Paano sinusukat ang kasalukuyang lakas sa pisika? Kasalukuyang pagsukat. Mga device. Prinsipyo ng pagsukat. Mga species

Ang electric current ay ang nakadirekta (nakaayos) na paggalaw ng mga sisingilin na particle. Ang ganitong mga particle ay maaaring: sa mga metal - mga electron, sa mga gas - mga ions at electron, sa isang vacuum sa ilalim ng ilang mga kundisyon - mga electron, sa semiconductors - mga electron at mga butas (electron-hole conductivity). Minsan electric ang kasalukuyang ay tinatawag ding displacement current na nagreresulta mula sa pagbabago sa electric field sa paglipas ng panahon. Ang electric current ay may mga quantitative na katangian: scalar - kasalukuyang lakas, at vector - kasalukuyang density.

Kasalukuyang lakas - pisikal na dami, katumbas ng ratio ng halaga ng singil na dumadaan sa cross-section ng konduktor sa loob ng isang panahon sa halaga ng panahong ito Ang kasalukuyang lakas sa International System of Units (SI) ay sinusukat sa amperes (. Ang pagtatalaga ng Russia: A). Ayon sa batas ng Ohm, ang kasalukuyang lakas sa isang seksyon ng circuit ay direktang proporsyonal na boltahe na inilapat sa seksyong ito ng circuit, at inversely proporsyonal sa paglaban nito:

Ang kapangyarihan ng isang electric current ay ang ratio ng gawaing ginagawa nito sa oras kung kailan ginagawa ang gawain. Ang kapangyarihan ay sinusukat sa watts. Wattmeter- metro, na idinisenyo upang matukoy ang kuryente. kasalukuyang o electromagnetic signal.

Ang boltahe ng kuryente ay isang dami ayon sa numero na katumbas ng gawain ng paglipat ng isang yunit ng electric charge sa pagitan ng dalawang arbitrary na punto ng isang de-koryenteng circuit.

2. Direktang kuryente. Mga katangian ng electric field. Batas ng Ohm para sa isang seksyon ng isang circuit. Bumuo at isulat ang batas ng Joule-Lenz.

Ang electric current ay tinatawag na pare-pareho kung ang lakas ng kasalukuyang at ang direksyon nito ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon. Pangunahing Tampok electric field: potensyal, tensyon at tensyon. Ang enerhiya ng electric field sa bawat yunit ng positibong singil na inilagay sa isang partikular na punto sa field ay tinatawag na field potential sa puntong iyon. ang potensyal ng electric field sa isang partikular na punto ay katumbas ng numero sa gawaing ginawa ng isang panlabas na puwersa kapag inililipat ang isang yunit ng positibong singil mula sa labas ng field patungo sa isang partikular na punto. Ang potensyal ng patlang ay sinusukat sa volts. Kung ang potensyal ay tinutukoy ng letrang φ, ang singil sa pamamagitan ng letrang q, at ang trabahong ginugol sa paglipat ng singil sa pamamagitan ng W, kung gayon ang potensyal na patlang sa isang naibigay na punto ay ipapahayag ng formula φ = W/q

Ang boltahe sa pagitan ng dalawang punto ng electric field ay katumbas ng numero sa gawaing ginagawa ng field upang ilipat ang isang yunit ng positibong singil mula sa isang punto sa field patungo sa isa pa.

Tulad ng nakikita mo, ang boltahe sa pagitan ng dalawang punto ng field at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng parehong mga puntong ito ay kumakatawan sa parehong pisikal na nilalang. Ang boltahe ay sinusukat sa volts (V)

Ang halaga ng E, ayon sa bilang na katumbas ng puwersa na naranasan ng isang unit positive charge sa isang partikular na punto sa field, ay tinatawag na electric field strength. F = Q x E, kung saan ang F ay ang puwersang kumikilos mula sa electric field sa isang charge Q na inilagay sa isang partikular na punto sa field, ang E ay ang puwersa na kumikilos sa isang unit positive charge na inilagay sa parehong punto sa field.

Batas ng Ohm para sa isang seksyon ng circuit

Ang kasalukuyang lakas ay direktang proporsyonal sa potensyal na pagkakaiba (boltahe) sa mga dulo ng isang seksyon ng circuit at inversely proporsyonal sa paglaban ng seksyong ito:

I = U/R kung saan ang U ang boltahe sa seksyong ito ng circuit

R - paglaban ng seksyong ito ng circuit

Bumuo at sumulat ng Joule-Lenz

Kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang konduktor, ang dami ng init na nabuo sa konduktor ay direktang proporsyonal sa parisukat ng kasalukuyang, ang paglaban ng konduktor, at ang oras kung saan ang electric current ay dumaloy sa konduktor.

Ang posisyon na ito ay tinatawag na batas ng Lenz-Joule.

Kung tinutukoy natin ang dami ng init na nilikha ng kasalukuyang sa pamamagitan ng letrang Q (J), ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng konduktor sa pamamagitan ng I, ang paglaban ng konduktor sa pamamagitan ng R at ang oras kung saan ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng konduktor sa pamamagitan ng t, kung gayon ang batas ng Lenz-Joule ay maaaring ibigay ang sumusunod na expression:

Dahil ang I = U/R at R = U/I, pagkatapos ay Q = (U2/R) t = UIt.

3. Ano ang dahilan ng pagkuha ng Lissajous figure? Gumuhit ng mga figure kung ang frequency sa channel X = 50 Hz ay const, at ang frequency sa channel Y = 25,50,100,150 Hz.

Ang mga Lissajous figure ay mga saradong trajectory na iginuhit ng isang punto na sabay na nagsasagawa ng dalawang harmonic oscillations sa dalawang magkaparehong patayo na direksyon.

Ang hitsura ng mga figure ay depende sa relasyon sa pagitan ng mga panahon (frequencies), phase at amplitudes ng parehong oscillations

X=50Hz,y=50Hz X=50Hz,y=100Hz X=50Hz, y=150Hz x=50Hz y=25Hz

Kasalukuyang lakas- pisikal na dami na katumbas ng ratio ng halaga ng singil na dumaan sa cross section ng konduktor sa loob ng isang yugto ng panahon sa halaga ng panahong ito:

Ang kasalukuyang ay sinusukat sa amperes sa International System of Units (SI), at ang ampere ay isa sa pitong batayang SI units.

Ayon sa batas ng Ohm, ang kasalukuyang lakas para sa isang seksyon ng isang circuit ay direktang proporsyonal sa inilapat na boltahe sa isang seksyon ng circuit at inversely proporsyonal sa paglaban ng conductor ng seksyong ito ng circuit:

kung saan ang e ay ang singil ng electron, n ay ang konsentrasyon ng mga particle, S ay ang cross-sectional area ng conductor, at ang average na bilis ng iniutos na paggalaw ng mga electron.

Ang unit ng SI ay 1 A = 1 C/s.

Upang sukatin ang kasalukuyang, isang espesyal na aparato ang ginagamit - isang ammeter (para sa mga aparato na idinisenyo upang sukatin ang maliliit na alon, ang mga pangalan na milliammeter, microammeter, galvanometer ay ginagamit din). Kasama ito sa bukas na circuit sa lugar kung saan kailangang sukatin ang kasalukuyang lakas. Ang mga pangunahing pamamaraan para sa pagsukat ng kasalukuyang lakas ay: magnetoelectric, electromagnetic at hindi direkta (sa pamamagitan ng pagsukat ng boltahe sa isang kilalang paglaban sa isang voltmeter).

Sa kaso ng alternating current, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng instantaneous current, amplitude (peak) na kasalukuyang at epektibong kasalukuyang (katumbas ng DC, na gumagawa ng parehong kapangyarihan).

Kasalukuyang density- isang vector na pisikal na dami na may kahulugan ng kasalukuyang dumadaloy sa ibabaw ng elemento ng unit area. Halimbawa, na may pare-parehong pamamahagi ng kasalukuyang density at ang orthogonality ng cross-sectional plane nito kung saan kinakalkula o sinusukat ang kasalukuyang, ang magnitude ng kasalukuyang density vector ay:

saan ako- kasalukuyang lakas sa pamamagitan ng cross-section ng konduktor na may lugar S(tingnan din ang larawan).

Minsan maaari nating pag-usapan ang tungkol sa scalar current density, sa mga ganitong kaso, eksaktong nangangahulugang iyon ang halaga j, na ibinigay sa formula.

Sa pangkalahatan:

nasaan ang normal (orthogonal) na bahagi ng kasalukuyang density ng vector na may paggalang sa lugar ng elemento sa ibabaw; Ang vector ay isang espesyal na ipinakilalang vector ng isang elementong pang-ibabaw, orthogonal sa elementarya na lugar at may ganap na halaga na katumbas ng lugar nito, na nagpapahintulot sa integrand na maisulat bilang isang ordinaryong scalar na produkto.

Tulad ng nakikita natin mula sa kahulugang ito, ang kasalukuyang lakas ay ang daloy ng kasalukuyang density ng vector sa pamamagitan ng isang tiyak na nakapirming ibabaw.

Sa pinakasimpleng pag-aakalang lahat ng kasalukuyang carrier (mga sinisingil na particle) ay gumagalaw na may parehong bilis ng vector at may magkaparehong singil(Ang ganitong palagay ay maaaring humigit-kumulang na tama kung minsan; ito ay nagbibigay-daan sa amin upang lubos na maunawaan ang pisikal na kahulugan ng kasalukuyang density), at ang kanilang konsentrasyon,

nasaan ang density ng singil ng mga carrier na ito.

Ang direksyon ng vector ay tumutugma sa direksyon ng velocity vector kung saan gumagalaw ang mga singil na lumilikha ng kasalukuyang, kung q positibo.

Sa katotohanan, kahit na ang mga carrier ng parehong uri ay karaniwang gumagalaw at, bilang panuntunan, sa iba't ibang bilis. Pagkatapos ay dapat nating maunawaan ang average na bilis.

Sa mga kumplikadong sistema (na may iba't ibang uri ng mga carrier ng singil, halimbawa, sa plasma o electrolytes)

ibig sabihin, ang kasalukuyang density vector ay ang kabuuan ng mga kasalukuyang densidad para sa lahat ng uri ng mga mobile carrier; kung saan ang konsentrasyon ng mga particle ng bawat uri, ay ang singil ng isang particle ng isang naibigay na uri, ay ang vector ng average na bilis ng mga particle ng ganitong uri.

Ang expression para sa pangkalahatang kaso ay maaari ding isulat sa mga tuntunin ng kabuuan sa lahat ng mga indibidwal na particle:

Ang formula mismo ay halos tumutugma sa formula na ibinigay sa itaas, ngunit ngayon ang summation index i nangangahulugang hindi ang bilang ng uri ng butil, ngunit ang bilang ng bawat indibidwal na particle, hindi mahalaga kung mayroon silang parehong mga singil o iba, kung saan ang mga konsentrasyon ay hindi na kailangan.

Kasalukuyang Densidad at Kapangyarihan

Ang gawaing ginawa ng electric field sa kasalukuyang mga carrier ay malinaw na nailalarawan sa density ng kapangyarihan [enerhiya/(dami ng oras)]:

kung saan ang tuldok ay nagsasaad ng scalar product.

Kadalasan ang kapangyarihang ito ay nahuhulog sa daluyan sa anyo ng init, ngunit sa pangkalahatan ay nauugnay ito sa full time na trabaho electric field at bahagi nito ay maaaring ma-convert sa iba pang mga uri ng enerhiya, halimbawa, tulad ng enerhiya ng isa o ibang uri ng radiation, mekanikal na trabaho (lalo na sa mga de-koryenteng motor), atbp.

Batas ni Ohm

Sa isang linear at isotropic conducting medium, ang kasalukuyang density ay nauugnay sa lakas ng electric field sa isang naibigay na punto ayon sa batas ng Ohm:

kung saan ang tiyak na kondaktibiti ng daluyan, at ang lakas ng patlang ng kuryente. O kaya:

nasaan ang resistivity.

Sa isang linear na anisotropic medium, ang parehong relasyon ay nagtataglay, gayunpaman, ang electrical conductivity sa kasong ito, sa pangkalahatan, ay dapat isaalang-alang bilang isang tensor, at multiplikasyon nito bilang multiplikasyon ng isang vector sa isang matrix.

Formula para sa gawain ng electric field (ang density ng kapangyarihan nito)

kasama ng batas ng Ohm ang anyo para sa isotropic electrical conductivity:

kung saan at ang mga scalar, at para sa anisotropic:

kung saan ang pagpaparami ng matrix (mula kanan pakaliwa) ng isang column vector sa pamamagitan ng isang matrix at ng isang row vector ay ipinahiwatig, at ang tensor at tensor ay bumubuo ng mga katumbas na quadratic form.

RAhalaga ng potencyApangingisda sa pagitan ng dalawang punto ng isang nakatigil na electric o gravitational field ay sinusukat sa pamamagitan ng gawaing ginawa ng mga puwersa ng field kapag naglilipat ng isang unit positive charge o, nang naaayon, isang unit mass mula sa isang punto na may mas mataas na potensyal patungo sa isa pa na may mas mababang potensyal. Kung j 1, j 2 - mga potensyal ng paunang at panghuling punto ng tilapon ng gumagalaw na singil (o masa), pagkatapos ay R. p. ikaw = j 1 - j 2 ; pagbabago sa potensyal na Dj= j 2 - j 1 =-i.

Ang gawain ng isang arbitrary electric field upang ilipat ang +1 na singil mula sa isang punto patungo sa isa pa ay tinatawag na electric voltage sa pagitan ng mga puntong ito; sa kaso ng isang nakatigil na patlang, ang boltahe ay tumutugma sa R.p.

Electromotive force(EMF) ay isang scalar na pisikal na dami na nagpapakilala sa gawain ng mga panlabas na puwersa, iyon ay, anumang mga puwersa ng hindi elektrikal na pinanggalingan na kumikilos sa quasi-stationary na mga circuit ng direkta o AC. Sa isang closed conducting circuit, ang EMF ay katumbas ng gawain ng mga puwersang ito upang ilipat ang isang positibong singil sa buong circuit.

Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa lakas ng electric field, ipinakilala ang konsepto tensyon ng mga pwersa sa labas, na nauunawaan bilang isang pisikal na dami ng vector na katumbas ng ratio ng panlabas na puwersa na kumikilos sa isang pagsubok na singil ng kuryente sa magnitude ng singil na ito. Pagkatapos sa isang closed loop ang emf ay magiging katumbas ng:

nasaan ang contour element.

Ang EMF, tulad ng boltahe, ay sinusukat sa volts sa International System of Units (SI). Maaari nating pag-usapan ang tungkol sa electromotive force sa anumang bahagi ng circuit. Ito ang tiyak na gawain ng mga panlabas na puwersa hindi sa buong circuit, ngunit sa isang partikular na lugar. Ang EMF ng isang galvanic cell ay ang gawain ng mga panlabas na puwersa kapag naglilipat ng isang positibong singil sa loob ng elemento mula sa isang poste patungo sa isa pa. Ang gawain ng mga panlabas na puwersa ay hindi maaaring ipahayag sa pamamagitan ng isang potensyal na pagkakaiba, dahil ang mga panlabas na puwersa ay hindi potensyal at ang kanilang trabaho ay nakasalalay sa hugis ng tilapon. Kaya, halimbawa, ang gawain ng mga panlabas na puwersa kapag ang paglipat ng isang singil sa pagitan ng kasalukuyang mga terminal sa labas ng pinagmulan mismo ay zero.

Mag-load sa de-koryenteng circuit nailalarawan sa pamamagitan ng kasalukuyang lakas, na sinusukat sa amperes. Ang kasalukuyang kung minsan ay kailangang masukat upang suriin ang pinahihintulutang pagkarga sa cable. Para sa pagtula linya ng kuryente Ginagamit ang mga cable ng iba't ibang seksyon. Kung ang cable ay nagpapatakbo na may isang load na mas mataas kaysa sa pinahihintulutang halaga, ito ay umiinit at ang pagkakabukod ay unti-unting lumalala. Bilang resulta, humahantong ito sa pagpapalit ng cable.

Pagkatapos maglagay ng bagong cable, kinakailangang sukatin ang kasalukuyang dumadaan dito sa lahat ng operating mga de-koryenteng kagamitan Oh.
Kung ang isang karagdagang pagkarga ay konektado sa lumang mga kable, dapat mo ring suriin ang kasalukuyang halaga, na hindi dapat lumampas sa mga pinapayagang limitasyon.
Kapag ang load ay katumbas ng itaas na pinahihintulutang limitasyon, ang pagsunod sa kasalukuyang dumadaloy ay sinusuri. Ang halaga nito ay hindi dapat lumampas sa rated operating current ng mga makina. Kung hindi circuit breaker ay magde-de-energize sa network dahil sa sobrang karga.
Ang kasalukuyang pagsukat ay kinakailangan din upang matukoy ang mga mode ng pagpapatakbo ng mga de-koryenteng aparato. Ang pagsukat sa kasalukuyang pagkarga ng mga de-koryenteng motor ay isinasagawa hindi lamang upang suriin ang kanilang pagganap, kundi pati na rin upang matukoy ang labis na mga pag-load sa itaas ng pinahihintulutang limitasyon, na maaaring lumitaw dahil sa malalaking puwersa ng makina sa panahon ng pagpapatakbo ng aparato.
Kung susukatin mo ang kasalukuyang sa operating circuit, magpapakita ito ng kakayahang magamit.
Ang operability sa apartment ay sinusuri din sa pamamagitan ng pagsukat ng kasalukuyang.

Kasalukuyang kapangyarihan

Bilang karagdagan sa kasalukuyang lakas, mayroong konsepto ng kasalukuyang kapangyarihan. Tinutukoy ng parameter na ito ang kasalukuyang gawaing ginagawa sa bawat yunit ng oras. Ang kasalukuyang kapangyarihan ay katumbas ng ratio ng gawaing isinagawa sa tagal ng panahon kung kailan isinagawa ang gawaing ito. Ang kasalukuyang kapangyarihan ay itinalaga ng letrang "P" at sinusukat sa watts.

Kinakalkula ang kapangyarihan sa pamamagitan ng pagpaparami ng boltahe ng network sa kasalukuyang natupok ng mga konektadong de-koryenteng aparato: P = U x I. Karaniwan, ang pagkonsumo ng kuryente ay ipinahiwatig sa mga de-koryenteng aparato, kung saan matutukoy ang kasalukuyang. Kung ang iyong TV ay may kapangyarihan na 140 W, pagkatapos ay upang matukoy ang kasalukuyang hinahati namin ang halagang ito sa 220 V, na nagreresulta sa 0.64 amperes. Ito ang pinakamataas na kasalukuyang halaga; sa pagsasanay, ang kasalukuyang ay maaaring mas mababa kung ang liwanag ng screen ay nabawasan o iba pang mga setting ay binago.

Kasalukuyang pagsukat gamit ang mga device

Upang matukoy ang pagkonsumo enerhiyang elektrikal Isinasaalang-alang ang pagpapatakbo ng mga mamimili sa iba't ibang mga mode, kinakailangan ang mga instrumento sa pagsukat ng elektrikal na maaaring masukat ang mga kasalukuyang parameter.

. Upang sukatin ang kasalukuyang sa isang circuit, gamitin mga espesyal na aparato, tinatawag na ammeters. Ang mga ito ay kasama sa sinusukat na circuit sa isang serye ng circuit. Panloob na pagtutol Napakaliit ng ammeter, kaya hindi ito nakakaapekto sa mga operating parameter ng circuit Ang sukat ng ammeter ay maaaring markahan sa mga amperes o iba pang mga fraction ng isang ampere: microamps, milliamps, atbp. Mayroong ilang mga uri ng ammeters: electronic, mechanical, atbp.

ay isang elektronikong instrumento sa pagsukat na may kakayahang sukatin ang iba't ibang mga parameter ng isang de-koryenteng circuit (paglaban, boltahe, pagkasira ng konduktor, pagiging angkop sa baterya, atbp.), kabilang ang kasalukuyang lakas. Mayroong dalawang uri ng multimeter: digital at analog. Ang multimeter ay may iba't ibang mga setting ng pagsukat.

Paano sukatin ang kasalukuyang gamit ang isang multimeter

. Kung kailangan mong sukatin ang kasalukuyang nang hindi nasira ang de-koryenteng circuit, kung gayon ang isang clamp meter ay isang mahusay na pagpipilian para sa gawaing ito. Ginagawa ang device na ito sa ilang uri, at iba't ibang disenyo. Maaaring sukatin ng ilang modelo ang iba pang mga parameter ng circuit. Ang paggamit ng kasalukuyang mga clamp ay napaka-maginhawa.

Mga kasalukuyang pamamaraan ng pagsukat

Upang sukatin ang kasalukuyang sa isang de-koryenteng circuit, kailangan mong ikonekta ang isang terminal ng ammeter o iba pang device na may kakayahang magsukat ng kasalukuyang sa positibong terminal ng kasalukuyang pinagmulan o, at ang isa pang terminal sa consumer wire. Pagkatapos nito, maaaring masukat ang kasalukuyang.

Kapag kumukuha ng mga sukat, kinakailangang mag-ingat, dahil kapag binuksan ang kasalukuyang electrical circuit, maaaring mangyari ang isang electric arc.

Upang sukatin ang agos ng mga de-koryenteng device na direktang nakakonekta sa saksakan ng sambahayan o cable, nakatakda ang metro sa AC mode na may mataas na limitasyon sa itaas. Pagkatapos ang aparato ng pagsukat ay konektado sa puwang ng phase wire.

Ang lahat ng koneksyon at pagtatanggal ng trabaho ay maaari lamang isagawa sa isang de-energized na circuit. Pagkatapos ng lahat ng koneksyon, maaari mong ilapat ang kapangyarihan at sukatin ang kasalukuyang. Sa kasong ito, hindi mo dapat hawakan ang mga nakalantad na live na bahagi upang maiwasan ang pinsala. electric shock. Ang ganitong mga paraan ng pagsukat ay hindi maginhawa at nagdudulot ng isang tiyak na panganib.

Ito ay mas maginhawa upang magsagawa ng mga sukat na may kasalukuyang mga clamp, na maaaring magsagawa ng lahat ng mga function ng isang multimeter, depende sa disenyo ng aparato. Napakadaling magtrabaho sa mga pliers na ito. Kinakailangang itakda ang mode para sa pagsukat ng direkta o alternating current, ikalat ang mga whisker at takpan ang phase wire sa kanila. Pagkatapos ay kailangan mong suriin ang higpit ng mga whisker sa pagitan ng bawat isa at sukatin ang kasalukuyang. Para sa mga tamang pagbabasa, kinakailangang takpan lamang ang phase wire na may bigote. Kung tinakpan mo ang dalawang wire nang sabay-sabay, hindi gagana ang pagsukat.

Ginagamit lamang ang mga clamp meter para sa pagsukat ng mga alternating current na parameter. Kung ginagamit ang mga ito upang sukatin ang direktang agos, ang mga whisker ay liliit malaking lakas, at maaari lamang silang mapaghiwalay sa pamamagitan ng pag-off ng kuryente.