Канвэртар электрычнага току
Электрычны Ток — Ад Нейронаў да Маланкі
Авалодайце адзінкамі электрычнага току ў электроніцы, сістэмах электразабеспячэння і фізіцы. Ад мікраампер да мегаампер, зразумейце працяканне току ў дыяпазоне 30 парадкаў велічыні — ад тунэлявання аднаго электрона да ўдараў маланкі. Даследуйце квантавае перавызначэнне ампера 2019 года і прымяненне ў рэальным свеце.
Асновы Электрычнага Току
Што Такое Ток?
Электрычны ток — гэта паток зараду, падобны на ваду, што цячэ па трубе. Большы ток = больш зараду ў секунду. Вымяраецца ў амперах (А). Напрамак: ад дадатнага да адмоўнага (умоўны), або паток электронаў (ад адмоўнага да дадатнага).
- 1 ампер = 1 кулон у секунду (1 А = 1 Кл/с)
- Ток — гэта хуткасць патоку, а не колькасць
- Пастаянны ток: пастаянны напрамак (батарэі)
- Пераменны ток: зменлівы напрамак (разетка)
Ток, Напружанне і Зарад
Зарад (Q) = колькасць электрычнасці (кулоны). Ток (I) = хуткасць патоку зараду (амперы). Напружанне (V) = ціск, які штурхае зарад. Магутнасць (P) = V × I (ваты). Усё ўзаемазвязана, але рознае!
- Зарад Q = колькасць (кулоны)
- Ток I = хуткасць патоку (амперы = Кл/с)
- Напружанне V = электрычны ціск (вольты)
- Ток цячэ АД высокага ДА нізкага напружання
Умоўны і Электронны Паток
Умоўны ток: ад дадатнага да адмоўнага (гістарычна). Паток электронаў: ад адмоўнага да дадатнага (рэальна). Абодва падыходы працуюць! Электроны сапраўды рухаюцца, але мы выкарыстоўваем умоўны напрамак. Гэта не ўплывае на разлікі.
- Умоўны: ад + да - (стандарт у схемах)
- Паток электронаў: ад - да + (фізічная рэальнасць)
- Абодва даюць аднолькавыя адказы
- Выкарыстоўвайце ўмоўны для аналізу ланцугоў
- Ток = хуткасць патоку зараду (1 А = 1 Кл/с)
- Напружанне выклікае працяканне току (як ціск)
- Большы ток = больш зараду ў секунду
- Магутнасць = напружанне × ток (P = VI)
Гістарычная Эвалюцыя Вымярэння Току
Раннія Электрычныя Адкрыцці (1600-1830)
Перад тым, як зразумець ток як паток зараду, навукоўцы вывучалі статычную электрычнасць і таямнічыя 'электрычныя флюіды'. Рэвалюцыя ў галіне батарэй упершыню дазволіла атрымаць бесперапынны ток.
- 1600: Уільям Гільберт адрознівае электрычнасць ад магнетызму, уводзіць тэрмін 'электрычны'
- 1745: Вынайдзены лейдэнскі слоік — першы кандэнсатар, які захоўвае статычны зарад
- 1800: Алесандра Вольта вынаходзіць вольтаў слуп — першую батарэю, першую крыніцу бесперапыннага току
- 1820: Ганс Хрысціян Эрстэд выяўляе, што ток стварае магнітнае поле — сувязь паміж электрычнасцю і магнетызмам
- 1826: Георг Ом публікуе V = IR — першую матэматычную залежнасць для току
- 1831: Майкл Фарадэй адкрывае электрамагнітную індукцыю — зменлівыя палі ствараюць ток
Эвалюцыя Вызначэння Ампера (1881-2019)
Вызначэнне ампера эвалюцыянавала ад практычных кампрамісаў да фундаментальных канстант, што адлюстроўвае наша паглыбленне разумення электрамагнетызму і квантавай фізікі.
- 1881: Першы Міжнародны электрычны кангрэс вызначае 'практычны ампер' для камерцыйнага выкарыстання
- 1893: Сусветная выстава ў Чыкага — стандартызуе ампер для вымярэнняў пераменнага/пастаяннага току
- 1948: CGPM вызначае ампер з сілы паміж паралельнымі праваднікамі: сіла 2×10⁻⁷ Н/м на адлегласці 1 метр
- Праблема: Патрабаваліся ідэальна паралельныя правады, што было цяжка рэалізаваць на практыцы
- 1990-я: Квантавы эфект Хола і джозефсанаўскія пераходы дазваляюць праводзіць больш дакладныя вымярэнні
- 2018: CGPM галасуе за перавызначэнне ампера на аснове элементарнага зараду
Квантавая Рэвалюцыя 2019 года — Вызначэнне Элементарнага Зараду
20 мая 2019 года ампер быў перавызначаны на аснове элементарнага зараду (e), што зрабіла яго ўзнаўляльным у любым месцы з адпаведным квантавым абсталяваннем. Гэта паклала канец 71-гадоваму вызначэнню, заснаванаму на сіле.
- Новае вызначэнне: 1 А = (e / 1,602176634×10⁻¹⁹) электронаў у секунду
- Элементарны зарад e цяпер з'яўляецца дакладным па вызначэнні (без нявызначанасці)
- 1 ампер = паток 6,241509074×10¹⁸ элементарных зарадаў у секунду
- Квантавыя стандарты току: Прылады для тунэлявання аднаго электрона падлічваюць асобныя электроны
- Джозефсанаўскія пераходы: Генеруюць дакладныя пераменныя токі з фундаментальных канстант
- Вынік: Любая лабараторыя з квантавым абсталяваннем можа незалежна рэалізаваць ампер
Перавызначэнне 2019 года ўяўляе сабой 138 гадоў прагрэсу ад практычных кампрамісаў да квантавай дакладнасці, што дазваляе ствараць электроніку новага пакалення і развіваць навуку аб вымярэннях.
- Нанатэхналогіі: Дакладны кантроль патоку электронаў у квантавых камп'ютарах, аднаэлектронных транзістарах
- Метралогія: Нацыянальныя лабараторыі могуць незалежна рэалізоўваць ампер без эталонных артэфактаў
- Электроніка: Лепшыя стандарты каліброўкі для паўправаднікоў, датчыкаў, сістэм электразабеспячэння
- Медыцына: Больш дакладныя вымярэнні для імплантатаў, інтэрфейсаў мозг-камп'ютар, дыягнастычнага абсталявання
- Фундаментальная фізіка: Усе адзінкі СІ цяпер вызначаюцца з канстант прыроды — без чалавечых артэфактаў
Дапаможнікі для Запамінання і Хуткія Прыёмы Пераўтварэння
Лёгкая Разумовая Матэматыка
- Правіла ступені 1000: Кожная прыстаўка СІ = ×1000 або ÷1000 (кА → А → мА → мкА → нА)
- Скарачэнне мА ў А: Падзяліць на 1000 → 250 мА = 0,25 А (перанесці коску на 3 знакі ўлева)
- Скарачэнне А ў мА: Памножыць на 1000 → 1,5 А = 1500 мА (перанесці коску на 3 знакі ўправа)
- Ток з магутнасці: I = P / V → лямпачка 60 Вт пры 120 В = 0,5 А
- Прыём закона Ома: I = V / R → 12 В ÷ 4 Ом = 3 А (напружанне, падзеленае на супраціўленне)
- Тоесныя пераўтварэнні: 1 А = 1 Кл/с = 1 Вт/В (усё дакладна эквівалентна)
Крытычныя Дапаможнікі па Бяспецы для Запамінання
Забівае ток, а не напружанне. Гэтыя парогавыя значэнні бяспекі могуць выратаваць вам жыццё — запомніце іх.
- 1 мА (60 Гц пераменнага току): Адчуванне паколвання, парог успрымання
- 5 мА: Максімальны 'бяспечны' ток, набліжаецца парог, калі немагчыма адпусціць
- 10-20 мА: Страта кантролю над цягліцамі, немагчымасць адпусціць (працяглы захоп)
- 50 мА: Моцны боль, магчымая прыпынак дыхання
- 100-200 мА: Фібрыляцыя страўнічкаў (сэрца спыняецца), звычайна смяротна
- 1-5 А: Працяглая фібрыляцыя, цяжкія апёкі, спыненне сэрца
- Памятайце: Пераменны ток у 3-5 разоў больш небяспечны, чым пастаянны, пры тым жа ўзроўні току
Практычныя Формулы для Ланцугоў
- Закон Ома: I = V / R (знайсці ток з напружання і супраціўлення)
- Формула магутнасці: I = P / V (знайсці ток з магутнасці і напружання)
- Паслядоўныя ланцугі: Аднолькавы ток усюды (I₁ = I₂ = I₃)
- Паралельныя ланцугі: Токі складаюцца ў вузлах (I_агульны = I₁ + I₂ + I₃)
- Абмежаванне току святлодыёда: R = (V_сілкавання - V_святлодыёда) / I_святлодыёда
- Правіла перасеку провада: 15А патрабуе мінімум 14 AWG, 20А патрабуе мінімум 12 AWG
- Блытаніна току з напружаннем: Напружанне — гэта ціск, ток — гэта хуткасць патоку — розныя паняцці!
- Перавышэнне намінальных параметраў провада: Тонкія правады пераграваюцца, плавяць ізаляцыю, выклікаюць пажары — правярайце табліцы AWG
- Няправільнае вымярэнне току: Амперметр уключаецца Ў паслядоўны ланцуг (разрывае ланцуг), вольтметр — паралельна (папярок)
- Ігнараванне розніцы паміж сярэднеквадратычным і пікавым значэннем пераменнага току: 120 В пераменнага току (RMS) ≠ 120 В пікавага (на самай справе 170 В). Выкарыстоўвайце RMS для разлікаў
- Кароткія замыканні: Нулявое супраціўленне = тэарэтычна бясконцы ток = пажар/выбух/пашкоджанне
- Меркаванне, што напружанне святлодыёда вызначае ток: Святлодыёдам патрэбны рэзістары для абмежавання току або драйверы пастаяннага току
Шкала Току: Ад Адзіночных Электронаў да Маланкі
| Шкала / Ток | Рэпрэзентатыўныя Адзінкі | Распаўсюджаныя Прымяненні | Прыклады з Рэальнага Свету |
|---|---|---|---|
| 0,16 аА | Атаампер (аА) | Тунэляванне аднаго электрона, тэарэтычная квантавая мяжа | 1 электрон у секунду ≈ 0,16 аА |
| 1-10 пА | Пікаампер (пА) | Іённыя каналы, тунэльная мікраскапія, малекулярная электроніка | Токі іённых каналаў у біялагічных мембранах |
| ~10 нА | Нанаампер (нА) | Нервовыя імпульсы, датчыкі з ультранізкім спажываннем энергіі, уцечка батарэі | Пік патэнцыялу дзеяння ў нейронах |
| 10-100 мкА | Мікраампер (мкА) | Батарэйкі для гадзіннікаў, дакладныя прыборы, біялагічныя сігналы | Тыповае спажыванне току гадзіннікам |
| 2-20 мА | Міліампер (мА) | Святлодыёды, датчыкі, ланцугі малой магутнасці, праекты Arduino | Стандартны святлодыёдны індыкатар (20 мА) |
| 0,5-5 А | Ампер (А) | Бытавая электроніка, зарадка праз USB, хатнія прыборы | Хуткая зарадка USB-C (3 А), сілкаванне ноўтбука (4 А) |
| 15-30 А | Ампер (А) | Хатнія электрасеткі, буйная бытавая тэхніка, зарадка электрамабіляў | Стандартны аўтаматычны выключальнік (15 А), зарадная прылада для ЭМ 2-га ўзроўню (32 А) |
| 100-400 А | Ампер (А) | Дугавая зварка, стартары аўтамабіляў, прамысловыя рухавікі | Ручная дугавая зварка (100-400 А), стартарны рухавік аўтамабіля (200-400 А) |
| 1-100 кА | Кілаампер (кА) | Маланка, кропкавая зварка, вялікія рухавікі, чыгуначныя сістэмы | Сярэдні разрад маланкі (20-30 кА), імпульсы кропкавай зваркі |
| 1-3 МА | Мегаампер (МА) | Электрамагнітныя рэйкавыя гарматы, тэрмаядзерныя рэактары, экстрэмальная фізіка | Паскарэнне снарада рэйкавай гарматы (1-3 МА на працягу мікрасекунд) |
Тлумачэнне Сістэм Адзінак
Адзінкі СІ — Ампер
Ампер (А) — асноўная адзінка току ў сістэме СІ. Адна з сямі фундаментальных адзінак СІ. З 2019 года вызначаецца праз элементарны зарад. Прыстаўкі ад ата- да мега- ахопліваюць усе дыяпазоны.
- 1 А = 1 Кл/с (дакладнае вызначэнне)
- кА для высокай магутнасці (зварка, маланка)
- мА, мкА для электронікі, датчыкаў
- фА, аА для квантавых прылад, аднаэлектронных прылад
Вызначальныя Адзінкі
Кл/с і Вт/В эквівалентныя амперу па вызначэнні. Кл/с паказвае паток зараду. Вт/В паказвае ток з магутнасці/напружання. Усе тры ідэнтычныя.
- 1 А = 1 Кл/с (вызначэнне)
- 1 А = 1 Вт/В (з P = VI)
- Усе тры ідэнтычныя
- Розныя погляды на ток
Састарэлыя Адзінкі СГС
Абампер (ЭМС) і статампер (ЭСЭ) са старой сістэмы СГС. Біё = абампер. Сёння рэдка сустракаюцца, але прысутнічаюць у старых падручніках па фізіцы. 1 абА = 10 А; 1 статА ≈ 3,34×10⁻¹⁰ А.
- 1 абампер = 10 А (ЭМС)
- 1 біё = 10 А (тое ж, што і абампер)
- 1 статампер ≈ 3,34×10⁻¹⁰ А (ЭСЭ)
- Састарэлыя; стандарт — ампер СІ
Фізіка Току
Закон Ома
I = V / R (ток = напружанне ÷ супраціўленне). Ведаючы напружанне і супраціўленне, можна знайсці ток. Аснова ўсяго аналізу ланцугоў. Лінейны для рэзістараў.
- I = V / R (ток з напружання)
- V = I × R (напружанне з току)
- R = V / I (супраціўленне з вымярэнняў)
- Рассейванне магутнасці: P = I²R
Закон Току Кірхгофа
У любым вузле ток, які ўваходзіць, роўны току, які выходзіць. Σ I = 0 (сума токаў = нуль). Зарад захоўваецца. Істотна для аналізу паралельных ланцугоў.
- ΣI = 0 у любым вузле
- Ток, які ўваходзіць = ток, які выходзіць
- Захаванне зараду
- Выкарыстоўваецца для рашэння складаных ланцугоў
Мікраскапічная Карціна
Ток = дрэйфавая хуткасць носьбітаў зараду. У металах: электроны рухаюцца павольна (~мм/с), але сігнал распаўсюджваецца з хуткасцю святла. Колькасць носьбітаў × хуткасць = ток.
- I = n × q × v × A (мікраскапічны)
- n = шчыльнасць носьбітаў, v = дрэйфавая хуткасць
- Электроны рухаюцца павольна, сігнал хуткі
- У паўправадніках: электроны + дзіркі
Арыенціры Току
| Кантэкст | Ток | Заўвагі |
|---|---|---|
| Адзін электрон | ~0,16 аА | 1 электрон у секунду |
| Іённы канал | ~1-10 пА | Біялагічная мембрана |
| Нервовы імпульс | ~10 нА | Пік патэнцыялу дзеяння |
| Святлодыёдны індыкатар | 2-20 мА | Святлодыёд малой магутнасці |
| USB 2.0 | 0,5 А | Стандартнае сілкаванне USB |
| Зарадка тэлефона | 1-3 А | Тыповая хуткая зарадка |
| Хатняя электрасетка | 15 А | Стандартны выключальнік (ЗША) |
| Зарадка электрамабіля | 32-80 А | Хатняя зарадная прылада 2-га ўзроўню |
| Дугавая зварка | 100-400 А | Тыповая ручная зварка |
| Стартарны рухавік аўтамабіля | 100-400 А | Пікавы ток пры запуску |
| Удар маланкі | 20-30 кА | Сярэдні разрад |
| Кропкавая зварка | 1-100 кА | Кароткі імпульс |
| Тэарэтычны максімум | >1 МА | Рэйкавыя гарматы, экстрэмальная фізіка |
Распаўсюджаныя Ўзроўні Току
| Прылада / Кантэкст | Тыповы Ток | Напружанне | Магутнасць |
|---|---|---|---|
| Батарэйка для гадзінніка | 10-50 мкА | 3 В | ~0,1 мВт |
| Святлодыёдны індыкатар | 10-20 мА | 2 В | 20-40 мВт |
| Arduino/MCU | 20-100 мА | 5 В | 0,1-0,5 Вт |
| USB мыш/клавіятура | 50-100 мА | 5 В | 0,25-0,5 Вт |
| Зарадка тэлефона (павольная) | 1 А | 5 В | 5 Вт |
| Зарадка тэлефона (хуткая) | 3 А | 9 В | 27 Вт |
| Ноўтбук | 3-5 А | 19 В | 60-100 Вт |
| Настольны ПК | 5-10 А | 12 В | 60-120 Вт |
| Мікрахвалевая печ | 10-15 А | 120 В | 1200-1800 Вт |
| Зарадка электрамабіля | 32 А | 240 В | 7,7 кВт |
Прымяненні ў Рэальным Свеце
Бытавая Электроніка
USB: 0,5-3 А (ад стандартнай да хуткай зарадкі). Зарадка тэлефона: 1-3 А тыпова. Ноўтбук: 3-5 А. Святлодыёд: 20 мА тыпова. Большасць прылад выкарыстоўвае дыяпазон ад мА да А.
- USB 2.0: макс. 0,5 А
- USB 3.0: макс. 0,9 А
- USB-C PD: да 5 А (100 Вт @ 20 В)
- Хуткая зарадка тэлефона: 2-3 А тыпова
Быт і Электразабеспячэнне
Хатнія электрасеткі: аўтаматычныя выключальнікі на 15-20 А (ЗША). Лямпачка: 0,5-1 А. Мікрахвалевая печ: 10-15 А. Кандыцыянер: 15-30 А. Зарадка электрамабіля: 30-80 А (узровень 2).
- Стандартная разетка: ланцуг на 15 А
- Буйная бытавая тэхніка: 20-50 А
- Электрамабіль: 30-80 А (узровень 2)
- Увесь дом: падключэнне на 100-200 А
Прамысловасць і Экстрэмальныя Умовы
Зварка: 100-400 А (ручная), 1000+ А (кропкавая). Маланка: 20-30 кА ў сярэднім, 200 кА ў піку. Рэйкавыя гарматы: мегаамперы. Звышправодныя магніты: 10+ кА стабільна.
- Дугавая зварка: 100-400 А
- Кропкавая зварка: імпульсы 1-100 кА
- Маланка: 20-30 кА тыпова
- Эксперыментальна: дыяпазон МА (рэйкавыя гарматы)
Хуткая Матэматыка для Пераўтварэння
Хуткія Пераўтварэнні з Прыстаўкамі СІ
Кожны крок прыстаўкі = ×1000 або ÷1000. кА → А: ×1000. А → мА: ×1000. мА → мкА: ×1000.
- кА → А: памножыць на 1 000
- А → мА: памножыць на 1 000
- мА → мкА: памножыць на 1 000
- Адваротна: падзяліць на 1 000
Ток з Магутнасці
I = P / V (ток = магутнасць ÷ напружанне). Лямпачка 60 Вт пры 120 В = 0,5 А. Мікрахвалевая печ 1200 Вт пры 120 В = 10 А.
- I = P / V (Амперы = Ваты ÷ Вольты)
- 60 Вт ÷ 120 В = 0,5 А
- P = V × I (магутнасць з току)
- V = P / I (напружанне з магутнасці)
Хуткія Праверкі па Закону Ома
I = V / R. Ведаючы напружанне і супраціўленне, можна знайсці ток. 12 В на 4 Ом = 3 А. 5 В на 1 кОм = 5 мА.
- I = V / R (Амперы = Вольты ÷ Омы)
- 12 В ÷ 4 Ом = 3 А
- 5 В ÷ 1000 Ом = 5 мА (= 0,005 А)
- Памятайце: дзяліце, каб знайсці ток
Як Працуюць Пераўтварэнні
- Крок 1: Пераўтварыце зыходную велічыню → амперы, выкарыстоўваючы каэфіцыент toBase
- Крок 2: Пераўтварыце амперы → мэтавую велічыню, выкарыстоўваючы каэфіцыент toBase мэтавай адзінкі
- Альтэрнатыва: Выкарыстоўвайце прамы каэфіцыент (кА → А: памножыць на 1000)
- Праверка на разумнасць: 1 кА = 1000 А, 1 мА = 0,001 А
- Памятайце: Кл/с і Вт/В ідэнтычныя А
Даведнік па Распаўсюджаных Пераўтварэннях
| З | У | Памножыць на | Прыклад |
|---|---|---|---|
| А | кА | 0,001 | 1000 А = 1 кА |
| кА | А | 1000 | 1 кА = 1000 А |
| А | мА | 1000 | 1 А = 1000 мА |
| мА | А | 0,001 | 1000 мА = 1 А |
| мА | мкА | 1000 | 1 мА = 1000 мкА |
| мкА | мА | 0,001 | 1000 мкА = 1 мА |
| А | Кл/с | 1 | 5 А = 5 Кл/с (тоеснасць) |
| А | Вт/В | 1 | 10 А = 10 Вт/В (тоеснасць) |
| кА | МА | 0,001 | 1000 кА = 1 МА |
| абампер | А | 10 | 1 абА = 10 А |
Хуткія Прыклады
Разабраныя Задачы
Разлік Магутнасці USB
Порт USB забяспечвае 5 В. Прылада спажывае 500 мА. Якая магутнасць?
P = V × I = 5 В × 0,5 А = 2,5 Вт (стандартны USB 2.0)
Абмежаванне Току для Святлодыёда
Крыніца сілкавання 5 В, святлодыёду патрабуецца 20 мА і 2 В. Які рэзістар?
Падзенне напружання = 5 В - 2 В = 3 В. R = V/I = 3 В ÷ 0,02 А = 150 Ом. Выкарыстоўвайце 150 Ом або 180 Ом.
Выбар Аўтаматычнага Выключальніка
Тры прылады: 5 А, 8 А, 3 А на адным ланцугу. Які выключальнік?
Агульны ток = 5 + 8 + 3 = 16 А. Выкарыстоўвайце выключальнік на 20 А (наступны стандартны памер уверх для запасу бяспекі).
Распаўсюджаныя Памылкі, Якіх Варта Пазбягаць
- **Забівае ток, а не напружанне**: 100 мА праз сэрца можа быць смяротным. Высокае напружанне небяспечна, таму што яно можа прымусіць ток прайсці, але шкоду наносіць менавіта ток.
- **Пераменны і пастаянны ток**: 60 Гц пераменны ток прыкладна ў 3-5 разоў больш небяспечны, чым пастаянны, пры тым жа ўзроўні. Пераменны ток выклікае скарачэнне цягліц. Для разлікаў пераменнага току выкарыстоўваецца сярэднеквадратычнае значэнне (RMS).
- **Таўшчыня провада мае значэнне**: Тонкія правады не вытрымліваюць высокі ток (нагрэў, рызыка пажару). Выкарыстоўвайце табліцы перасекаў правадоў. 15 А патрабуе мінімум 14 AWG.
- **Не перавышайце намінальныя значэнні**: Кампаненты маюць максімальныя намінальныя токі. Святлодыёды перагараюць, правады плавяцца, засцерагальнікі згараюць, транзістары выходзяць са строю. Заўсёды правярайце тэхнічную дакументацыю.
- **Ток у паслядоўным ланцугу аднолькавы**: У паслядоўным ланцугу ток аднолькавы ўсюды. У паралельным ланцугу токі складаюцца ў вузлах (Кірхгоф).
- **Кароткія замыканні**: Нулявое супраціўленне = бясконцы ток (тэарэтычна). У рэальнасці: абмежаваны крыніцай, выклікае пашкоджанне/пажар. Заўсёды абараняйце ланцугі.
Займальныя Факты пра Ток
Ваша Цела Праводзіць ~100 мкА
Калі вы стаіце на зямлі, праз ваша цела пастаянна працякае ток уцечкі каля 100 мкА ў зямлю. Гэта адбываецца з-за ЭМ палёў, статычных зарадаў, радыёхваляў. Цалкам бяспечна і нармальна. Мы — электрычныя істоты!
Маланка — Гэта 20 000-200 000 Ампер
Сярэдні разрад маланкі: 20-30 кА (20 000 А). Пікавы можа дасягаць 200 кА. Але працягласць складае <1 мілісекунды. Агульны зарад: усяго ~15 кулонаў. Высокі ток, кароткі час = можна выжыць (часам).
Парог Болю Чалавека: 1 мА
1 мА 60 Гц пераменнага току: адчуванне паколвання. 10 мА: страта кантролю над цягліцамі. 100 мА: фібрыляцыя страўнічкаў (смяротна). 1 А: цяжкія апёкі, спыненне сэрца. Шлях току мае значэнне — праз сэрца найгорш.
Звышправаднікі: Бясконцы Ток?
Нулявое супраціўленне = бясконцы ток? Не зусім. Звышправаднікі маюць 'крытычны ток' — перавысьце яго, і звышправоднасць знікне. Тэрмаядзерны рэактар ITER: 68 кА ў звышправодных шпульках. Без нагрэву, без страт!
Ток Святлодыёда Крытычна Важны
Святлодыёды кіруюцца токам, а не напружаннем. Аднолькавае напружанне, розны ток = розная яркасць. Занадта шмат току? Святлодыёд імгненна згарыць. Заўсёды выкарыстоўвайце рэзістар для абмежавання току або драйвер пастаяннага току.
Рэйкавым Гарматам Патрэбны Мегаамперы
Электрамагнітныя рэйкавыя гарматы: 1-3 МА (мільёны ампер) на працягу мікрасекунд. Сіла Лорэнца паскарае снарад да хуткасці 7+ Махаў. Патрабуе масіўных кандэнсатарных батарэй. Будучая ваенна-марская зброя.
Гістарычная Эвалюцыя
1800
Вольта вынаходзіць батарэю. Першая крыніца бесперапыннага электрычнага току. Дазваляе праводзіць раннія электрычныя эксперыменты.
1820
Эрстэд выяўляе, што ток стварае магнітнае поле. Сувязь паміж электрычнасцю і магнетызмам. Аснова электрамагнетызму.
1826
Ом публікуе V = IR. Закон Ома апісвае сувязь паміж напружаннем, токам і супраціўленнем. Першапачаткова адхілены, цяпер фундаментальны.
1831
Фарадэй адкрывае электрамагнітную індукцыю. Зменлівае магнітнае поле стварае ток. Дазваляе ствараць генератары і трансфарматары.
1881
Першы міжнародны электрычны кангрэс вызначае ампер як 'практычную адзінку' току.
1893
Сістэма пераменнага току Тэслы перамагае ў 'Вайне токаў' на Сусветнай выставе. Пераменны ток можна трансфармаваць, пастаянны — не (тады).
1948
CGPM вызначае ампер: 'пастаянны ток, які стварае сілу 2×10⁻⁷ Н/м паміж паралельнымі праваднікамі.'
2019
Перавызначэнне СІ: ампер цяпер вызначаецца з элементарнага зараду (e). 1 А = (e/1,602×10⁻¹⁹) электронаў у секунду. Дакладна па вызначэнні.
Парады Прафесіяналаў
- **Хутка мА ў А**: Падзяліць на 1000. 250 мА = 0,25 А.
- **Ток складаецца ў паралельным ланцугу**: Дзве галіны па 5 А = 10 А агульнага. Паслядоўна: аднолькавы ток усюды.
- **Правярайце перасек провада**: 15 А патрабуе мінімум 14 AWG. 20 А патрабуе 12 AWG. Не рызыкуйце пажарам.
- **Вымярайце ток у паслядоўным ланцугу**: Амперметр уключаецца Ў шлях току (разрывае ланцуг). Вольтметр — паралельна (папярок).
- **RMS пераменнага току супраць пікавага**: 120 В пераменнага току (RMS) → 170 В пікавага. Ток такі ж: RMS для разлікаў.
- **Абарона засцерагальнікам**: Намінал засцерагальніка павінен быць 125% ад нармальнага току. Абараняе ад кароткіх замыканняў.
- **Аўтаматычная навуковая натацыя**: Значэнні < 1 мкА або > 1 ГА адлюстроўваюцца ў навуковай натацыі для чытальнасці.
Поўны Даведнік па Адзінках
Адзінкі СІ
| Назва Адзінкі | Сімвал | Эквівалент у Амперах | Заўвагі па Выкарыстанні |
|---|---|---|---|
| ампер | A | 1 A (base) | Асноўная адзінка СІ; 1 А = 1 Кл/с = 1 Вт/В (дакладна). |
| мегаампер | MA | 1.0 MA | Маланка (~20-30 кА), рэйкавыя гарматы, экстрэмальныя прамысловыя сістэмы. |
| кілаампер | kA | 1.0 kA | Зварка (100-400 А), вялікія рухавікі, прамысловыя сістэмы электразабеспячэння. |
| міліампер | mA | 1.0000 mA | Святлодыёды (20 мА), ланцугі малой магутнасці, токі датчыкаў. |
| мікраампер | µA | 1.0000 µA | Біялагічныя сігналы, дакладныя прыборы, уцечка батарэі. |
| нанаампер | nA | 1.000e-9 A | Нервовыя імпульсы, іённыя каналы, прылады з ультранізкім спажываннем энергіі. |
| пікаампер | pA | 1.000e-12 A | Вымярэнні адной малекулы, тунэльная мікраскапія. |
| фемтаампер | fA | 1.000e-15 A | Даследаванні іённых каналаў, малекулярная электроніка, квантавыя прылады. |
| атаампер | aA | 1.000e-18 A | Тунэляванне аднаго электрона, тэарэтычная квантавая мяжа. |
Агульныя адзінкі
| Назва Адзінкі | Сімвал | Эквівалент у Амперах | Заўвагі па Выкарыстанні |
|---|---|---|---|
| кулон у секунду | C/s | 1 A (base) | Эквівалент ампера: 1 А = 1 Кл/с. Паказвае вызначэнне патоку зараду. |
| ват на вольт | W/V | 1 A (base) | Эквівалент ампера: 1 А = 1 Вт/В з P = VI. Сувязь магутнасці. |
Састарэлыя і навуковыя
| Назва Адзінкі | Сімвал | Эквівалент у Амперах | Заўвагі па Выкарыстанні |
|---|---|---|---|
| абампер (EMU) | abA | 10.0 A | Адзінка СГС-ЭМС = 10 А. Састарэлая электрамагнітная адзінка. |
| статампер (ESU) | statA | 3.336e-10 A | Адзінка СГС-ЭСЭ ≈ 3,34×10⁻¹⁰ А. Састарэлая электрастатычная адзінка. |
| біо | Bi | 10.0 A | Альтэрнатыўная назва абампера = 10 А. Электрамагнітная адзінка СГС. |
Часта Задаваныя Пытанні
У чым розніца паміж токам і напружаннем?
Напружанне — гэта электрычны ціск (як ціск вады). Ток — гэта хуткасць патоку (як паток вады). Высокае напружанне не азначае высокі ток. Вы можаце мець 10 000 В з 1 мА (статычны ўдар) або 12 В з 100 А (стартар аўтамабіля). Напружанне штурхае, ток цячэ.
Што больш небяспечна: напружанне ці ток?
Забівае ток, а не напружанне. 100 мА праз ваша сэрца можа быць смяротным. Але высокае напружанне можа прымусіць ток прайсці праз ваша цела (V = IR). Таму высокае напружанне небяспечна — яно пераадольвае супраціўленне вашага цела. Ток — забойца, напружанне — спрыяльны фактар.
Чаму пераменны ток адчуваецца інакш, чым пастаянны?
60 Гц пераменны ток выклікае скарачэнне цягліц з частатой электрасеткі. Немагчыма адпусціць (скарачэнне цягліц). Пастаянны ток выклікае адзіны ўдар. Пераменны ток у 3-5 разоў больш небяспечны пры тым жа ўзроўні току. Таксама: значэнне RMS пераменнага току = эфектыўны эквівалент пастаяннага току (120 В RMS пераменнага току ≈ 170 В пікавага).
Колькі току спажывае тыповая хатняя гаспадарка?
Увесь дом: панэль абслугоўвання на 100-200 А. Адна разетка: ланцуг на 15 А. Лямпачка: 0,5 А. Мікрахвалевая печ: 10-15 А. Кандыцыянер: 15-30 А. Зарадная прылада для электрамабіля: 30-80 А. Агульнае спажыванне вар'іруецца, але панэль абмяжоўвае максімум.
Ці можа існаваць ток без напружання?
У звышправадніках — так! Нулявое супраціўленне азначае, што ток цячэ пры нулявым напружанні (V = IR = 0). Пастаянны ток можа цячы вечна. У звычайных правадніках — не, вам патрэбна напружанне, каб штурхаць ток. Падзенне напружання = ток × супраціўленне.
Чаму USB абмежаваны 0,5-5 А?
Кабель USB тонкі (высокае супраціўленне). Занадта вялікі ток = празмерны нагрэў. USB 2.0: 0,5 А (2,5 Вт). USB 3.0: 0,9 А. USB-C PD: да 5 А (100 Вт). Больш тоўстыя правады, лепшае астуджэнне і актыўныя перамовы дазваляюць бяспечна павялічыць ток.
Поўны Даведнік Інструментаў
Усе 71 інструменты, даступныя на UNITS