Síla proudu: co to je, vzorec, v čem se měří | RBC Life

Elektrický proud je uspořádaný pohyb nosičů elektrického náboje, tj. elektronů, podél uzavřeného obvodu. Jako vodiče proudu slouží různé materiály: kovy, kapaliny a dokonce i plyny. Počet elektronů procházejících průřezem vodiče závisí na vlastnostech obvodu a prvků, které jsou k němu připojeny. Je to směrovaný pohyb nabitých částic, který vytváří proud, který je základem činnosti většiny elektrických zařízení a systémů [1]. RBC Life vysvětluje, kdo objevil proud, jak ho najít a jak ho měřit.

Jaká je aktuální síla

Proud je fyzikální veličina, která ukazuje elektrický náboj procházející průřezem vodiče za jednu sekundu [2].

Pojem „síla proudu“ zavedl francouzský fyzik André Ampère. Na začátku 3. století vědci studovali vztah mezi elektřinou a magnetismem – jevy, které se dříve zdály být vzájemně nesouvisející. Hans Christian Oersted provedl experiment, při kterém zjistil, že drát s elektrickým proudem vychyluje magnetickou střelku kompasu. Tento jev zaujal Ampèra, který provedl řadu zásadních experimentálních a matematických studií vztahu mezi elektřinou a magnetismem. Výsledkem jeho práce byl zákon, který dnes nese jeho jméno [XNUMX].

Proud se měří pro výpočet výkonu zařízení, správu baterií a akumulátorů a zajištění požární bezpečnosti.

„Síla proudu je užitečná pro pochopení toho, jak elektřina působí na člověka, a pro aplikaci tohoto poznatku při tvorbě bezpečnostních pomůcek. Například ve třídě vypočítáváme počet tužkových baterií, které jsou potřeba k tomu, aby člověk pocítil jejich účinek. V úkolech jsme vycházeli z tabulky hodnot proudu procházejícího lidským tělem. Existují maximální hodnoty proudu pro různé pocity. Například při proudu 1 mA (miliampér) člověk ucítí mírné brnění nebo štípání.“

Jevgenij Pavzděrin
Učitel fyziky na soukromé škole „School of May“, St. Petersburg

„Základní znalosti o elektřině a proudu jsou potřeba častěji, než se zdá. Například automobiloví nadšenci se s tím setkávají pravidelně. Vyrobit si vyhřívaný volant v autě bude snazší, pokud jste ve škole nevynechávali fyziku. Teoreticky se vše zdá jednoduché: omotat volant drátem, který se při průchodu proudu zahřeje, potáhnout ho kůží – a je hotovo. V praxi je však nejprve třeba vybrat materiál drátu, vypočítat jeho odpor, připravit měnič napětí a být trpělivý.“

Jevgenij Dokašenková
Lektor fyziky

V čem se měří proud?

Síla proudu se měří v ampérech – A [4]. Jednotka měření byla pojmenována po André Ampérovi. Vědci přijali označení A v roce 1881 na prvním Mezinárodním kongresu elektrikářů v Paříži. Dnes je ampér jednou ze sedmi základních jednotek Mezinárodní soustavy jednotek (SI) [5].

Proud o síle jednoho ampéru bude dosažen, pokud průřezem vodiče za jednu sekundu projde 6,24 kvintilionů (tj. 6 240 000 000 000 000 000) elektronů [1].

Andre Ampere. Portrét neznámého umělce

Aktuální vzorec

I = q : t, kde:

• I — síla proudu, měřená v ampérech (A);
• q je náboj elektronů procházejících povrchem, měřený v coulombech (ruské označení – Cl; mezinárodní – C);
• t je doba, za kterou náboj projde celým obvodem, měřená v sekundách.

Například náboj o energii 5 C prošel průřezem vodiče za 150 sekund. Proud vypočítáme pomocí vzorce I = q : t. 150 : 5 = 30 (A).

Aktuální trojúhelník vám pomůže zapamatovat si vzorec.

„Vzorec pro sílu proudu lze pochopit, když si elektrony v uzavřeném obvodu představíme jako sportovce na stadionu. Počet elektronových sportovců, kteří protnou cílovou čáru za jednu sekundu, je síla proudu: I = q : t.“

Jevgenij Pavzděrin
Učitel fyziky na soukromé škole „School of May“, St. Petersburg

„Z vzorce chápeme: čím větší náboj, tím větší proud. Abyste si to pamatovali, můžete si představit obyčejnou zahradní hadici. Jak zvýšit průtok vody z hadice? Buď přidejte tlak, nebo vezměte hadici s větším průměrem, pak propustí více vody za jednotku času. Podobně je to s vodičem proudu: čím větší je jeho průřez, tím větší tok elektronů může projít.“

Online kalkulačka proudu je pohodlný nástroj, který vám umožňuje vypočítat proud (I) na základě různých parametrů elektrického obvodu. Obvykle je takový výpočet potřebný pro správný návrh elektroinstalace nebo zařízení, která ochrání drát před přetížením. Proud se měří v ampérech (A) a lze jej vypočítat pomocí tří sad parametrů:

Výpočet síly proudu na základě výkonu a napětí

Pro tento výpočet je třeba zadat následující parametry:

• Výkon (P): Toto je výkon zařízení nebo obvodu, měřený ve wattech (W). Udává množství energie spotřebované nebo uvolněné v okruhu.
• Napětí (U): Napětí aplikované na obvod se měří ve voltech (V). Odráží potenciálový rozdíl v obvodu.

I — síla proudu, ampéry (A)

P – výkon, watty (W)

U – napětí, volty (V)

Co je třeba vzít v úvahu

1. Druh proudu – stejnosměrný nebo střídavý: Při výpočtu v obvodu střídavého proudu je důležité vzít v úvahu účiník (cos φ), který ukazuje fázový posun mezi proudem a napětím.

Pro střídavý proud bude vzorec:

Pokud cos φ není známo, lze to vzít přibližně: pro většinu domácích spotřebičů se pohybuje od 0,8 do 1.

2. Přesnost hodnot výkonu a napětí: Nesprávné údaje o výkonu a napětí mohou poskytnout nesprávné výsledky. Nejlepší je převzít parametry ze specifikace zařízení.

DC příklad:

Řekněme, že výkon zařízení je 1000 W a napětí je 220 V. Pak:

Příklad pro AC:

Pokud je výkon 1000 W, napětí 220 V a účiník 0,9, pak:

Výpočet proudové síly na základě výkonu a odporu:

I — síla proudu, ampéry (A)

P– výkon, watty (W)

R — odpor, ohmy (Ω)

Příklad výpočtu:

Řekněme, že máme zařízení s výkonem 500 W a odporem 50 Ohmů. Pak:

Proud tedy bude přibližně 3.16 ampéru.

Výpočet proudové síly napětím a odporem

I — síla proudu, ampéry (A)

U – napětí, volty (V)

R — odpor, ohmy (Ω)

příklad:

Pokud je napětí na obvodu 220 V a odpor je 110 Ohmů, pak:

Proud je tedy 2 ampéry.

Odkaz. Síla oblíbených domácích spotřebičů a ochrana pro ně

Příklady výkonu některých domácích zařízení:

Za zmínku také stojí, že domácí spotřebiče připojené přes zásuvku nemohou překročit 16 A, protože zásuvky mají přesně toto omezení. Pro vyšší proudy se používá buď přímé připojení, nebo zesílené zásuvky.

Jak vypočítat proud jističe

Chcete-li vybrat správný jistič, vypočítejte proud v obvodu a poté vyberte jistič s jmenovitým výkonem o 10–20 % vyšším, než je tato hodnota, abyste se vyhnuli náhodnému vypnutí v důsledku malých přepětí.

Příklad výpočtu pro jistič:

Při připojení zařízení 2200 W do sítě 220 V vypočítáme proud (stejnosměrný proud):

Přidáním marže 20 % získáme:

To znamená, že potřebujete 16A stroj (další standardní hodnocení).

Do zásuvek se zpravidla používá kabel 2.5mm a jistič 16A, do světel 1.5mm kabel a jistič 10A. Skupiny zařízení jsou také přípustné, ale jejich součet nesmí překročit tuto prahovou hodnotu, jinak budou ochranná zařízení neustále odpojovat síť a chránit ji před přetížením.

Zpravidla pro zásuvky používají kabel o průřezu 2,5 mm² a jistič 16 A a pro osvětlení – kabel o průřezu 1,5 mm² a jistič 10 A také přijatelné, což by v součtu nemělo překročit stanovený práh, jinak ochranná zařízení neustále vypínají síť a chrání ji před přetížením.

Tabulka pro výběr průřezů kabelů

Průřez měděného drátu, mm 2