Вольт ампер

Как обозначаются амперы, миллиамперы и микроамперы

Правильные обозначения: ампер — А, миллиампер — мА, микроампер — мкА.

Эта физическая величина названа фамилией учёного, следовательно, её запись всегда будет содержать в русском обозначении букву А в верхнем регистре, в международном — латинскую букву A также в верхнем регистре.

Обратите внимание! Не стоит путать МА и мА, особенно при решении задач. В первом случае обозначен мегаампер (10^6 А), а во втором — миллиампер (10^-3 А), который в миллиард раз меньше мегаампера

Правописание дольных и кратных единиц, в их числе миллиампер и микроампер, будет выполняться в соответствии с правилами написания единиц и приставок, установленными ранее упомянутой Международной системой измерений (СИ).

  • Приставка пишется слитно с наименованием или обозначением единицы.
  • Недопустимо употребление двух или более приставок подряд (например, микромиллиампер).
  • В большинстве случаев принято выбирать приставку таким образом, чтобы стоящее перед ней число находилось в диапазоне от 0,1 до 1000.

Дополнительная информация! Приставка милли переводится с латинского (mille) как «тысяча». Приставка микро имеет древнегреческие корни (μικρός) и переводится как «малый».

Сила тока в быту

Для того чтобы защитить бытовые сети от коротких замыканий и перегрузок, в цепь переменного электричества устанавливают автоматы. Это выключатели, рассчитанные на предельные значения, при которых происходит автоматическое разъединение цепи.

Так, автомат, рассчитанный на 2 ампера, выдержит кратковременную нагрузку до 2-х ампер, при кратковременной нагрузке большей, чем 2 А, он выключится. Существует понятие «время токовая характеристика (ВТХ)». Это параметр, который показывает зависимость времени срабатывания устройства от отношения тока, проходящего через выключатель, к его номинальному току срабатывания.

ВТХ имеет буквенные индексы, которые наносятся на корпус автоматического выключателя. Они обозначают кратность установки электромагнитного разъединителя к номинальному току автомата. Это самое маленькое значение, при котором произойдёт мгновенное отключение.

Буквенные индексы, обозначающие ВТХ, бывают:

  • В (3 – 5* In);
  • С (5 – 10* In);
  • D (10 – 20* In).

При монтаже электрической проводки производится расчёт максимальной мощности потребителей, сечения применяемых проводов. При расчётах следят за тем, чтобы максимальная сила тока не превышала допустимого значения для выбранного сечения.

Перевод в ватт-часы

Часто производители аккумуляторов указывают в технических характеристиках только запасаемый заряд в мА·ч (mAh), другие — только запасаемую энергию в Вт·ч (Wh). Обе характеристики можно называть термином «ёмкость» (не путать с электрической ёмкостью как мерой способности проводника накапливать заряд, измеряемой в фарадах). Вычислить запасаемую энергию по запасаемому заряду в общем случае непросто: требуется интегрирование мгновенной мощности, выдаваемой аккумулятором за всё время его разряда. Если большая точность не нужна, то вместо интегрирования можно воспользоваться средними значениями напряжения и потребляемого тока, для этого используя формулу, следующую из того, что 1 W = 1 V · 1 A:

1 W·ч = 1 V · 1 A·ч.

То есть запасаемая энергия (в ватт-часах) приблизительно равна произведению запасаемого заряда (в ампер-часах) на среднее напряжение (в вольтах):


E = q · U,

а в джоулях она будет в 3600 раз больше,


E = q · U · 3600,

Пример

В технической спецификации устройства указано, что «ёмкость» (запасаемый заряд) аккумулятора равна 56 А·ч, рабочее напряжение равно 15 В. Тогда «ёмкость» (запасаемая энергия) равна 56 A·ч · 15 V = 840 W·ч = 840 W · 3600 с = 3,024 МДж.

При последовательном соединении одинаковых аккумуляторов «ёмкость» в mA·ч остаётся прежней, но меняется общее напряжение аккумуляторной батареи, при параллельном же соединении «ёмкость» в мА·ч — складывается, но общее напряжение не меняется. При этом «ёмкость» в W·ч., у таких аккумуляторных батарей, следует считать одинаковой. Например, для двух аккумуляторов, каждый из которых обладает напряжением 3,3 V и запасаемым зарядом 1000 mA·ч, последовательное соединение создаст источник питания с напряжением 6,6 V и запасаемым зарядом 1000 mA·ч, параллельное соединение — источник с напряжением 3,3 V и запасаемым зарядом 2000 mA·ч. Ёмкость же в W·час (способность проделать работу) в обоих случаях, без учёта некоторых нюансов, будет одинаковой. В современных Power Bank-ах, получивших распространение в последнее время, часто аккумуляторы внутри соединены последовательно, а общую «ёмкость» в mA·ч складывают. Это происходит из-за того что такие Power Bank имеют внутренний контроллер, который преобразует напряжение и на выходе предлагает несколько значений напряжений: 5 вольт (USB порт), 12, 15, 17 или 19 вольт для подключения ноутбуков. То есть, нет возможности указать при каком напряжении уместна та или иная «ёмкость» в mA·ч, так как она меняется в зависимости от напряжения, используемого потребителем, подключенного к такому универсальному Power Bank. Поэтому в характеристиках пишут «коммерческую» ёмкость в mA·ч, полученную как сумму последовательно соединённых аккумуляторных элементов, не указывая, при этом, напряжение при котором эта «ёмкость» в mA·ч. уместна. Также следует учитывать, что ёмкость аккумулятора и его напряжение взаимосвязанные величины, так как аккумулятор, который разряжен, теряет напряжение. Причём, измерение напряжения разряженного аккумулятора или батареи без нагрузки, может не выявить степень разряженности источника питания, так как на «холостом ходу», без нагрузки, аккумуляторная батарея способна показать высокое напряжение, которое резко упадёт, в случае если аккумулятор или батарея разряжены и если к ним подключили определённую нагрузку, в отличие от заряженных источников питания, которые сохраняют высокое значение напряжения, даже после подключения нагрузки. У разряженных аккумуляторов падение напряжения, при подключении нагрузки, происходит сильнее, чем у заряженных источников питания. Для проверки автомобильных аккумуляторов часто используют специальные «пробники», создающую стандартную нагрузку на аккумулятор.

Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 А декаампер даА daA 10−1 А дециампер дА dA
102 А гектоампер гА hA 10−2 А сантиампер сА cA
103 А килоампер кА kA 10−3 А миллиампер мА mA
106 А мегаампер МА MA 10−6 А микроампер мкА µA
109 А гигаампер ГА GA 10−9 А наноампер нА nA
1012 А тераампер ТА TA 10−12 А пикоампер пА pA
1015 А петаампер ПА PA 10−15 А фемтоампер фА fA
1018 А эксаампер ЭА EA 10−18 А аттоампер аА aA
1021 А зеттаампер ЗА ZA 10−21 А зептоампер зА zA
1024 А йоттаампер ИА YA 10−24 А йоктоампер иА yA
 применять не рекомендуется

Физическое значение данного параметра состоит в следующем:

  • Элементарные частицы постоянно текут по бесконечно тонким и длинным проводникам в одном направлении;
  • Цепь находится в вакууме, и потенциалы расположены параллельно друг к другу с расстоянием в один метр;
  • Сила притяжения или отталкивания между ними составляет 2*10-7 Ньютона.

На практике такие условия даже в лаборатории воспроизвести невозможно, поэтому для установления эталона и тарирования измерительных приборов специалисты мерили уровень взаимодействия, возникающий между двумя катушками с большим количеством проводов минимального сечения.

Связь с другими единицами СИ

Если сила тока в проводнике равна 1 амперу, то за одну секунду через поперечное сечение проходит заряд, равный 1 кулону.

Если конденсатор ёмкостью в 1 фарад заряжать током 1 ампер, то напряжение на обкладках будет возрастать на 1 вольт каждую секунду.

Сокращённое русское обозначение а, международное А. Весьма малые токи (например, в радиолампах) измеряются в тысячных долях а — миллиамперах (ма или mА), а особо малые токи — в миллионных долях а — микроамперах (мка или μА). Человек начинает ощущать проходящий через его тело ток, если он не ниже 0,5 ма. Ток в 50 ма опасен для жизни человека. Квартирный ввод рассчитывается на ток силой от 5 до 20 а; ток ламп накаливания мощностью 60 вт при напряжении 127 в имеет около 0,5 а.

Ампер-час — единица количества электричества, применяемая для измерения ёмкости аккумуляторов и гальванических элементов. Сокращённое русское обозначение а-ч, международное Аh. Один а-ч равен количеству электричества, проходящему через проводник в течение 1 часа при токе в 1 ампер. 1 а-ч = 3600 кулонам (основным единицам количества электричества).

Упрощенно электрический ток можно рассматривать как течение воды по трубе, то есть протекание электрических зарядов по проводу можно сопоставить с протекание воды по трубе. Так вот, по сути, скорость этой «воды», а именно скорость зарядов в проводе, она и будет прямым образом связана с силой тока. И чем быстрее «вода» течет по «трубе», а именно чем быстрее вместе все носители заряда двигаются по поводу, тем сила тока будет больше.

Как вы думаете, большая ли это сила тока в 1 ампер? Да, это большая сила тока, но на практике можно встретить различные силы тока: и миллиамперы, и микроамперы, и амперы, и килоамперы, и все они довольно разные.

ЭлектротехникаФормулы Физика Теория Электричество

В вашем браузере отключен Javascript. Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!

Физическая величина

Ампер – это единица, которая количественно характеризует силу тока. Ее значение может быть определено путем проведения непосредственных замеров при помощи мультиметра, тестера или амперметра (прямой способ). Сила тока измеряется только путем последовательного включения в электрическую цепь измерительного прибора. Во втором случае ее значение можно узнать путем проведения расчетов (косвенный способ). Если известно напряжение, приложенное к участку цепи, а также его сопротивление, то достаточно разделить первое на второе — и мы получим необходимое значение. На практике не так часто используются амперы – это большая величина. Поэтому приходится применять кратные единицы – микро (10-6) и милли (10-3). А вот для проведения электротехнических расчетов нужно переводить их в основные единицы измерения.(например, миллиамперы в амперы). Рассмотрим следующий пример. Напряжение на участке цепи U = 6 В, а его сопротивление R = 100 Ом. Определим силу тока I на нем по закону Ома:

I = U/R, (1)

где:

  • U – напряжение на участке цепи, В;
  • R – сопротивление этого же участка, Ом;
  • I – сила тока на нем, А.

В результате проведения расчетов получаем I = U/R = 6/100 = 0,06 А. Не совсем удобное число для восприятия. Поэтому его пересчитывают в кратные единицы измерения. В данном случае удобно представить это значение в миллиамперах. Для этого полученное значение 0,06 А умножаем на 1000 и получаем 60 мА. Можно сделать и обратный пересчет — миллиамперы в амперы. Для этого достаточно разделить 60 мА на 1000, и получим все те же 0,06 А. Из этого пересчета видно, сколько в ампере миллиампер — 1000. Поэтому делим или умножаем именно на это число. Если используется приставка «микро», то уже для перехода от одной единицы измерения к другой нужно умножать или делить на 1 000 000.

Великий учёный

Имя André-Marie Ampère увековечено среди имён других 72 учёных на первом этаже Эйфелевой башни. Его вклад в науку заложил фундамент для понимания явлений электромагнетизма. Хоть Андре-Мари был не первым человеком, обнаружившим связь между электричеством и магнетизмом, он впервые попытался теоретически объяснить и продемонстрировать, как в математических выражениях расписывается связь между этими явлениями. Ампер с помощью устройства собственного изобретения смог измерить ток, а не просто зафиксировать его присутствие.

Учёный родился в Лионе в 1775 году и был современником Французской революции. Будучи сыном коммерсанта и чиновника, он с ранних лет проявлял страсть к математике, а став подростком, читал сложные трактаты Эйлера и Лагранжа. Получил должность профессора математики Парижской политехнической школы в 1809 году, а в 1814 г. был избран членом Академии наук. Хоть Андре-Мари преподавал математику, его интересы распространялись на многие области, в том числе на химию и физику.

https://youtube.com/watch?v=_fNQdG4Qy4k

Наиболее значимый документ Ампера по теории электричества был опубликован в 1826 году. Теоретические основы, представленные в этом труде, стали фундаментом для дальнейших открытий в области электричества и магнетизма. Получив известность и признание в высокоуважаемых академиях и научных организациях мира, Ампер избегал публичности и чувствовал себя счастливым только в скромной лаборатории в Париже.

Несмотря на достижения и место в обществе, судьба учёного сложилась довольна трагично. В 1793 году его отца гильотинировали за политические убеждения. Это событие стало причиной глубокой депрессии Андре-Мари и едва не свело его с ума. Первая жена рано ушла из жизни после продолжительной болезни, второй брак был неудачным и несчастливым. Сам Ампер умер в 1836 году от воспаления лёгких в Марселе и был похоронен на кладбище Монмартр в Париже.

Применение правила буравчика

Данное правило гласит: если при движении вперед этого устройства траектория движения тока в проводнике совпадает с ним, то траектория вращения основания прибора комплементарна траектории движения магнитного контура. Чтобы определить траекторию вращения магнитного контура на представленном графическом изображении нужно знать несколько особенностей.

Часто в задачах по физике нужно, наоборот, определить траекторию движения тока. Чтобы это сделать, дается направление вращения кругов магнитного поля. Ручка буравчика начинается вращаться в сторону, указанную в условиях. Если буравчик движется в поступательном направлении, значит, ток направлен в сторону движения, если же он направлен в обратную, то и ток движется соответственно.

Для определения траектории движения тока в случае, представленном на втором рисунке, тоже можно воспользоваться правилом штопора. Для этого необходимо вращать ручку буравчика в сторону, указанную на изображении контура магнитного поля. Если он будет двигаться поступательно, то ток будет двигаться в сторону от наблюдателя, если же, наоборот, только к наблюдателю.

Важно! Если указана траектория движения потока, то определить траекторию вращения линии магнитного контура можно по вращению ручки буравчика

Оно обозначается при помощи точки или крестика. Точка означает движение в сторону наблюдателя, крестик означает обратное. Легко запомнить этот случай, используя так называемое правило «стрелы», если острие «смотрит», а в лицо, то траектория движения тока в сторону наблюдателя, если же в лицо «смотрит хвост стрелы», то она двигается от наблюдателя.

Как правило буравчика, так и правило правой руки, достаточно легко применить на практике. Для этого нужно расположить кисть соответствующей руки таким образом, чтобы в лицевую сторону направлялся силовой контур магнитного поля, после чего большой палец, отведенный перпендикулярно, необходимо направить сторону движения тока, соответственно, остальные выпрямленные пальцы укажут на траекторию магнитного контура.

Различают исключительные случаи использования правила правой руки для вычисления:

  • уравнения Максвелла,
  • момента силы,
  • угловой скорости,
  • момента импульса,
  • магнитной индукции,
  • тока в проводе, движущегося через магнитное поле.

Что такое «ватт»

Данная измерительная единица принадлежит к международной классификации СИ и является производной. Описывается она как такой показатель мощности, при котором за секунду затрачивается 1 джоуль энергии. Ей можно дать и такую характеристику: она описывает, как быстро выполняется работа, поддерживающая константную скорость объекта 1 метр в секунду, вынужденного преодолевать действие силы в 1 ньютон, вектор которой противоположен таковому движущегося тела. Для описания электромагнитных явлений используется также представление ватта как быстроты преобразования электроэнергии при электрическом токе 1 А, текущем через цепной фрагмент с разницей потенциалов в 1 вольт. Лампочка со светодиодом обычно имеет потребляемую мощность в несколько ватт. Исходя из этого, должно быть понятно, что вопросы вида «сколько ватт содержится в вольте» нерелевантны – эти единицы описывают совершенно разные физические величины.

На письме единицу принято обозначать как «Вт» или «W». Само название было дано по фамилии шотландского механика Джеймса Уатта, изобретшего паровую машину. В использование для измерения мощности единица была принята в 1882 году, в систему СИ попала в 1960. Прежде те же самые величины было принято измерять лошадиными силами. Узнать мощностные параметры поможет измерительный прибор – ваттметр. У электроприборов профессионального или бытового назначения потребляемая мощность обозначается в прилагаемой к ним технической документации, например, в паспорте устройства. На тиристорах и иных электронных компонентах значение иногда указывается в маркировке на корпусе.

Джеймс Уатт

Принято считать, что полное мощностное значение на практике, характеризующее фактический нагрузочный уровень, вводимый потребителем на компоненты, подсоединенные к электросети (распредщиты, кабельные элементы, трансформаторные и иные устройства), определяется потреблением на данный момент. Поэтому у трансформирующих и коммутационных устройств мощностной номинал описывается ваттной формой, а не вольт-амперной.

КПД называют также мощностным коэффициентом или cos fi. Он является безразмерной величиной, меняющей ток в соответствии с реактивным компонентом в составе нагрузки. Коэффициент иллюстрирует количество переменного тока, проходящего через фазовое смещение относительно прилагающегося напряжения. Название cos fi обозначает косинус данного фазового сдвига.

В качестве примера можно привести перфоратор, в инструкции которого указаны потребляемый показатель 5 кВт и коэффициент, равный 0,85. Тогда полный показатель, требуемый для его функционирования (в вольт-амперах), будет равен частному этих величин: 5/0,85=5,89 кВА.

Электрический чайник – пример прибора, не имеющего реактивной мощности

Как измерять в вольт-амперах мощность

Прежде чем преобразовывать вольтампер (V•A) в усилители, нужно понять, что это за измерения. Вольт-амперная характеристика является кажущейся мерой мощности, в то время как ампер является мерой тока.

Вольт амперВольт-амперная характеристика

Таким образом, для преобразования между ними нужно использовать формулу:

Мощность = Напряжение × Ток
Используя формулу P в качестве отправной точки и изменив ее, можно выполнить перевод мощности в V•A:
I (A) = мощность (V•A) : напряжение (V)
Например, нужно рассчитать усилители для однофазной электрической цепи с P = 1800 V•A при 120 вольт.
I (А) = 1800 V•A : 120 вольтов
I (А) = 15 А

Таким образом, схема с 1800 VA кажущейся мощности при 120 вольт имеет номинальный I в 15 ампер.

Преобразование VA в ток для трехфазной электрической цепи немного отличается. Для расчета используют измененную трехфазную формулу.

I (А) = Мощность (V•A) : (√3 × Напряжение (V))

Для трехфазной электрической цепи I в амперах равен мощности в вольт-амперах, деленной на квадратный корень из трех.

Вольт амперРеактивная мощность в VAR

Например, нужно найти усилители для трехфазной электрической цепи с P=33 255 В при напряжении 480 В.

I (A) = 33 255 V•A : (√3 × 480 V)
I (A) = 33 255 V•A : 831,38 V
I (A) = 40 А
Можно увидеть, что цепь с кажущейся мощностью 33 255 V•A при 480 V будет иметь номинальный I = 40 А.

Единица и определение

Важнейшей характеристикой для описанных явлений является количественное измерение потока заряженных частиц. Этот показатель называют силой тока, его единица измерения — ампер (обозначается A). В численном выражении 1 ампер равен единичному заряду (1 кулону), проходящему через точку в цепи за единицу времени (1 секунду). Таким образом, A можно рассматривать как скорость потока I=Q/T, имеющую такой же смысл для заряда, как и скорость для физических тел. Широко применяются следующие кратные единицы:

  • 10 −6А — микроампер мкА;
  • 10 −3А — миллиампер мА;
  • 10 3А — килоампер кА.

Эволюция эталона

В знак признания фундаментальных работ великого физика André-Marie Ampère название ампер было принято в качестве электрической единицы измерения на международной конвенции в 1881 году. По международному определению 1883 года 1ампером являлся ток, способный при прохождении раствора нитрата серебра выделить 0,001118000 грамм серебра за секунду. Более поздние замеры показали, что принятый эквивалент составлял 0,99985 A, поэтому способы расписать ампер через явления электролиза со временем перестали удовлетворять из-за растущих требований к точности.

С 1948 года A (amper) был определён в Международной системе единиц как неизменяющийся ток, протекающий в двух параллельных проводниках бесконечной длины и ничтожно малого сечения, помещённых на расстоянии одного метра друг от друга в вакууме, и производящий между ними силу взаимодействия, равную 2х10 -7 ньютонов на метр длины. Это определение базируется на явлении электромагнетизма, связывая метр, килограмм и электрические единицы магнитной постоянной (1.25663706х10 -6 м кг с -2 А -2).

Реализация такого эталона основана на работе сложных электромеханических устройств. Их точность ограничивается десятимиллионными долями, что недостаточно для современных нужд. Эта проблема классического определения ампера привела к новой практической реализации. В соответствии с ней все электрические единицы рассматриваются как производные от электрических квантовых стандартов на основе эффекта Джозефсона и квантового эффекта Холла. Подобная привязка позволяет воспроизводить единицу с точностью до миллиардных долей.

Будущее величины в СИ

В 2005 году Международный комитет мер и весов начал первые приготовления к переопределению единиц СИ с целью привязки их к естественным константам. В соответствии с таким взглядом на эталоны ампер будет определяться подсчётом одиночных частиц с элементарным зарядом e. На основании решения 2014 года пересмотр вступает в силу в 2018 году.

Элегантная реализация нового определения A теоретически возможна с помощью одноэлектронных насосов, производящих электрический ток через синхронизированный контролируемый транспорт одиночных электронов. Некоторые международные исследования в этом направлении уже близки к достижению такой амбициозной цели.

Ампер, как единица измерения:

Ампер – единица измерения силы электрического тока в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ, названная в честь французского физика Андре Ампера.

Ампер имеет русское обозначение – А; международное обозначение – A.

Ампер – это сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2⋅10−7 ньютона (формулировка действовавшая до 20 мая 2019 года, принятая IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году).

Определение ампера, основанное на использовании численного значения элементарного электрического заряда, было принято на XXVI Генеральной конференции мер и весов (16 ноября 2018 года). Формулировка, вступившая в силу 20 мая 2019 года, гласит, что ампер есть единица электрического тока в СИ. Она определена путём фиксации численного значения элементарного заряда равным 1,602 176 634⋅10−19, когда он выражен единицей Кл, которая равна А·с, где секунда определена через ΔνCs.

Сила тока в проводнике равна 1 амперу, если за одну секунду через поперечное сечение этого проводника проходит электрический заряд, равный 1 кулону (6,241·10¹⁸ электронов).

А = Кл / с.

1 А = 1 Кл / 1 с.

Если конденсатор ёмкостью в 1 фарад заряжать током 1 ампер, то напряжение на обкладках будет возрастать на 1 вольт каждую секунду.

А = (В · Ф) / с.

1 А = (1 В · 1 Ф) / 1 с.

В амперах измеряется также магнитодвижущая сила и разность магнитных потенциалов (устаревшее наименование – ампер-виток).

Кроме того, ампер относится к числу основных единиц в системе единиц МКСА.

В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы ампер пишется со строчной буквы, а её обозначение – с заглавной (А). Такое написание обозначения сохраняется и в обозначениях других производных единиц, образованных с использованием ампера.

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий