Ампер как найти: Как высчитать амперы зная мощность и напряжение: формула

Закон Ампера: формула, определение, применение

Закон Закон Ампера — один из важнейших и полезнейших законов в электротехнике, без которого немыслим научно-технический прогресс. Этот закон был впервые сформулирован в 1820 году Андре Мари Ампером. Из него следует, что два расположенные параллельно проводника, по которым проходит электрический ток, притягиваются, если направления токов совпадают, а если ток течёт в противоположных направлениях, то проводники отталкиваются. Взаимодействие здесь происходит посредством магнитного поля, которое перманентно возникает при движении заряженных частиц. Математически закон Ампера в простой форме выглядит так:

F = BILsinα,

где F — это сила Ампера (сила, с которой проводники отталкиваются или притягиваются), где B — магнитная индукция; I — сила тока; L — длина проводника; α — угол между направлением тока и направлением магнитной индукции.

Интересное видео с уроком о силе Ампера:

Любые узлы в электротехнике, где под действием электромагнитного поля происходит движение каких-либо элементов, используют закон Ампера. Самый широко распространённый и используемый чуть-ли не во всех технических конструкциях агрегат, в основе своей работы использующий закон Ампера — это электродвигатель, либо, что конструктивно почти то же самое, генератор.

Именно под действием силы Ампера происходит вращение ротора, поскольку на его обмотку влияет магнитное поле статора, приводя в движение. Любые транспортные средства на электротяге для приведения во вращение валов, на которых находятся колёса, используют силу Ампера (трамваи, электрокары, электропоезда и др). Также магнитное поле приводит в движение механизмы электрозапоров (электродвери, раздвигающиеся ворота, двери лифта). Другими словами, любые устройства, которые работают на электричестве и имеющие вращающиеся узлы основаны на эксплуатации закона Ампера. Также он находит применение во многих других видах электротехники, например, в громкоговорителях.

В громкоговорителе или динамике для возбуждения мембраны, которая формирует звуковые колебания используется постоянный магнит. На него под действием электромагнитного поля, создаваемого расположенным рядом проводником с током, действует сила Ампера, которая изменяется в соответствии с нужной звуковой частотой.

Ещё одно видео о законе Ампера смотрите ниже:

Формула силы Ампера в физике

Содержание:

Определение и формула силы Ампера

Определение

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера. Ее обозначения:
$\bar{F}, \bar{F}_A$ . Сила Ампера векторная величина. Ее направление определяет
правило левой руки: следует расположить ладонь левой руки так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в нее.
Вытянутые четыре пальца указывали направление силы тока. В таком случае отогнутый на
большой палец укажет направление силы Ампера (рис.1).

Закон Ампера

Элементарная сила Ампера
($d\bar{F}_A$) определена законом (или формулой) Ампера:

$$d \bar{F}_{A}=I d \bar{l} \times \bar{B}(1)$$

где I – сила тока,
$d \bar{l}$ – малый элемент длины проводника – это вектор, равный
по модулю длине проводника, направленный в таком же направлении как вектор плотности тока,
$\bar{B}$ – индукция магнитного поля, в которое помещен проводник с током.

Иначе эту формулу для силы Ампера записывают как:

$$d \bar{F}_{A}=\bar{j} \times \bar{B} d V(2)$$

где $\bar{j}$ – вектор плотности тока, dV – элемент объема проводника.

Модуль силы Ампера находят в соответствии с выражением:

$$d F=I \cdot B \cdot d l \cdot \sin \alpha(3)$$

где $\alpha$ – угол между векторами магнитной индукции и направление течения тока. Из выражения (3) очевидно, что
сила Ампера максимальна в случае перпендикулярности линий магнитной индукции поля по отношению к проводнику с током. {7}$ Гн/м(или Н/А² ) – магнитная постоянная.
Проводники с токами одного направления притягиваются. Если направления токов в проводниках различны, то они отталкиваются.
Для рассмотренных выше параллельных проводников бесконечной длины сила Амперана единицу длины может быть вычислена по формуле:

$$\frac{F}{l}=\frac{\mu_{0}}{2 \pi} \frac{I_{1} I_{2}}{d}$$

Формулу (6) в системе СИ применяют для получения количественного значения магнитной постоянной.

Единицы измерения силы Ампера

Основной единицей измерения силы Ампер (как и любой другой силы) в системе СИ является: [F_A]=H

В СГС: [F_A]=дин

Примеры решения задач

Пример

Задание. Прямой проводник длины l с током I находится в однородном магнитном поле B. На проводник
действует сила F. Каков угол между направлением течения тока и вектором магнитной индукции?

Решение. На проводник с током, находящийся в магнитном поле действует сила Ампера, модуль которой для
прямолинейного проводника с током расположенном в однородном поле можно представить как:

$$F=F_{A}=I B \operatorname{lsin} \alpha$$

где $\alpha$ – искомый угол. Следовательно:

$$\alpha=\arcsin \left(\frac{F}{I B l}\right)$$

Ответ. $\alpha=\arcsin \left(\frac{F}{I B l}\right)$

Слишком сложно?

Формула силы Ампера не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Пример

Задание. Два тонких, длинных проводника с токами лежат в одной плоскости на расстоянии d друг от друга.
Ширина правого проводника равна a. По проводникам текут токи I₁ и I₂ (рис.1). Какова, сила Ампера, действующая
на проводники в расчете на единицу длины?

Решение. За основу решения задачи примем формулу элементарной силы Ампера:

$$d \bar{F}_{A}=I d \bar{l} \times \bar{B}(2.1)$$

Будем считать, что проводник с током I₁ создает магнитное поле, а другой проводник в нем находится.Станем искать силу
Ампера, действующую на проводник с током I₂. Выделим в проводнике (2) маленький элемент dx (рис.1), который находится
на расстоянии x от первого проводника. Магнитное поле, которое создает проводник 1 (магнитное поле бесконечного прямолинейного проводника с
током) в точке нахождения элементаdxпо теореме о циркуляции можно найти как:

$$B \cdot 2 \pi x=\mu_{0} I_{1} \rightarrow B=\frac{\mu_{0} I_{1}}{2 \pi x}$$

Вектор магнитной индукции в точке нахождения элемента dx направлен перпендикулярно плоскости
рисунка, следовательно, модуль элементарной силы Ампера, действующий на него можно представить как:

$$B \cdot 2 \pi x=\mu_{0} I_{1} \rightarrow B=\frac{\mu_{0} I_{1}}{2 \pi x}$$

где ток, который течет в элементе проводника dx, выразим как:

$$B \cdot 2 \pi x=\mu_{0} I_{1} \rightarrow B=\frac{\mu_{0} I_{1}}{2 \pi x}$$

Тогда выражение для dF_A, учитывая (2.2) и (2.4) запишем как:

$$B \cdot 2 \pi x=\mu_{0} I_{1} \rightarrow B=\frac{\mu_{0} I_{1}}{2 \pi x}$$

где из рис.1 видно, что $a \leq x \leq a+b$, по условию задачи силу следует
найти на единицу длины, значит $0 \leq l \leq 1$ . Для нахождения суммарной силы Ампера, действующей на проводник (2) возьмем двойной интеграл от выражения (2. {a+b} \frac{\mu_{0} I_{1}}{2 \pi x} \cdot \frac{I_{2}}{b} d x=\frac{\mu_{0} I_{1}}{2 \pi} \cdot \frac{I_{2}}{b} \ln \left|\frac{a+b}{a}\right|$$

Проводники действуют друг на друга с силами равными по модулю и так как токи направлены одинаково, то они притягиваются.

Ответ. $F_{A}=\frac{\mu_{0} I_{1}}{2 \pi} \cdot \frac{I_{2}}{b} \ln \left|\frac{a+b}{a}\right|$

Читать дальше: Формула силы выталкивания.

Формула силы тока

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сила тока определяется как отношение количества заряда, прошедшего через какую-то поверхность, ко времени прохождения.

В формуле – сила тока, – количество заряда, – время.

Единица измерения силы тока – А (ампер).

Обычно под поверхностью, через которую прошёл заряд, понимают сечение проводника. В цепях с постоянным током силу тока находят по закону Ома:

Где – напряжение, – сопротивление проводника. Прибор, которой используется для измерения силы тока, называют амперметром.

Примеры решения задач по теме «Сила тока»

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2

Задание	Через сечение проводника за 1 минуту прошёл заряд 10 Кл. Найти сопротивление участка цепи, если напряжение в нём 50 В.
Решение	Найдём силу тока через заряд:     По закону Ома:     Сопоставим формулы:     Подставим числа: (Ом)
Ответ	Сопротивление цепи равно 300 Ом.

Урок 3. магнитная индукция. действие магнитного поля на проводник с током и движущуюся заряженную частицу — Физика — 11 класс

Физика, 11 класс

Урок 3. Магнитная индукция. Действие магнитного поля на проводник и движущуюся заряжённую частицу

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) магнитное поле;

2) вектор магнитной индукции, линии магнитной индукции;

3) сила Ампера, сила Лоренца;

4) правило буравчика, правило левой руки.

Глоссарий по теме

Магнитная индукция – векторная величина, характеризующая величину и направление магнитного поля.

Сила Ампера – сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током.

Сила Лоренца – сила, действующая со стороны магнитного поля на движущую частицу с зарядом.

Правило «буравчика» — правило для определения направления магнитного поля проводника с током.

Правило левой руки – правило для определения направления силы Ампера и силы Лоренца.

Соленоид – проволочная катушка.

Рамка с током – небольшой длины катушка с двумя выводами из скрученного гибкого проводника с током, способная поворачиваться вокруг оси, проходящей через диаметр катушки.

Основная и дополнительная литература по теме урока

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.,. Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций. М.: Просвещение, 2014. – С. 3 – 20

2. А.П. Рымкевич. Сборник задач по физике. 10-11 классы. — М: Дрофа, 2009. – С.109 — 112

Основное содержание урока

Магнитное поле – особый вид материи, которая создаётся электрическим током или постоянными магнитами. Для демонстрации действия и доказательства существования магнитного поля служат магнитная стрелка, способная вращаться на оси, или небольшая рамка (или катушка) с током, подвешенная на тонких скрученных гибких проводах.

Рамка с током и магнитная стрелка под действием магнитного поля поворачиваются так, что северный полюс (синяя часть) стрелки и положительная нормаль рамки указывают направление магнитного поля.

Магнитное поле, созданное постоянным магнитом или проводником с током, занимает всё пространство в окрестности этих тел. Магнитное поле принято (удобно) изображать в виде линий, которые называются линиями магнитного поля. Магнитные линии имеют вихревой характер, т.е. линии не имеют ни начала, ни конца, т.е. замкнуты. Направление касательной в каждой точке линии совпадает с направлением вектора магнитной индукции. Поля с замкнутыми линиями называются вихревыми.

Магнитное поле характеризуется векторной величиной, называемой магнитной индукцией. Магнитная индукция характеризует «силу» и направление магнитного поля – это количественная характеристика магнитного поля.

Она обозначается символом За направление вектора магнитной индукции принимают направление от южного полюса к северному магнитной стрелки, свободно установившейся в магнитном поле.

Направление магнитного поля устанавливают с помощью вектора магнитной индукции.

Направление вектора магнитной индукции прямого провода с током определяют по правилу буравчика (или правого винта).

Правило буравчика звучит следующим образом:

если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.

Направление магнитного поля внутри соленоида определяют по правилу правой руки.

Определим модуль вектора магнитной индукции.

Наблюдения показывают, что максимальное значение силы, действующей на проводник, прямо пропорционально силе тока, длине проводника, находящегося в магнитном поле.

F_max ~ I; F ~ Δl.

Тогда, зависимость силы от этих двух величин выглядит следующим образом

Отношение зависит только от магнитного поля и может быть принята за характеристику магнитного поля в данной точке.

Величина, численно равная отношению максимальной силы, действующей на проводник с током, на произведение силы тока и длины проводника, называется модулем вектора магнитной индукции:

Единицей измерения магнитной индукции является 1 тесла (Тл).

1Тл = 1Н/(1А∙1м).

Закон Ампера:

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, равна произведению модуля магнитной индукции, силы тока, длины проводника и синуса угла между вектором магнитной индукции и направлением тока:

где α – угол между вектором B и направлением тока.

Направление силы Ампера определяется правилом левой руки:

Если ладонь левой руки развернуть так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90⁰ большой палец покажет направление силы Ампера.

Сила Ампера — сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля.

Сила Лоренца – сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля. Её численное значение равно произведению заряда частицы на модули скорости и магнитной индукции и синус угла меду векторами скорости и магнитной индукции:

– заряд частицы;

– скорость частицы;

B – модуль магнитной индукции;

– угол между векторами скорости частицы и магнитной индукции.

Направление силы Лоренца также определяют по правилу левой руки:

Если четыре вытянутых пальца левой руки направлены вдоль вектора скорости заряженной частицы, а вектор магнитной индукции направлен в ладонь, то отведённый на 90⁰ большой палец покажет направление силы Лоренца. Если частица имеет заряд отрицательного знака, то направление силы Лоренца противоположно тому направлению, которое имела бы положительная частица.

Получим формулы для радиуса окружности и периода вращения частицы, которая влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, применяя формулы второго закона Ньютона и центростремительного ускорения.

Согласно 2-му закону Ньютона

Отсюда

Время, за которое частица делает полный оборот (период обращения), равно:

Многим юным бывает досадно, что они не родились в старые времена, когда делались открытия. Им кажется, что теперь всё известно и никаких открытий на их долю не осталось.

Одной из нераскрытых тайн является механизм земного магнитного поля. Как же и чем вызывается магнитное поле Земли? Подумайте и может быть…

Одна из возможных гипотез.

Как известно, ядро Земли имеет высокую температуру

и высокую плотность. Судя по исследованиям, в самом центре содержится твёрдое ядро. При вращении Земли вокруг своей оси центр тяжести не совпадает с геометрическим центром из-за притяжения Солнца. В результате сместившееся из центра ядро вращаясь относительно оболочки Земли вызывает такое же движение жидкой расплавленной массы мантии, как чайная ложка, перемешивающая воду в стакане. Получается не что иное, как направленное движение зарядов. Есть электрический ток, а он, в свою очередь, создаёт магнитное поле.

Разбор тренировочных заданий

1. На рисунке изображён проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Как направлена сила, действующая на проводник с током?

Варианты ответов:

1. вправо →;

2. влево ←;

3. вниз ↓;

4. вверх ↑.

— точка означает, что магнитная индукция направлена на нас из глубины плоскости рисунка.

Используя правило левой руки, определяем направление силы Ампера:

Левую руку располагаем так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, 4 пальца направим вниз по направлению тока, тогда отогнутый на 90⁰ большой палец покажет направление силы Ампера, т. е. она направлена влево.

Правильный вариант:

2. влево ←.

2. По проводнику длиной 40 см протекает ток силой 10 А. Чему равна индукция магнитного поля, в которое помещён проводник, если на проводник действует сила 8 мН?

(Ответ выразите в мТл).

3. Определите модуль силы, действующей на проводник длиной 50 см при силе тока 10 А в магнитном поле с индукцией 0,15 Тл. (Ответ выразите в мН).

4. Протон в магнитном поле с индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найдите скорость протона. (Ответ выразите в км/с, округлив до десятков)

5. С какой скоростью влетает электрон в однородное магнитное поле (индукция 1,8 Тл) перпендикулярно к линиям индукции, если магнитное поле действует на него с силой 3,6∙10^—¹² Н? Ответ выразите в км/с.

6. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 3,14мТл. Чему равен период обращения электрона? (Ответ выразите в наносекундах, округлив до целых)

2. Дано:

l = 40cм = 0,4 м,

I = 10 A,

F =8 мН = 0,008 Н.

Найти: B

Решение:

Запишем формулу модуля магнитной индукции:

Делаем расчёт:

B = 0,008 Н / ( 0,4м·10 A) = 0,002 Tл = 2 мTл.

Ответ: 2 мTл.

3. Дано:

l = 50 cм = 0,5 м,

I = 10 A,

B = 0,l5 Tл.

Найти: F

Решение:

Запишем формулу силы Ампера:

Делаем расчёт:

F = 0,l5 Tл· 10 A· 0,5 м = 0,75 Н = 750 мН

Ответ: 750 мН.

4. Дано:

B = 0,0l Tл,

r = l0 cм = 0,l м.

Найти: v

Решение:

Заряд протона равен: q₀ = l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл,

масса протона: m = l,67·l0⁻²⁷ кг.

Согласно 2-му закону Ньютона:

Отсюда следует:

Делаем расчёт:

v = ( l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл·0,l м·0,0l Tл) / l,67·l0⁻²⁷ кг ≈ 0,00096·l0⁸ м/с ≈ l00 км/с.

Ответ: v ≈ l00 км/с.

5. Дано:

B = l,8 Tл,

F = 3,6·l0⁻¹² Н,

α = 90°.

Найти:

Решение:

Заряд электрона равен: q₀ = l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл.

Используем формулу силы Лоренца:

.

Выразим из формулы силы скорость, учитывая, что sin90°=l,

Делаем расчёт:

v = 3,6·l0⁻¹² Н / (l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл· l,8 Tл) = l,25·l0⁷м/с = l2500 км/с.

Ответ: v = l2500 км/с.

6. Дано:

B = 3,l4 мТл = 3,l4·l0⁻³ Tл,

q₀ = l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл,

Найти: Т

Решение:

Масса электрона равна: m = 9,l·l0⁻³¹ кг.

Время, за которое частица делает полный оборот (период обращения), равно:

Делаем расчёт:

T = 2·3,l4·9,l·l0⁻³¹ кг/( l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл·3,l4·l0⁻³ Tл) = ll,375·l0⁻⁹ с ≈ ll нс.

Ответ: T ≈ ll нс.

Задачи на постоянный ток с подробными решениями

Задачи на постоянный ток с решениями

Закон Ома для участка цепи. Сопротивление

7.1.1 Определить силу тока, проходящего через сопротивление 15 Ом, если напряжение на нем
7.1.2 Определить падение напряжения на проводнике, имеющем сопротивление 10 Ом
7.1.3 Через лампочку накаливания проходит ток 0,8 А. Сколько электронов проводимости
7.1.4 Удлинитель длиной 30 м сделан из медного провода диаметром 1,3 мм. Каково сопротивление
7.1.5 Эквивалентное сопротивление трех параллельно соединенных проводников равно 30 Ом
7.1.6 Проволока имеет сопротивление 36 Ом. Когда ее разрезали на несколько равных частей
7.1.7 Определить плотность тока, текущего по медной проволоке длиной 10 м, на которую
7.1.8 Определить плотность тока, если за 0,4 с через проводник сечением 1,2 мм2 прошло
7.1.9 Найти плотность тока в стальном проводнике длиной 10 м, на который подано напряжение
7. 1.10 Какое напряжение надо приложить к концам стального проводника длиной 30 см
7.1.11 Допустимый ток для изолированного медного провода площадью поперечного сечения
7.1.12 Определить падение напряжения на полностью включенном реостате, изготовленном
7.1.13 Определить падение напряжения в линии электропередачи длиной 500 м при токе
7.1.14 Найти массу алюминиевого провода, из которого изготовлена линия электропередачи
7.1.15 Вольтметр показывает 6 В. Найти напряжение на концах участка цепи, состоящей
7.1.16 На сколько надо повысить температуру медного проводника, взятого
7.1.17 Медная проволока при 0 C имеет сопротивление R_0. До какой температуры надо нагреть
7.1.18 Вольфрамовая нить электрической лампы при температуре 2000 C имеет сопротивление
7.1.19 Определить сопротивление вольфрамовой нити электрической лампы при 24 C
7.1.20 Сопротивление медной проволоки при температуре 20 C равно 0,04 Ом
7.1.21 При нагревании металлического проводника от 0 до 250 C его сопротивление увеличилось
7. 1.22 До какой температуры нагревается нихромовая электрогрелка, если известно, что ток
7.1.23 Плотность тока в проводнике сечением 0,5 мм2 равна 3,2 мА/м2. Сколько электронов
7.1.24 По проводнику с поперечным сечением 0,5 см2 течет ток силой 3 А. Найти среднюю скорость
7.1.25 Средняя скорость упорядоченного движения электронов в медной проволоке сечением
7.1.26 К концам медного провода длиной 200 м приложено напряжение 18 В. Определить среднюю
7.1.27 Какой ток покажет амперметр, если напряжение U=15 В, сопротивления R1=5 Ом, R2=10 Ом
7.1.28 За одну минуту через поперечное сечение проводника прошел заряд 180 Кл
7.1.29 Какой ток покажет амперметр, если R1=1,25 Ом, R2=1 Ом, R3=3 Ом, R4=7 Ом, напряжение
7.1.30 В рентгеновской трубке пучок электронов с плотностью тока 0,2 А/мм2 попадает на участок
7.1.31 За какое время в металлическом проводнике с током 32 мкА через поперечное сечение
7.1.32 Анодный ток в радиолампе равен 16 мА. Сколько электронов попадает на анод лампы
7. 1.33 Участок цепи AB состоит из пяти одинаковых проводников с общим сопротивлением 5 Ом
7.1.34 Четыре лампы накаливания сопротивлением 110 Ом каждая включены в сеть с напряжением

Закон Ома для полной цепи

7.2.1 Источник тока с ЭДС 18 В имеет внутреннее сопротивление 6 Ом. Какой ток потечет
7.2.2 Кислотный аккумулятор имеет ЭДС 2 В, а внутреннее сопротивление 0,5 Ом. Определить
7.2.3 Определить ЭДС источника питания, если при перемещении заряда 10 Кл сторонняя сила
7.2.4 К источнику тока с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 2 Ом подсоединили
7.2.5 При внешнем сопротивлении 3,75 Ом в цепи идет ток 0,5 А. Когда в цепь ввели еще
7.2.6 Источник тока замкнут внешним резистором. Определить отношение электродвижущей силы
7.2.7 ЭДС аккумуляторной батареи равна 12 В, внутреннее сопротивление 0,06 Ом, а сопротивление
7.2.8 ЭДС батареи равна 1,55 В. При замыкании ее на нагрузку сопротивлением 3 Ом
7.2.9 В цепи, состоящей из источника тока с ЭДС 3 В и резистора сопротивлением 20 Ом
7. 2.10 ЭДС элемента 15 В. Ток короткого замыкания равен 20 А. Чему равно внутреннее сопротивление
7.2.11 Определить ток короткого замыкания источника тока, если при внешнем сопротивлении
7.2.12 Батарея с ЭДС в 6 В и внутренним сопротивлением 1,4 Ом питает внешнюю цепь
7.2.13 Определить силу тока в проводнике R1, если ЭДС источника 14 В, его внутреннее сопротивление
7.2.14 В сеть с напряжением 220 В включены последовательно десять ламп сопротивлением по 24 Ом
7.2.15 ЭДС источника 6 В. При внешнем сопротивлении цепи 1 Ом сила тока 3 А. Какой будет
7.2.16 Источник тока с внутренним сопротивлением 1,5 Ом замкнут на резистор 1,5 Ом. Когда в цепь
7.2.17 Генератор с ЭДС 80 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом соединен со сварочным аппаратом
7.2.18 Для включения в сеть дуговой лампы, рассчитанной на напряжение 42 В и силу тока 10 А
7.2.19 Определить внутреннее сопротивление источника тока, имеющего ЭДС 1,1 В
7.2.20 Какой ток покажет амперметр, если R1=1,5 Ом, R2=1 Ом, R3=5 Ом, R4=8 Ом, ЭДС источника
7. 2.21 Батарея гальванических элементов с ЭДС 15 В и внутренним сопротивлением 5 Ом замкнута
7.2.22 В сеть с напряжением 24 В включены два последовательно соединенных резистора. При этом
7.2.23 Щелочной аккумулятор создает силу тока 0,8 А, если его замкнуть на сопротивление 1,5 Ом
7.2.24 Какова ЭДС источника, если при измерении напряжения на его зажимах вольтметром
7.2.25 Два источника тока с ЭДС 2 и 1,2 В, внутренними сопротивлениями 0,5 и 1,5 Ом соответственно
7.2.26 Аккумулятор подключен для зарядки к сети с напряжением 12,5 В. Внутреннее сопротивление
7.2.27 Батарея элементов замкнута двумя проводниками сопротивлением 4 Ом каждый
7.2.28 Цепь состоит из аккумулятора с внутренним сопротивлением 5 Ом и нагрузки 15 Ом
7.2.29 Два источника с одинаковыми ЭДС 2 В и внутренними сопротивлениями 0,2 и 0,4 Ом соединены
7.2.30 Источник тока имеет ЭДС 12 В. Сила тока в цепи 4 А, напряжение на внешнем сопротивлении 11 В
7.2.31 Два элемента с внутренним сопротивлением 0,2 и 0,4 Ом соединены одинаковыми полюсами
7. 2.32 Два элемента соединены параллельно. Один имеет ЭДС E1=2 В и внутреннее сопротивление
7.2.33 Два элемента с ЭДС, равными E1=1,5 В и E2=2 В, соединены одинаковыми полюсами
7.2.34 Определить число последовательно соединенных элементов с ЭДС 1,2 В и внутренним
7.2.35 Источник тока с внутренним сопротивлением 1,5 Ом замкнут на резистор 1,5 Ом. Когда
7.2.36 В схеме, показанной на рисунке, внутреннее и внешние сопротивления одинаковы, а расстояние
7.2.37 Имеется 5 одинаковых аккумуляторов с внутренним сопротивлением 1 Ом каждый
7.2.38 Определите заряд на обкладках конденсатора C=1 мкФ в цепи, изображенной на рисунке
7.2.39 Конденсатор и проводник соединены параллельно и подключены к источнику с ЭДС 12 В
7.2.40 Определите заряд на обкладках конденсатора C=1 мкФ. ЭДС источника 4 В, внутреннее
7.2.41 Проволока из нихрома изогнута в виде кольца радиусом 1 м. В центре кольца помещен
7.2.42 Указать направление вектора сторонней силы, действующей на положительный заряд q
7. 18 ионов в секунду. Найти силу тока в газе
7.3.3 Определите массу алюминия, который отложится на катоде за 10 ч при электролизе Al2(SO4)3
7.3.4 Цинковый анод массой 5 г поставлен в электролитическую ванну, через которую проходит ток
7.3.5 При какой силе тока протекает электролиз водного раствора сульфата меди, если за 50 мин
7.3.6 Определить затраты электроэнергии на получение 1 кг алюминия из трехвалентного состояния
7.3.7 Через раствор медного купороса в течение 2 с протекал электрический ток силой 3,2 А
7.3.8 При электролизе сернокислого цинка ZnSO4 в течение 4 ч выделилось 24 г цинка. Определить
7.3.9 Электролиз алюминия проводится при напряжении 10 В на установке с КПД 80%. Какое
7.3.10 Определите массу выделившейся на электроде меди, если затрачено 6 кВтч электроэнергии
7.3.11 При никелировании изделий в течение 2 ч отложился слой никеля толщиной 0,03 мм. Найти
7.3.12 При электролизе медного купороса за 1 ч выделяется медь массой, равной 0,5 г. Площадь
7.3.13 При электролизе раствора серной кислоты за 50 минут выделилось 0,3 г водорода. Определить
7.3.14 Определите сопротивление раствора серной кислоты, если известно, что при прохождении тока
7.3.15 Две электролитические ванны соединены последовательно. В первой ванне выделилось
7.3.16 Какой толщины слой серебра образовался на изделии за 3 мин, если плотность тока в растворе
7.3.17 Плотность тока при серебрении контактов проводов равна 40 А/м2. Определить толщину
7.3.18 В ряде производств водород получают электролизом воды. При каком токе, пропускаемом
7.3.19 Никелирование пластинок производится при плотности тока 0,4 А/дм2. С какой скоростью
7.3.20 Электролиз воды ведется при силе тока 2,6 А, причем в течение часа получено 0,5 л кислорода
7.3.21 Сколько электроэнергии надо затратить для получения 2,5 л водорода при температуре 25 C
7.3.22 Электрический пробой воздуха наступает при напряженности поля 3 МВ/м. Определить потенциал
7.3. (-7) кг/Кл. Сколько меди выделится на электроде
7.3.27 К источнику с ЭДС 200 В и внутренним сопротивлением 2 Ом подсоединены последовательно

Работа и мощность тока

7.4.1 По проводнику сопротивлением 20 Ом за 5 мин прошло количество электричества 300 Кл
7.4.2 Электрический паяльник рассчитан на напряжение 120 В при токе 0,6 А. Какое количество
7.4.3 Батарея, включенная на сопротивление 2 Ом, дает ток 1,6 А. Найти мощность, которая теряется
7.4.4 Дуговая сварка ведется при напряжении 40 В и силе тока 500 А. Определить энергию
7.4.5 К источнику тока с внутренним сопротивлением 0,6 Ом подключено внешнее сопротивление
7.4.6 Чему равен КПД источника тока с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом
7.4.7 Кипятильник работает от сети с напряжением 125 В. Какая энергия расходуется в кипятильнике
7.4.8 Во сколько раз увеличится количество теплоты, выделяемое электроплиткой, если сопротивление
7.4.9 Какое количество электроэнергии расходуется на получение 5 кг алюминия, если электролиз
7. 4.10 Во сколько раз изменятся тепловые потери в линии электропередачи при увеличении напряжения
7.4.11 Найти полезную мощность, которую может дать батарея, ЭДС которой равна 24 В
7.4.12 Два резистора сопротивлением 2 и 5 Ом соединены последовательно и включены в сеть
7.4.13 Определите силу тока в кипятильнике, если при подключении к напряжению 12 В, он нагревает
7.4.14 Напряжение на зажимах автотранспортного генератора равно 24 В. Определить работу
7.4.15 Поперечное сечение медной шины 80 мм2. Какое количество теплоты выделится на 1 м длины
7.4.16 Мощность автомобильного стартера 6000 Вт. Какова сила тока, проходящего через стартер
7.4.17 Две лампы имеют одинаковые мощности. Одна из них рассчитана на напряжение 120 В
7.4.18 ЭДС источника тока равна 2 В, внутреннее сопротивление 1 Ом. Внешняя цепь потребляет
7.4.19 На сколько градусов изменится температура воды в калориметре, если через нагреватель
7.4.20 Через поперечное сечение спирали нагревательного элемента паяльника каждую секунду
7. 4.21 Какую максимальную полезную мощность может выделить аккумулятор с ЭДС 10 В
7.4.22 Два проводника, соединенных параллельно, имеют сопротивления 4 и 8 Ом. При включении
7.4.23 Масса воды в нагревателе 2,5 кг. На сколько градусов повысится температура воды, если
7.4.24 Мощность, выделяемая на резисторе, подключенном к источнику тока с ЭДС 3,0 В
7.4.25 Из комнаты за сутки теряется 87 МДж тепла. Какой длины нужна нихромовая проволока
7.4.26 Две одинаковые лампочки мощностью 50 Вт каждая, рассчитанные на напряжение 10 В
7.4.27 Электролампа с вольфрамовой спиралью в момент включения при 20 C потребляет мощность
7.4.28 Электробритва имеет мощность 15 Вт и рассчитана на напряжение 110 В. При напряжении
7.4.29 При замыкании источника тока с внутренним сопротивлением 2 Ом на сопротивление 4 Ом
7.4.30 Емкость аккумулятора 75 А*ч. Какую работу должен совершить источник тока для зарядки
7.4.31 Электроплитка, работающая от сети с напряжением 220 В, расходует мощность 600 Вт
7. 4.32 Девять нагревательных элементов с сопротивлением 1 Ом каждый соединены
7.4.33 Скоростной лифт массой 1600 кг за 300 с поднимается на высоту 30 м. Определить силу тока
7.4.34 Четыре одинаковых источника тока соединены, как показано на рисунке. ЭДС каждого
7.4.35 На сколько градусов поднимется температура медного стержня, если по нему в течение 0,5 с
7.4.36 Определить ток короткого замыкания источника питания, если при токе 15 А он отдает
7.4.37 ЭДС батареи аккумуляторов 12 В. Сила тока короткого замыкания 5 А. Какую наибольшую
7.4.38 В электрочайник с сопротивлением 140 Ом налита вода массой 1,5 кг при температуре 20 С
7.4.39 Два элемента с ЭДС 5 и 10 В и внутренними сопротивлениями 1 и 2 Ом соединены последовательно
7.4.40 Батарея состоит из параллельно соединенных источников тока. При силе тока во внешней цепи
7.4.41 Три лампочки мощностью P01=50 Вт и P02=25 Вт и P03=50 Вт, рассчитанные на напряжение
7.4.42 К источнику тока подключен реостат. При сопротивлении реостата 4 Ом и 9 Ом получается
7.4.43 Определить ЭДС аккумулятора, если при нагрузке в 5 А он отдает во внешнюю цепь 10 Вт
7.4.44 На резисторе внешней цепи аккумулятора выделяется тепловая мощность 10 Вт
7.4.45 При подключении к источнику тока ЭДС 15 В сопротивления 15 Ом КПД источника равен 75%
7.4.46 По линии электропередачи протяженностью в 100 км должен пройти электрический ток
7.4.47 Линия имеет сопротивление 300 Ом. Какое напряжение должен иметь генератор
7.4.48 Источник тока с ЭДС 5 В замыкается один раз на сопротивление 4 Ом, а другой раз – на 9 Ом
7.4.49 При замыкании на сопротивление 5 Ом батарея элементов дает ток 1 А
7.4.50 Определите КПД электропаяльника сопротивлением 25 Ом, если медная часть его массой
7.4.51 Найти ток короткого замыкания в цепи генератора с ЭДС 70 В, если при увеличении
7.4.52 Два чайника, каждый из которых потребляет при напряжении 200 В по 400 Вт, закипают
7.4.53 При силе тока 2 А во внешней цепи выделяется мощность 24 Вт, а при силе тока 5 А – мощность 30 Вт
7. 4.54 Элемент замыкают один раз сопротивлением 4 Ом, другой – резистором сопротивлением 9 Ом
7.4.55 Сила тока, протекающего в проводнике, сопротивление которого равно 15 Ом, меняется
7.4.56 Лампу, рассчитанную на напряжение U1=220 В, включили в сеть с напряжением U2=110 В
7.4.57 Две лампочки имеют одинаковые мощности. Первая лампочка рассчитана на напряжение 127 В
7.4.58 При ремонте бытовой электрической плитки ее спираль была укорочена на 0,2 первоначальной
7.4.59 Сопротивление лампочки накаливания в рабочем состоянии 240 Ом. Напряжение в сети 120 В
7.4.60 Два резистора с одинаковым сопротивлением каждый включаются в сеть постоянного напряжения
7.4.61 Стоимость 1 кВт*ч электроэнергии равна 50 коп. Паяльник, включенный в сеть с напряжением
7.4.62 Определите силу тока в обмотке двигателя электропоезда, развивающего силу тяги 6 кН

Амперметр и вольтметр в электрической цепи. Шунты и добавочные сопротивления

7.5.1 Сопротивление вольтметра 400 Ом, предел измерения 4 В. Какое дополнительное сопротивление
7.5.2 Какое дополнительное сопротивление нужно подключить к вольтметру со шкалой 100 В
7.5.3 Миллиамперметр имеет сопротивление 25 Ом, рассчитан на предельный ток 50 мА
7.5.4 К амперметру с сопротивлением 0,1 Ом подключен шунт с сопротивлением 11,1 мОм
7.5.5 Какой шунт нужно подсоединить к гальванометру со шкалой на 100 делений, ценой деления 1 мкА
7.5.6 Вольтметр постоянного тока рассчитан на измерение максимального напряжения 3 В
7.5.7 Для измерения напряжения сети 120 В последовательно соединили два вольтметра
7.5.8 Амперметр имеет сопротивление 0,02 Ом, его шкала рассчитана на 1,2 А. Каково должно
7.5.9 Имеется миллиамперметр с внутренним сопротивлением 10 Ом, который может измерять
7.5.10 Предел измерения амперметра с внутренним сопротивлением 0,4 Ом 2 А. Какое шунтирующее
7.5.11 Зашунтированный амперметр измеряет токи до 10 А. Какую наибольшую силу тока
7.5.12 Амперметр показывает ток 0,04 А, а вольтметр – напряжение 20 В. Найти сопротивление
7.5.13 Вольтметр, рассчитанный на измерение напряжения до 20 В, необходимо включить в сеть
7.5.14 Гальванометр имеет сопротивление 200 Ом, и при силе тока 100 мкА стрелка отклоняется
7.5.15 Гальванометр со шкалой из 100 делений и ценой деления 50 мкА/дел, надо использовать как
7.5.16 К амперметру с внутренним сопротивлением 0,03 Ом подключен медный шунт длиной 10 см
7.5.17 Предел измерения амперметра 5 А, число делений шкалы 100, внутреннее сопротивление
7.5.18 Вольтметр, внутреннее сопротивление которого 50 кОм, подключенный к источнику
7.5.19 Вольтметр с внутренним сопротивлением 3 кОм, включенный в городскую осветительную сеть
7.5.20 Если подключить к гальванометру шунт 100 Ом, вся шкала соответствует току во внешней цепи
7.5.21 Стрелка миллиамперметра отклоняется до конца шкалы, если через миллиамперметр идет ток
7.5.22 Гальванометр со шкалой из 50 делений имеет цену деления 2 мкА/дел
7.5.23 Вольтметр, соединенный последовательно с сопротивлением R1=10 кОм, при включении
7.5.24 Амперметр с внутренним сопротивлением 2 Ом, подключенный к батарее, показывает ток 5 А
7.5.25 Вольтметр, подключенный к источнику с ЭДС 12 В, показывает напряжение 9 В. К его клеммам
7.5.26 Аккумулятор замкнут на некоторый проводник. Если в цепь включить два амперметра
7.5.27 К источнику тока подключены последовательно амперметр и резистор. Параллельно резистору
7.5.28 Два вольтметра, подключенные последовательно к ненагруженной батарее, показывают
7.5.29 В цепь, состоящую из источника ЭДС и сопротивления 2 Ом, включают амперметр сначала
7.5.30 Каково удельное сопротивление проводника, если его длина 10 км, площадь поперечного
7.5.31 Медный провод длиной 500 м имеет сопротивление 2,9 Ом. Найти вес провода
7.5.32 Проводники сопротивлением 2, 3 и 4 Ом соединены параллельно. Найти общее
7.5.33 Какого сопротивления проводник нужно соединить параллельно с резистором 300 Ом
7.5.34 Три проводника сопротивлением 2, 3 и 6 Ом соединены параллельно. Найти наибольший ток
7.5.35 В городскую осветительную сеть включены последовательно электрическая плитка, реостат
7.5.36 Во сколько раз площадь поперечного сечения алюминиевого провода больше, чем у медного
7.5.37 Цепь состоит из трех сопротивлений 10, 20 и 30 Ом, соединенных последовательно
7.5.38 Два электронагревателя сопротивлением 25 и 20 Ом находятся под напряжением 100 В
7.5.39 ЭДС батареи 6 В, внутреннее и внешнее сопротивления соответственно равны 0,5 и 11,5 Ом
7.5.40 Атомная масса золота 197,2, валентность 3. Вычислить электрохимический эквивалент золота
7.5.41 Лампу, рассчитанную на напряжение 220 В, включили в сеть напряжением 110 В. Во сколько
7.5.42 Спираль электронагревателя укоротили на 0,1 первоначальной длины. Во сколько раз
7.5.43 Сколько времени длилось никелирование, если был получен слой никеля массой 1,8 г
7.5.44 Электромотор имеет сопротивление 2 Ом. Какую мощность потребляет мотор при токе
7.5.45 Через раствор сернокислой меди (медного купороса) прошло 2*10^4 Кл электричества
7.5.46 Какой ток должен проходить по проводнику в сети напряжением 120 В, чтобы в нем
7.5.47 По проводнику сопротивлением 4 Ом в течение 2 минут прошло 500 Кл электричества
7.5.48 В схеме, изображенной на рисунке, R1=5 Ом, R2=6 Ом, R3=3 Ом, сопротивлением амперметра
7.5.49 Вольтметр, внутреннее сопротивление которого равно 50 кОм, подключенный к источнику
7.5.50 Определите показание амперметра в электрической цепи, изображенной на рисунке
7.5.51 Какой величины надо взять дополнительное сопротивление, чтобы можно было включить

( 31 оценка, среднее 4.16 из 5 )

Вы можете поделиться с помощью этих кнопок:

Как измерять силу электрического тока амперметром

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется Амперметр. Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление, но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I, а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А. Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак «~«, а предназначенных для измерения постоянного тока ставится «–«. Например, –А означает, что прибор предназначен для измерения силы постоянного тока.

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока». Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного тока величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А~ для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь.

Расчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

где

P – мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт;

U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В;

I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А.

Рассмотрим, как посчитать потребляемую мощность на примере:

Вы измеряли ток потребления лампочки фары автомобиля, который составил 5 А, напряжение бортовой сети составляет 12 В. Значит, чтобы найти потребляемую мощность лампочкой нужно напряжение умножить на ток. P=12 В×5 А=60 Вт. Потребляемая лампочкой мощность составила 60 Вт.

Вам надо определить потребляемую мощность стиральной машины. Вы измеряли потребляемый ток, который составил 10 А, следовательно, мощность составит: 220 В×10 А=2,2 кВт. Как видите все очень просто.

Магнитная сила Ампера

Возьмем прямой проводник, изготовленный из алюминия, и подвесим его на тонких и гибких проводах таким образом, чтобы он находился между полюсами подковообразного постоянного магнита как на рисунке (а). Если в проводнике пропустить ток, проводник отклонится от положения равновесия — рисунок (б). Причиной такого отклонения является сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля. Доказал наличие этой силы и выяснил, от чего зависят ее значение и направление, французский физик, математик и химик Андре Мари Ампер. Именно поэтому это явление называют магнитной силой Ампера.

Сила Ампера — это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.

Сила Ампера прямо пропорциональна силе тока в проводнике и длине активной части проводника (то есть части, которая расположена в магнитном поле). Сила Ампера увеличивается с увеличением индукции магнитного поля и зависит от того, под каким углом к ​​линиям магнитной индукции расположен проводник.

Значение силы Ампера (F_A) вычисляют по формуле:

где В — магнитная индукция магнитного поля; I — сила тока в проводнике; l — длина активной части проводника; α — угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением тока в проводнике.

Угол α — это угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением тока в проводнике

Обратите внимание! Магнитное поле не будет действовать на проводник с током (F_A= 0), если проводник расположен параллельно магнитным линиям поля (sin α = 0).

Определение
направления силы Ампера
по правилу левой руки

Чтобы определить направление силы Ампера, используют правило левой руки:

Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутые пальцы указывали направление тока в проводнике, то отогнутый на 90 ° большой палец укажет направление силы Ампера.

На рисунке слева показано определения направления силы Ампера, действующая на проводник, расположенный в однородном магнитном поле. Давайте определим направление тока в проводнике, направление магнитной индукции и направление силы Ампера.

Получаем формулу для определения модуля магнитной индукции

Если проводник расположен перпендикулярно к линиям магнитной индукции (α = 90 °, sin α = 1), то поле действует на проводник с максимальной силой:

Отсюда получаем формулу для определения модуля магнитной индукции:

Обратите внимание! Значение магнитной индукции не зависит ни от силы тока в проводнике, ни от длины проводника, а зависит только от свойств магнитного поля.

Например, если уменьшить силу тока в проводнике, то изменится и сила Ампера, с которой магнитное поле действует на проводник, а вот значение магнитной индукции останется неизменным.

В СИ единица магнитной индукции — тесла (Тл), единица силы — ньютон (Н), силы тока — ампер (А), длины — метр (м), поэтому:

1Тл — это индукция такого однородного магнитного поля, которое действует с максимальной силой 1 Н на проводник длиной 1 м, в котором течет ток силой 1 А.

Проверочные задачи по теме: 

магнитное взаимодействие токов и сила Ампера

Задача 1. Докажите, что два параллельных проводника, в которых текут токи одного направления, притягиваются.

Анализ задачи:

Вокруг любого проводника с током существует магнитное поле, следовательно, каждый из двух проводников находится в магнитном поле другого. На первый проводник действует сила Ампера со стороны магнитного поля, созданного током во втором проводнике, и наоборот. Определив по правилу левой руки направления этих сил, выясним, как вести себя проводники.

Решение:

В ходе решения выполним объяснительные рисунки: изобразим проводники А и В, покажем направление тока в них и др.

Определим направление силы Ампера, действующая на проводник А, находящегося в магнитном поле проводника В.

1) С помощью правила буравчика определим направление линий магнитной индукции магнитного поля, созданного проводником В (рисунок слева). Выясняется, что у проводника А магнитные линии направлены к нам (отметка «•»).

2) Воспользовавшись правилом левой руки, определим направление силы Ампера, действующая на проводник А со стороны магнитного поля проводника В.

3) Приходим к выводу: проводник А привлекается к проводнику В.

Теперь найдем направление силы Ампера, действующая на проводник В, находится в магнитном поле проводника А.

1) Определим направление линий магнитной индукции магнитного поля, созданного проводником А (рисунок справа). Выясняется, что у проводника В магнитные линии направлены от нас (отметка «х»).

2) Определим направление силы Ампера, действующая на проводник В.

3) Приходим к выводу: проводник В привлекается к проводнику А.

Ответ: два параллельных проводника, в которых текут токи одного направления, действительно притягиваются.

Задача 2. Прямой проводник (стержень) длиной 0,1 м массой 40 г находится в горизонтальном однородном магнитном поле индукцией 0,5 Тл. Стержень расположен перпендикулярно магнитных линий поля). Ток какой силы и в каком направлении следует пропустить в стержне, чтобы он не давил на опору (завис в магнитном поле)?

Анализ задачи:

Стержень не будет давить на опору, если сила Ампера уравновесит силу тяжести. Это произойдет при следующих условиях:

1. сила Ампера будет направлена ​​противоположно силе тяжести (то есть вертикально вверх)
2. значение силы Ампера равна значению силы тяжести F_A =  F_тяж

Направление тока определим, воспользовавшись правилом левой руки.

Решение:

Определим направление тока. Для этого расположим левую руку так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а отогнутый на 90 ° большой палец был направлен вертикально вверх. Четыре вытянутые пальцы укажут направление от нас. Итак, ток в проводнике следует направить от нас.

Учитываем, что F_A =  F_тяж.  F_A= BIlsinα, где sin α = 1; F_тяж = mg

Из последнего выражения найдем силу тока: I = mg/Bl

Проверим единицу, найдем значение искомой величины.

Ответ: I = 8 А; Ток в направлении от нас.

Подводим итоги

Силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называют силой Ампера. Значение силы Ампера вычисляют по формуле: F_A= BIlsinα, где B — индукция магнитного поля; I — сила тока в проводнике; l — длина активной части проводника; α — угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением тока в проводнике.

Для определения направления магнитной силы Ампера используют правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре вытянутые пальцы указывали направление тока в проводнике, то отогнутый на 90 ° большой палец укажет направление силы Ампера.

Калькулятор

Лошадей в Амперы — Калькулятор в дюймах

Введите мощность в лошадиных силах, вольтах и ​​КПД двигателя ниже, чтобы преобразовать их в амперы.

Как преобразовать мощность в усилители

Лошадиная сила (л.с.) — это электрическая мощность, равная 746 Вт (Вт). Преобразование лошадиных сил в усилители можно выполнить за несколько простых шагов или с помощью этой простой формулы.

Амперы = (Мощность × 746) ÷ КПД ÷ Вольт

Продолжайте читать, чтобы узнать, как была получена эта формула.

Преобразование лошадиных сил в ватты

Первым шагом к преобразованию HP в амперы является преобразование HP в ватты. Поскольку 1 л.с. равен 746 Вт, для этого преобразования просто умножьте мощность на 746.

Ватт = Лошадиная сила × 746

Счет эффективности

Поскольку двигатели не являются 100% эффективными, количество ампер, необходимых для достижения выходной мощности, на самом деле выше в зависимости от эффективности. Чтобы найти это, разделите мощность на коэффициент полезного действия η в десятичной форме.

Ватт = Ватт

преобразовать в амперы

После преобразования мощности в ватты используйте формулу закона Ватта, чтобы найти ток в амперах.

Амперы = Ватты ÷ Вольт

После вышеперечисленных шагов окончательная формула преобразования лошадиных сил в амперы выглядит так:

Ампер = л.с. × 746 В × η × PF

Таким образом, ток в амперах равен произведению 746 лошадиных сил на напряжение, умноженное на КПД η, умноженное на коэффициент мощности.

Например, давайте найдем потребляемый ток в амперах двигателя мощностью 1 л.с., который работает при напряжении 120 вольт с эффективностью 90%.

Ампер = 1 л.с. × 746 Вт, 120 В × 0,9
А = 746120 В × 0,9
А = 746108
А = 6,9 А

Преобразование общей мощности в амперы

Также не забудьте ознакомиться с нашим калькулятором от усилителя к лошадиным силам.

Электрический ток — Веб-формулы

Электрический ток определяется по формуле:

I = В / R

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

Эта формула получена из закона Ома .Где у нас:
В: напряжение
I: ток
R: сопротивление

Если электрическая мощность и полное сопротивление известны, то ток можно определить по следующей формуле:

I = √ ( P / R )

Соответствующие единицы:
Ампер (А) = √ (Ватт (Вт) / Ом (Ом))

Где P — электрическая мощность.


Электрический ток
Скорость прохождения заряда через поперечное сечение некоторой области металлического провода (или электролита) называется током через эту область.

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

Если заряд Q течет по цепи в течение времени t, то
I = Q / t.

Единица измерения тока S.I называется ампер (А) (кулон в секунду).
1 ампер = 6,25 × 10 ⁸ электронов / сек

В металлических проводниках ток возникает из-за движения электронов, тогда как в электролитах и ​​ионизированных газах как электроны, так и положительные ионы движутся в противоположном направлении.Направление тока принимается за направление движения положительных зарядов.

В проводимости, хотя ток возникает только за счет электронов, ранее предполагалось, что ток возникает из-за положительных зарядов, протекающих от положительного полюса батареи к отрицательному. Поэтому направление тока считается противоположным потоку электронов.

Если ток постоянный: Δq = I.Δt

функция времени:

Заряд = Площадь под графиком = ½ × t ₀ × I ₀

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

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

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

Стрелка, отмеченная на схеме, представляет направление обычного тока, то есть направление потока положительного заряда, тогда как направление потока электронов дает направление электронного тока, противоположное направлению обычного тока.
I ₁ + I ₄ + I ₅ = I ₃ + I ₂ + I ₆

Второй закон: Алгебраическая сумма произведения тока и сопротивление в любом замкнутом контуре цепи равно алгебраической сумме электродвижущих сил, действующих в этом контуре.
Математически.

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

Когда ток не течет, ЭДС источника в точности равна разности потенциалов между его концами. Единица ЭДС такая же, как и у потенциала, то есть вольт.

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

Скорость дрейфа свободных электронов в металлическом проводнике

В отсутствие электрического поля свободные электроны в металле беспорядочно вращаются во всех направлениях, поэтому их средняя скорость равна нулю.При приложении электрического поля они ускоряются в направлении, противоположном направлению поля, и поэтому имеют общий 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 дрейфовой скоростью .

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

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

Если I — ток через проводник и н — это количество свободных электронов на единицу объема, тогда можно показать, что:

Подвижность µ носителя заряда определяется как скорость дрейфа на единицу электрического поля:

Плотность тока (J)
(i)
(ii) S.I Единица J = Am ^-2 .
(iii) Плотность тока — это векторная величина, ее направление — это направление 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, электронами и дырками в полупроводниках.

Пример 1: Частица с зарядом q кулонов описывает круговую орбиту. Если радиус орбиты равен R, а частота орбитального движения частиц равна f, то найти ток на орбите.

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

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

Решение: Пусть dq будет изменением, которое произошло за небольшой интервал времени dt.
Тогда dq = I dt = (4 + 2t) dt

Следовательно, общий заряд, прошедший за интервал t = 2 секунды и t = 6, равен
q = ∫ ⁶ ₂ (4 + 2t) dt = 48 кулонов

Пример 3: Дан токоведущий провод неоднородного сечения.Что из следующего является постоянным по всей сети?
(a) Только ток
(b) Ток и скорость дрейфа
(c) Только скорость дрейфа
(d) Ток, скорость дрейфа

Решение : (a)

Пример4 : Когда разность потенциалов на данном медном проводе увеличивается, скорость дрейфа составляет
носители заряда:
(a) Уменьшается
(b) Увеличивается
(c) Остается прежним
(d) Уменьшается до нуля
Решение : (b)

ампер

ампер

Закон Ампера

Проблема:

Найдите выражение для величины магнитного поля.
B как функция расстояния r от центра длинной прямой цилиндрической
провод радиуса R, по которому проходит ток I однородной плотности.Рассмотрим как r R.

Решение:

• Концепции:
  Закон Ампера
• Рассуждение:
  Задача обладает достаточной симметрией, чтобы найти B, используя только закон Ампера.
• Детали расчета:
  r 0 πr ² j / (2πr) = μ ₀ rj / 2.
  j = I / (πR ² ), B (r) = μ ₀ rI / (2πR ² ).
  r> R: B (r) = μ ₀ I / (2πr).
  Если ток течет в направлении z, то направление
  B
  — φ-направление.

Проблема:

По четырем длинным параллельным проводам проходят равные токи I = 5 А. Цифра
вид с торца на проводники. Текущее направление на страницу в точках
А и В

и за пределы страницы в точках C и D. Рассчитайте величину и
направление магнитного поля в точке P, расположенной в центре квадрата
длины ребра 0.2 мес.

Решение:

• Концепции:
  Закон Ампера, принцип суперпозиции
• Рассуждение:
  Находим величину магнитного поля за счет тока в каждом проводе
  используя закон Ампера. Направление находится с помощью правила правой руки.
  Полное поле — это векторная сумма полей, создаваемых токами в
  отдельные провода
• Детали расчета:
  Пусть ось Y указывает вверх, а ось X — вправо.В
  точка P (начало выбранной системы координат) соединяет провода A и D каждый
  создают магнитное поле величиной μ ₀ I / (2πd), направленное в сторону
  проволока Б. Здесь d ² = (0,1 ² + 0,1 ² ) м ² .
  
  Провода C и B создают магнитное поле величиной μ ₀ I / (2πd)
  указывает на провод D. Y-компоненты всех полей складываются, в то время как
  x-компоненты сокращаются. Таким образом, полное поле в точке P имеет
  величина
  4μ ₀ Isin (45 ^o ) / (2πd) = 80π10 ^-7 sin (45 ^o ) / (2π
  (0.02) ^½ ) T = 20 мкТл
  в отрицательном направлении оси y.

Проблема:

Четыре длинных токоведущих провода в одной плоскости пересекаются, образуя
квадрат 40,0 см с каждой стороны,
как показано на рисунке.

Величина и направление токов в трех
провода (направления стрелок — направления токов)
показаны на рисунке.
Найдите величину и направление четвертого тока I
так что магнитное поле в центре квадрата равно нулю.

Решение:

• Концепции:
  Закон Ампера, принцип суперпозиции
• Рассуждение:
  Центр квадрата находится на одинаковом расстоянии d от каждого перпендикуляра.
  провод.
• Детали расчета:
  Закон Ампера дает величину магнитного поля, создаваемого током в
  каждый провод в центре квадрата и правило правой руки дает
  направление. Векторная сумма полей из-за 4 проводов равна нулю.
  Пусть ось Z направлена ​​за пределы страницы, ось X — вправо, а
  Ось Y вверху страницы. Тогда магнитное поле от каждого провода
  имеет только z-компонент в центре квадрата, B = B _z k .
  
  0 = -μ ₀ (10 A) / (2πd) + μ ₀ (20 A) / (2πd) — μ ₀ (8
  A) / (2πd) + μ ₀ (I) / (2πd).
  I = (10-20 + 8) A = -2A
  Ток 2 А течет в отрицательном направлении оси y.

Проблема:

Эксцентриковое отверстие радиуса а просверлено параллельно оси правой
круговой цилиндр радиуса b (b> a). Две оси находятся на
расстояние d друг от друга. В цилиндре течет ток I ампер. Что такое
магнитное поле в центре отверстия? Предположим равномерную плотность тока.

Решение:

• Концепции:
  Закон Ампера, принцип суперпозиции
• Рассуждение:
  Цилиндр радиуса а, несущий однородную плотность тока -j k
  наложенный на цилиндр радиуса b, несущий однородную плотность тока j k
  с центром меньшего цилиндра на d представляет собой эквивалент
  проблема.
• Детали расчета:
  Используйте закон Ампера: B ( d ) = μ ₀ πd ² j / (2πd)
  = Μ ₀ dj / 2.
  j = I / (π (b ² — a ² )), B ( d )
  = Μ ₀ Id / (2π (b ² — a ² )).
  Направление B — это φ-направление (правило правой руки).

Проблема:

Коаксиальный кабель состоит из внутреннего проводника радиуса R
= 0.5 м, разделенных внешним проводником на расстояние
ΔR = 0,002 м. Внутренний проводник
переносит ток I = 5 А вправо, а внешний проводник несет
ток слева. Рассмотрим заштрихованную область длиной d между
проводники.

(а) Найдите магнитное поле в точке заштрихованной
область.
(б) Найдите поток магнитного поля через заштрихованную область.
(c) Какова собственная индуктивность коаксиального кабеля длины d и
индуктивность на единицу длины кабеля?

Решение:

• Концепции:
  Самостоятельная индуктивность, Ампера
  закон, U = ½LI ² = (1 / (2μ ₀ )) ∫ _{B ² dV.}
• Рассуждение:
  Находим магнитное поле
  произвести по току из закона Ампера и решить
  ½LI ² = (1 / (2μ ₀ )) ∫ _{B ² dV для собственной индуктивности L.}
• Детали расчета:
  (а) Закон Ампера: B = μ ₀ I / (2πr)
  между проводниками. B охватывает внутренний проводник в соответствии с
  Правило правой руки. Здесь r приблизительно постоянно, r = 0.5 мес.
  Следовательно, B = 2 * 10 ^-6 т.
  (б) Поток F = BdΔR
  = (4 * 10 ^-9 Тм) * d
  (c) L = F / I = 8 * 10 ^-10 (Tm / A) * d
  — собственная индуктивность длины d,
  L = 8 * 10 ^-10 (Tm ² / (Am)) = 8 * 10 ^-10 Генри / м.
  Проверить: U = ½LI ² = B ² d * 2πrΔR / (2μ ₀ ), L = B ² d * 2πrΔR / (I ² μ ₀ )
  = 8 * 10 ^-10 (Генри / м) * d.

Задача:

Найдите вектор магнитного потенциала для случая длинного прямого провода.
проводящий постоянный ток I. Пусть R будет радиусом провода.

Решение:

• Концепции:
  Закон Ампера, B = ∇ x A
• Рассуждение:
  На основе закона Ампера и симметрии найдено поле B длинной прямой
  провод. Затем мы можем найти векторный потенциал A так, чтобы
  B
  = ∇ x A .
• Детали расчета:
  Предположим, что ток течет в направлении z. Затем
  B находится в
  φ-направление.
  Из закона Ампера (единицы СИ):
  ρ> R: B = μ ₀ I / (2πρ),

  ρ 0 jπρ ² / (2πρ)
  = μ ₀ Iπρ ² / (πR ²
  2πρ) = μ ₀ Iρ / (2πR ² ).
  B _φ = ( ∇ x A ) _φ
  = ∂A _ρ / ∂z
  — ∂A _z / ∂ρ =
  —
  ∂A _z / ∂ρ.
  (Никакой зависимости от z быть не может.)
  ρ> R: ∂A _z / ∂ρ
  = -μ ₀ I / (2πρ),
  A _z = -μ ₀ I / (2π) ln (ρ / ρ ₀ )
  ρ z / ∂ρ
  = -μ ₀ Iρ / (2πR ² ),
  A _z = -μ ₀ I / (2πR ² ) (ρ ² /2)
  + С.
  Выберем C = 0. Тогда при ρ = R имеем
  μ ₀ I / (4π) = μ ₀ I / (2π) ln (R / ρ ₀ ), ln (R / ρ ₀ ) =
  ½,
  ρ ₀ = R * e ^-½ .

Проблема:

(a) Тонкий, бесконечный плоский проводник проводит равномерный ток на единицу
длина Дж . Найдите магнитную индукцию
B везде за пределами
самолет.
б) Найдите давление, необходимое для предотвращения разделения двух таких бесконечных
плоские проводники, ориентированные параллельно друг другу и несущие одинаковые, но
противоположно направленные токи.

Решение:

• Концепции:
  Закон Ампера
• Рассуждение:
  Используйте закон Ампера и симметрию, чтобы найти B .∮ _Γ B ∙ d r =
  μ ₀ I _{через Γ} .
• Детали расчета:
  а)
  Пусть проводник лежит в плоскости xy, а ток течет в плоскости
  Y-направление ..

  j
  = j
  л / л.
  B = B x / x,
  z> 0, B = -B x / x, z <0, 2Bl = μ ₀ jl, B = μ ₀ j / 2.

  (б)
  Предположим, что второй плоский проводник находится в точке z = d,
  с j = -j
  л / л.
  F = jdx d l x B
  является
  силы на сечении плоскости dxdy = dxdl.
  F / A = jB z / z = μ ₀ j ² /2
  z / z.
  P = F / A =
  jB = μ ₀ j ² /2. Чтобы самолеты не расходились, сила
  на единицу площади верхнего листа должна иметь величину μ ₀ j ² /2
  и направьте вниз.

ампер: определение и расчет | Изучение.com

Измерение

Электролитическая ячейка — это прибор, используемый при электролизе. Электролитическая ячейка используется для определения силы тока. Количество металла, осажденного в электролитической ячейке, прямо пропорционально протекающему через нее току, а также времени, в течение которого ток сохраняется.

Используется раствор нитрата серебра (электролита) в воде. Постоянный ток, при котором серебро осаждается со скоростью 0,001118 грамма в секунду (г / с) из этого раствора, принимается за единицу тока и называется одним ампером.18 электронов в секунду. 100-ваттная лампочка потребляет примерно 1 ампер, а электрический утюг для одежды, работающий на 600 ватт, потребляет примерно 5,5 ампер. Ток, необходимый для большинства современных электронных устройств, таких как стереосистемы и телевизоры, обычно составляет менее 1 А и не более 2–3 А.

Исходя из этого определения ампера, измерение тока производится в лаборатории стандартизации с использованием серебряного вольтаметра . Вольтаметр — это прибор, используемый для измерения электрического заряда.Серебряный вольтаметр состоит из платинового тигля, содержащего раствор из пятнадцати-двадцати частей нитрата серебра на сто частей дистиллированной воды по весу, вместе с двумя пластинами (анодом и катодом) взвешенного в нем чистого серебра. Существуют также определенные спецификации для объема электролита из нитрата серебра и плотности тока или поверхностного распределения по поверхностям электродов. Пока электроны текут, серебро растворяется на аноде и осаждается на катоде.

Для измерения могут использоваться другие типы вольтаметров, например, использующие медь (электролит из сульфата меди) или цинк (электролит из сульфата цинка). Однако эти типы вольтаметров гораздо менее точны и, следовательно, больше подходят для академического использования. Они совершенно не подходят для «официальных» измерений или любой работы, связанной со стандартизацией единицы ампер.2) = 5 A.

Краткое содержание урока

Ампер — это международно согласованная единица измерения электрического тока. Он обозначается аббревиатурой «A», и люди, работающие в электротехнической и электронной промышленности, часто называют его «усилителем» или «усилителем». Вольтаметр — это прибор, используемый для измерения электрического заряда и стандартизации единицы ампер. Расчет количества ампер или тока производится на основе размера электродных пластин, используемых в вольтаметре, и поверхностной плотности тока.

Словарь и определения

Текущий — это сила, которая движет этими системами и позволяет им выполнять свои необходимые функции.

Ампер — единица измерения электрического тока, согласованная международной комиссией.

A — это сокращение от ампера.

Электролиз — перенос ионов через воду.

Вольтаметры — приборы, используемые для измерения электрического заряда.

Плотность — распределение поверхности.

Результат обучения

Углубленное изучение урока по амперным токам может подготовить вас к определению и правильному расчету ампер.

12.6: Закон Ампера — Physics LibreTexts

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните, как закон Ампера связывает магнитное поле, создаваемое током, со значением тока
• Рассчитайте магнитное поле длинного прямого провода, тонкого или толстого, по закону Ампера.

Фундаментальным свойством статического магнитного поля является то, что, в отличие от электростатического поля, оно не является консервативным.Консервативное поле — это поле, которое выполняет одинаковую работу с частицей, движущейся между двумя разными точками, независимо от выбранного пути. Магнитные поля таким свойством не обладают. Вместо этого существует связь между магнитным полем и его источником, электрическим током. Он выражается через линейный интеграл \ (\ vec {B} \) и известен как закон Ампера . Этот закон также может быть выведен непосредственно из закона Био-Савара. Теперь рассмотрим этот вывод для частного случая бесконечной прямой проволоки.

На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показана произвольная плоскость, перпендикулярная бесконечному прямому проводу, ток которого I направлен за пределы страницы. Силовые линии магнитного поля представляют собой окружности, направленные против часовой стрелки и центрированные на проводе. Для начала рассмотрим \ (\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} \) над замкнутыми путями M и N . Обратите внимание, что один путь ( M ) охватывает провод, а другой ( N ) — нет. Поскольку силовые линии круговые, \ (\ vec {B} \ cdot d \ vec {l} \) является произведением B и проекции dl на круг, проходящий через \ (d \ vec {l } \).Если радиус этого конкретного круга равен r , проекция будет \ (rd \ theta \), а

\ [\ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = Br \, d \ theta. \]

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Ток I длинного прямого провода направлен за пределы страницы. Интеграл \ (\ oint d \ theta \) равен \ (2 \ pi \) и 0, соответственно, для путей M и N.

С \ (\ vec {B} \), заданным уравнением 12.4.1,

\ [\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = \ oint \ left (\ frac {\ mu_0 I} {2 \ pi r} \ right) \, r \, d \ theta = \ гидроразрыв {\ mu_0 I} {2 \ pi} \ oint d \ theta.\]

Для пути M , который вращается вокруг провода, \ (\ oint_M d \ theta = 2 \ pi \) и

\ [\ oint_M \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = \ mu_0 I. \]

Путь N , с другой стороны, проходит как через положительный (против часовой стрелки), так и через отрицательный (по часовой стрелке) \ (d \ theta \) (см. Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)), и поскольку он закрыт, \ (\ oint_N d \ theta = 0 \). Таким образом, для пути N ,

\ [\ oint_N \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = 0. \]

Распространение этого результата на общий случай — это закон Ампера.

Закон Ампера

По произвольному замкнутому пути,

\ [\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = \ mu_0 I \]

, где I — полный ток, проходящий через любую открытую поверхность S , периметр которой является путем интегрирования. Необходимо учитывать только токи внутри пути интеграции.

Чтобы определить, является ли конкретный ток I положительным или отрицательным, согните пальцы правой руки в направлении пути интегрирования, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).Если I проходит через S в том же направлении, что и ваш большой палец, I является положительным; если I проходит через S в направлении, противоположном вашему вытянутому большому пальцу, это отрицательно.

Стратегия решения проблем: закон Ампера

Чтобы рассчитать магнитное поле, создаваемое током в проводе (ах), выполните следующие действия:

1. Определите симметрию тока в проводе (ах). Если симметрии нет, используйте закон Био-Савара для определения магнитного поля.
2. Определите направление магнитного поля, создаваемого проводом (ами) по правилу правой руки 2.
3. Выберите контур, в котором магнитное поле либо постоянное, либо нулевое.
4. Рассчитайте ток внутри контура.
5. Вычислите линейный интеграл \ (\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} \) вокруг замкнутого контура.
6. Приравняйте \ (\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} \) к \ (\ mu_0 I_ {enc} \) с \ (\ mu_0 I_ {enc} \) и решите для \ (\ vec {B} \).

Использование закона Ампера для расчета магнитного поля, создаваемого проволокой

Используйте закон Ампера для расчета магнитного поля, создаваемого постоянным током I в бесконечно длинном, тонком прямом проводе, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {2} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Возможные компоненты магнитного поля B из-за тока I , который направлен за пределы страницы. Радиальная составляющая равна нулю, потому что угол между магнитным полем и траекторией прямой.

Стратегия

Рассмотрим произвольную плоскость, перпендикулярную проводу, с током, направленным за пределы страницы. Возможные компоненты магнитного поля в этой плоскости, \ (B_r \) и \ (B _ {\ theta} \) показаны в произвольных точках на окружности радиуса r с центром на проводе.Поскольку поле цилиндрически симметрично, ни \ (B_r \), ни \ (B _ {\ theta} \) не меняются в зависимости от положения на этом круге. Также из-за симметрии радиальные линии, если они существуют, должны быть направлены либо внутрь, либо наружу от провода. Это означает, однако, что чистый магнитный поток должен проходить через произвольный цилиндр, концентричный с проводом. Радиальная составляющая магнитного поля должна быть равна нулю, потому что \ (\ vec {B} _r \ cdot d \ vec {l} = 0 \). Следовательно, мы можем применить закон Ампера к круговой траектории, как показано.

Решение

На этом пути \ (\ vec {B} \) постоянно и параллельно \ (d \ vec {l} \), поэтому

\ [\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = B _ {\ theta} \ oint dl = B _ {\ theta} (2 \ pi r). \]

Таким образом, закон Ампера сводится к

.

\ [B _ {\ theta} (2 \ pi r) = \ mu_0 I. \]

Наконец, поскольку \ (B _ {\ theta} \) является единственным компонентом \ (\ vec {B} \), мы можем опустить нижний индекс и написать

\ [B = \ frac {\ mu_0 I} {2 \ pi r}. \]

Это согласуется с приведенным выше расчетом Био-Савара.

Значение

Закон Ампера работает хорошо, если у вас есть путь интеграции, по которому \ (\ vec {B} \ cdot d \ vec {l} \) дает результаты, которые легко упростить. Для бесконечного провода это легко работает с круговой траекторией вокруг провода, так что магнитное поле не учитывается при интегрировании. Если зависимость от траектории выглядит сложной, вы всегда можете вернуться к закону Био-Савара и использовать его для определения магнитного поля.

Пример \ (\ PageIndex {2} \): расчет магнитного поля толстой проволоки по закону Ампера

Радиус длинного прямого провода на Рисунке \ (\ PageIndex {3} \) равен a , и по проводу проходит ток \ (I_0 \), который равномерно распределяется по его поперечному сечению.Найдите магнитное поле как внутри, так и снаружи провода.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): (a) Модель токоведущего провода радиусом a и током \ (I_0 \). (b) Поперечное сечение того же провода с радиусом a и петлей Ампера радиусом r .

Стратегия

Эта проблема имеет ту же геометрию, что и Пример \ (\ PageIndex {1} \), но заключенный в него ток изменяется, когда мы перемещаем путь интегрирования из-за пределов провода внутрь провода, где он не захватывает весь заключенный ток ( см. рисунок \ (\ PageIndex {3} \)).

Решение

Для любой круговой траектории радиусом r , центрированной на проводе,

\ [\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = \ oint Bdl = B \ oint dl = B (2 \ pi r). \]

По закону Ампера это равно полному току, проходящему через любую поверхность, ограниченную путем интегрирования.

Сначала рассмотрим круговой путь внутри провода \ ((r \ leq a) \), такой как показанный в части (a) на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). Нам нужен ток I , проходящий через область, ограниченную дорожкой.2} (r \ leq a). \]

За пределами провода ситуация идентична ситуации с бесконечным тонким проводом из предыдущего примера; то есть

\ [B = \ frac {\ mu_0 I_0} {2 \ pi r} (r \ geq a). \]

Вариант B с r показан на рисунке \ (\ PageIndex {4} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Изменение магнитного поля, создаваемого током \ (I_0 \) в длинном прямом проводе радиусом a .

Значение

Результаты показывают, что по мере увеличения радиального расстояния внутри толстой проволоки магнитное поле увеличивается от нуля до известного значения магнитного поля тонкой проволоки.Вне провода поле спадает независимо от того, толстый он или тонкий.

Этот результат аналогичен тому, как закон Гаусса для электрических зарядов ведет себя внутри однородного распределения заряда, за исключением того, что закон Гаусса для электрических зарядов имеет равномерное объемное распределение заряда, тогда как закон Ампера здесь имеет однородную область распределения тока. Кроме того, падение за пределы толстого провода аналогично тому, как электрическое поле спадает за пределами линейного распределения заряда, поскольку оба случая имеют одинаковую геометрию, и ни один из случаев не зависит от конфигурации зарядов или токов, когда петля выходит за пределы распространение.

Использование закона Ампера с произвольными путями

Используйте закон Ампера для вычисления \ (\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} \) для текущих конфигураций и путей на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): текущие конфигурации и пути для примера \ (\ PageIndex {3} \).

Стратегия

Закон Ампера гласит, что \ (\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = \ mu_0 I \), где I — полный ток, проходящий через замкнутый контур. Самый быстрый способ вычислить интеграл — это вычислить \ (\ mu_0 I \), найдя чистый ток через контур.Положительный ток течет по большому пальцу правой руки, если ваши пальцы сгибаются в направлении петли. Это подскажет нам знак ответа.

Решение

(a) Ток, идущий вниз по контуру, равен току, выходящему из контура, поэтому чистый ток равен нулю. Таким образом, \ (\ oint \ vec {B} \ cdot d \ vec {l} = 0. \)

(b) Единственный ток, который следует учитывать в этой задаче, — 2А, потому что это единственный ток внутри контура. Правило правой руки показывает нам, что ток, идущий вниз по петле, имеет положительное направление.{-6} Т \ cdot m \).

Значение

Если бы все токи оборачивались так, что один и тот же ток входил в контур и выходил из него, общий ток был бы равен нулю и магнитное поле отсутствовало бы. Вот почему провода в электрическом шнуре очень близко друг к другу. Токи, текущие к устройству и от устройства в проводе, равны нулю полного тока, протекающего через петлю Ампера вокруг этих проводов. Следовательно, от шнуров, по которым проходит ток, не может быть никаких паразитных магнитных полей.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Рассмотрите возможность использования закона Ампера для расчета магнитных полей конечного прямого провода и кольцевого провода. Почему это бесполезно для этих расчетов?

Ответ

В этих случаях интегралы вокруг петли Ампера очень трудны из-за отсутствия симметрии, поэтому этот метод не будет полезен.

Авторы и авторство

Сэмюэл Дж.Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Расчет ампер-часов батареи

— введение и метод_Greenway battery

Ампер-час батареи — это тип рейтинга, который показывает нам емкость батареи. Другими словами, ампер-час батареи — это скорость, с которой батарея может обеспечить силу тока в течение одного часа.По сути, величина тока, которая может подаваться на батарею в течение определенного времени, называется номинальной мощностью в ампер-часах. Расчет ампер-часов можно рассчитать, умножив ток и время разряда в часах.

Другой метод расчета — использование калькулятора батарей. Другой метод описан в статье ниже. Процесс очень прост, но он требует тщательного рассмотрения различных факторов, и отсутствие любого из факторов может привести к плохим результатам.

Что такое ампер-час батареи?
Как упоминалось ранее, ампер-час батареи — это количество энергии заряда батареи, которое позволяет протекать току в один ампер в течение одного часа. Во многих случаях ампер-час обозначается аббревиатурой (Ач) и используется как единица измерения. Когда ток протекает в течение одного часа, он измеряется в амперах.

Ампер-час всегда показывает скорость, с которой батарея разряжается. AH используется для больших батарей, в то время как для небольших батарей в качестве скорости измерения используется миллиампер-час.Например, в миллиамперах батарея емкостью 600 мАч будет использовать или выделять 600 миллиампер тока для определенного напряжения в течение часа, прежде чем она разрядится.

Другими словами, ампер-час относится к емкости батареи. Ампер-час также относится к тому, как долго батарея будет работать, когда она подключена к оборудованию, которое она питает. На большинстве батарей будет указана единица измерения. Важно знать, что, если вы не знаете, какие функции влияют на вашу батарею, вы можете неправильно рассчитать ампер-час.

Все эти функции, о которых необходимо знать, включают; температура, при которой ваша батарея проверяется, почасовая ставка использования, мощность батареи и, наконец, вам необходимо знать конечное напряжение вашей батареи.

Обратите внимание, что важно знать температуру, при которой была протестирована ваша батарея, так как разные батареи различаются по характеристикам в зависимости от комнатной температуры, которой они подвергаются.

Как рассчитать время работы от аккумулятора?
Один из способов подсчета времени работы от батареи — использование калькулятора батареи.Этот калькулятор в основном рассчитает срок службы или продолжительность работы батареи. Время работы от батареи, или, другими словами, время работы от батареи, зависит от множества факторов. Предположительно все рассматриваемые факторы эффективны; формула для расчета времени работы от батареи: (10-кратная емкость аккумулятора в ампер-часах), деленная на нагрузку прибора в ваттах.

Хорошим примером является определение времени автономной работы 100-ваттного телевизора, у которого аккумулятор рассчитан на 60 ампер-часов. Используется указанная выше формула, и поэтому (10 умножается на 60) делится на 100, что дает максимальное время работы 6 часов.

Время заряда аккумулятора также может быть временем разряда аккумулятора, которое рассчитывается путем деления номинальной емкости Ач или мАч на ток. Если у вас есть емкость аккумулятора и ток, то рассчитать время разряда аккумулятора очень просто. Время, необходимое для зарядки аккумулятора, зависит от химического состава аккумулятора. Хороший пример расчета времени зарядки аккумулятора — использование аккумулятора 100 Ач с током 10 Ампер. Расчет выполняется простым делением емкости и тока, что в данном случае дает 100 Ач / 10 А, а время составит 10 часов.

Сколько ампер в 100-амперной батарее?
Большинство производителей используют ампер-часы для сравнения батарей и вольтметров для измерения напряжения батареи. Говорят, что батарея на 100ач должна выдавать 1 ампер в течение 100 часов, два ампера в течение 50 часов и, наконец, три ампера в течение 33 часов. Технически невозможно измерить количество ампер, оставшихся в любой батарее. Чтобы ответить на главный вопрос, вольтметр — это то, что используется для оценки того, сколько вольт потребляет батарея усилителя.

Поскольку вначале мы называем ампер-час емкостью батареи, мы должны знать, что емкость батареи уменьшается с увеличением скорости разряда. Скорость разряда всегда указывается в батареях, и если она превышена, емкость батареи также падает. Например, если для данной батареи была предложена скорость разряда 20 часов, это показывает, что если пять ампер в час должны быть выпущены в течение 20 часов, это будет 5 умноженное на 20, чтобы получить ваши 100 ампер.

Если вам удастся использовать менее пяти ампер в час, вы всегда можете получить больше, чем указанные 100 ампер.Всегда не забывайте заряжать батареи полностью, потому что, если вы не зарядите их полностью, они снизят эффективность работы батарей. Всегда остерегайтесь скорости, с которой ваша батарея потребляет энергию, потому что чем больше она потребляет, тем меньше ее емкость.

Наконец, тип батареи всегда определяет, сколько ампер имеет конкретная батарея. Например, если вы сравните Wet Cell, Gel и AGM, вы обнаружите, что у каждого из них разное напряжение и разная емкость оставшейся батареи.

Заключение
Расчет ампер-часов, как обсуждалось выше, очень прост и важен. Хорошо всегда знать факторы, которые могут повлиять на хорошие результаты, и многие из них обсуждались, например, скорость, с которой батарея разряжается, сколько вольт потребляет батарея и, наконец, тип батареи. Расчетное время батареи варьируется от времени разряда батареи до времени зарядки батареи и продолжительности работы батареи.

Для расчета времени работы от батареи вам либо нужен калькулятор, либо вам нужно правильно рассчитать значение вольта и силы тока, чтобы получить время, и умножить все это на десять, что является постоянной величиной.Всегда помните, что разные батареи имеют разные номиналы и, следовательно, разное время автономной работы.

литий-ионный аккумулятор аккумулятор для электровелосипеда литиевая батарея

Сколько ампер у автомобильного аккумулятора?

Несмотря на то, что это один из самых важных компонентов двигателя автомобиля, многие люди не очень много знают об их батареях. Все мы знаем, что автомобильные аккумуляторы рассчитаны на 12 вольт, но сколько ампер в автомобильном аккумуляторе — и что это вообще значит?

Знание того, как работает ваша батарея, поможет вам устранить неполадки
когда есть проблемы.Мы объясним, как определить номинальный ток в амперах.
батареи, а также то, как ее следует заряжать, чтобы получить максимальную мощность.

Каковы номинальные значения в амперах?

Номинальный ток (или номинальный ток) батареи в основном
сказать вам его емкость памяти. Обычно чем больше батарея, тем выше
рейтинг усилителя. Внутренняя химия батареи также повлияет на усилитель.
рейтинг. Большинство автомобильных аккумуляторов имеют емкость от 550 до 1000 ампер.

Ситуация еще более усложняется тем фактом, что вы увидите номинальные значения двух ампер на большинстве батарей: усилители пускового двигателя (CA) и усилители холодного пуска (CCA).Обычно рейтинг CA выше, чем рейтинг CCA.

Уделяйте больше внимания току холодного пуска (CCA), когда вы выясняете, сколько ампер у автомобильного аккумулятора. Это мощность, которую вы получите, когда температура батареи составляет -4 ° F, и она является более точным показателем фактической мощности батареи.

Что такое диаграмма ампер-часов автомобильного аккумулятора?

График в ампер-часах автомобильного аккумулятора показывает ампер-час (выраженный в Ач) аккумулятора. Это то, что вы чаще всего ассоциируете с батареями глубокого разряда, используемыми для прогулочных и морских транспортных средств.Однако вы также можете найти эти таблицы для автомобильных аккумуляторов.

Ампер-часы позволяют измерить ток автомобильного аккумулятора через практическую призму того, сколько времени хватит между зарядками. Если емкость аккумулятора составляет 100 Ач, это говорит о том, что аккумулятор может обеспечивать мощность 5 ампер в течение 20 часов. Если вы используете 10 ампер в час, этого хватит на 10 часов и так далее.

Период разряда, используемый для номинала Ач.
Кредит: tuningenmedellin.blogspot.com

С помощью диаграммы Ач вы можете увидеть, сколько заряда батареи
емкость, которую он сохраняет по прошествии определенного времени.Эта диаграмма также показывает вам
химический состав батареи влияет на ее емкость. Пунктирная линия
представляет стандартную залитую батарею, а сплошная линия показывает больше
эффективный стиль AGM.

Сколько ампер для зарядки автомобильного аккумулятора

Большинство зарядных устройств потребляют около 2 ампер в час. При такой скорости, как правило, для полной зарядки аккумулятора требуется более 24 часов. Преимущество этой относительно низкой скорости зарядки состоит в том, что вы с меньшей вероятностью перезарядите аккумулятор, что может сократить его общий срок службы.

Вы также можете найти варианты более быстрой зарядки. Это не
Рекомендуется заряжать автомобильный аккумулятор при токе выше 20 ампер. Зарядное устройство на 10 ампер
обеспечит более быструю зарядку и при этом относительно безопасен, хотя вам следует
как только аккумулятор полностью зарядится, снимите зарядное устройство.

Чтобы определить, сколько ампер для зарядки автомобильного аккумулятора, нужно вычесть текущую емкость из общей емкости. Как только вы узнаете, сколько ампер требуется вашей батарее, разделите это значение на мощность зарядного устройства.Результат — количество часов, необходимое для зарядки.

Как измерить ток автомобильного аккумулятора

Прежде чем заряжать автомобильный аккумулятор, вы должны знать, как
измерить ток автомобильного аккумулятора. Специализированный тестер аккумуляторов может дать вам это
Информация. Вы также можете использовать цифровой мультиметр для проверки заряда батареи.
текущая мощность.

В отличие от тестеров батарей, цифровой мультиметр скажет вам
напряжение батареи, а не ампер. Это измерение более последовательное
через автомобильные аккумуляторы, которые должны иметь 12.6-вольтное измерение при полном
заряжено. Получение силы тока вашей батареи из этой информации потребует
занимаюсь математикой.

Вольт — это напряжение, а ампер — это сила тока. Вы можете найти амперы по напряжению, если знаете сопротивление батареи, используя формулу, известную как закон Ома: ток равен напряжению, деленному на сопротивление, или I = V / R . Номинальное сопротивление вашей батареи должно быть указано на этикетке.

Чтобы измерить текущее напряжение аккумулятора, установите мультиметр на постоянный ток.Затем поместите красный провод мультиметра на положительный полюс аккумуляторной батареи (обычно красный и помечен цифрами + ). Затем прикоснитесь черным проводом к отрицательной клемме (часто , черный, , отмеченный цифрами — ).

Напряжение постоянного тока покажет, какой процент заряда батареи
остается заряд, согласно приведенной ниже таблице:

Если вам известна общая емкость аккумулятора в амперах, вы можете
сделайте несколько быстрых вычислений, чтобы оценить оставшиеся усилители. Например, 1000-амперный
батарея, емкость которой составляет 50%, в настоящее время вмещает 500 ампер.

Часто задаваемые вопросы

1. Сколько ампер требуется для запуска двигателя?

Это зависит от размера двигателя. В общем, требуется
около 300 ампер для небольшой компактной машины с 4-цилиндровым двигателем. Чем больше
автомобиль и чем больше цилиндров, тем больше мощности требуется для запуска.

2. Как быстро заряжается автомобильный аккумулятор во время вождения?

Чем выше частота вращения вашего двигателя, тем больше мощности будет передаваться на аккумулятор от генератора.В условиях шоссе вы можете полностью зарядить здоровый аккумулятор примерно за 30 минут — намного быстрее, чем он заряжается с помощью тендера для аккумулятора.

3. Меняется ли мощность батареи со временем?

В конце концов, да. Заявленный CCA батареи говорит вам ее емкость в амперах, когда батарея новая. Повреждение от тепла и вибрации — наряду со стандартным износом — уменьшит его общую емкость и, в свою очередь, его ампер-часы и номинальную мощность.