§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: $\frac{0,5-0}{10}=0,05$.

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:

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

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 $t$:

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

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

$q=N\cdot e$

Підставимо формулу заряду у формулу сили струму:

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

Виразимо з цієї формули кількість електронів $N$:

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

Підставимо числові значення у виведену формулу:

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

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