§ 13. Сила струму

Ви, мабуть, помічали, що теплова, хімічна, магнітна, світлова дії, які спричиняють струми навіть у одному й тому самому провіднику, можуть розрізнятися за інтенсивністю. Ліхтарик зі щойно вставленою новою батарейкою світить яскраво. Спіраль його лампочки розжарюється до білого кольору, що свідчить про її високу температуру. Якщо ж батарейка “виснажена” — спіраль лампочки ледь жевріє червоним кольором. Так само з часом змінюється яскравість свічення світлодіодно-го ліхтарика.

Вугільні електроди, опущені в розчин мідного купоросу, можна приєднати до полюсів батареї акумуляторів, що складається з трьох елементів, або до одного акумулятора. У першому випадку вже за лічені хвилини на негативному електроді з’являється помітний шар міді. Якщо ж використовувати один елемент, відкладання речовини відбувається повільніше.

Струм у провіднику — це упорядкований рух частинок, що мають електричний заряд. Порівнювати дії різних струмів можна за кількістю частинок, що проходять через поперечний переріз провідників за одиницю часу. У розчинах, які проводять електричний струм, він утворюється рухом іонів. Очевидно, чим більше іонів потрапить на поверхню електрода за одну секунду, тим більше речовини виділиться на ньому. Адже іон — це атом речовини, в якому не вистачає одного або кількох електронів (позитив-

ний іон) або є їх надлишок (негативний іон). Так само результат теплової дії струму в металевому провіднику залежить від кількості електронів, що пройшли через поперечний переріз дротини за одну секунду (мал. 2.45).

Кількість електронів або інших частинок, що створюють струм, порахувати практично неможливо.

Проте можна визначити загальний заряд (кількість електрики), перенесений ними через поперечний переріз провідника за одну секунду.

Для цього потрібно заряд q, що пройшов через поперечний переріз провідника, поділити на час t його проходження через цей самий переріз.

Фізичну величину, яка чисельно дорівнює відношенню

заряду, що пройшов через поперечний переріз провідника, до часу його проходження називають силою струму.

Силу струму позначають літерою І. Якщо за час t сумарний заряд заряджених частинок, що перетнули поперечний переріз провідника, становив q, то силу струму в провіднику визначать q

ють так: I = — .

t

Чим більша сила струму, тим інтенсивніша його дія: за одиницю часу виділиться більше тепла в провіднику, більша маса речовини виділиться з розчину на електродах, сильнішою буде його магнітна дія.

Одиницею сили струму — однією з семи основних одиниць в CI — є ампер (1А). Названа ця одиниця на честь відомого французького вченого А. Ампера (1775—1836 рр.), який розвинув теорію електромагнетизму, що встановлювала взаємозв’язки електричних і магнітних явищ.

У 1948 р. на Міжнародній конференції мір і ваг було прийнято покласти в основу визначання одиниці сили струму 1 А його магнітну дію. Досліджуючи магнітну взаємодію струмів, А. Ампер встановив закон взаємодії двох паралельних провідників зі струмом. Виявилося, що два довгі провідники, розмі-

щені паралельно, взаємодіють із силами, пропорційними до сил струмів у них. Залежно від напрямку струмів у паралельних провідниках вони або притягуються, або відштовхуються (мал. 2.46).

Ампер — сила струму, який, проходячи по двох нескінченних тонких провідниках, розташованих у вакуумі на відстані 1 м, на кожній ділянці довжиною 1 м спричиняє їх взаємодію із силою 2 · 10^-7 H (0,000 000 2 Н) (мал. 2.47).

Заряд можна визначити через силу струму і час його протікання:

q = It.

Заряд q, що переноситься частинками в провіднику із струмом, часто називають кількістю електрики.

Оскільки в CI одиниця часу — 1 с, а одиниця струму — 1 А, то одиницю заряду (кількості електрики) — кулон — визначають так: 1 Кл = 1А · Ic = 1А · с.

Кулон дорівнює електричному заряду (кількості електрики), що переноситься через поперечний переріз провідника за 1 с за сили струму в ньому 1 А.

Заряд електрона — 1,6 · 10¹⁹ Кл. Заряд 1 Кл відповідає сумарному заряду 6,25 · 10¹⁸ = 6 250 000 000 000 000 000 електронів. Така кількість електронів щосекунди перетинає поперечний переріз провідника за сили струму 1 А.

Сила струму — важлива характеристика, що визначає результат дії струму в різних ділянках кола і різних споживачах. У лампочці кишенькового ліхтарика сила струму 0,2—0,3 А,

у світлодіоді — близько 0,02 А, а в стартері під час запуску двигуна автомобіля може сягати кілька сотень ампер.

Узявшись руками за неізольовані провідники, затискачі (або навіть доторкнувшись до них ненароком), людина теж може стати ланкою електричного кола — крізь неї пройде струм. Безпечною для організму людини вважається сила струму до 0,001 А.

Зверніть увагу!

Струм силою 0,1 А, що вражає організм людини, є смертельно небезпечним і може призвести до фатальних наслідків!

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1.    Які властивості струму характеризує сила струму?

2.    Яку фізичну величину називають силою струму?

3.    На якій дії струму ґрунтується встановлення одиниці сили струму?

4.    За яким явищем встановлюється одиниця сили струму ампер?

5.    Як можна визначити силу струму, якщо відомий заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника за певний час?

6.    Як визначити заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника за деякий час, якщо відома сила струму в провіднику?

7.    Яка сила струму є смертельно небезпечною для людини?

8.    Яка сила струму в електричному нагрівнику, якщо за 4 хв через нього пройшов заряд 480 Кл?

9.    Сила струму в електричній лампочці становить 0,3 А. Який заряд проходить через лампочку за 1 хв?

10.    З якою силою взаємодіятимуть відрізки двох паралельних провідників довжиною 1 м, розташовані на відстані 1 м, якщо сила струму в них 50 А?

11.    Через одну електролампу проходить 450 Кл кожні 5 хв, через іншу — 15 Кл за 10 с. У якій з ламп сила струму більша?

12.    Скільки електронів проходить через поперечний переріз провідника за 1 с, якщо сила струму в ньому 1 А?

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Бойко