Единицей силы тока в международной системе единиц (СИ) является ампер (А). Ампер — это основная единица измерения тока, которая служит для определения величины электрического тока в цепи.
Определение ампера
Ампер можно понимать как количество электрических зарядов, которые проходят через проводник в единицу времени. В физике его формальное определение связано с воздействием тока на проводники в магнитном поле.
Современное определение ампера в СИ основано на фундаментальном свойстве элементарного заряда (заряда электрона). Согласно международной договорённости, ампер определяется как величина тока, который, если бы он тек в двух параллельных проводниках в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга, создавал бы между этими проводниками силу 2 × 10⁻⁷ ньютонов на каждый метр длины проводника.
Для упрощения, можно сказать, что ампер связан с таким электрическим током, при котором сила взаимодействия между двумя проводниками будет иметь определённое значение. Это физическое определение связано с законами электродинамики, в частности с законом Ампера, который описывает взаимодействие токов и магнитных полей.
Историческое определение ампера
Исторически ампер был определён через взаимодействие двух проводников, по которым протекает постоянный ток. Если два параллельных проводника с токами на определённом расстоянии друг от друга испытывают силу, то эта сила была использована для измерения величины тока. Однако с развитием физики и технологий определение ампера было уточнено с переходом от явлений макроскопического мира к атомным и молекулярным явлениям.
Единица ампер через элементарный заряд
С 2019 года в Международной системе единиц (СИ) ампер был пересмотрен и его определение теперь связано с величиной элементарного заряда. Элементарный заряд — это заряд одного электрона, который равен примерно 1.602×10−191.602 times 10^{-19} кулона. Так что ампер может быть выражен как количество этих элементарных зарядов, которые проходят через проводник за одну секунду.
Связь с другими единицами
Ампер также связан с другими основными единицами в СИ. Например:
Вольт (В) — единица напряжения, определяемая через ампер. Напряжение (в том числе и электрическое) связано с силой тока и сопротивлением (по закону Ома: U=I⋅RU = I cdot R).
Ом (О) — единица сопротивления. Закон Ома также связывает ток, напряжение и сопротивление.
Кулон (Кл) — единица заряда. Один кулон — это заряд, который проходит через проводник, если через него протекает ток в 1 ампер за 1 секунду.
Таким образом, ампер является важнейшей единицей в электрических расчетах, и от него зависит ряд других физических величин, таких как напряжение и сопротивление.
Применения ампера
Единица ампер широко используется в различных областях электротехники и физики:
Электрические цепи: измерение силы тока в цепях постоянного и переменного тока.
Магнитные поля: связь силы тока с создаваемыми магнитными полями.
Электронные устройства: например, для расчета работы трансформаторов, двигателей, генераторов и других устройств.
Исследования в области физики: ампер используется в различных экспериментах, например, при изучении взаимодействий зарядов и магнитных полей.
Заключение
Ампер, как единица измерения тока, служит основой для множества важных понятий в физике и электротехнике. Современное определение ампера основывается на фундаментальных принципах, таких как элементарный заряд, что делает его точным и универсальным инструментом для измерений.
