§23. Сила струму. Амперметр

Зміст

1. Запишіть у порядку спадання значення сили струму, заздалегідь перетворивши їх на одиниці системи СІ

Спочатку переводимо всі значення в ампери (А):

$20 \text{ А}$ (залишається без змін);

$0{,}015 \text{ кА} = 0{,}015 \cdot 1000 = 15 \text{ А}$;

$3000 \text{ мА} = 3000 \cdot 0{,}001 = 3 \text{ А}$;

$4000 \text{ мкА} = 4000 \cdot 0{,}000001 = 0{,}004 \text{ А}$.

Розташовуємо отримані значення від найбільшого до найменшого:

20 А; 15 А; 3 А; 0,004 А.

1. Чи зміняться показники амперметра (мал. 23.6), якщо його увімкнути в коло між електричною лампочкою та вимикачем?

Ні, показники амперметра не зміняться. В електричному колі, де елементи з’єднані послідовно (один за одним), сила струму однакова на будь-якій ділянці. Тому немає значення, де саме в цьому колі буде увімкнений амперметр — до лампочки чи після неї, — він завжди показуватиме однакове значення сили струму.

Перевірте себе

1. Запишіть у порядку спадання значення сили струму. Визначте ціну поділки шкали лабораторного амперметра (мал. 23.4) і вкажіть межі його вимірювання.

Межі вимірювання: Шкала амперметра починається від 0 і закінчується цифрою 2. Отже, прилад вимірює силу струму в межах від 0 до 2 А.

Ціна поділки: Візьмемо дві сусідні позначки з цифрами, наприклад 0 і 0,5. Кількість поділок між ними — 10.

Розрахунок: $\dfrac{0{,}5-0}{10} = 0{,}05$.

Отже, ціна поділки шкали становить 0,05 А.

2. Безпечним для людини є струм, менший за 0,001 А. Яким міліамперметром (мал. 23.8) його доцільніше вимірювати? Визначте ціну поділки шкали амперметрів та показник правого міліамперметра заздалегідь перетворивши їх на одиниці системи СІ:

Доцільніше використовувати правий міліамперметр (б).

Безпечний струм $0{,}001 \text{ А} = 1 \text{ мА}$. Шкала правого приладу розрахована саме на $1 \text{ мА}$ (межа вимірювання), що дозволяє отримати найточніші покази в цьому діапазоні. Лівий прилад (а) має шкалу до $15 \text{ мА}$, на ній $1 \text{ мА}$ буде ледь помітним відхиленням стрілки.

Ціна поділки:

• Лівий (а): $5 / 10 = 0{,}5 \text{ мА}$.
• Правий (б): $(0{,}4 - 0{,}2) / 4 = 0{,}05 \text{ мА}$.

Показник правого міліамперметра: Стрілка відхилилася на 1 (десь поряд) поділки після значення $0{,}6$. Отже: $0{,}6 + 0{,}05 = 0{,}65 \text{ мА}$.

3. Електричний скат (мал. 23.9) може короткочасно створити електричний розряд силою струму 50 А, а вугор (мал. 23.10) — 800 мА. Хто з них створює струм більшої сили і в скільки разів?

Дано:

$I_1 = 50 \text{ А}$ (Скат)

$I_2 = 800 \text{ мА}$ (Вугор)

Знайти:

$\dfrac{I_1}{I_2} - ?$

Розв’язання:

Для того щоб порівняти величини, необхідно перевести їх в однакові одиниці вимірювання (в Ампери).

Відомо, що $1 \text{ мА} = 0,001 \text{ А}$.$I_2 = 800 \cdot 0,001 \text{ А} = 0,8 \text{ А}$

Порівняємо сили струму:

$50 \text{ А} > 0,8 \text{ А}$

Отже, скат створює струм більшої сили.

Тепер знайдемо, у скільки разів сила струму ската більша за силу струму вугора:

n = \dfrac{I_1}{I_2}$$$$n = \dfrac{50 \text{ А}}{0,8 \text{ А}} = 62,5

Відповідь: Електричний скат створює струм більшої сили у 62,5 рази.

4. Батарея мобільного телефону заряджалася впродовж 20 хв. Сила струму в колі була 1,67 А. Скільки електронів перемістилося за цей час на батарею?

Дано:

$t = 20 \text{ хв} = 20 \cdot 60 \text{ с} = 1200 \text{ с}$

$I = 1,67 \text{ А}$

$e = 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}$ (елементарний заряд електрона)

Знайти:

$N - ?$

Розв’язання:

Сила струму визначається як відношення електричного заряду $q$, що проходить через поперечний переріз провідника, до часу його проходження $t$:

$I = \dfrac{q}{t}$

Заряд $q$ можна виразити через кількість електронів $N$ та заряд одного електрона $e$:

$q = N \cdot e$

Підставимо формулу заряду у формулу сили струму:

$I = \dfrac{N \cdot e}{t}$

Виразимо з цієї формули кількість електронів $N$:

$N = \dfrac{I \cdot t}{e}$

Підставимо числові значення у виведену формулу:

$N = \dfrac{1,67 \cdot 1200}{1,6 \cdot 10^{-19}} = \dfrac{2004}{1,6 \cdot 10^{-19}} = 1252,5 \cdot 10^{19} = 1,2525 \cdot 10^{22}$

Відповідь: На батарею перемістилося $1,2525 \cdot 10^{22}$ електронів.