Czym jest prąd?

Prąd jest to natężenie, z jakim elektrony przepływają przez punkt w zamkniętym obwodzie elektrycznym. W najprostszym przypadku prąd = przepływ.

Amper (A) to międzynarodowa jednostka używana do pomiaru prądu. Wyraża on liczbę elektronów (czasami nazywanych „ładunkiem elektrycznym”) przepływających w określonym czasie przez punkt w obwodzie.

Natężenie 1 ampera oznacza, że w ciągu 1 sekundy przez jeden punkt w obwodzie przemieszcza się 1 kulomb elektronów — czyli 6,24 miliarda (6,24 x 10¹⁸) elektronów. Obliczenie jest podobne do pomiaru przepływu wody: Ile galonów przepływa przez jeden punkt w rurze w ciągu 1 minuty (galony na minutę, GPM).

Symbole używane dla amperów:

A = ampery, dla dużego natężenia prądu (1,000).
mA = miliampery, tysięczne części ampera (0,001).
µA = mikroampery, milionowe części ampera (0,000001).

W równaniach, takich jak prawo Oma, prąd jest również reprezentowany przez literę I (oznaczającą natężenie).

Nazwa Amper została wybrana na cześć francuskiego matematyka/fizyka Andrè-Marie Ampére'a (1775–1836), który udowodnił, że:

• Podczas przepływu prądu wokół przewodnika generowane jest pole magnetyczne.
• Natężenie tego pola jest wprost proporcjonalne do natężenia przepływającego prądu.

Elektrony przepływają przez przewodnik (przewód metalowy, zwykle miedziany), gdy spełnione są dwa warunki wstępne obwodu elektrycznego:

1. Obwód zawiera źródło energii (na przykład akumulator), które wytwarza napięcie. Bez napięcia elektrony przemieszczają się losowo i równomiernie w obrębie przewodu, a prąd nie może płynąć. Napięcie wytwarza ciśnienie, które kieruje elektrony w jednym kierunku.
2. Obwód tworzy zamkniętą, przewodzącą pętlę, przez którą elektrony mogą przepływać, dostarczając energię do dowolnego urządzenia (obciążenia) podłączonego do obwodu. Obwód jest zamknięty, gdy przełącznik jest ustawiony w położeniu włączenia lub zwarty (patrz schemat na górze tej strony).

Prąd, podobnie jak napięcie, może być stały lub zmienny.

Prąd stały (DC):

• Reprezentowany przez symbole lub na multimetrze cyfrowym.
• Przepływa tylko w jednym kierunku.
• Popularne źródła: baterie, akumulatory i prądnice prądu stałego.

Prąd przemienny (AC):

• Reprezentowany przez symbole lub na multimetrze cyfrowym.
• Przepływa w formie fali sinusoidalnej (jak pokazano poniżej), zmienia kierunek w regularnych odstępach czasu.
• Popularne źródła: domowe gniazda elektryczne zasilane z sieci publicznej.

Większość multimetrów cyfrowych może mierzyć prąd stały lub prąd przemienny o natężeniu nie większym niż 10 A. Wyższe natężenie prądu należy zmniejszyć za pomocą cęgów prądowych, które mierzą natężenie prądu (od poniżej 0,01 A do 1000 A) poprzez pomiar siły pola magnetycznego wokół przewodnika. Umożliwia to dokonywanie pomiarów bez rozłączania obwodu.

Każdy odbiornik (lampa, silnik, element grzewczy), który przekształca energię elektryczną w inną formę energii (światło, ruch obrotowy, ciepło), wykorzystuje prąd.

Gdy do obwodu dodawane są dodatkowe obciążenia, obwód musi dostarczać więcej prądu. Rozmiar przewodników, bezpieczników i samych podzespołów określa, ile prądu będzie przepływało przez obwód.

Pomiary natężenia prądu są zwykle wykonywane w celu wskazania obciążenia obwodu lub stanu obciążenia. Pomiar prądu stanowi standardową część procesu rozwiązywania problemów.

Prąd przepływa tylko wtedy, gdy napięcie zapewnia ciśnienie niezbędne do ruchu elektronów. Różne źródła napięcia generują różne natężenia prądu. Standardowe baterie do użytku domowego (AAA, AA, C i D) oferują napięcie 1,5 V, ale większe baterie mogą generować większe prądy.

Polecane zasoby:

• Mierniki cęgowe z wewnętrznym przekładnikiem prądowym (AC)
• Sprawdzanie przeciążenia silnika
• Najlepsze przyrządy dla elektryków
• Najlepsze przyrządy dla branży energii słonecznej
• Znajdź najlepsze mierniki cęgowe firmy Fluke

Źródło: Digital Multimeter Principles, Glen A. Mazur, American Technical Publishers.