Prąd elektryczny
Prąd elektryczny to przepływ ładunków elektrycznych przez przewodnik. Prąd może być generowany przez różne źródła, takie jak baterie, generatory, panele słoneczne, turbiny wodne, a nawet reakcje chemiczne.
Jednostką prądu w układzie SI jest amper (A), który jest definiowany jako ilość ładunku przepływająca przez przewodnik w jednostce czasu. 1 amper to przepływ jednego kulombu (C) ładunku w ciągu jednej sekundy.
Prąd elektryczny może być mierzony przy użyciu amperomierza, który podłączamy w szereg do badanego obwodu. W praktyce stosowane są także inne przyrządy pomiarowe, takie jak mierniki cyfrowe, oscyloskopy, czy multimetry.
W obwodach elektrycznych, prąd przepływa zawsze z wyższego potencjału elektrochemicznego do niższego. Innymi słowy, ładunki poruszają się z biegunów dodatnich do ujemnych. W obwodach szeregowych, prąd jest jednakowy we wszystkich elementach, natomiast w obwodach równoległych prąd dzieli się proporcjonalnie do wartości oporów poszczególnych gałęzi.
Prąd elektryczny ma wiele zastosowań w naszym codziennym życiu, od zasilania oświetlenia i urządzeń elektrycznych po napędzanie silników i generowanie pola magnetycznego. W dzisiejszych czasach, z uwagi na coraz większe zapotrzebowanie na energię elektryczną, prąd stał się jednym z kluczowych czynników wpływających na kształtowanie się polityki energetycznej i zrównoważonego rozwoju.
Natężenie prądu elektrycznego I przez dany przekrój przewodnika nazywamy ilość ładunku przepływającego w jednostce czasu. Gdy w czasie \( \Delta t \) przez dany przekrój przepływa ładunek \( \Delta q \), to natężenie prądu jest równe:
\[ I=\frac{\Delta q}{\Delta t} \]
Natężenie prądu jest wielkością skalarną, przypisuje się mu umowny zwrot odpowiadający zwrotowi ruchu dodatnich ładunków.
Jednostka natężenia prądu jest 1 amper (A).
Jednostka natężenia służy do zdefiniowania ładunku w układzie SI. Jest nią kulomb (C) : 1C to ładunek przenoszony przez prąd o natężeniu 1A w ciągu 1s, tzn. \( 1C = 1A \cdot 1s \)
Jednostki pochodne używane w fizyce to: miliamper \( 1mA=10^{-3}A \) oraz mikroamper \( 1\mu A=10^{-6}A \).
Przyrządem służącym do pomiaru natężenia prądu jest amperomierz. Wskazuje on wartość natężenia płynącego przezeń prądu.
Przykład 1.
Akumulator może dostarczać prądu o natężeniu I=1A przez czas t=30h. jak długo akumulator ten może dostarczać prądu o natężeniu \( I_1=0,1A \)? Zakładamy, że całkowity ładunek, jaki przepływa do momentu rozładowania akumulatora, jest w obu przypadkach taki sam.
Rozwiązanie
Całkowity ładunek przepływający w czasie t przy natężeniu prądu jest zgodnie ze wzorem w ramce równy \( q=It \). Podobnie, ładunek przepływający przez szukany czas \( t_1 \) przy natężeniu prądu równym \( I_1 \) jest równy \( q_1= I_1 t_1 \). Zgodnie z założeniem zadania \( q=q_1 \)
\( It=I_1 t_1 \)
\( t_1=\frac{I}{I_1} \)
\( t_1=\frac{I}{I_1}=30h \cdot \frac{1A}{0,1A}=300h \)
Odpowiedź
Akumulator może pracować przez czas 300 h.
Zobacz Komentarze ( 0 )