Какое явление положено в основу определения единицы силы тока
Обновлено: 01.06.2024
Упорядоченное, не хаотичное перемещение заряженных частиц под действием силы электрического поля называется электрическим током. Ток возникает в газообразных, жидких и твердых веществах. Сила тока относится к числу базовых физических величин в теории и практике электромагнетизма, поэтому необходимо знать в каких единицах может измеряться сила тока.
Определение силы тока
Силой тока — это физическая величина, равная электрическому заряду q, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени:
где I — сила тока, t — время (в системе СИ единицей времени является секунда).
За единицу измерения силы тока в международной системе единиц СИ принят ампер, получивший свое название в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775-1836 г.г.), который впервые сформулировал понятие силы тока. Сокращенное обозначение единицы пишется с заглавной буквы А.
Рис. 1. Портрет Андре-Мари Ампера
При силе тока в 1 А через поперечное сечение проводника за 1 с проходит электрический заряд величиной 1 К (кулон).
Протекание электрического тока проявляется различных химических реакциях (в электролитах), в свечении или нагревании вещества, а также в магнитном взаимодействии проводников. Оказалось, что из всех известных проявлений тока только магнитное взаимодействие воспроизводится вместе с электрическим током всегда, при любых условиях, в любых средах и в вакууме.
По этой причине магнитное взаимодействие проводника с током было выбрано в системе СИ для определения силы тока ампера (А).
В системе СИ ампер является одной из семи основных единиц для физических величин, пользуясь которыми можно выразить все остальные единицы. Кроме ампера — это метр (м), килограмм (кг), секунда (с), моль (моль), температура (кельвин, К). Например, сила измеряется в ньютонах (Н), который равен:
Определение единицы силы тока
Напомним, что при прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока в противоположных направлениях — отталкиваются. Этот эффект обнаружил Ампер и назвал его электромагнитным взаимодействием.
Рис. 2. Схема опыта Ампера для взаимодействия двух параллельных токов
Действующее на сегодняшний день определение единицы силы тока было сформулировано и принято в 1948 г.:
Ампер — сила постоянного тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника 1 метр силу взаимодействия, равную 2*10-7 Н (ньютона).
Дополнительные единицы
На практике для удобства записи, для очень маленьких или очень больших токов, часто применяют кратные и дольные единицы от основной. Напомним, что кратными называют единицы намного больше основной, а дольными — намного меньше основной:
- Наноампер — 1 нА = 0,000000001=1,0*10-9 А;
- Микроампер — 1 мкА = 0,000001 А;
- Миллиампер — 1 мА = 0,001 А;
- Килоампер — 1 кА = 1000 А;
- Мегаампер — 1МА = 1000000 А= 1,0*106 А.
Международное бюро мер и весов (находится в г. Севр, Франция), которое отвечает за обеспечение существования системы СИ, в 2019 г. планирует введение некоторых изменений в определениях основных единиц. Изменения будут внесены в определения кельвина, килограмма, моля и ампера. Эта реформа не повлияет на жизнь большинства людей. Необходимость этого мероприятия вызвана требованиями повышения точности в научных экспериментах и приборостроении. На основании опубликованных документов будут разработаны и утверждены государственные стандарты в странах, использующих систему СИ. На следующем этапе будут внесены корректировки в школьных и вузовских учебниках физики. Пока действующим является определение ампера, утвержденное в 1948 году.
Рис. 3. Примеры амперметров
Измерение тока в электрических цепях производится с помощью амперметров. Для калибровки шкал этих приборов (стрелочных и цифровых) очень важное значение имеет универсальность и точность самой единицы измерения — ампера.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали что такое сила электрического тока, и как она связана с величиной электрического заряда. Единица измерения силы тока — ампер. Определение единицы измерения силы тока основано на силовом магнитном взаимодействии проводников, по которым течет ток. Дополнительно, когда величины токов много больше или, наоборот, много меньше 1 ампера, допускается использование дольных и кратных единиц: наноампер, микроампер, килоампер, мегаампер и др.
Читайте также: