Natężenie prądu elektrycznego

Natężenie prądu

Natężenie prądu, znane również jako prąd elektryczny, to wielkość fizyczna określająca przepływ prądu elektrycznego. Zdefiniowane jest jako stosunek ładunku elektrycznego przepływającego przez określoną powierzchnię do czasu tego przepływu. Jednostką natężenia prądu jest amper, a jego pomiar wymaga stosowania wag prądowych oraz kalibratorów prądu.

Gęstość prądu

W ośrodkach ciągłych, takich jak plazma, przepływ prądu opisuje się gęstością prądu, która jest ilością prądu przepływającego przez jednostkę powierzchni. Związek między natężeniem prądu a gęstością prądu można zapisać jako:

• $I\; =\; j\; \backslash cdot\; S$

gdzie $I$ to natężenie prądu, $j$ to gęstość prądu, a $S$ to powierzchnia przez którą płynie prąd.

Natężenie prądu w obwodzie

Natężenie prądu w obwodzie elektrycznym jest uzależnione od źródła zasilania oraz impedancji obwodu. Źródła zasilania dzielą się na prądowe, które wymuszają określony prąd, oraz napięciowe, w których prąd zależy od rezystancji obwodu. Przy obliczaniu natężenia prądu w obwodach prądu stałego wykorzystuje się prawo Ohma oraz pierwsze prawo Kirchhoffa.

Prąd znamionowy

Prąd znamionowy to wartość prądu, dla której zaprojektowane są urządzenia przesyłające lub odbierające energię elektryczną w normalnych warunkach pracy. Dla wielu urządzeń, takich jak sprzęt AGD, natężenie prądu jest ściśle związane z mocą. Różnicuje się maksymalne natężenie prądu, które mogą przenosić urządzenia, zarówno w długim, jak i krótkim okresie.

Prąd chwilowy, średni i skuteczny

W codziennym życiu korzysta się często z prądu przemiennego. Jego wartość chwilowa może być opisana wzorem:

• $i(t)\; =\; I\_\{max\}\; \backslash sin\; (\backslash omega\; \backslash cdot\; t\; +\; \backslash varphi)$

gdzie $I\_\{max\}$ to wartość maksymalna, $\backslash omega$ to pulsacja, a $\backslash varphi$ to faza początkowa. Wartość średnia prądu wyraża się wzorem:

• $I\_\{sr\}\; =\; \backslash frac\{1\}\{T\}\; \backslash int\backslash limits\_0^T\; i(t)\backslash \; dt$

Wartość skuteczna prądu, która odpowiada prądowi stałemu, można obliczyć przy pomocy wzoru:

• $I\_\{sk\}\; =\; \backslash sqrt\; \{\backslash frac\{1\}\{T\}\; \backslash int\backslash limits\_0^T\; i^2\; (t)\backslash \; dt\}$

Dla prądu przemiennego sinusoidalnego, wartość skuteczna wynosi $\backslash frac\{1\}\{\backslash sqrt\; 2\}\backslash \; I\_\{max\}$, a wartość średnia jest równa zeru, dlatego wyraża się ją dla połowy okresu jako $\backslash frac\{2\}\{\backslash pi\}\; \backslash \; I\_\{max\}$.