SfC Home > Fizyka > Elektryczność >
autorstwa Rona Kurtusa (zmienione 23 października 2019)
Podstawowymi jednostkami prostego obwodu elektrycznego są amper, wolt i om.
Prosty obwód zazwyczaj składa się z zasilacza napięcia, metalowych przewodów, które przewodzą prąd elektryczny oraz jednego lub więcej oporników, które stawiają opór przy przewodzeniu prądu. Prąd może być prądem stałym (DC) lub zmiennym (AC) i nie powinno być żadnych dodatkowych urządzeń, które wpływają na prąd.
Jednostka prądu elektrycznego – amper – jest podstawową jednostką Międzynarodowego Standardu (SI). Jednostka napięcia i jednostka oporu są pochodnymi ampera i innych jednostek standardowych. Niestety, międzynarodowy komitet naukowców uczynił definicje bardziej złożonymi, niż powinny być.
Pytania, które możesz mieć, obejmują:
- Jaka jest definicja ampera?
- Co to jest wolt?
- Jaka jest jednostka oporu?
Ta lekcja odpowie na te pytania. Przydatne narzędzie: Konwersja jednostek
Ampere
Amper (A) jest podstawową jednostką prądu elektrycznego w układzie SI. Może być zdefiniowany jako ilość ładunku elektrycznego lub liczba elektronów, które przechodzą przez punkt w obwodzie w ciągu jednej sekundy. Jeden amper jest równy 6,241*1018 elektronów przechodzących przez punkt w ciągu sekundy lub jednemu kulombowi na sekundę. (Kulomb (C) jest jednostką ładunku elektrycznego w układzie SI.)
Oficjalna definicja ampera w układzie SI jest nieco dziwaczna:
„Amper to stały prąd, który, gdyby był utrzymywany w dwóch prostych równoległych przewodnikach o nieskończonej długości, o pomijalnym przekroju kołowym, umieszczonych w odległości 1 metra od siebie w próżni, wytworzyłby między tymi przewodnikami siłę równą 2*10-7 niutonów na metr długości.”
Uwaga: Moim zdaniem wymaganie przewodnika o nieskończonej długości i „pomijalnym” przekroju nie jest praktyczne i nie należy do standardowej definicji. Ponadto, istnieją nieokreślone implikacje związku siły pomiędzy dwoma przewodnikami i prądem, które powinny być wyrażone.
Ponieważ A jest podstawową jednostką SI, nie jest wyrażana w kategoriach innych jednostek.
Wolt
Wolt (V) jest pochodną jednostki SI potencjału elektrycznego lub siły elektromotorycznej, która powoduje ruch elektronów. Ponieważ źródło energii elektrycznej wytwarza energię, wolt może być zdefiniowany jako różnica potencjałów między dwoma punktami w obwodzie elektrycznym, która przekazuje jeden dżul (J) energii na jeden kulomb (C) ładunku, który przez nią przechodzi.
V = J/C
Napięcie można również określić jako potencjał elektryczny wzdłuż przewodu, gdy prąd elektryczny o natężeniu jednego ampera rozprasza jeden wat (W) mocy (W = J/s).
V = W/A
Wolt można określić w jednostkach podstawowych SI jako 1 V = 1 kg m2 s-3 A-1 (jeden kilogram metr kwadratowy na sekundę sześcienny na amper).
Patrząc na oficjalną definicję ampera w układzie SI, wolt jest również równy różnicy potencjałów pomiędzy dwoma równoległymi, nieskończonymi płaszczyznami oddalonymi od siebie o 1 metr, które wytwarzają pole elektryczne o wartości 1 niutona na kulomb.
Ohm
Ohm (Ω) jest jednostką oporu elektrycznego w obwodzie. Definiuje się go jako opór między dwoma punktami przewodnika, gdy stała różnica potencjałów 1 wolta (V), przyłożona do tych punktów, wytwarza w przewodniku prąd o natężeniu 1,0 ampera (A), pod warunkiem, że przewodnik nie jest źródłem żadnej siły elektromotorycznej, jak np. w baterii.
Ω = V/A
Zauważ, że jest to również równanie prawa Ohma.
Podanie oporu w podstawowych jednostkach SI:
Ω = kg m2 s-3 A-2
Opór elektryczny jest również funkcją przekroju poprzecznego drutu, a także jego temperatury.
Podsumowanie
Amper (A) jest podstawową jednostką układu SI określającą ilość ładunku elektrycznego lub liczbę elektronów, które przechodzą przez punkt w obwodzie elektrycznym w ciągu jednej sekundy. Wolt (V) jest potencjałem elektrycznym powodującym ruch elektronów przez przewód. Jest to dżul energii przypadający na jeden kulomb ładunku. The ohm (Ω) is the unit of electric resistance equal to the 1 volt divided by 1 ampere.
Excel in what you do
Resources and references
Ron Kurtus’ Credentials
Websites
Unit of electric current (ampere) – National Institute of Standards and Technology (NIST)
Ampere – Wikipedia
Coulomb Force – Wolfram Science World
Coulomb – Wikipedia
Voltage – HyperPhysics
Electric Potential Difference – Physics Classroom
Volt – Wikipedia
Ohm – Wikipedia
DC and AC Electricity Resources
Physics Resources
Books
Teach Yourself Electricity and Electronics by Stan Gibilisco; McGraw-Hill; (2001) $34.95 – Guide for professionals, hobbyists and technicians desiring to learn AC and DC circuits
Questions and comments
Do you have any questions, comments, or opinions on this subject? If so, send an email with your feedback. I will try to get back to you as soon as possible.
Click on a button to bookmark or share this page through Twitter, Facebook, email, or other services: