Як ви знаєте. наявність електричного струму в металевому провіднику виявляється через його теплову, хімічну, магнітну, фізіологічну дію. Ця дія може бути або сильнішою, або слабшою. Одна й та сама електрична лампа може світитися менш або більш яскраво при підключенні до різних джерел електричного струму. Чим більше значення електричного струму в елементі електричного кола, тим сильніше виявляється дія струму.
Величина електричного струму в провіднику залежить від кількості електронів (електричного заряду), що проходять через його поперечний переріз за одиницю часу, і характеризується силою струму.
Сила струму — це фізична величина, яка характеризує електричний струм і визначається відношенням електричного заряду, що пройшов через поперечний переріз провідника, до часу його проходження.
Силу струму позначають великою латинською літерою І і визначають за формулою:
де q - електричний заряд, що пройшов через провідник за час t.
За одиницю сили струму прийнято один ампер (1 А). Цю одиницю названо на честь французького фізика Андре-Марі Ампера. На Міжнародній конференції з мір та ваг у 1948 р. було вирішено за основу визначення одиниці сили струму брати явище взаємодії двох провідників зі струмом.
Опис досліду: якщо взяти два тонкі провідники, розташувати їх паралельно один до одного, підключити до джерела струму й замкнути електричне коло, то провідники почнуть взаємодіяти один з одним: притягуються, якщо напрямок струму в них однаковий, або відштовхуються, якщо напрямок струму протилежний. А. М. Ампер виміряв силу взаємодії цих провідників, і виявилося, що ця сила залежить від довжини провідників, відстані між ними, середовища, у якому вони перебувають, і від сили струму в провідниках. Учений визначив, що у вакуумі два дуже тонкі й довгі паралельні провідники довжиною 1 м, відстань між якими — 1 м, а сила струму в кожному з них однакова, взаємодіють із силою 2∙107 Н, а це і є сила струму в 1 ампер.
Андре-Марі Ампер (1775—1836)
Видатний французький математик фізик і природодослідник, член Паризької академії наук. Автор наукової фізичної теорії, яка пояснює взаємозв’язок електричних і магнітних явищ. А. М. Ампер увів поняття «електричний струм».
Застосовують також частинні та кратні одиниці сили струму: міліампер (мА), мікроампер (мкА), кілоампер (кА):
1 мА = 1 • 10-3 А;
1 мкА = 1 • 10-6 А;
1 кА = 1 • 103 А.
Для вимірювання сили струму використовують прилад, який називається амперметр.
Деякі види амперметрів: а — демонстраційний; б — лабораторний із дзеркальною шкалою; в — шкільний лабораторний; г — електронний
Мілі- та мікроамперметри використовують для вимірювання малих струмів
Оскільки за законом збереження електричного заряду кількість зарядів, що надходять у коло з одного з полюсів джерела струму, дорівнює кількості зарядів, що повертаються на другий полюс джерела, то сила струму однакова в різних ділянках кола із послідовно з’єднаних приладів. Тому, щоб виміряти силу струму в такому колі, амперметр можна вмикати у будь-якому місці. Для цього треба «розірвати» коло і в проміжок, що утвориться, увімкнути амперметр за допомогою двох клем або затискачів, розташованих на його корпусі. Таке вмикання в коло, як ви вже знаєте, називають послідовним.
Виконуючи вимірювання амперметром, слід дотримуватися таких правил:
вмикати амперметр у коло послідовно;
дотримуватись полярності підключення;
не можна вмикати амперметр у коло, у якому відсутній споживач струму.
Значення сили струму в деяких електротехнічних пристроях
Головні моменти, які слід пам’ятати всім, хто має справу з електрикою.
НЕ МОЖНА:
•торкатись оголеного проводу, особливо стоячи на землі, сирій підлозі тощо;
•користуватися несправними електротехнічними пристроями;
•збирати, розбирати, виправляти електротехнічні пристрої, не від'єднавши їх від джерела струму.
Запитання для самоперевірки
1. Від чого залежить дія електричного струму?
2. Яку фізичну величину називають силою струму?
3. Як сила струму залежить від електричного заряду, що проходить через провідник, і часу?
4. Який учений-фізик увів поняття «електричний струм»?
5. В яких одиницях Міжнародної системи вимірюється сила струму? Яким чином визначають цю одиницю?
6. Яким приладом вимірюють силу струму в електричному колі?
7. Які особливості включення амперметра в електричне коло?
8. Для чого використовують мілі- та мікроамперметри?
Поясніть
Чи однакові за фізичною сутністю такі твердження:
а) у провіднику пройшов великий електричний заряд;
б) у провіднику пройшов струм великої сили?
Задачі
1. Визначте силу струму в провіднику, якщо за 20 с через поперечний переріз провідника проходить електричний заряд 68 Кл.
2. Через електричний прилад, увімкнений в електричне коло, проходить електричний струм силою 8 мкА. Визначте електричний заряд, що проходить через цей прилад за 12 хв.
3. Визначте час проходження електричного струму по провіднику, якщо при силі струму 0,5 А по провіднику пройшов електричний заряд 7,7 Кл.
4. Визначте кількість електронів, що проходять за 1 с через переріз металевого провідника при силі струму в ньому 0,8 мкА.
5. На рисунку зображено шкали амперметрів. Яка ціна поділки кожного приладу? Які межі вимірювання цих приладів? Які покази приладів?
6. За графіком залежності величини перенесеного заряду від часу визначте силу струму в провіднику.
7. За графіком залежності сили струму від часу визначте заряд, що проходить через поперечний переріз провідника за 3 секунди. Яку фізичну величину можна визначити, обчисливши площу прямокутника ODBC?
Якщо сила струму в провіднику 1 А, то через його поперечний переріз щосекунди проходить заряд 1 Кл.
Сила струму в настільній лампі дорівнює декілька десятих ампера, а в електричному чайнику ― майже 10 А.