§ 30. Сила струму. Амперметр

Які дії електричного струму вам відомі?

Яка одиниця електричного заряду?

З’ясуємо, від чого залежать дії електричного струму. Пригадаймо досліди, які описані в §25. Вони свідчать про те, що дії електричного струму можуть виявлятися по-різному. Так, у досліді з проходженням електричного струму через металевий дріт (див. рис. 73), він може злегка нагрітися, а може нагріватися до високою температури (візуально буде червоним); він може прогнутися в більшій чи меншій мірі.

Те саме можна сказати і про хімічну дію електричного струму: на електроді може виділитися речовина з більшою або меншою масою.

Електричний струм, як ви знаєте, — це напрямлений рух заряджених частинок. Очевидно, чим більший електричний заряд, який перенесено частинками через поперечний переріз провідника за якийсь певний час, тим інтенсивніша дія струму.

Струм у колі характеризують значенням заряду, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу, тобто силою струму.

Силу струму позначають літерою І.

Силою струму І називають фізичну величину, яка дорівнює відношенню заряду q, що проходить через поперечний переріз провідника за проміжок часу t, до цього проміжку часу:

Сила струму — фізична величина, вона мас числове значення та одиницю. Введемо одиницю сили струму.

У 1948 р. на Міжнародній конференції з міри та ваги було вирішено в основу визначення одиниці сили струму покласти явище взаємодії двох провідників зі струмом.

Явище взаємодії двох провідників зі струмом можна спостерігати на досліді (рис. 96). Якщо через два паралельні провідники пропустити струм, то в залежності від напрямку струму провідники або притягнуться (рис. 96, а), або відштовхнуться (рис. 96, б). При цьому сила притягання або відштовхування між провідниками прямо пропорційна силі струму в них: чим більша сила струму, тим сильніше взаємодіють провідники. Силу взаємодії між провідниками можна виміряти. Але, як показали досліди, вона залежить ще також від довжини провідників, відстані між ними і середовища, в якому містяться провідники.

Щоб увести одиницю сили струму, тобто певний точний еталон, необхідно дотримуватися дуже жорстких умов досліду. Провідники повинні

бути тонкими і нескінченно довгими й перебувати у вакуумі на відстані 1 м один від одного.

За одиницю сили струму беруть таку силу струму, при якій відрізки паралельних провідників довжиною 1 м, що знаходяться на відстані 1 м один від одного, взаємодіють з силою 2 · IO^-7 Н.

Одиницю сили струму називають ампером (1 А). Ця одиниця названа на честь французького фізика Андре Ампера (1775 - 1836).

Одиниця сили струму IAe основною одиницею СІ. У науці, техніці, на практиці часто використовують і такі одиниці сили струму, як міліампер (1 мА), мікроампер (1 мкА), кілоампер (1 кА).

1 мА = 0,001 А,

1 мкА = 0,000001 А,

IkA= 1000 А.

У §19 введена одиниця заряду — 1 Кл. Знаючи формулу для розрахунку сили струму, можна записати: q = It. Враховуючи, що одиницею сили струму е 1 А, а одиницею часу — 1с, отримаємо одиницю електричного заряду:

1 Кл =IAlc.

Давайте оцінимо значення сили струму 1 А, тобто з’ясуємо, велика це сила струму чи ні. Для людського організму — дуже велика. Для нього безпечною є сила струму лише до 1 мА. У побутовій електричній мережі нормальною вважається сила струму до 6 А. Це максимальна сила струму, яка може проходити через розетку або прилад.

Ще одна дуже важлива особливість сили струму полягає в наступному: сила струму в усіх ділянках провідника, через який протікає струм, однакова. Це випливає з того, що заряд, що проходить через будь-який поперечний переріз провідника за одиницю часу, однаковий. Інакше кажучи, коли в колі є струм, заряд ніде ні в якій частині провідника не накопичується. Так, якщо на початку провідника, наприклад, металевої дротини, сила струму дорівнює 1 А, то і в будь-якому поперечному перерізі провідника, і в кінці його вона теж обов’язково — 1 А.

Прилад, за допомогою якого вимірюють силу струму в колі, називають амперметром.

Амперметр за принципом дії і за будовою подібний на гальванометр (див.

U

рис. 77). Його робота базується на магнітній дії струму. Чим більша сила струму, що проходить через котушку, тим сильніше вона взаємодіє з магнітом, тим більший кут повороту стрілки приладу. Оскільки за допомогою амперметра вимірюють силу струму, то він улаштований так, щоб включення його в коло практично не впливало на силу струму в колі.

Щоб відрізнити амперметр від гальванометра, на його шкалі ставлять букву А.

На схемах амперметр зображають кружком з буквою А в центрі (рис. 97, а).

Лабораторний амперметр (рис. 97, б), яким ви будете користуватися надалі, зовні відрізняється від демонстраційного.

Будьте уважні при роботі з амперметрами, оскільки кожен із них розрахований на деяку максимальну силу струму. Інакше прилад може зіпсуватися.

Амперметр включається в коло послідовно з тим приладом, силу струму в якому потрібно виміряти.

Біля кожної клеми приладу стоїть свій знак: або «+», або «-». Це означає, що клему зі знаком «+» треба обов’язково з’єднати з провідником, що йде від позитивного полюса джерела струму, а клему зі знаком «-» — з провідником, що йде від негативного полюса джерела струму.

Якщо коло складається з декількох послідовно з’єднаних провідників або приладів (з’єднання, при якому початок одного провідника з’єднується з кінцем іншого), го амперметр буде показувати в усіх точках кола одне і те ж значення сили струму. Так, в схемах, показаних на рисунку 98, а)-в), у всіх трьох випадках сила струму буде однакова. Детальніше полідовне з'єднання провідників буде розглянуте в параграфі 35.

Запитання для самоперевірки

1. Що називають силою струму в колі?

Q. Що означає вираз: «сила струму — фізична величина»?

З* Яке явище використовується для встановлення еталона одиниці сили струму?

4.    Які існують похідні одиниці сили струму?

5.    Чому сила струму в усіх ділянках провідника однакова?

6.    Як називають прилад, за допомогою якого вимірюють силу струму?

7.    Як включають амперметр у коло?

Завдання ЗО

1. На рисунку 99 зображено два заряджених електроскопи. В якому випадку сила струму буде більшою, якщо їх заземлити однаковими провідниками? Чому?

Q. На рисунку 100 зображено дві схеми електричних кіл. Чи істотна для роботи цих кіл відмінність в схемах а) та б)? Чому?

3.    Виразіть: 0,5 А в мікроамперах; 0,4 А в міліамперах; 0,25 мкА в амперах.

4.    На рисунку 101 зображено шкали амперметрів. Яка ціна поділки кожного приладу? Які межі вимірювання цих приладів? Які покази приладів?

5. Укажіть стрілками напрямок електричного струму, що проходить через лампи (рис. 102). Яка сила струму в лампах?

6*. Розрахуйте число електронів, які пройдуть через лампу розжарювання, включену в коло, як показано на рисунку 103, якщо ключ в колі буде замкнутий упродовж 1 хв.

Робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Пістун