Какво е електрически ток — определение, формула I=ΔQ/Δt и ампер

Научете какво е електрически ток, формулата I=ΔQ/Δt и значението на ампера — ясно обяснение, примери и приложения за всеки.

Електрическият ток е поток от електрически заряд. Уравнението на тока е:

I = Δ Q Δ t {\displaystyle I={\frac {\Delta Q}{\Delta t}}

където

I {\displaystyle I} е протичащият ток

Δ Q {\displaystyle \Delta Q} е промяната в електрическия заряд

Δ t {\displaystyle \Delta t} е промяната във времето

По-простичко казано, токът показва колко заряд преминава през дадена повърхност за единица време. Формулата дава средната стойност на тока за интервал Δt. За моментна стойност се използва производна:

I(t) = dQ/dt — токът в даден момент е скоростта на промяна на заряда със времето.

Единици и дефиниция

Единицата за електрически ток по SI е ампер (A). Един ампер е равен на един кулон заряд, протичащ за една секунда: 1 A = 1 C / s. Практически това означава, че при ток 1 A през сечение за 1 s преминава заряд 1 C.

След реформирането на единиците в Международната система (SI) през 2019 г., амперът е свързан с фиксираната числена стойност на елементарния заряд e = 1.602176634×10^-19 C. Това прави дефиницията на ампера база на фундаментална константа — потокът на определен брой елементарни заряди в секунда.

Как тече токът и посока

Токът може да се дължи на различни носители на заряд:

• в метали — най-вече свободни електрони;
• в електролити (разтвори) — йони със положителен и отрицателен заряд;
• в газове — йони и електрони (напр. при разряд);
• в полупроводници — електрони и дупки.

Съществува конвенция за посоката на тока: конвенционалният ток се счита за посока на движение на положителните заряди. Това означава, че посоката на конвенционалния ток е обратна на действителното движение на електроните в металите.

Примери за стойности на ток

• малки електронни компоненти (LED): ~10–20 mA;
• зареждане на смартфон: ~0.5–3 A;
• защитни прекъсвачи в домакинството: често 10–20 A;
• мълнии: обикновено десетки хиляди ампери (приблизително 10⁴–10⁵ A) за кратко време.

Измерване и апаратура

Токът се измерва с амперметър. Съществуват различни методи и устройства:

• инструментален амперметър, свързан последователно в веригата;
• клещов амперметър (clamp meter) — измерва магнитното поле около проводник, без да се прекъсва веригата;
• шунтове — нискоомни резистори, чрез които преминава токът, а падът на напрежение се измерва и преобразува в ток.

Видове ток

• Постоянен ток (DC) — посоката и величината остават постоянни във времето (пример: батерии, някои електронни устройства).
• Променлив ток (AC) — величината и/или посоката се променят периодично (пример: електрическата мрежа в домакинствата).

Допълнителни понятия

Плътност на тока (J) — токът на единица площ на проводящо сечение; свързана е със скоростта и плътността на носителите на заряд. За много приложения е важна и отдадената мощност, която в електрическата верига се изчислява като P = I·V (където V е напрежението).

Къде се среща токът

Токът се наблюдава във всеки проводник и електрическа верига, както и в проводници, батерии и при природни явления като мълнии. Той е основно явление в електротехниката и електрониката и намира приложение в пренос на енергия, електроника, комуникации и много други области.

Безопасност

Дори относително малки токове могат да бъдат опасни за човека — токове над няколко милиампери могат да предизвикат спазми, а по-големи токове могат да бъдат смъртоносни. Винаги следвайте указанията за безопасност при работа с електричество и използвайте защити като предпазители и прекъсвачи.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво представлява електрическият ток?

В: Какво е уравнението на тока?

В: В каква мерна единица се измерва електрическият ток?

В: Къде можем да намерим примери за електрически ток?

В: Какво означава "I" в уравнението за ток?

В: Какво означава "ΔQ" в уравнението за ток?

Търсене по буква