Síla proudu: co to je, vzorec, v čem se měří, jak najít sílu proudu

Kolik proudu teče v žárovce a blesku, kolik ampérů je pro člověka smrtelných, proč vyhoří pojistky a jak funguje zařízení na měření síly proudu.

Autor článku:
Sdílet:

jak studovat
#jak se učit
více než ve škole
#víc než ve škole
V tomto článku,
Sdílejte článek
Tento článek byl napsán ve spolupráci s odborníky
Nebyly nalezeny žádné položky.

Co je elektrický proud

Představme si běžný vodovodní kohoutek. Otevřeme ventil – voda teče. Čím více otočíme rukojetí, tím silnější bude tlak a tím více vody z kohoutku vyteče za určitý čas.

Situace je podobná s elektrickým proudem. Jen místo kohoutku je tam vodič, molekuly vody jsou nabité částice, tlak je napětí a průtok vody je proud.

Aby se nabité částice dostaly do pohybu, potřebujete zdroj energie, například baterii nebo elektrickou zásuvku. Ten „tlačí“ náboje a nutí je pohybovat se po obvodu, podobně jako čerpadlo, které tlačí vodu potrubím.

Elektrický proud je směrovaný pohyb částic, které mají elektrický náboj.

Těmito částicemi mohou být elektrony, ionty nebo jiné nabité prvky, v závislosti na typu látky.

Jaká je aktuální síla

Síla proudu je poměr elektrického náboje procházejícího průřezem vodiče k době jeho průchodu.

Síla proudu ve fyzice odráží intenzitu pohybu nabitých částic v elektrickém obvodu. Čím více nábojů projde za krátký časový úsek, tím vyšší je síla proudu.

Měření proudu umožňuje:

• odhadnout, kolik elektřiny zařízení spotřebovává, a optimalizovat náklady na energii;
• chránit zařízení před přetížením, přehřátím vodičů, zkraty a dokonce i požárem – pro tento účel jsou instalovány pojistky nebo jističe;
• kontrolovat, jak správně funguje elektrické zařízení.

Aktuální vzorec

Proudová síla (I) se vypočítá pomocí vzorce:

q – náboj (v coulombech, C);

t — doba jízdy (v sekundách, s).

V Mezinárodní soustavě jednotek (SI) je jednotkou měření proudu ampér (A). Je pojmenována po André-Marie Ampèrovi, francouzském fyzikovi, který učinil několik důležitých objevů souvisejících s elektřinou.

Jeden ampér je proud, při kterém za jednu sekundu projde průřezem vodiče náboj rovný jednomu coulombu, tedy náboj o něco více než šest kvintilií (miliard miliard) elektronů. Abychom pochopili, zda je ampér hodně nebo málo, podívejme se na fakta.

Proud 0,05 ampéru způsobuje nepohodlí a proud 0,1 ampéru může zabít člověka během několika sekund. LED žárovky vedou proud 0,02 ampéru, mobilní telefon při maximální zátěži až 0,5 ampéru, autobaterie je schopna dodat několik stovek ampérů a proud v blesku dosahuje 200 tisíc ampér.

Přihlaste se k odběru telegramového kanálu Foxford Home School – zde každý den zveřejňujeme užitečné příspěvky o výuce životních hacků, time managementu, rozvoji a podpoře pro školáky a také sdílíme bezplatné materiály a cheaty.

Z čeho se skládá elektrický obvod?

Elektrický obvod se skládá z několika základních součástí, z nichž každá hraje roli v přenosu a využití elektrické energie.

Hlavní podmínkou existence řetězce je jeho izolace, tj. přítomnost spojité cesty pro pohyb elektrických nábojů od zdroje přes vnější prvky a zpět ke zdroji.

Aktuální zdroje

Zajišťuje pohyb elektrických nábojů a vytváří napětí.

Příklady: baterie, akumulátor, generátor.

Vodiče

Jde o materiály, kterými se náboje pohybují z jednoho prvku obvodu na druhý.

Spotřebitel

Zařízení, které k provozu využívá elektrickou energii, například žárovka, motor nebo televizor.

Spínací prvky

Součásti, které řídí činnost obvodu, jsou spínače, přepínače a tlačítka. Umožňují otevírání a zavírání obvodu podle potřeby.

Ochranná zařízení

Někdy jsou v obvodu zahrnuty pojistky, jističe nebo stabilizátory, které chrání systém před přetížením nebo zkratem.

Měřící přístroje

V elektrických obvodech se používají různá měřicí zařízení ke sledování různých charakteristik:

• ampérmetry, které měří sílu proudu;
• voltmetry určené k určení napětí;
• wattmetry ukazující výkon;
• ohmmetry používané k měření odporu;
• Multimetry jsou univerzální zařízení, která kombinují funkce několika měřicích přístrojů.

Síla a odpor proudu

Jak zvýšit průtok vody z hadice? Můžete přidat tlak (zvýšit tlak), ale ne příliš, jinak se hadice zlomí. Nebo si můžete vzít hadici s větším průměrem.

Totéž platí pro vodič: čím větší je jeho průřez, tím větší tok elektronů může přenášet. Ale pokud je proud příliš vysoký, vodič se přehřeje a shoří.

Přesně tak fungují pojistky v elektronických zařízeních: když dojde k prudkému skoku proudu, tenký drát se spálí a zařízení se odpojí od sítě.

Čím kratší a širší je hadice, tím více vody může projít za jednotku času. Totéž s elektřinou: síla proudu procházejícího vodičem za sekundu závisí na odporu vodiče. Pouze kromě délky a plochy průřezu ovlivňuje odpor materiál, ze kterého je vodič vyroben.

Odpor se měří v ohmech. Vodič má odpor 1 ohm, pokud se na jeho koncích objeví napětí 1 volt s proudem 1 ampér.

Vodiče a dielektrika

Látky s nízkým odporem se nazývají vodičů, vedou elektřinu nejefektivněji. Látky s vysokým měrným odporem se nazývají dielektrika – mohou být použity jako izolanty. Střední pozici zaujímají polovodiče – Vedou elektrický proud, ale ne tak dobře jako vodiče.

Vodiče

Jsou to materiály, kterými může volně procházet elektrický proud. Je to proto, že ve své struktuře mají volné elektrony, schopný pohybu pod vlivem elektrického pole.

Nejběžnějšími vodiči jsou kovy: měď, hliník, stříbro, zlato. Používají se v drátech a elektrických obvodech. Dobrá vodivost těchto látek se vysvětluje pohyblivostí elektronů v krystalové mřížce kovu.

Dielektrika

Dielektrika (izolanty) jsou látky, které nevedou elektřinu, protože v nich žádné bezplatné poplatkyElektrony v dielektrických atomech jsou pevně vázány na jádra a nemohou se pohybovat.

Příklady dielektrik: guma, sklo, porcelán, plast, suché dřevo, vzduch. Tyto materiály se používají k izolaci vodičů a ochraně před úrazem elektrickým proudem.

Aktuální směr

Historicky byl proud považován za směrový. od kladného pólu zdroje energie k zápornémuTato shoda vznikla ještě před objevem elektronu a jeho skutečných vlastností.

Ve skutečnosti je v kovových vodičích proud vytvářen pohybem záporně nabité elektrony, které se pohybují z mínusu do plusuKonvenční směr však zůstal zachován a právě tento směr se používá v diagramech, výpočtech a technické dokumentaci.

Je důležité si uvědomit, že v různých prostředích může být proud způsoben pohybem různých nábojů. Například v elektrolytech dochází k pohybu kladných i záporných iontů a ve vakuu nebo polovodičích k pohybu elektronů nebo děr.

Směr proudu tedy není fyzikálním vektorem pohybu částic, ale konzistentní vztažnou soustavou nezbytnou pro jednotné pochopení procesů v elektrických obvodech.

Jak měřit stejnosměrný proud

Pro měření proudu existuje speciální zařízení – ampérmetr. Je zapojen do série s vodičem, ve kterém se má měřit proud. Za tímto účelem je jeden z konců požadovaného vodiče odpojen od elektrického obvodu a k výsledné mezeře je připojen ampérmetr pomocí dvou svorek – se znaky „+“ a „-“. Svorka se znaménkem „+“ je připojena k bodu zlomu, který si zachoval spojení s kladným pólem zdroje proudu.

Vzhledem k tomu, že proudová síla ve všech po sobě jdoucích úsecích obvodu je stejná (nikde „nestagnuje“), lze ampérmetr zapnout před i za proudovým spotřebičem.

Existuje mnoho různých typů ampérmetrů, které se liší svým principem činnosti: elektromagnetické, magnetoelektrické, elektrodynamické, tepelné a indukční. Nejjednodušší je tepelný ampérmetrDrát je napnutý mezi dvěma svorkami, které jsou nití spojeny s pružinou. Nit se otáčí kolem pevné osy se šipkou. Když je na svorky aplikován proud, prochází drátem a zahřívá ho. Zahřátý drát se mírně prodlouží, což způsobí, že nit je pružinou silněji tažena. Při pohybu se nit otáčí osou a šipka na ní ukazuje sílu proudu. Moderní elektrikáři používají multimetry – přístroje, které umožňují měřit proud, napětí a odpor.

• v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) se proud označuje písmenem I a měří se v ampérech (A);
• Vzorec pro sílu proudu je I = q/t, kde q je náboj (C) a t je doba průchodu (s);
• Síla proudu ukazuje množství elektrického náboje procházejícího vodičem za jednotku času;
• Síla proudu se měří pomocí zařízení zvaného ampérmetr.

Ve světě plném elektrických zařízení je nutné pravidelně měřit a kontrolovat napětí a zdravotní stav zařízení, aby byla zajištěna maximální bezpečnost a efektivní používání. K měření v elektrickém obvodu se používá univerzální přenosné zařízení zvané multimetr. Vyniká jednoduchou obsluhou, nízkou hmotností a skvělou funkčností. Podívejme se, jak měřit napětí v zásuvce pomocí multimetru, hlavní rozdíly od osciloskopu a jaké další charakteristiky lze pomocí zařízení měřit.

Konstrukce a princip činnosti multimetru

Pro měření stejnosměrného nebo střídavého proudu použijte univerzální multimetr, který padne do ruky, má dvojici sond a velký displej. Vysoce přesné hodnoty se zobrazují na LCD obrazovce.

Zařízení je vhodné pro měření napětí v zásuvce, odebírání parametrů z elektrických spotřebičů, kontrolu zadaných charakteristik a další. Mohou vyznít celistvost kabelu a jednotlivých částí obvodu. Tester umožňuje určit stejnosměrné a střídavé napětí, proud (stejnosměrný i střídavý), odpor, kapacitu, zkontrolovat proud baterie, únik proudu v autě atd.

Zařízení je vybaveno spínačem, který je instalován v požadované poloze. Ke konektoru je připojena dvojice sond na vodičích, jedna je kladná a druhá záporná. Některá zařízení jsou vybavena teplotními čidly a umožňují vyhodnocovat teplotu provozního zařízení, ale i frekvenci, pracovní cyklus elektrického signálu a další parametry, které určují zdravotní stav zařízení. Umožňuje vám měřit hodnoty v ohmech, ampérech, decibelech, voltech. Při přechodu na nová měření je nutné zařízení správně nakonfigurovat.

Pro měření proudu v zásuvce multimetrem nebo určení odporu běžné baterie je součástí zařízení speciální bočník, který zajišťuje bezpečný provoz při jakémkoli odporu. Umožňuje vám odečítat údaje se zatížením i bez něj. V klidu je odpor 0.

Jak měřit napětí v zásuvce pomocí multimetru

Je nutné znát hodnoty elektrického obvodu a jednotlivých zařízení, aby bylo možné identifikovat rozbitá zařízení, odstraňovat problémy, určit, kolik je v baterii nabito a jak dlouho vydrží, zkontrolovat přítomnost proudu v obvodu při doma a pro další případy. K tomu použijte univerzální multimetr. Poradí si s 99% případů detekce poruch elektrických spotřebičů a určuje indikátory v obvodu. Mezi řemeslníky je také široce používán jiný název „tester“.

Rozlišují se tyto typy:

• Analogový. Na těle je stupnice s dílky a šipka, která ukazuje naměřenou hodnotu. Významnou nevýhodou takových zařízení je chybějící záznam odečtů, nutnost určovat hodnotu dělení a dobře se orientovat v různých měřítcích.
• Digitální. Vybaven elektronickými displeji, které automaticky zobrazují čísla a umí je zaznamenávat.

Přístroj se nejčastěji používá k měření napětí v zásuvkách a elektrických panelech. Napětí se měří ve voltech a může být konstantní nebo proměnné. Abyste mohli provádět čtení, musíte:

1. Nastavte rukojeť na krytu do polohy AC. Pro domácí potřeby je vhodná hodnota 750 voltů. Některé modely mohou nezávisle určit typ proudu. Poté je třeba posunout rukojeť do polohy V. Takové modely najdete v Radio-Shopu, stejně jako proudové kleště.
2. Zasuňte kontaktní sondy do konektoru na pouzdře a do otvorů v patici (červená do levé s označením V, černá do pravé patice s nápisem COM). Aby se předešlo chybám, jsou zásuvky označeny (v různých modelech zařízení jsou od 2 do 4). Třetí zásuvka je potřebná pro měření vysokých hodnot.
3. Výsledek se zobrazí na displeji. Čísla se mohou mírně lišit od normálních hodnot a neustále kolísat. Tyto výsledky jsou normální. Pokud se na obrazovce objeví čísla 195-199 nebo 250, pak odpovídají napětí 220 voltů.

Důležité: pro měření napětí v zásuvce pomocí multimetru musíte držet pouze izolované části sond a nedovolit, aby se dotýkaly, když je režim zapnutý.

Správný provoz zařízení prodlužuje jeho životnost a umožňuje získat přesná data. Pokud si nejste jisti rozsahem měření, doporučuje se nastavit maximální hodnoty.

Sondy multimetru by neměly být zasunuty do zásuvky pro měření proudu. To může vést ke zkratu, požáru nebo vyražení zástrčky. Proud v zásuvce nemůžete měřit multimetrem. Kapacita kondenzátoru se měří pouze ve vybitém stavu.

Pro přesné a bezpečné měření napětí v zásuvce nebo proudové síly zařízení testerem je nutné přísně dodržovat pokyny.

Kde koupit kvalitní měřicí přístroj

Radio-shop Radio-Shop má obrovský výběr multimetrů různých konfigurací, velký sortiment osciloskopů a dalších měřicích přístrojů. Vysoce kvalitní produkty různých značek jsou prezentovány v dostupné cenové relaci. Konzultanti vám poskytnou všechny potřebné informace, pomohou vám vybrat model a zadat objednávku na webu. Doručení se provádí prostřednictvím vybrané poštovní služby.