параметров электричества, в частности, от того, в какую сторону оно течёт.

Направление силы Ампера определяют по известному правилу левой руки: ладонь располагают навстречу магнитным линиям, а пальцы размещают вдоль проводника, в сторону устремления тока. На ориентацию силы Ампера указывает большой палец, образующий прямой угол с ладонью (см. рис. 4).

Рис. 4. Интерпретация правила

Измените мысленно направление электрического тока, и вы увидите, что направление вектора Амперовой силы изменится на противоположное. Модуль вектора имеет прямо пропорциональную зависимость от всех сомножителей, но на практике эту величину удобно регулировать путём изменения параметров в электрической цепи (например, для регулировки мощности электродвигателя).

Применение

Закон Ампера, а точнее следствия, вытекающие из него, используются в каждом электромеханическом устройстве, где необходимо вызвать движение рабочих элементов. Самым распространённым механизмом, работа которого базируется на законе Ампера, является электродвигатель.

Применение электромоторов настолько широкое, что его можно увидеть практически во всех сферах человеческой деятельности:

  • на производстве, в качестве приводов станков и различного оборудования;
  • в бытовой сфере (бытовая электротехника);
  • в электроинструментах;
  • на транспорте;
  • в устройствах автоматики, в офисной технике и во многих других сферах.

Из закона Ампера вытекает возможность получения электротока путём перемещения проводников, находящихся в магнитном поле. На данном принципе построены все генераторы электрического тока. Благодаря этой уникальной возможности, у нас появился доступ к использованию электроэнергии для различных потребностей.

Мы буквально окружены проявлением закона Ампера. Например, просмотр телепередачи сопровождается звуком, который транслируется через динамики. Но диффузор динамика приводит в движение сила Ампера. Мы разговариваем по телефону – там тоже есть динамик и микрофон. Принцип действия современных микрофонов также основан на законе Ампера.

Вход в помещение через автоматическую раздвижную дверь, поднятие на лифте, поездка в троллейбусе, трамвае, запуск двигателя автомобиля – всё это было бы невозможным, если бы не существовало взаимодействия электрического тока с силами магнитной индукции.

Ампер открыл перед человечеством такие возможности, без которых развитие научно-технического прогресса было бы невозможным. Влияние этого закона в электротехнике сравнимо с законами Ньютона, которые в своё время совершили революцию в механике. В этом огромная заслуга учёного-физика Мари Ампера, труды которого увенчались открытием в 1820 г. знаменитого закона.

Источник: https://www.asutpp.ru/zakon-ampera.html

Что такое Ампер

Ампер — Единица силы электрического тока.

Значение слова Ампер по Ожегову:

Ампер — Единица силы электрического тока

Ампер в Энциклопедическом словаре:

Ампер — единица силы электрического тока в СИ, обозначается А. 1А = 3.109 в единицах СГСЭ=0,1 в единицах СГСМ. названа по имени А. Ампера. 2)Единица магнитодвижущей силы в СИ (старое наименование ампер-виток). 1 А =0,4 p гильберта = 14p.3.109 ед. СГСЭ.

(Ampere) АндреМари (1775-1836) — французский ученый, иностранныйчлен Петербургской АН (1830), один из основоположников электродинамики. Предложил правило, названное его именем, открыл (1820) механическоевзаимодействие токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера). Построил первую теорию магнетизма.

Значение слова Ампер по словарю мер:

Ампер — Единица силы эл. тока, магн. потенциала, разности магн. потенциалов, и магнитодвижущей силы в СИ, МКСА. Была введена в 1881 г. Кратные и дольные единицы: килоампер, миллиампер, микроампер, наноампер, пикоампер.

Значение слова Ампер по словарю Ушакова:

АМПЕР, ампера, р. мн. ампер, м. (физ.). Единица измерения силы электрического тока. (По имени фр. физика Ampиre.)

Определение слова «Ампер» по БСЭ:

Ампер — Ампер (Ampйre)
Андре Мари (22.1.1775, Лион, — 10.6.1836, Марсель), французский физик и математик, один из основоположников электродинамики, член Парижской АН (1814). А. родился в аристократической семье. С 14 лет, прочитав все 20 томов
«Энциклопедии» Д. Дидро и Ж. Л. Даламбера, он всецело отдался занятиям естественными науками и математикой. В 1801 А.

занял кафедру физики в Центральной школе г. Бурк-ан-Брес, а в 1805 получил место репетитора в Политехнической школе в Париже. В этот период им опубликованы работы по теории вероятностей, приложению вариационного исчисления к задачам механики и ряд исследований по математическому анализу. С 1824 профессор Нормальной школы в Париже.
Работы А. в области физики поставили его в ряд крупнейших учёных. После открытия в 1820 X. К.

Эрстедом действия электрического тока на магнитную стрелку А. предложил «правило пловца» для определения направления отклонения магнитной стрелки током. Дальнейшие исследования привели А. к открытию механического взаимодействия электрических токов и установлению количественного соотношения для определения силы этого взаимодействия (Ампера закон). А.

построил первую теорию Магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов, согласно которой магнитные свойства вещества обусловлены электрическими токами, циркулирующими в молекулах. Теория магнетизма А. покончила с представлениями о
«магнитной жидкости» как особом носителе магнитных свойств и была предвестником электронной теории магнетизма. после А. магнетизм стал частью электродинамики.

Электродинамическая теория изложена А. в его сочинении «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта»
(1826). В конце жизни А. разработал классификацию науки своего времени, изложенную в работе «Опыт философии наук» (1834).
Соч.: Journal et correspondance de Andrй Marie Ampиre, 9 йd., P., 1893. Correspondance du grand Ampere, publ. par L. de Launay, v. 1-3, P., 1936-43. в рус. пер.

— Электродинамика, М., 1954 (имеется библиография трудов А. и литература о нём).
Лит.: Белькинд Л. Д., А. М. Ампер. 1775-1836, М., 1968 (библ., с. 234-251).

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое шаговое напряжение и каков механизм поражения человека им

Ампер — 1) единица силы электрического тока, входит в число основных единиц Международной системы единиц и системы электрических и магнитных единиц МКСА. Названа в честь французского физика А. Ампера. русское обозначение — а, международное А. С момента введения А. в качестве единицы силы тока (1881, 1-й Международный конгресс электриков) его определение претерпело ряд изменений. Вначале А. был определён как сила тока, который протекает по проводнику сопротивлением в 1 ом при разности потенциалов на концах проводника в 1 в. При этом вольт определялся как 108, а ом — как 109 соответствующих единиц электромагнитной системы СГСМ.
Трудности практического воспроизведения теоретически установленных абсолютных электрических единиц привели к введению международных электрических единиц (1893), основанных на вещественных эталонах. Международный А. был определён как сила неизменяющегося электрического тока, который, проходя через водный раствор азотнокислого серебра, выделяет 1,11800 мг серебра в 1 сек. Прогресс, достигнутый затем в области электрических измерений, позволил отказаться от вещественного эталона А. (с 1948). В ГОСТ 9867-61
«Международная система единиц» А. определяется через механическое взаимодействие двух токов (см. Ампера закон): «А. есть сила неизменяющегося тока, который, будучи поддерживаем в двух параллельных прямолинейных проводниках бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенных на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2Ч10&minus.7 единицы силы системы МКС на 1 м длины». А. воспроизводится с помощью т. н. токовых весов, или ампер-весов, которые позволяют с высокой точностью определить силу механического взаимодействия двух катушек с током, а следовательно, и значение силы тока. Международный А. мало отличается от абсолютного А.: 1 амежд = 0,99985а.
2) Единица магнитодвижущей силы (в системах СИ и МКСА): «А. — магнитодвижущая сила вдоль замкнутого контура, сцепленного с контуром постоянного тока силой 1 а». Соотношение между Гильбертом (единицей системы СГС) и А.: 1 гб = 10/(4 &pi.)
а = 0,7958а. Старое наименование единицы магнитодвижущей силы — ампер-виток (ав).
Лит.: Маликов С. Ф., Единицы электрических и магнитных величин. Исторический очерк, 2 изд., М. — Л., 1960. Бурдун Г. Д., Единицы физических величин, 4 изд., М., 1966. Бурдун Г. Д., Калашников Н. В. и Стоцкий Л. Р., Международная система единиц, М., 1964.
А. М. Ампер.

Источник: https://xn----7sbbh7akdldfh0ai3n.xn--p1ai/amper.html

Ампер: обозначение и определение силы тока, как расписать единицу измерения математическим способом

Традиционный символ I происходит от французского словосочетания intensité du courant, что на русском языке означает «сила тока». Эта фраза часто используется в старых текстах. В современной практике её зачастую укорачивают до слова «ток». Обозначение I было впервые использовано самим Андре-Мари Ампером, в честь которого названы единица электрического тока и разработанный им закон.

Великий учёный

Имя André-Marie Ampère увековечено среди имён других 72 учёных на первом этаже Эйфелевой башни. Его вклад в науку заложил фундамент для понимания явлений электромагнетизма.

Хоть Андре-Мари был не первым человеком, обнаружившим связь между электричеством и магнетизмом, он впервые попытался теоретически объяснить и продемонстрировать, как в математических выражениях расписывается связь между этими явлениями.

Ампер с помощью устройства собственного изобретения смог измерить ток, а не просто зафиксировать его присутствие.

Учёный родился в Лионе в 1775 году и был современником Французской революции. Будучи сыном коммерсанта и чиновника, он с ранних лет проявлял страсть к математике, а став подростком, читал сложные трактаты Эйлера и Лагранжа. Получил должность профессора математики Парижской политехнической школы в 1809 году, а в 1814 г. был избран членом Академии наук. Хоть Андре-Мари преподавал математику, его интересы распространялись на многие области, в том числе на химию и физику.

Наиболее значимый документ Ампера по теории электричества был опубликован в 1826 году. Теоретические основы, представленные в этом труде, стали фундаментом для дальнейших открытий в области электричества и магнетизма. Получив известность и признание в высокоуважаемых академиях и научных организациях мира, Ампер избегал публичности и чувствовал себя счастливым только в скромной лаборатории в Париже.

Несмотря на достижения и место в обществе, судьба учёного сложилась довольна трагично. В 1793 году его отца гильотинировали за политические убеждения. Это событие стало причиной глубокой депрессии Андре-Мари и едва не свело его с ума. Первая жена рано ушла из жизни после продолжительной болезни, второй брак был неудачным и несчастливым. Сам Ампер умер в 1836 году от воспаления лёгких в Марселе и был похоронен на кладбище Монмартр в Париже.

Электрический ток

Электричеством называют форму энергии, основанной на наличии электрических зарядов в веществе. Вся материя состоит из атомов, а атомы содержат заряженные частицы.

Каждый протон в атомном ядре содержит одну единицу положительного электрического заряда, а каждый электрон, вращающийся вокруг ядра, несёт в себе единицу отрицательного.

Электрические явления возникают, когда электроны покидают атомы: потеря одного или нескольких из них превращает атом в положительно заряженный ион. Все явления, происходящие с зарядами, могут быть отнесены к двум основным категориям:

  • статическое электричество;
  • электрический ток.

Первый термин описывает поведение зарядов в состоянии покоя. Подобные явления хорошо иллюстрируют наэлектризованные волосы — они будут отталкиваться друг от друга, поскольку обладают одним зарядом.

Электрический ток имеет отношение к поведению зарядов в движении. Чтобы они перемещались непрерывно, им нужно обеспечить беспрепятственный маршрут. Путь для зарядов называют электрической цепью. Простейшая электрическая цепь, как правило, состоит из следующих элементов:

  • источника;
  • нагрузки;
  • соединяющих проводников.

Электрическим током называют любое движение носителей электрических зарядов: субатомных частиц (электронов или протонов), ионов (атомов, потерявших или набравших электроны) или квазичастиц (дырок в полупроводниках, которые можно рассматривать в качестве положительно заряженных носителей).

Ток в проводнике представляет собой движение электронов в одном направлении (постоянный) или с периодической сменой направления движения (переменный). В газах и жидкостях он состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных в обратном. Существуют и другие его виды, например, пучки протонов, позитронов или других заряженных мюонов в ускорителях частиц.

В отношении общепринятого направления тока существует некоторое противоречие, основа которого была заложена более двух веков назад. Поскольку в те времена электроны ещё не были обнаружены, учёные предположили, что перемещаемые частицы несли положительный заряд. Традиция обозначать направление тока как направление движения положительных частиц не забыта и сейчас, хоть в проводниках носителями заряда являются электроны.

Единица и определение

Важнейшей характеристикой для описанных явлений является количественное измерение потока заряженных частиц. Этот показатель называют силой тока, его единица измерения — ампер (обозначается A).

В численном выражении 1 ампер равен единичному заряду (1 кулону), проходящему через точку в цепи за единицу времени (1 секунду). Таким образом, A можно рассматривать как скорость потока I=Q/T, имеющую такой же смысл для заряда, как и скорость для физических тел.

Широко применяются следующие кратные единицы:

  • 10 −6А — микроампер мкА;
  • 10 −3А — миллиампер мА;
  • 10 3А — килоампер кА.

Эволюция эталона

В знак признания фундаментальных работ великого физика André-Marie Ampère название ампер было принято в качестве электрической единицы измерения на международной конвенции в 1881 году.

По международному определению 1883 года 1ампером являлся ток, способный при прохождении раствора нитрата серебра выделить 0,001118000 грамм серебра за секунду.

Более поздние замеры показали, что принятый эквивалент составлял 0,99985 A, поэтому способы расписать ампер через явления электролиза со временем перестали удовлетворять из-за растущих требований к точности.

С 1948 года A (amper) был определён в Международной системе единиц как неизменяющийся ток, протекающий в двух параллельных проводниках бесконечной длины и ничтожно малого сечения, помещённых на расстоянии одного метра друг от друга в вакууме, и производящий между ними силу взаимодействия, равную 2х10 -7 ньютонов на метр длины. Это определение базируется на явлении электромагнетизма, связывая метр, килограмм и электрические единицы магнитной постоянной (1.25663706х10 -6 м кг с -2 А -2).

Реализация такого эталона основана на работе сложных электромеханических устройств. Их точность ограничивается десятимиллионными долями, что недостаточно для современных нужд.

Эта проблема классического определения ампера привела к новой практической реализации. В соответствии с ней все электрические единицы рассматриваются как производные от электрических квантовых стандартов на основе эффекта Джозефсона и квантового эффекта Холла.

Подобная привязка позволяет воспроизводить единицу с точностью до миллиардных долей.

Будущее величины в СИ

В 2005 году Международный комитет мер и весов начал первые приготовления к переопределению единиц СИ с целью привязки их к естественным константам. В соответствии с таким взглядом на эталоны ампер будет определяться подсчётом одиночных частиц с элементарным зарядом e. На основании решения 2014 года пересмотр вступает в силу в 2018 году.

Элегантная реализация нового определения A теоретически возможна с помощью одноэлектронных насосов, производящих электрический ток через синхронизированный контролируемый транспорт одиночных электронов. Некоторые международные исследования в этом направлении уже близки к достижению такой амбициозной цели.

Воздействие на человека

В большинстве случаев электрический ток представляет собой поток электронов. Поскольку ампер является мерой количества заряда, проходящего в секунду, нетрудно будет посчитать количество электронов в перемещённом заряде: 1 Кл = 6,24151·10 18.

То есть один ампер равен потоку 6340 квадриллионов частиц в секунду. Это колоссальная цифра, но вряд ли она иллюстративна для сравнительного понимания, когда показатель чего-либо измеряют в амперах.

В этом помогут следующие повседневные примеры:

  • 160х10 -19 — один электрон в секунду;
  • 0,7х10 -3 — слуховой аппарат;
  • 5х10 -3 — пучок в кинескопе телевизора;
  • 150х10 -3 — портативный ЖК телевизор;
  • 0,2 — электрический угорь;
  • 0,3 — лампа накаливания;
  • 10 — тостер, чайник;
  • 100 — стартер автомобиля;
  • 30х10 3 — удар молнии;
  • 180х10 3 — дуговая печь для ферросплавов;
  • 5х10 6 — дуга между Юпитером и Ио.

Порог смертельно опасного воздействия на человеческий организм начинается с 18 мА. Ток, превышающий это значение и проходящий через грудную клетку, способен стимулировать мышцы груди таким образом, что их спазмы могут вызвать полную остановку дыхания. Другой опасный эффект при подобном воздействии связан с фибрилляцией желудочков сердца. Основные факторы летальности:

  1. Сила тока. Так как сопротивление между точками входа и выхода — постоянная величина, по закону Ома высокое напряжение делает вероятным высокий ампераж.
  2. Маршрут протекания. Наиболее опасны для сердечной мышцы направления рука-рука и передняя-задняя части грудной клетки.
  3. Индивидуальная чувствительность к воздействию электричества и особенности организма (сопротивление кожи и её влажность, возраст и пол, заболевания, наличие медицинских имплантов).
  4. Продолжительность воздействия.

Вам это будет интересно  Установка и сборка электрического щитка

Большое влияние на тяжесть поражения током оказывает также неспособность отпустить источник. При условии, что пальцы человека держат в руках один из контактов под напряжением, многие взрослые люди не могут отпустить источник при протекающем постоянном токе менее 6 мА. При 22 мА это будет не под силу всем людям. 10 мА для человека, находящегося в воде, достаточно, чтобы вызвать полную потерю контроля над мышцами.

Практические измерения

Подсчёт количества электронов в проводнике с секундомером в руке практически неосуществим, поэтому ток измеряют специальными приборами (амперметрами) или косвенными расчётами. Амперметры устроены таким образом, что они реагируют на магнитное поле, создаваемое измеряемым током. Существуют различные типы подобных измерительных приборов, но все они основаны на одном принципе. Общие правила измерений силы тока можно свести к следующему перечню:

  1. Амперметр всегда включается последовательно к нагрузке, при измерениях ток должен протекать через прибор. Подключение прибора параллельно может привести к протеканию в нём слишком больших токов, что способно вызвать его выход из строя.
  2. Для высокой точности измерений внутреннее сопротивление прибора должно быть настолько низким, насколько это возможно, чтобы не влиять на параметры цепи.
  3. Следует позаботиться о виде тока (AC или DC). В случае с постоянным обязательно обратить внимание на полярность.
  4. Диапазон измерений должен быть настолько большим, насколько это возможно без вреда для точности. Важно, чтобы неизмеряемое значение не оказалась за пределами шкалы.

Возможны случаи, когда контур невозможно разомкнуть для замеров или нужное место в цепи труднодоступно. В таких ситуациях измерение можно выполнить косвенно. Определив падение напряжения на резисторе, можно с помощью закона Ома определить ток. Косвенные измерения удобно производить мультиметром — прибором, объединяющим функции омметра, вольтметра и амперметра.

В ситуациях, когда ток слишком высок для того, чтобы измерить его стандартным прибором, используют шунтирование. Самый дешёвый и простой способ — параллельное присоединение к участку резистора с омметром. Применение для измерений трансформатора тока добавляет важное преимущество, заключающееся в создании гальванической развязки между измерительным прибором и схемой, в которой измеряется ток. Но в этом случае анализ возможен только для переменного тока.

Измерения тока на реальных схемах выполняются в большинстве случаев для двух целей. Основная задача замеров — контроль за питанием. Вторая функция анализа токов заключается в определении неисправностей или превышения допустимого ампеража.

Очень важен выбор правильной технологии снятия показаний, чтобы компоненты контрольного оборудования способны были должным образом работать в пиковых и аварийных режимах. Современное развитие цифровой и компьютерной техники значительно расширило возможности точного измерения и исследования токов косвенными методами, а полупроводниковые технологии недалёкого будущего обещают дозировать электричество с точностью до единичного заряда.

Источник: https://rusenergetics.ru/novichku/amper

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрогенератор
Как правильно хранить гелевый аккумулятор

Закрыть