Силу тока что измеряет: Сила тока. Амперметр — урок. Физика, 8 класс.

Слово «ампер» (А) является сокращением от «ампер», одной из стандартных единиц измерения, используемых для измерения электричества. Ампер — это единица постоянного электрического тока. «Ампер» — это сила этого тока, выраженная в амперах (или «амперах»). Если бы вы думали об электричестве, как о воде через шланг, ампер был бы водой.

Ампер против. Вольты, омы и ватты

Чтобы лучше понять значение ампер, давайте кратко рассмотрим вольты, омы, ватты (близкие родственники ампер) и то, как все они работают вместе, чтобы помочь нам удовлетворить наши электрические потребности!

При настройке сцены мы установили, что ампер — это единица постоянного электрического тока.

Вольт

Вольт (В) — это единица электрического потенциала, поэтому «напряжение» — это потенциал движения энергии. Это довольно абстрактное понятие для понимания, поэтому мы можем думать о нем как о давлении воды. Тогда напряжение было бы подобно воде, протекающей по трубам.

Слово «напряжение» используется для выражения доступной энергии (на единицу заряда). «Ток» (I) представляет собой скорость потока и измеряется в амперах. В аналогии с водой амперы — это фактическая текущая вода. Теперь мы начинаем видеть отношения!

Ом

Еще одна часть электрического уравнения — «Ом». Ом — это мера сопротивления, поэтому в нашей аналогии омы будут подобны размеру водопроводной трубы.

Используя нашу аналогию с потоком воды, мы можем думать об омах (сопротивлении) следующим образом: Увеличение сопротивления (Ом) похоже на уменьшение размера водопроводной трубы, что, в свою очередь, уменьшит расход воды ( ток, измеряемый в амперах), который управляется через цепь напряжением (давлением воды).

Вот и все! Нам нужно понять еще один термин в этой взаимосвязи, чтобы сплотить электрическую команду — ватты!

Ватт

Ватт (Вт) — мера мощности. Более конкретно, один ватт — это один джоуль энергии, используемой в секунду, поэтому ватт — это скорость потребляемой энергии. Например, лампочка мощностью 60 Вт потребляет энергию в размере 60 Вт!

Теперь вернемся к усилителям и посмотрим, как все эти термины работают вместе.

Как измерять силу тока?

Для измерения силы тока нам понадобится инструмент под названием «амперметр».

Амперметр (или амперметр) измеряет силу электрического тока в амперах. Он может измерять постоянный ток (DC) или переменный ток (AC), но в любом случае он измеряет ток в амперах (амперах). Таким образом, амперметр — это прибор, измеряющий силу тока в амперах. (Вы можете увидеть амперметры, представленные кружком с буквой «А» внутри.)

Как работает амперметр

Амперметр измеряет ток, проходящий через компонент. Чтобы использовать его, вы должны подключить амперметр последовательно к компоненту. «Серийно» означает одно за другим.

С помощью амперметра вы измеряете ток, то есть электричество, проходящее через счетчик.

Существует два основных типа амперметров:

Шунтовой измеритель

Электрический шунтирующий амперметр обычно используется в электрических установках постоянного тока (постоянного тока). Эти устройства соединены последовательно на отрицательной стороне электрической цепи, и весь ток в системе протекает через них. Затем шунт считывает ток, который он видел.

Шунты, подобные этому, обычно используются в качестве счетчиков заряда батареи, поскольку они также считывают напряжение в цепи. Как мы узнали ранее (Ампер x Вольт = Ватт), шунт также может сказать, сколько энергии (в ваттах) электрическая система потребляет или заряжает от батарей. Подробнее об этом позже.

Датчик Холла (клемма)

Еще один способ измерения силы тока — датчик Холла. Этим устройствам не нужно разрывать провод для установки, и они обычно используются в портативных устройствах для измерения силы тока, которые мы называем клещами для усилителя.

Амперные клещи имеют шарнирные губки, встроенные в измеритель, чтобы закрепить измеритель на кабеле, проводе или другом компоненте для измерения тока в этой цепи. .

Название датчика Холла происходит от термина «эффект Холла», который датчик использует для определения силы тока. Термин «эффект Холла» относится к природе тока в проводнике. Датчик Холла (или датчик Холла) представляет собой токоизмерительные клещи, измеряющие как переменный, так и постоянный ток.

Измеритель использует прочные железные зажимы для плотного зажима измеряемого проводника, чтобы сконцентрировать магнитное поле вокруг этого проводника. Когда ток течет по проводнику, магнитное поле проходит через токоизмерительные клещи на эффекте Холла и создает напряжение, которое преобразуется в цифровое показание на измерителе.

Когда следует использовать амперметр?

Электрики, инженеры-электрики и любители электротехники используют амперметры для поиска неисправностей, проектирования и построения электрических цепей. Они могут быть очень полезны для выяснения того, где и какой ток протекает в отдельных проводах.

Имеются портативные цифровые мультиметры для поиска и устранения неисправностей и проверки цепей. Это позволяет вам убедиться, что ток соответствует ожидаемому для конкретной цепи. Цифровые мультиметры измеряют напряжение (В), силу тока (А) и сопротивление (Ом). Эти мультиметры широко доступны на рынке в различных ценовых диапазонах. В зависимости от того, что вы хотите измерить, вы можете найти цифровые измерительные приборы с клещами или измерительные приборы с щупами.

Многие мобильные энергосистемы используют амперметр для измерения силы тока на входе и выходе из домашней батареи/аккумуляторов с течением времени. Вы можете использовать это, чтобы увидеть, сколько ампер-часов осталось в вашей батарее / батареях, до какой степени они заряжены и сколько времени требуется для их зарядки различными способами. Эта информация имеет решающее значение для RVer или лодочника, потому что батареи обеспечивают питание, необходимое практически для всего в энергосистеме.

Что такое шунт?

Постоянная установка шунтирующего амперметра для постоянного измерения состояния заряда вашей батареи или батарей — это один из способов внимательно следить за всеми важными ампер-часами.

Шунт действует как низкоомное соединение между двумя точками электрической цепи. Таким образом, в нашем приложении RV целью установки шунта будет наличие цифрового считывания внутри RV, что дает нам постоянное отображение состояния заряда нашей аккумуляторной системы.

Шунт подключается к аккумуляторной батарее RV на отрицательном выводе и к дисплею внутри RV. Он будет измерять ампер, входящий и выходящий из батареи/аккумуляторов RV. Это говорит вам, сколько вы используете и пополняете емкость аккумулятора, а также сколько энергии осталось для использования.

Что такое мощность?

Термин «сила тока» относится к номиналу проводов и устройств, используемых в системе для конкретного применения. Амплитуда важна, потому что она относится к максимальной величине тока, которую кабель или провод может безопасно нести. (Чем больше провода, тем выше нагрузка.) 

Компании, производящие электрические компоненты, довольно часто маркируют устройства по величине нагрузки или диапазону мощности, ампер или вольт. Вы можете использовать эту информацию для расчета мощности путем деления мощности на напряжение.

Эту важную информацию стоит повторить: мощность, деленная на напряжение = амперы. Мощность устройства должна быть выше, чем сила тока, которая через него пройдет.

Знание этой информации и соответствующее определение размера провода или кабеля может иметь решающее значение для вашей безопасности с точки зрения предотвращения возгораний, связанных с электричеством, поскольку перегрузка провода или устройства может привести к их сильному нагреву и возможному возгоранию.

Важно помнить, что провода большего диаметра = большая мощность.

Являются ли усилители переменного тока и усилители постоянного тока одинаковыми?

Несмотря на то, что и переменный, и постоянный ток относятся к типам тока, протекающего в цепи, это не одно и то же. Постоянный ток (постоянный ток) относится к электрическому заряду (току), который течет только в одном направлении. Переменный ток (переменный ток) относится к току, который меняет направление определенное количество раз в секунду (60 в США).

Вы можете измерять оба типа, но электрические устройства рассчитаны на использование только одного типа. Не подключайте устройства постоянного тока к сети переменного тока и наоборот без инвертора или зарядного устройства между ними.

Для мобильных устройств, таких как жилые дома и лодки, электрические розетки имеют номиналы в амперах: 50, 30, 20 ампер. Это максимальный номинальный ток, который эти розетки могут обеспечить до срабатывания выключателя. Многие люди путают эти усилители с аккумуляторными усилителями, но они представляют собой переменный ток с более высоким напряжением. (120 или 240 В)

Хотя ток 50 ампер в аккумуляторе может быть таким же, помните, что напряжение — это давление, а напряжение аккумулятора составляет всего 12 вольт. Таким образом, ток может быть таким же, но мощность более высоких напряжений намного выше.

Что такое ампер-час?

Термин «ампер-час» относится к единице электрического заряда. Например, когда речь идет о батареях для жилых автофургонов, мы будем использовать термин «ампер-час», чтобы описать, какую силу тока батарея может обеспечить в течение одного часа.

Давайте посмотрим, что это означает применительно к реальному использованию:

Теоретически батарея емкостью 1 ампер-час должна обеспечивать непрерывный ток 1 ампер на нагрузку (устройство или прибор, использующий мощность) в течение ровно 1 часа, прежде чем разрядиться. В качестве альтернативы та же батарея емкостью 1 ампер-час может обеспечивать непрерывный ток силой 2 ампера на нагрузку в течение получаса. Или он может обеспечить ⅓ ампер-часа нагрузки в течение 3 часов. Вы поняли идею.

Когда вы проектируете электрическую систему, очень важно учитывать амперы, чтобы знать размер проводов, которые вы должны использовать для обеспечения безопасности.

Чем выше сила тока, тем больше требуется проводов

Как вы, возможно, помните, чем выше сила тока, тем больше требуется проводов для безопасного обслуживания системы. Вы должны правильно подобрать размеры проводов и кабелей не только для обеспечения качественной электроэнергией, но и для предотвращения возникновения электрических пожаров.

Более высокий ток увеличивает падение напряжения

Падение напряжения происходит, когда напряжение на конце кабеля ниже, чем в начале кабеля. Это падение часто происходит, например, в конце очень длинного кабеля.

Самый простой способ уменьшить падение напряжения — увеличить диаметр проводника (или провода). Все электрические кабели оказывают некоторое сопротивление току цепи, но важно предпринять все возможные шаги, чтобы уменьшить это сопротивление при проектировании электрической системы.

Наконец, для жилых автофургонов и лодок люди стараются максимально экономить заряд батареи. Поэтому важно помнить, что более высокие амперы сжигают больше энергии батареи.

Более высокое напряжение снижает силу тока

Высокие силы тока не всегда хороши, потому что провода и устройства должны быть очень большими. Чтобы избежать больших проводов, увеличение напряжения уменьшит силу тока при той же мощности. В следующем примере показано, как это сделать.

• 120 Вт при 12 В = 12 А
• 120 Вт при 24 В = 6 А
• 120 Вт при 120 В = 1 А

При проектировании электрической системы лучше иметь в виду, что бег большой, толстый, толстые провода на большие расстояния увеличивают вес вашей установки. С проводами также может быть очень трудно работать из-за присущей им недостаточной гибкости.

Как видите, ампер представляет собой только одну часть электрического уравнения, но имеет решающее значение для понимания. Чтобы спроектировать правильную электрическую систему, нам также необходимо лучше понимать вольты и ватты, потому что все они должны работать вместе, чтобы стать нашим желанным источником питания!

100 Ач 12 В LiFePO4 Батарея глубокого цикла

100 Ач 12 В GC2 LiFePO4 Глубокого цикла Батарея

270 Ач 12 В LiFePO4 Глубокого цикла Батарея GC3

12 В LiFePO4 Глубокого цикла Батарея с подогревом Комплекты

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь. Наш отдел продаж и обслуживания клиентов из Рено, штат Невада, готов ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!

Кроме того, присоединяйтесь к нам на Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут обеспечить ваш образ жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться там.

Поделись

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

• Дом
• Учебники
• Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

≡ Страниц

Авторы: CTaylor

Избранное Любимый 136

Основы электричества

Приступая к изучению мира электричества и электроники, очень важно начать с понимания основ напряжения, силы тока и сопротивления. Это три основных строительных блока, необходимых для управления электричеством и его использования. Поначалу эти концепции может быть трудно понять, потому что мы не можем их «видеть». Нельзя невооруженным глазом увидеть энергию, текущую по проводу, или напряжение батареи, лежащей на столе. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле является не обменом энергией, происходящим от облаков к земле, а реакцией воздуха на проходящую через него энергию. Чтобы обнаружить эту передачу энергии, мы должны использовать инструменты измерения, такие как мультиметры, анализаторы спектра и осциллографы, чтобы визуализировать то, что происходит с зарядом в системе. Не бойтесь, однако, этот учебник даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении и о том, как они связаны друг с другом.

Георг Ом

Рассмотрено в этом руководстве

• Как электрический заряд связан с напряжением, током и сопротивлением.
• Что такое напряжение, ток и сопротивление.
• Что такое закон Ома и как с его помощью понять электричество.
• Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.

Рекомендуемая литература

• Что такое электричество
• Что такое цепь?

Электрический заряд

Электричество — это движение электронов. Электроны создают заряд, который мы можем использовать для совершения работы. Ваша лампочка, ваша стереосистема, ваш телефон и т. д. используют движение электронов для выполнения работы. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: движение электронов.

Три основных принципа этого руководства можно объяснить, используя электроны, или, точнее, создаваемый ими заряд:

• Напряжение — это разница заряда между двумя точками.
• Ток — это скорость, с которой течет заряд.
• Сопротивление — это способность материала сопротивляться потоку заряда (тока).

Итак, когда мы говорим об этих значениях, мы на самом деле описываем движение заряда и, таким образом, поведение электронов. Цепь представляет собой замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты в цепи позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для выполнения работы.

Георг Ом был баварским ученым, изучавшим электричество. Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением. Итак, давайте начнем с напряжения и пойдем оттуда.

Напряжение

Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка имеет больший заряд, чем другая. Эта разница заряда между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциалов между двумя точками, которые передают один джоуль энергии на кулон проходящего через них заряда (не паникуйте, если это не имеет смысла, все будет объяснено). Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение обозначается в уравнениях и схемах буквой «V».

Количество воды, протекающей по шлангу из резервуара, можно представить как ток. 18 электронов (1 кулон) в секунду, проходящих через точку цепи. Усилители представлены в уравнениях буквой «I».

Допустим, у нас есть два бака, к каждому из которых подходит шланг снизу. В каждом баке одинаковое количество воды, но шланг одного бака уже, чем шланг другого.

Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начинает течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше расхода воды в баке с более широким шлангом. В электрических терминах ток через более узкий шланг меньше, чем ток через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (зарядку) в баке с более узким шлангом.

Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через резервуар. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током. Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга является сопротивлением. Это означает, что нам нужно добавить еще один член в нашу модель:

• Вода = заряд (измеряется в кулонах)
• Давление = Напряжение (измеряется в вольтах)
• Расход = ток (измеряется в амперах или для краткости «амперы»)
• Ширина шланга = сопротивление

Сопротивление

Рассмотрим еще раз наши два резервуара для воды, один с узкой трубой, а другой с широкой трубой.

Само собой разумеется, что через узкую трубу нельзя пропустить такой же объем, как через более широкую при том же давлении. Это сопротивление. Узкая труба «сопротивляется» потоку воды через нее, хотя вода находится под тем же давлением, что и резервуар с более широкой трубой. 918 электронов. Это значение обычно обозначается на схемах греческой буквой «Ω», которая называется омега и произносится как «ом».

Закон Ома

Объединив элементы напряжения, тока и сопротивления, Ом вывел формулу:

Где

• В = напряжение в вольтах
• I = ток в амперах
• R = сопротивление в омах

Это называется законом Ома. Допустим, например, что у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:

Допустим, это наш бак с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 вольт, а «узость» (сопротивление течению) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам поток (ток) в 1 ампер.

Используя эту аналогию, давайте теперь посмотрим на бак с узким шлангом. Поскольку шланг уже, его сопротивление потоку выше. Определим это сопротивление как 2 Ом. Количество воды в резервуаре такое же, как и в другом резервуаре, поэтому, используя закон Ома, наше уравнение для резервуара с узким шлангом равно 9.0003

Но какой ток? Поскольку сопротивление больше, а напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 ампер:

Итак, в баке с большим сопротивлением ток меньше. Теперь мы можем видеть, что если мы знаем два значения закона Ома, мы можем найти третье. Продемонстрируем это на эксперименте.

Эксперимент по закону Ома

В этом эксперименте мы хотим использовать 9-вольтовую батарею для питания светодиода. Светодиоды хрупкие, и через них может протекать только определенное количество тока, прежде чем они сгорят. В документации на светодиод всегда будет «номинальный ток». Это максимальное количество тока, которое может протекать через конкретный светодиод, прежде чем он перегорит.

Необходимые материалы

Для выполнения экспериментов, перечисленных в конце руководства, вам понадобятся:

• Мультиметр
• Батарея 9 В
• Резистор 560 Ом (или следующее ближайшее значение)
• Светодиод

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды известны как «неомические» устройства. Это означает, что уравнение для тока, протекающего через сам светодиод, не так просто, как V=IR. Светодиод вносит в цепь то, что называется «падением напряжения», тем самым изменяя величину тока, протекающего через нее. Однако в этом эксперименте мы просто пытаемся защитить светодиод от перегрузки по току, поэтому мы пренебрежем токовыми характеристиками светодиода и выберем значение резистора, используя закон Ома, чтобы быть уверенным, что ток через светодиод безопасно ниже 20 мА.

В этом примере у нас есть 9-вольтовая батарея и красный светодиод с номинальным током 20 миллиампер или 0,020 ампер. Чтобы быть в безопасности, мы бы предпочли не управлять светодиодом с его максимальным током, а скорее рекомендуемым током, который указан в его спецификации как 18 мА или 0,018 ампер. Если мы просто подключим светодиод непосредственно к батарее, значения для закона Ома будут выглядеть так:

, следовательно:

и, поскольку у нас еще нет сопротивления:

Деление на ноль дает нам бесконечный ток! Ну, на практике не бесконечный, а столько тока, сколько может выдать батарея. Поскольку мы НЕ хотим, чтобы через наш светодиод протекал такой большой ток, нам понадобится резистор. Наша схема должна выглядеть так:

Точно таким же образом мы можем использовать закон Ома для определения номинала резистора, который даст нам желаемое значение тока:

следовательно:

подставив наши значения:

вычислив сопротивление:

Итак, нам нужен сопротивление резистора около 500 Ом, чтобы ток через светодиод оставался ниже максимального номинального тока.

500 Ом не является обычным значением для стандартных резисторов, поэтому в этом устройстве вместо него используется резистор на 560 Ом. Вот как выглядит наше устройство в собранном виде.

Успех! Мы выбрали сопротивление резистора, достаточно высокое, чтобы ток через светодиод оставался ниже его максимального номинала, но достаточно низкое, чтобы тока было достаточно, чтобы светодиод оставался красивым и ярким.

Этот пример со светодиодом и токоограничивающим резистором часто встречается в любительской электронике. Вам часто придется использовать закон Ома, чтобы изменить величину тока, протекающего через цепь. Другой пример этой реализации можно увидеть в светодиодных платах LilyPad.

При такой конфигурации вместо выбора резистора для светодиода резистор уже встроен в светодиод, поэтому ограничение тока выполняется без добавления резистора вручную.

Ограничение тока до или после светодиода?

Чтобы немного усложнить ситуацию, вы можете разместить токоограничивающий резистор с любой стороны светодиода, и он будет работать точно так же!

Многие люди, впервые изучающие электронику, сомневаются в том, что токоограничивающий резистор может располагаться с любой стороны светодиода, и схема будет работать как обычно.