Как рассчитать амперы

В современном мире невозможно представить себе существование человечества без использования электрических приборов. Основными характеристиками электрической сети, по которым можно было бы рассчитать все остальные её параметры, являются сила тока, сопротивление и напряжение.

Электрический ток в проводнике

Электрический ток

Является направленным перемещением заряженных частиц (электронов, ионов и др.). Однако за его направление в физике принимают движение именно положительно заряженных частиц, а не электронов, которые имеют отрицательный заряд.

Определяется как скалярная величина, характеризующая количество электричества, которое протекает через поперечное сечение проводника за единицу времени. С другой стороны, она характеризуется скоростью движения заряда.

В физике обозначается буквой I. Единица измерения – Ампер.

Как можно рассчитать число ампер в сети

Исходя из определения, расчёт выполняем следующим образом:

I = Dq / Dt, где:

• Dq – количество электричества (измеряется в кулонах или Кл),
• Dt – промежуток времени (измеряется в секундах или с).

Для участка цепи величину можно рассчитать исходя из закона Ома:

I = U / R, где:

• R – сопротивление, измеряется в омах (Ом),
• U – напряжение, измеряемое в вольтах (В).

Для полной цепи (содержащей источник электрической энергии) можно выполнить расчёт по следующей формуле:

I = E/(R+r), где:

• Е – ЭДС источника,
• R и r – соответственно, внешнее (проводников и потребителей) и внутреннее (источника) сопротивление.

Из закона Ома для полной цепи можно выполнить расчёт тока короткого замыкания (Iк.з.), который определяется при R = 0:

Iк.з. = Е/r.

Поскольку мощность электрической сети связана с силой тока, то можно высчитать амперы по формуле:

P = I2 · R = U · I,

где Р – мощность, её единица измерения – ватт (Вт).

Таким образом, зная мощность и сопротивление, расчёт выполняем по формуле:

Выше перечисленные формулы используются в расчётах схем постоянного тока.

В цепях переменного тока разделяют три вида сопротивлений:

1. активное (R);
2. емкостное (XL = w·L);
3. индуктивное (XC = 1/(w·C)).

Активное сопротивление называют резистором. Емкостное – учитывают при включении в схему конденсатора, а индуктивное – катушки индуктивности.

Для того чтобы выполнить расчёт такой цепи, можно воспользоваться соответствующими формулами. По ним можно рассчитывать как максимальное и минимальное значения тока, так и действующее.

I = UR/R, где UR – напряжение на активном сопротивлении.

I=UL/XL=UL/(w·L), где:

• UL – напряжение на индуктивном сопротивлении,
• L – индуктивность катушки,
• w = 2·p·f (f – частота колебаний в сети).

I = UC · XC = UC · w · C, где:

• UC– напряжение на емкостном сопротивлении,
• С – ёмкость конденсатора.

Действующие значения можно рассчитать по формуле:

где Im – амплитудное значение.

Единица измерения

Ампер как единица измерения силы тока была принята в 1948 году на заседании Международной конференции по мерам и весам.

Величина в 1А определяется как сила тока, которая вызывает в двух бесконечных параллельных проводниках маленького сечения, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, притяжение с силой 2·10−7Н.

Определение 1 Ампера

В Международной системе единиц СИ ампер определяется как кулон в секунду или:

1А = 1Кл/1с.

Данная единица была названа по имени французского физика и математика Андре-Мари Ампера, который нашёл зависимость между силой тока, зарядом и промежутком времени.

С другой стороны:

1 Ампер = 1 Вольт/1 Ом или 1А = 1В/1Ом.

Ампер связан с ватт следующим образом:

1Ампер = 1 Ватт/1 Вольт или 1А = 1 Вт / 1 В.

Для более компактной записи можно использовать приставки к основной единице. Как посчитать кратные и дольные значения единиц? Сделать это поможет таблица, расположенная ниже.

Единицы измерения

При расчётах характеристик электрической цепи можно воспользоваться онлайн калькуляторами.

Обычно при подсчёте онлайн величины вводятся в единицах СИ (U – в вольт, P – в ватт, сопротивление – в Ом и т.д). В этом случае значение силы тока будет получено в единице измерения – ампер.

Если даются дольные или кратные известные значения, то предварительно нужно перевести их в единицы СИ. Например, если по условию Р = 102 Ватт, то нужно вводить значение – 100 Ватт.

Также можно найти онлайн калькуляторы, которые позволят перевести ватты в амперы (при известном фиксированном значении напряжения).

Онлайн калькулятор

Этими сервисами часто пользуются для расчёта электрических цепей в домашних условиях. В этом случае напряжение постоянное и обычно равно 220В. Если расчёт выполняется вручную, то при переводе нужно учитывать, что 1А = 0,2кВт при U = 220В.

Амперметр

Чтобы определить, какой ток протекает в цепи, используются специальные приборы, которые называются амперметрами.

Амперметр

Для вычисления малых значений используют миллиамперметры и микроамперметры.

Чтобы узнать силу тока, нужно амперметр подключать последовательно к другим приборам. На схеме прибор обозначается в виде кружочка с буквой А.

Схема подключения амперметра в электрическую цепь

Также можно использовать мультиметр, который позволяет выполнять измерения основных электрических характеристик.

Мультиметр

Таким образом, для правильного и безопасного использования электроприборов нужно обязательно учитывать основные параметры электрической цепи. Расчёты можно выполнять самостоятельно по формулам или воспользоваться услугами Интернет сервисов.

Видео