Конвертер Електричного Струму
Електричний Струм — Від Нейронів до Блискавки
Опануйте одиниці електричного струму в електроніці, енергетичних системах та фізиці. Від мікроамперів до мегаамперів, зрозумійте потік струму, що охоплює 30 порядків величини — від тунелювання одного електрона до ударів блискавки. Дослідіть квантове перевизначення ампера 2019 року та його застосування в реальному світі.
Основи Електричного Струму
Що таке Струм?
Електричний струм — це потік заряду, як вода, що тече по трубі. Більший струм = більше заряду за секунду. Вимірюється в амперах (А). Напрямок: від позитивного до негативного (умовний), або потік електронів (від негативного до позитивного).
- 1 ампер = 1 кулон за секунду (1 А = 1 Кл/с)
- Струм — це швидкість потоку, а не кількість
- Постійний струм (DC): постійний напрямок (батареї)
- Змінний струм (AC): змінний напрямок (розетка)
Струм vs Напруга vs Заряд
Заряд (Q) = кількість електрики (кулони). Струм (I) = швидкість потоку заряду (ампери). Напруга (V) = тиск, що штовхає заряд. Потужність (P) = V × I (вати). Всі пов'язані, але різні!
- Заряд Q = кількість (кулони)
- Струм I = швидкість потоку (ампери = Кл/с)
- Напруга V = електричний тиск (вольти)
- Струм тече ВІД високої до низької напруги
Умовний vs Електронний Потік
Умовний струм: від позитивного до негативного (історично). Електронний потік: від негативного до позитивного (фактично). Обидва підходи працюють! Електрони насправді рухаються, але ми використовуємо умовний напрямок. Це не впливає на розрахунки.
- Умовний: від + до - (стандарт у схемах)
- Електронний потік: від - до + (фізична реальність)
- Обидва дають однакові відповіді
- Використовуйте умовний напрямок для аналізу кіл
- Струм = швидкість потоку заряду (1 А = 1 Кл/с)
- Напруга змушує струм текти (як тиск)
- Більший струм = більше заряду за секунду
- Потужність = напруга × струм (P = VI)
Історична Еволюція Вимірювання Струму
Ранні Електричні Відкриття (1600-1830)
Перш ніж зрозуміти струм як потік заряду, вчені вивчали статичну електрику та таємничі 'електричні рідини'. Революція батареї вперше дозволила отримати безперервний струм.
- 1600: Вільям Гільберт розрізняє електрику та магнетизм, вводить термін 'електричний'
- 1745: Винайдено Лейденську банку — перший конденсатор, що зберігає статичний заряд
- 1800: Алессандро Вольта винаходить вольтів стовп — першу батарею, перше джерело безперервного струму
- 1820: Ганс Крістіан Ерстед відкриває, що струм створює магнітне поле — пов'язує електрику та магнетизм
- 1826: Георг Ом публікує V = IR — перше математичне співвідношення для струму
- 1831: Майкл Фарадей відкриває електромагнітну індукцію — змінні поля створюють струм
Еволюція Визначення Ампера (1881-2019)
Визначення ампера еволюціонувало від практичних компромісів до фундаментальних констант, відображаючи наше поглиблене розуміння електромагнетизму та квантової фізики.
- 1881: Перший Міжнародний Електричний Конгрес визначає 'практичний ампер' для комерційного використання
- 1893: Всесвітня виставка в Чикаго — стандартизує ампер для вимірювань змінного/постійного струму
- 1948: CGPM визначає ампер на основі сили між паралельними провідниками: сила 2×10⁻⁷ Н/м на відстані 1 метр
- Проблема: Вимагалися ідеально паралельні дроти, що було важко реалізувати на практиці
- 1990-ті: Квантовий ефект Холла та джозефсонівські переходи дозволяють більш точні вимірювання
- 2018: CGPM голосує за перевизначення ампера на основі елементарного заряду
Квантова Революція 2019 року — Визначення Елементарного Заряду
20 травня 2019 року ампер було перевизначено на основі елементарного заряду (e), що зробило його відтворюваним у будь-якому місці з відповідним квантовим обладнанням. Це поклало край 71-річному визначенню, заснованому на силі.
- Нове визначення: 1 А = (e / 1.602176634×10⁻¹⁹) електронів за секунду
- Елементарний заряд e тепер є точним за визначенням (без невизначеності)
- 1 ампер = потік 6.241509074×10¹⁸ елементарних зарядів за секунду
- Квантові стандарти струму: Пристрої для тунелювання одного електрона рахують окремі електрони
- Джозефсонівські переходи: Генерують точні змінні струми з фундаментальних констант
- Результат: Будь-яка лабораторія з квантовим обладнанням може незалежно реалізувати ампер
Перевизначення 2019 року являє собою 138 років прогресу від практичних компромісів до квантової точності, що уможливлює електроніку наступного покоління та науку про вимірювання.
- Нанотехнології: Точний контроль потоку електронів у квантових комп'ютерах, одноелектронних транзисторах
- Метрологія: Національні лабораторії можуть незалежно реалізувати ампер без еталонних артефактів
- Електроніка: Кращі стандарти калібрування для напівпровідників, датчиків, енергетичних систем
- Медицина: Більш точні вимірювання для імплантатів, інтерфейсів мозок-комп'ютер, діагностичного обладнання
- Фундаментальна фізика: Усі одиниці СІ тепер визначені на основі природних констант — без людських артефактів
Мнемонічні Правила та Швидкі Прийоми Перетворення
Прості Розумові Обчислення
- Правило степеня 1000: Кожен префікс СІ = ×1000 або ÷1000 (кА → А → мА → мкА → нА)
- Скорочення мА в А: Розділити на 1000 → 250 мА = 0.25 А (перемістити кому на 3 знаки вліво)
- Скорочення А в мА: Помножити на 1000 → 1.5 А = 1500 мА (перемістити кому на 3 знаки вправо)
- Струм з потужності: I = P / V → 60Вт лампочка при 120В = 0.5 А
- Прийом закону Ома: I = V / R → 12В ÷ 4Ω = 3 А (напруга, поділена на опір)
- Тотожні перетворення: 1 А = 1 Кл/с = 1 Вт/В (всі абсолютно еквівалентні)
Критичні Мнемонічні Правила Безпеки
Вбиває струм, а не напруга. Ці пороги безпеки можуть врятувати ваше життя — запам'ятайте їх.
- 1 мА (60 Гц змінного струму): Відчуття поколювання, поріг сприйняття
- 5 мА: Максимальний 'безпечний' струм, наближається поріг неможливості відпустити
- 10-20 мА: Втрата контролю над м'язами, неможливість відпустити (тривале стискання)
- 50 мА: Сильний біль, можлива зупинка дихання
- 100-200 мА: Фібриляція шлуночків (зупинка серця), зазвичай смертельна
- 1-5 А: Тривала фібриляція, сильні опіки, зупинка серця
- Пам'ятайте: Змінний струм у 3-5 разів небезпечніший за постійний при тому ж рівні струму
Практичні Формули для Кіл
- Закон Ома: I = V / R (знайти струм за напругою та опором)
- Формула потужності: I = P / V (знайти струм за потужністю та напругою)
- Послідовні кола: однаковий струм скрізь (I₁ = I₂ = I₃)
- Паралельні кола: струми додаються у вузлах (I_загальний = I₁ + I₂ + I₃)
- Обмеження струму для світлодіода: R = (V_живлення - V_світлодіода) / I_світлодіода
- Правило перерізу дроту: 15А потребує мінімум 14 AWG, 20А потребує мінімум 12 AWG
- Плутати струм з напругою: Напруга — це тиск, струм — це швидкість потоку — різні поняття!
- Перевищувати номінали дроту: Тонкі дроти перегріваються, плавлять ізоляцію, спричиняють пожежі — перевіряйте таблиці AWG
- Неправильно вимірювати струм: Амперметр вмикається ПОСЛІДОВНО (розриває коло), вольтметр — паралельно (через компонент)
- Ігнорувати різницю між середньоквадратичним (RMS) та піковим значенням змінного струму: 120В змінного струму RMS ≠ 120В пікового (насправді 170В). Використовуйте RMS для розрахунків
- Короткі замикання: Нульовий опір = теоретично нескінченний струм = пожежа/вибух/пошкодження
- Припускати, що напруга світлодіода визначає струм: Світлодіодам потрібні резистори для обмеження струму або драйвери постійного струму
Шкала Струму: Від Одного Електрона до Блискавки
| Шкала / Струм | Репрезентативні Одиниці | Поширені Застосування | Приклади з Реального Світу |
|---|---|---|---|
| 0.16 аА | Атоампер (аА) | Тунелювання одного електрона, теоретична квантова межа | 1 електрон за секунду ≈ 0.16 аА |
| 1-10 пА | Пікоампер (пА) | Іонні канали, тунельна мікроскопія, молекулярна електроніка | Струми іонних каналів біологічної мембрани |
| ~10 нА | Наноампер (нА) | Нервові імпульси, датчики з наднизьким споживанням, витік батареї | Пік потенціалу дії в нейронах |
| 10-100 мкА | Мікроампер (мкА) | Батарейки для годинників, точні прилади, біологічні сигнали | Типове споживання струму годинником |
| 2-20 мА | Міліампер (мА) | Світлодіоди, датчики, малопотужні кола, проекти Arduino | Стандартний світлодіодний індикатор (20 мА) |
| 0.5-5 А | Ампер (А) | Споживча електроніка, зарядка USB, побутові прилади | Швидка зарядка USB-C (3 А), живлення ноутбука (4 А) |
| 15-30 А | Ампер (А) | Побутові електромережі, велика побутова техніка, зарядка електромобілів | Стандартний автоматичний вимикач (15 А), зарядний пристрій для електромобіля рівня 2 (32 А) |
| 100-400 А | Ампер (А) | Дугове зварювання, стартери автомобілів, промислові двигуни | Електродне зварювання (100-400 А), стартерний двигун автомобіля (200-400 А) |
| 1-100 кА | Кілоампер (кА) | Блискавка, точкове зварювання, великі двигуни, залізничні системи | Середній удар блискавки (20-30 кА), імпульси точкового зварювання |
| 1-3 МА | Мегаампер (МА) | Електромагнітні рейкотрони, термоядерні реактори, екстремальна фізика | Прискорення снаряда рейкотрона (1-3 МА протягом мікросекунд) |
Пояснення Систем Одиниць
Одиниці СІ — Ампер
Ампер (А) — основна одиниця СІ для струму. Одна з семи основних одиниць СІ. З 2019 року визначається через елементарний заряд. Префікси від ато до мега охоплюють усі діапазони.
- 1 А = 1 Кл/с (точне визначення)
- кА для високої потужності (зварювання, блискавка)
- мА, мкА для електроніки, датчиків
- фА, аА для квантових, одноелектронних пристроїв
Визначувальні Одиниці
Кл/с та Вт/В є еквівалентними амперу за визначенням. Кл/с показує потік заряду. Вт/В показує струм з потужності/напруги. Усі три ідентичні.
- 1 А = 1 Кл/с (визначення)
- 1 А = 1 Вт/В (з P = VI)
- Усі три ідентичні
- Різні погляди на струм
Застарілі Одиниці СГС
Абампер (ЕМU) та статампер (ESU) зі старої системи СГС. Біо = абампер. Сьогодні рідко використовуються, але зустрічаються у старих підручниках з фізики. 1 абА = 10 А; 1 статА ≈ 3.34×10⁻¹⁰ А.
- 1 абампер = 10 А (EMU)
- 1 біо = 10 А (те саме, що абампер)
- 1 статампер ≈ 3.34×10⁻¹⁰ А (ESU)
- Застарілі; ампер СІ є стандартом
Фізика Струму
Закон Ома
I = V / R (струм = напруга ÷ опір). Знаючи напругу та опір, можна знайти струм. Основа аналізу всіх кіл. Лінійний для резисторів.
- I = V / R (струм з напруги)
- V = I × R (напруга зі струму)
- R = V / I (опір з вимірювань)
- Розсіювання потужності: P = I²R
Закон Струмів Кірхгофа
У будь-якому вузлі сума струмів, що втікають = сума струмів, що витікають. Σ I = 0 (сума струмів = нуль). Заряд зберігається. Необхідний для аналізу паралельних кіл.
- ΣI = 0 у будь-якому вузлі
- Струм, що втікає = струм, що витікає
- Збереження заряду
- Використовується для розв'язання складних кіл
Мікроскопічна Картина
Струм = дрейфова швидкість носіїв заряду. У металах: електрони рухаються повільно (~мм/с), але сигнал поширюється зі швидкістю світла. Кількість носіїв × швидкість = струм.
- I = n × q × v × A (мікроскопічна)
- n = густина носіїв, v = дрейфова швидкість
- Електрони рухаються повільно, сигнал швидкий
- У напівпровідниках: електрони + дірки
Орієнтири Струму
| Контекст | Струм | Примітки |
|---|---|---|
| Один електрон | ~0.16 аА | 1 електрон за секунду |
| Іонний канал | ~1-10 пА | Біологічна мембрана |
| Нервовий імпульс | ~10 нА | Пік потенціалу дії |
| Світлодіодний індикатор | 2-20 мА | Малопотужний світлодіод |
| USB 2.0 | 0.5 А | Стандартне живлення USB |
| Зарядка телефону | 1-3 А | Типова швидка зарядка |
| Побутова мережа | 15 А | Стандартний автомат (США) |
| Зарядка електромобіля | 32-80 А | Домашній зарядний пристрій рівня 2 |
| Дугове зварювання | 100-400 А | Типове електродне зварювання |
| Стартерний двигун авто | 100-400 А | Піковий струм запуску |
| Удар блискавки | 20-30 кА | Середній розряд |
| Точкове зварювання | 1-100 кА | Короткий імпульс |
| Теоретичний максимум | >1 МА | Рейкотрони, екстремальна фізика |
Поширені Рівні Струму
| Пристрій / Контекст | Типовий Струм | Напруга | Потужність |
|---|---|---|---|
| Батарейка годинника | 10-50 мкА | 3В | ~0.1 мВт |
| Світлодіодний індикатор | 10-20 мА | 2В | 20-40 мВт |
| Arduino/MCU | 20-100 мА | 5В | 0.1-0.5 Вт |
| USB миша/клавіатура | 50-100 мА | 5В | 0.25-0.5 Вт |
| Зарядка телефону (повільна) | 1 А | 5В | 5 Вт |
| Зарядка телефону (швидка) | 3 А | 9В | 27 Вт |
| Ноутбук | 3-5 А | 19В | 60-100 Вт |
| Настільний ПК | 5-10 А | 12В | 60-120 Вт |
| Мікрохвильова піч | 10-15 А | 120В | 1200-1800 Вт |
| Зарядка електромобіля | 32 А | 240В | 7.7 кВт |
Застосування в Реальному Світі
Споживча Електроніка
USB: 0.5-3 А (від стандартної до швидкої зарядки). Зарядка телефону: типово 1-3 А. Ноутбук: 3-5 А. Світлодіод: типово 20 мА. Більшість пристроїв використовують діапазон від мА до А.
- USB 2.0: макс. 0.5 А
- USB 3.0: макс. 0.9 А
- USB-C PD: до 5 А (100Вт @ 20В)
- Швидка зарядка телефону: типово 2-3 А
Побут та Енергетика
Побутові мережі: автоматичні вимикачі 15-20 А (США). Лампочка: 0.5-1 А. Мікрохвильова піч: 10-15 А. Кондиціонер: 15-30 А. Зарядка електромобіля: 30-80 А (рівень 2).
- Стандартна розетка: коло 15 А
- Велика побутова техніка: 20-50 А
- Електромобіль: 30-80 А (рівень 2)
- Весь будинок: служба 100-200 А
Промисловість та Екстремальні Умови
Зварювання: 100-400 А (електродне), 1000+ А (точкове). Блискавка: середнє 20-30 кА, пікове 200 кА. Рейкотрони: мегаампери. Надпровідні магніти: 10+ кА стабільно.
- Дугове зварювання: 100-400 А
- Точкове зварювання: імпульси 1-100 кА
- Блискавка: типово 20-30 кА
- Експериментальні: діапазон МА (рейкотрони)
Швидкі Розрахунки для Перетворення
Швидкі Перетворення з Префіксами СІ
Кожен крок префікса = ×1000 або ÷1000. кА → А: ×1000. А → мА: ×1000. мА → мкА: ×1000.
- кА → А: помножити на 1,000
- А → мА: помножити на 1,000
- мА → мкА: помножити на 1,000
- Навпаки: розділити на 1,000
Струм з Потужності
I = P / V (струм = потужність ÷ напруга). 60Вт лампочка при 120В = 0.5 А. 1200Вт мікрохвильова піч при 120В = 10 А.
- I = P / V (Ампери = Вати ÷ Вольти)
- 60Вт ÷ 120В = 0.5 А
- P = V × I (потужність зі струму)
- V = P / I (напруга з потужності)
Швидкі Перевірки за Законом Ома
I = V / R. Знаючи напругу та опір, знайти струм. 12В через 4Ω = 3 А. 5В через 1кΩ = 5 мА.
- I = V / R (Ампери = Вольти ÷ Оми)
- 12В ÷ 4Ω = 3 А
- 5В ÷ 1000Ω = 5 мА (= 0.005 А)
- Пам'ятайте: ділити для струму
Як Працюють Перетворення
- Крок 1: Перетворіть джерело → ампери, використовуючи коефіцієнт toBase
- Крок 2: Перетворіть ампери → ціль, використовуючи коефіцієнт toBase цільової одиниці
- Альтернатива: Використовуйте прямий коефіцієнт (кА → А: помножити на 1000)
- Перевірка на здоровий глузд: 1 кА = 1000 А, 1 мА = 0.001 А
- Пам'ятайте: Кл/с та Вт/В ідентичні А
Довідник Поширених Перетворень
| З | В | Помножити на | Приклад |
|---|---|---|---|
| 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 (тотожність) |
| А | Вт/В | 1 | 10 А = 10 Вт/В (тотожність) |
| кА | МА | 0.001 | 1000 кА = 1 МА |
| абампер | А | 10 | 1 абА = 10 А |
Швидкі Приклади
Розв'язані Задачі
Розрахунок Потужності USB
Порт USB подає 5В. Пристрій споживає 500 мА. Яка потужність?
P = V × I = 5В × 0.5А = 2.5Вт (стандартний USB 2.0)
Обмеження Струму для Світлодіода
Джерело 5В, світлодіоду потрібно 20 мА і 2В. Який резистор?
Падіння напруги = 5В - 2В = 3В. R = V/I = 3В ÷ 0.02А = 150Ω. Використовуйте 150Ω або 180Ω.
Вибір Автоматичного Вимикача
Три пристрої: 5А, 8А, 3А на одному колі. Який вимикач?
Разом = 5 + 8 + 3 = 16А. Використовуйте вимикач на 20А (наступний стандартний розмір для запасу безпеки).
Поширені Помилки, яких Слід Уникати
- **Вбиває струм, а не напруга**: 100 мА через серце може бути смертельним. Висока напруга небезпечна, тому що може змусити струм текти, але шкоду завдає саме струм.
- **Змінний vs Постійний струм**: Змінний струм 60 Гц у ~3-5 разів небезпечніший за постійний при тому ж рівні. Змінний струм викликає спазм м'язів. Для розрахунків змінного струму використовується середньоквадратичне значення (RMS).
- **Товщина дроту має значення**: Тонкі дроти не витримують великий струм (ризик перегріву, пожежі). Використовуйте таблиці перерізів дротів. 15А потребує мінімум 14 AWG.
- **Не перевищуйте номінали**: Компоненти мають максимальні номінальні струми. Світлодіоди згорають, дроти плавляться, запобіжники перегорають, транзистори виходять з ладу. Завжди перевіряйте технічну документацію.
- **Послідовний струм однаковий**: У послідовному колі струм однаковий скрізь. У паралельному струми додаються у вузлах (Кірхгоф).
- **Короткі замикання**: Нульовий опір = нескінченний струм (теоретично). Насправді: обмежений джерелом, викликає пошкодження/пожежу. Завжди захищайте кола.
Цікаві Факти про Струм
Ваше Тіло Проводить ~100 мкА
Стоячи на землі, ваше тіло постійно має струм витоку ~100 мкА на землю. Від електромагнітних полів, статичних зарядів, радіохвиль. Повністю безпечно і нормально. Ми — електричні істоти!
Блискавка — це 20,000-200,000 Ампер
Середній удар блискавки: 20-30 кА (20,000 А). Пік може сягати 200 кА. Але тривалість менше 1 мілісекунди. Загальний заряд: лише ~15 кулонів. Високий струм, короткий час = можна вижити (іноді).
Поріг Болю Людини: 1 мА
1 мА змінного струму 60 Гц: відчуття поколювання. 10 мА: втрата контролю над м'язами. 100 мА: фібриляція шлуночків (смертельно). 1 А: сильні опіки, зупинка серця. Шлях струму має значення — через серце найгірше.
Надпровідники: Нескінченний Струм?
Нульовий опір = нескінченний струм? Не зовсім. Надпровідники мають 'критичний струм' — перевищте його, і надпровідність зникає. Термоядерний реактор ITER: 68 кА в надпровідних котушках. Без тепла, без втрат!
Струм для Світлодіода є Критичним
Світлодіоди керуються струмом, а не напругою. Однакова напруга, різний струм = різна яскравість. Занадто великий струм? Світлодіод миттєво згорає. Завжди використовуйте резистор для обмеження струму або драйвер постійного струму.
Рейкотрони Потребують Мегаамперів
Електромагнітні рейкотрони: 1-3 МА (мільйони ампер) протягом мікросекунд. Сила Лоренца прискорює снаряд до швидкості Маха 7+. Потребують величезних конденсаторних батарей. Майбутня морська зброя.
Історична Еволюція
1800
Вольта винаходить батарею. Перше джерело безперервного електричного струму. Уможливлює ранні електричні експерименти.
1820
Ерстед відкриває, що струм створює магнітне поле. Пов'язує електрику та магнетизм. Основа електромагнетизму.
1826
Ом публікує V = IR. Закон Ома описує зв'язок між напругою, струмом, опором. Спочатку відкинутий, тепер фундаментальний.
1831
Фарадей відкриває електромагнітну індукцію. Змінне магнітне поле створює струм. Уможливлює генератори та трансформатори.
1881
Перший міжнародний електричний конгрес визначає ампер як 'практичну одиницю' струму.
1893
Система змінного струму Тесли перемагає у 'Війні струмів' на Всесвітній виставці. Змінний струм можна трансформувати, постійний — ні (на той час).
1948
CGPM визначає ампер: 'постійний струм, який створює силу 2×10⁻⁷ Н/м між паралельними провідниками.'
2019
Перевизначення СІ: ампер тепер визначається через елементарний заряд (e). 1 А = (e/1.602×10⁻¹⁹) електронів за секунду. Точно за визначенням.
Професійні Поради
- **Швидко мА в А**: Розділити на 1000. 250 мА = 0.25 А.
- **Струм додається в паралельному колі**: Дві гілки по 5А = 10А загалом. Послідовно: однаковий струм скрізь.
- **Перевіряйте переріз дроту**: 15А потребує мінімум 14 AWG. 20А потребує 12 AWG. Не ризикуйте пожежею.
- **Вимірюйте струм послідовно**: Амперметр вмикається В шлях струму (розриває коло). Вольтметр — паралельно.
- **Змінний струм RMS vs піковий**: 120В змінного струму RMS → 170В пікового. Струм так само: RMS для розрахунків.
- **Захист запобіжником**: Номінал запобіжника має бути 125% від нормального струму. Захищає від коротких замикань.
- **Автоматичний науковий запис**: Значення < 1 мкА або > 1 ГА відображаються у науковому записі для зручності читання.
Повний Довідник Одиниць
Одиниці СІ
| Назва Одиниці | Символ | Еквівалент в Амперах | Примітки щодо Використання |
|---|---|---|---|
| ампер | A | 1 A (base) | Основна одиниця СІ; 1 А = 1 Кл/с = 1 Вт/В (точно). |
| мегаампер | MA | 1.0 MA | Блискавка (~20-30 кА), рейкотрони, екстремальні промислові системи. |
| кілоампер | kA | 1.0 kA | Зварювання (100-400 А), великі двигуни, промислові енергетичні системи. |
| міліампер | mA | 1.0000 mA | Світлодіоди (20 мА), малопотужні кола, струми датчиків. |
| мікроампер | µA | 1.0000 µA | Біологічні сигнали, точні прилади, витік батареї. |
| наноампер | nA | 1.000e-9 A | Нервові імпульси, іонні канали, пристрої з наднизьким споживанням. |
| пікоампер | pA | 1.000e-12 A | Вимірювання окремих молекул, тунельна мікроскопія. |
| фемтоампер | fA | 1.000e-15 A | Дослідження іонних каналів, молекулярна електроніка, квантові пристрої. |
| аттоампер | aA | 1.000e-18 A | Тунелювання одного електрона, теоретична квантова межа. |
Загальні одиниці
| Назва Одиниці | Символ | Еквівалент в Амперах | Примітки щодо Використання |
|---|---|---|---|
| кулон на секунду | C/s | 1 A (base) | Еквівалентно амперу: 1 А = 1 Кл/с. Показує визначення потоку заряду. |
| ват на вольт | W/V | 1 A (base) | Еквівалентно амперу: 1 А = 1 Вт/В з P = VI. Співвідношення потужності. |
Застарілі та Наукові
| Назва Одиниці | Символ | Еквівалент в Амперах | Примітки щодо Використання |
|---|---|---|---|
| абампер (СГСМ) | abA | 10.0 A | Одиниця СГС-EMU = 10 А. Застаріла електромагнітна одиниця. |
| статампер (СГСЕ) | statA | 3.336e-10 A | Одиниця СГС-ESU ≈ 3.34×10⁻¹⁰ А. Застаріла електростатична одиниця. |
| біо | Bi | 10.0 A | Альтернативна назва абампера = 10 А. Електромагнітна одиниця СГС. |
Часті Запитання
Яка різниця між струмом та напругою?
Напруга — це електричний тиск (як тиск води). Струм — це швидкість потоку (як потік води). Висока напруга не означає високий струм. Ви можете мати 10,000В з 1 мА (статичний розряд), або 12В з 100 А (стартер авто). Напруга штовхає, струм тече.
Що небезпечніше: напруга чи струм?
Вбиває струм, а не напруга. 100 мА через ваше серце може бути смертельним. Але висока напруга може змусити струм текти через ваше тіло (V = IR). Ось чому висока напруга небезпечна — вона долає опір вашого тіла. Струм — вбивця, напруга — помічник.
Чому змінний струм відчувається інакше, ніж постійний?
Змінний струм 60 Гц викликає скорочення м'язів з частотою мережі. Неможливо відпустити (спазм м'язів). Постійний струм викликає один поштовх. Змінний струм у 3-5 разів небезпечніший при тому ж рівні струму. Також: значення RMS змінного струму = ефективний еквівалент постійного (120В змінного струму RMS ≈ 170В пікового).
Скільки струму споживає типове домогосподарство?
Весь будинок: служба 100-200 А. Одна розетка: коло 15 А. Лампочка: 0.5 А. Мікрохвильова піч: 10-15 А. Кондиціонер: 15-30 А. Зарядний пристрій для електромобіля: 30-80 А. Загальна кількість змінюється, але щиток обмежує максимум.
Чи може існувати струм без напруги?
У надпровідниках, так! Нульовий опір означає, що струм тече при нульовій напрузі (V = IR = 0). Постійний струм може текти вічно. У звичайних провідниках, ні — вам потрібна напруга, щоб штовхати струм. Падіння напруги = струм × опір.
Чому USB обмежений 0.5-5 А?
Кабель USB тонкий (високий опір). Занадто великий струм = надмірне нагрівання. USB 2.0: 0.5 А (2.5Вт). USB 3.0: 0.9 А. USB-C PD: до 5 А (100Вт). Товщі дроти, краще охолодження та активне узгодження дозволяють безпечно передавати більший струм.
Повний Довідник Інструментів
Усі 71 інструменти, доступні на UNITS