Elektros srovė — apibrėžimas, formulė ir matavimo vienetas (A)
Sužinokite, kas yra elektros srovė, formulė I = ΔQ/Δt ir SI vienetas amperas (A) — aiškus paaiškinimas, pavyzdžiai ir matavimo būdai pradedantiesiems.
Elektros srovė - tai elektros krūvio srautas. Srovės lygtis:
I = Δ Q Δ t {\displaystyle I={\frac {\Delta Q}{\Delta t}}} 
kur
I {\displaystyle I}
yra tekanti srovė
Δ Q {\displaystyle \Delta Q}
yra elektros krūvio pokytis
Δ t {\displaystyle \Delta t}
yra laiko pokytis
Elektros srovės SI vienetas yra amperas (A). Jis lygus vienam kulonui krūvio per vieną sekundę. Srovę galima rasti laiduose, akumuliatoriuose ir žaibuose.
Paaiškinimas ir papildomos formulės
Vidutinė srovė apskaičiuojama kaip krūvio pokytis per tam tikrą laiko tarpą: I = ΔQ / Δt. Jeigu krūvio pokytis matuojamas kulonais (C), o laikas sekundėmis (s), gausime amperus (A).
Momentinė (aritmetinė) srovė apibūdinama kaip laiko atžvilgiu momentinis krūvio greitis ir žymima kaip diferencialas:
I = dQ/dt
Tai reiškia, kad jei krūvis kinta labai mažais laiko intervalo Δt, tada I ≈ ΔQ/Δt, o tiksliai – momentinė srovė gaunama imant limitą Δt→0.
Kryptis: konvencinė srovė ir elektronų tėkmė
Srovės kryptis pagal tradicinę konvenciją yra nuo teigiamo poliaus link neigiamo. Tačiau laisvieji elektronai metaliniuose laidininkuose juda priešinga kryptimi (nuo neigiamo poliaus link teigiamo). Praktikoje dažnai vartojama konvencinė srovės kryptis, nes tai supaprastina grandinių analizę.
Matavimo vienetas ir SI apibrėžimas
- Amperas (A) – SI srovės vienetas; paprastai apibrėžiamas kaip 1 kulonas per 1 sekundę (1 A = 1 C/s).
- Po 2019 m. SI perapibrėžimo, amperas yra susietas su fiksuota elementariojo krūvio verte (e), todėl vieneto apibrėžimas grindžiamas fundamentaliais konstantais.
Kur pasitaiko srovė – praktiniai pavyzdžiai
- Mažos grandinės, pavyzdžiui, LED grandinėje: srovės dydis dažnai būna keli miliamperai (mA).
- Telefonų ar planšečių krovimo srovės: dažniausiai keli šimtai miliamperų iki kelių amperų.
- Namo elektros tinklas: prietaisai gali vartoti nuo mažiau nei ampero iki dešimčių ar šimtų amperų (pvz., elektrinis viryklė ar vandens šildytuvas).
- Natūralūs reiškiniai: žaibo srovės gali būti labai didelės – dešimtys tūkstančių amperų.
Matavimo prietaisai
- Ampérmetras (srovės matuoklis) – tiesiogiai jungiamas grandinėje nuosekliai, kad matytų tekančią srovę.
- Multimetras – daugiafunkcis prietaisas, galintis matuoti srovę, įtampą ir varžą (šiuo atveju taip pat jungiamas nuosekliai).
- Skriestinis (clamp) ampermetras – matuoja srovę neardant grandinės, fiksuodamas magnetinį lauką aplink laidą.
Saugumas
Elektros srovė gali būti pavojinga žmogaus organizmui. Apytiksliai saugos ribos:
- ~1 mA: dažniausiai juntamas kaip lengvas dilgčiojimas.
- 10–20 mA: gali sukelti raumenų spazmus ir sunkumus atsilaisvinti nuo elektros šaltinio.
- ~100 mA ir daugiau: gali sukelti širdies aritmijas (pvz., skilvelių virpėjimą) ir būti gyvybei pavojinga.
Dėl to bet kokie darbai su elektros įrenginiais turi būti atliekami laikantis saugos taisyklių: naudoti tinkamas apsaugos priemones, išjungti maitinimą prieš remontą ir pan.
Santrauka
Elektros srovė – tai krūvio tėkmė per laidininką, apibrėžiama formule I = ΔQ/Δt (momentinė forma I = dQ/dt). Jos SI vienetas yra amperas (A), lygiavertis vienam kulonui per sekundę. Srovės kryptis pagal konvenciją yra nuo teigiamo prie neigiamo poliaus, tuo tarpu elektronai juda priešinga kryptimi. Srovės matuojamos įvairiais prietaisais, o jos poveikis gali būti pavojingas, todėl būtinas atsargumas.
Srovės šaltinis
Laidžiosiose medžiagose kai kurie elektronai yra labai silpnai susiję su medžiagos atomais. Kai susilieja didelis šių atomų kiekis, susidaro savotiškas elektronų debesis, kuris "pakimba" šalia medžiagos atomų. Jei apžiūrėsite laidžiosios medžiagos gabalėlio skerspjūvį, elektronai per jį judės labai greitai. Šį judėjimą lemia temperatūra, o elektronai, tekantys viena kryptimi, linkę susilyginti su elektronais, tekančiais iš kitos pusės, todėl srovė teka ne dėl to. Elektronai teka nuo vieno atomo prie kito, o šis procesas buvo lyginamas su vandens kibirų perdavimu iš vieno žmogaus kitam kibirų brigadoje.
Kai laidą veikia elektrinis laukas, elektronai beveik akimirksniu reaguoja ir šiek tiek pasislenka priešinga laukui kryptimi. Jie įgyja lauko energijos, kuri labai greitai prarandama, kai atsitrenkia į kitus medžiagos elektronus. Tačiau kol laukas veikia, elektronai vėl įgauna prarastą energiją, ir procesas tęsiasi toliau. Šis "smūgis", kurį elektronai gauna iš elektrinio lauko, yra srovės šaltinis, o ne bendras elektronų srautas. Iš šio aptarimo matome du dalykus, kuriais srovė nėra:
- Tai nėra tikrasis elektronų srautas kasdienine šio žodžio prasme: jei ištirsime, kokį greitį elektronams suteikia laukas, jis paprastai būna labai mažas - milimetrų per sekundę. Tokiu greičiu elektronai per 10 pėdų (3 m) patalpą pereitų per pusvalandį. Kadangi elektros lemputė įsijungia beveik iš karto paspaudus jungiklį, turi veikti kažkas kitas.
- Tai taip pat nėra "domino efektas", nors ši analogija artimesnė nei srautas. Kadangi elektronai yra tokie maži, net kai jie juda labai greitai, jų neveja didelė jėga.
Srovė grandinėse
Kai srovė teka laidų grandine, ji greitėja, kai grandinėje nėra varžos. Varža grandinėje didinama rezistoriais, todėl srovė sulėtėja. Ryšį tarp varžos, srovės ir įtampos (kitos grandinės dalies) rodo Omo dėsnis.
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra elektros srovė?
A: Elektros srovė - tai elektros krūvio srautas.
K: Kokia yra srovės lygtis?
A: Srovės lygtis yra I = ΔQ/Δt, kur I - tekanti srovė, ΔQ - elektros krūvio pokytis, o Δt - laiko pokytis.
K: Kokiu matavimo vienetu matuojama elektros srovė?
A: Elektros srovei naudojamas SI matavimo vienetas amperas (A), kuris lygus vienam kulono krūviui per sekundę.
K: Kur galima rasti elektros srovės pavyzdžių?
A: Elektros srovės pavyzdžių galima rasti laiduose, akumuliatoriuose ir žaibuose.
K: Ką reiškia "I" srovės lygtyje?
A: Srovės lygtyje "I" reiškia tekančios srovės kiekį.
K: Ką srovės lygtyje reiškia "ΔQ"?
A: Srovės lygtyje "ΔQ" reiškia elektros krūvio pokytį.
Ieškoti