Az elektromos áram a töltés áramlása, mint a víz egy csőben. Nagyobb áram = több töltés másodpercenként. Amperben (A) mérik. Iránya: pozitívtól negatívig (konvencionális), vagy elektronáramlás (negatívtól pozitívig).

• 1 amper = 1 coulomb másodpercenként (1 A = 1 C/s)
• Az áram áramlási sebesség, nem mennyiség
• DC áram: állandó irány (elemek)
• AC áram: váltakozó irány (fali konnektor)

Töltés (Q) = az elektromosság mennyisége (coulomb). Áram (I) = a töltés áramlási sebessége (amper). Feszültség (V) = a töltést mozgató nyomás. Teljesítmény (P) = V × I (watt). Mind összefügg, de különböző!

• Töltés Q = mennyiség (coulomb)
• Áram I = áramlási sebesség (amper = C/s)
• Feszültség V = elektromos nyomás (volt)
• Az áram a magas feszültségű helyről az alacsony feszültségű felé áramlik

Konvencionális áram: pozitívtól negatívig (történelmi). Elektronáramlás: negatívtól pozitívig (tényleges). Mindkettő működik! Az elektronok ténylegesen mozognak, de mi a konvencionális irányt használjuk. Ez nem befolyásolja a számításokat.

• Konvencionális: + tól - ig (szabvány a diagramokban)
• Elektronáramlás: - től + ig (fizikai valóság)
• Mindkettő ugyanazokat az eredményeket adja
• Használjon konvencionális irányt az áramkör-analízishez

Az amper (A) az SI alapegysége az áramnak. A hét alapvető SI mértékegység egyike. 2019 óta az elemi töltésből definiálva. Az atto-tól a mega-ig terjedő előtagok minden tartományt lefednek.

• 1 A = 1 C/s (pontos definíció)
• kA nagy teljesítményhez (hegesztés, villámok)
• mA, µA elektronikához, érzékelőkhöz
• fA, aA kvantum-, egyelektronos eszközökhöz

A C/s és a W/V definíció szerint egyenértékű az amperrel. A C/s a töltésáramlást mutatja. A W/V az áramot a teljesítményből/feszültségből mutatja. Mindhárom azonos.

• 1 A = 1 C/s (definíció)
• 1 A = 1 W/V (a P = VI-ből)
• Mindhárom azonos
• Különböző nézőpontok az áramról

Az abamper (EMU) és a statamper (ESU) a régi CGS rendszerből származik. A biot = abamper. Ma ritkák, de régi fizikai szövegekben megjelennek. 1 abA = 10 A; 1 statA ≈ 3.34×10⁻¹⁰ A.

• 1 abamper = 10 A (EMU)
• 1 biot = 10 A (ugyanaz, mint az abamper)
• 1 statamper ≈ 3.34×10⁻¹⁰ A (ESU)
• Elavult; az SI amper a szabvány

I = V / R (áram = feszültség ÷ ellenállás). Ismerve a feszültséget és az ellenállást, megtalálhatja az áramot. Minden áramkör-analízis alapja. Lineáris az ellenállásokra.

• I = V / R (áram a feszültségből)
• V = I × R (feszültség az áramból)
• R = V / I (ellenállás a mérésekből)
• Teljesítmény disszipáció: P = I²R

Bármely csomópontban a bemenő áram = a kimenő áram. Σ I = 0 (az áramok összege = nulla). A töltés megmarad. Elengedhetetlen a párhuzamos áramkörök elemzéséhez.

• ΣI = 0 bármely csomópontban
• Bemenő áram = kimenő áram
• Töltésmegmaradás
• Komplex áramkörök megoldására használják

Áram = a töltéshordozók sodródási sebessége. Fémekben: az elektronok lassan mozognak (~mm/s), de a jel fénysebességgel terjed. Hordozók száma × sebesség = áram.

• I = n × q × v × A (mikroszkopikus)
• n = hordozó sűrűség, v = sodródási sebesség
• Az elektronok lassan mozognak, a jel gyors
• Félvezetőkben: elektronok + lyukak

USB: 0.5-3 A (standardtól a gyorstöltésig). Telefon töltés: 1-3 A tipikus. Laptop: 3-5 A. LED: 20 mA tipikus. A legtöbb eszköz mA-tól A-ig terjedő tartományt használ.

• USB 2.0: 0.5 A max
• USB 3.0: 0.9 A max
• USB-C PD: akár 5 A (100W @ 20V)
• Telefon gyorstöltés: 2-3 A tipikus

Háztartási áramkörök: 15-20 A megszakítók (USA). Izzó: 0.5-1 A. Mikrohullámú sütő: 10-15 A. Légkondicionáló: 15-30 A. Elektromos autó töltése: 30-80 A (2. szint).

• Standard konnektor: 15 A áramkör
• Nagy készülékek: 20-50 A
• Elektromos autó: 30-80 A (2. szint)
• Egész ház: 100-200 A szolgáltatás

Hegesztés: 100-400 A (pálcás), 1000+ A (pont). Villám: 20-30 kA átlagosan, 200 kA csúcs. Sínágyúk: megaamperek. Szupravezető mágnesek: 10+ kA állandó.

• Ívhegesztés: 100-400 A
• Ponthegesztés: 1-100 kA impulzusok
• Villám: 20-30 kA tipikus
• Kísérleti: MA tartomány (sínágyúk)

Minden előtag lépés = ×1000 vagy ÷1000. kA → A: ×1000. A → mA: ×1000. mA → µA: ×1000.

• kA → A: szorozva 1,000-rel
• A → mA: szorozva 1,000-rel
• mA → µA: szorozva 1,000-rel
• Fordítva: osztva 1,000-rel

I = P / V (áram = teljesítmény ÷ feszültség). 60W-os izzó 120V-on = 0.5 A. 1200W-os mikrohullámú sütő 120V-on = 10 A.

• I = P / V (Amper = Watt ÷ Volt)
• 60W ÷ 120V = 0.5 A
• P = V × I (teljesítmény az áramból)
• V = P / I (feszültség a teljesítményből)

I = V / R. Ismerve a feszültséget és az ellenállást, megtalálhatja az áramot. 12V 4Ω-on = 3 A. 5V 1kΩ-on = 5 mA.

• I = V / R (Amper = Volt ÷ Ohm)
• 12V ÷ 4Ω = 3 A
• 5V ÷ 1000Ω = 5 mA (= 0.005 A)
• Ne feledje: az áramhoz osszon

Egy USB port 5V-ot szolgáltat. Egy eszköz 500 mA-t fogyaszt. Mekkora a teljesítmény?

P = V × I = 5V × 0.5A = 2.5W (standard USB 2.0)

5V-os tápellátás, a LED 20 mA-t és 2V-ot igényel. Milyen ellenállás kell?

Feszültségesés = 5V - 2V = 3V. R = V/I = 3V ÷ 0.02A = 150Ω. Használjon 150Ω-os vagy 180Ω-os ellenállást.

Három eszköz: 5A, 8A, 3A ugyanazon az áramkörön. Milyen megszakító kell?

Összesen = 5 + 8 + 3 = 16A. Használjon 20A-es megszakítót (a következő standard méret felfelé a biztonsági ráhagyás érdekében).

A földön állva a testén keresztül folyamatosan ~100 µA szivárgó áram folyik a földbe. EM mezőkből, statikus töltésekből, rádióhullámokból. Teljesen biztonságos és normális. Elektromos lények vagyunk!

Egy átlagos villámcsapás: 20-30 kA (20 000 A). A csúcs elérheti a 200 kA-t. De az időtartama <1 ezredmásodperc. Teljes töltés: csak ~15 coulomb. Nagy áram, rövid idő = túlélhető (néha).

1 mA 60 Hz-es váltakozó áram: bizsergő érzés. 10 mA: izomkontroll elvesztése. 100 mA: kamrafibrilláció (halálos). 1 A: súlyos égési sérülések, szívmegállás. Az áram útja számít — a szíven keresztül a legrosszabb.

Nulla ellenállás = végtelen áram? Nem egészen. A szupravezetőknek van egy 'kritikus áramuk' — ha ezt túllépi, a szupravezetés megszűnik. ITER fúziós reaktor: 68 kA szupravezető tekercsekben. Nincs hő, nincs veszteség!

A LED-eket árammal, nem feszültséggel vezérlik. Ugyanaz a feszültség, különböző áram = különböző fényerő. Túl sok áram? A LED azonnal meghal. Mindig használjon áramkorlátozó ellenállást vagy állandó áramú meghajtót.

Az elektromágneses sínágyúk: 1-3 MA (millió amper) mikroszekundumokig. A Lorentz-erő a lövedéket Mach 7+ sebességre gyorsítja. Masszív kondenzátorbankokat igényel. A jövő haditengerészeti fegyvere.

Volta feltalálja az elemet. Az első folyamatos elektromos áramforrás. Lehetővé teszi a korai elektromos kísérleteket.

Oersted felfedezi, hogy az áram mágneses teret hoz létre. Összekapcsolja az elektromosságot és a mágnesességet. Az elektromágnesesség alapja.

Ohm közzéteszi a V = IR képletet. Az Ohm-törvény leírja a feszültség, áram és ellenállás közötti kapcsolatot. Kezdetben elutasították, ma alapvető.

Faraday felfedezi az elektromágneses indukciót. A változó mágneses tér áramot hoz létre. Lehetővé teszi a generátorokat és transzformátorokat.

Az első nemzetközi elektromos kongresszus meghatározza az ampert mint 'gyakorlati áram-mértékegységet'.

Tesla váltakozó áramú rendszere megnyeri az 'áramok háborúját' a Világkiállításon. A váltakozó áramot lehet transzformálni, az egyenáramot nem (akkor).

A CGPM meghatározza az ampert: 'az az állandó áram, amely 2×10⁻⁷ N/m erőt hoz létre párhuzamos vezetők között.'

SI újradefiniálás: az amper mostantól az elemi töltésből (e) van definiálva. 1 A = (e/1.602×10⁻¹⁹) elektron másodpercenként. Definíció szerint pontos.

A feszültség az elektromos nyomás (mint a víznyomás). Az áram az áramlási sebesség (mint a víz áramlása). A magas feszültség nem jelent magas áramot. Lehet 10 000 V 1 mA-rel (statikus kisülés), vagy 12 V 100 A-rel (autó indítómotor). A feszültség tol, az áram áramlik.

Az áram öl, nem a feszültség. 100 mA a szíven keresztül halálos lehet. De a magas feszültség áramot kényszeríthet a testén keresztül (V = IR). Ezért veszélyes a magas feszültség — legyőzi a teste ellenállását. Az áram a gyilkos, a feszültség a segítő.

A 60 Hz-es váltakozó áram az elektromos hálózat frekvenciáján izom-összehúzódásokat okoz. Nem lehet elengedni (izomzár). Az egyenáram egyetlen rándulást okoz. A váltakozó áram 3-5-ször veszélyesebb azonos áramerősségnél. Továbbá: az AC RMS értéke = a hatásos DC egyenérték (120V AC RMS ≈ 170V csúcs).

Egész ház: 100-200 A-es elosztótábla. Egyetlen konnektor: 15 A-es áramkör. Izzó: 0.5 A. Mikrohullámú sütő: 10-15 A. Légkondicionáló: 15-30 A. Elektromos autó töltő: 30-80 A. A teljes mennyiség változó, de a tábla korlátozza a maximumot.

Szupravezetőkben igen! A nulla ellenállás azt jelenti, hogy az áram nulla feszültséggel áramlik (V = IR = 0). Egy tartós áram örökké áramolhat. Normál vezetőkben nem — feszültségre van szükség az áram mozgatásához. Feszültségesés = áram × ellenállás.

Az USB kábel vékony (magas ellenállás). Túl sok áram = túlzott melegedés. USB 2.0: 0.5 A (2.5W). USB 3.0: 0.9 A. USB-C PD: akár 5 A (100W). Vastagabb vezetékek, jobb hűtés és aktív tárgyalás teszik lehetővé a biztonságosabb nagyobb áramokat.