Ампер - единица измерения силы электрического тока. Без ампер невозможно представить современную технику и быт. Давайте разберемся, что они из себя представляют, как используются и почему так важны.
Определение ампера
Ампер - основная единица измерения силы электрического тока в системе СИ. Она была введена в 1881 году на конгрессе электриков в Париже и названа в честь французского ученого Андре Ампера.
Изначально 1 ампер определялся как 1/10 единицы силы тока в системе СГС. В настоящее время ампер определяется следующим образом: это сила постоянного тока вдоль двух параллельных проводников, расположенных в вакууме на расстоянии 1 метра друг от друга, которая создает между ними силу взаимодействия, равную 2·10-7 Н на каждый метр длины.
Использование амперов на практике
Амперы широко используются для измерения и расчета параметров электрических цепей и энергопотребления.
Например, бытовые электроприборы потребляют ток в несколько ампер - электрочайник около 10 ампер, лампочка 0,5 ампера. Мощные промышленные установки могут потреблять тысячи ампер.
Амперы важны для расчета нужного сечения проводов - чем больше ток, тем толще должен быть провод во избежание перегрева. Также по амперажу выбирается электропроводка и автоматы защиты сети.
Ампер-час - единица энергии аккумулятора
Ампер-час (А·ч) - производная единица для измерения электрической энергии. Один ампер-час соответствует работе тока в один ампер за один час. Формула:
А·ч = I · t,
где I - сила тока в амперах, t - время в часах.
Ампер-часы используются для указания емкости аккумуляторов, батарей, гальванических элементов. Чем выше ампер-часы, тем больше заряда может накопить батарея.
Например, емкость аккумулятора электромобиля Nissan Leaf составляет 40 кВт·ч или примерно 115 ампер-часов. За счет этого автомобиль может проехать до 400 км без подзарядки.
Ампер-час показывает максимально отдаваемый аккумулятором заряд. На практике же реальная отдаваемая энергия зависит от режима разряда. Чем выше ток разряда, тем быстрее разряжается батарея, но меньший заряд отдается. При малом токе КПД выше.
Кратные и дольные единицы
Кратные и дольные единицы ампера образуются посредством приставок СИ:
- мА (миллиампер) - 1/1000 ампера
- мкА (микроампер) - 1/1000000 ампера
- кА (килоампер) - 1000 ампер
Миллиамперы и микроамперы используются для измерения малых токов, например в радиоэлектронике, приборостроении.
Килоамперы применяются при описании мощных токов - десятки, сотни килоампер текут по линиям электропередач, в мощных электродвигателях.
Также используется единица ампер в час (А·ч) для измерения электрической энергии, например заряда аккумуляторов.
Интересные факты об амперах
Ампер входит в семерку основных единиц измерения СИ наряду с метром, килограммом, секундой и другими.
Сила тока в один ампер вызывает взаимодействие между проводниками с силой 0,00000002 ньютона.
Определение ампера несколько раз менялось на протяжении истории. Первоначально за основу брался ток, вызывающий электролиз серебра с определенной скоростью.
Раньше эталон ампера воспроизводился с помощью специального прибора - весов Кольрауша . Сейчас же используются квантовые стандарты на основе эффекта Джозефсона.
Самый большой постоянный ток фиксируется в мощных электромагнитах ускорителей элементарных частиц и достигает 500 000 ампер (0,5 мегаампера).
Перспективы
Какие перспективы у ампера как единицы измерения тока? Согласно решению Генеральной конференции по мерам и весам, определение ампера в будущем изменится.
Ампер будет определяться исходя из фиксированного значения элементарного электрического заряда. Это позволит привязать ампер к фундаментальным физическим константам.
При этом численное значение ампера не изменится, что важно для сохранения непрерывности измерений и расчетов. Новое определение вступит в силу 20 мая 2019 года.
Таким образом, ампер останется ключевой константой для электротехники и электроники, сохраняя свою роль в системе СИ.
Полезные советы по применению
Рассмотрим практические рекомендации по использованию знаний об амперах:
- При выборе бытовой техники обращайте внимание на потребляемый ток в амперах, чтобы рассчитать энергопотребление.
- Если сила тока в розетке недостаточна, используйте сетевой фильтр-удлинитель с более мощным автоматом.
- Выбирайте сечение проводов в электропроводке с запасом по амперажу подключаемых приборов.
Расчет параметров цепи по амперам
Для получения нужного напряжения используйте закон Ома:
U = I ∙ R, где U - напряжение в вольтах, I - ток в амперах, R - сопротивление в омах
Чтобы узнать мощность прибора по известному напряжению и силе тока, воспользуйтесь формулой:
P = U ∙ I, где Р - мощность в ваттах.
Таблица кратных и дольных единиц ампера
| мА (миллиампер) | 1/1000 ампера |
| мкА (микроампер) | 1/1000000 ампера |
| кА (килоампер) | 1000 ампер |
Что такое амперы
Итак, что же такое амперы? Подводя итог, ампер является фундаментальной единицей СИ для измерения силы электрического тока.
Ампер используется повсеместно: от бытовых приборов мощностью доли ампера до мощных установок с токами в тысячи ампер.
От ампеража зависит выбор проводов и защитной аппаратуры. Ампер-часы определяют емкость аккумуляторов.
Знание законов электричества
Знание основ амперметрии, закона Ома и других законов электричества позволяет правильно подбирать и эксплуатировать любые электрические устройства.
Контроль параметров
Контроль и измерение тока ведется специальными приборами - амперметрами, в основе которых также лежит единица ампер.
Применение амперметров
Существуют амперметры разных типов: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, термоэлектрические, электростатические.
Они используются как в промышленности, так и в быту для контроля рабочих токов в электрических цепях, предотвращения перегрузок и нештатных ситуаций.
Безопасное использование
Для безопасного использования электрооборудования важно знать допустимые значения рабочих токов, которые измеряются в амперах.
Превышение ампеража грожет привести к перегреву проводки, короткому замыканию и возгоранию.
Амперы в быту
В бытовой электропроводке используются автоматические выключатели, которые отключают цепь при превышении максимального тока в амперах.
Поэтому при выборе бытовой техники важно учитывать допустимый ток потребления в амперах для безопасной работы.
