Чи є неявна "одиниця часу", яка бере участь у вимірюванні електроенергії? (наприклад, милі на годину, кб в секунду, ампер на ???)

Я дуже новачок в електроніці, і я переживаю те, що повинно бути загальною складністю в розумінні напруги, струму та опору. Я обмежу моє питання поточним, оскільки я підозрюю, що розумію, що шматок може пролити світло на напругу та опір.

Я прочитав тут кілька питань:

• Допоможіть зрозуміти струм, напругу та опір

• Розуміння напруги та струму

І вони трохи допомогли, але я все ще борюся. Однією конкретною частиною, яку мені складно розгадати, є те, що я читаю про основні одиниці вимірювання, але я не зовсім впевнений, що вимірюється. Наприклад, фунт вимірює силу тяжіння, що тягне за собою набір атомів. Галон - це кількість рідини, яка може займати фіксовану кількість місця. Електрика ... Я гублюся в деталях того, що спостерігається.

Багато одиниць вимірювання є фіксованою кількістю чогось, що не змінюється (якщо не діяти). Наприклад:

• 1 галон молока
• 16 унцій яловичини
• 30 кубічних літрів повітря

Здається, це не має сенсу з чимось на зразок струму, який вимірює електрони, що постійно перебувають у русі. Крім того, ми проводимо вимірювання чогось, що воно змінюється з часом:

• 35 миль на годину
• 128 кілобітів за секунду
• 5000 галонів за хвилину

Коли мова заходить про струм, ми просто говоримо "ампер", а не "ампер на щось ". Ну, я розумію, що "ампери" вимірюють потік електронів, але що саме означає цей потік? Це кількість електронів (або кількість чогось іншого), що проходить через місцеположення в ланцюзі за секунду (або якусь іншу одиницю) часу? Коли я торкаюся проводів свого мультиметра до дроту, що саме це "дивиться"?

Я читав, що вольт - це міра потенційної енергії, пов'язаної з джоулями та кулонами ( http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_2/1.html ) (більше плутанини, але це нормально), і я вважаю, що кулони вимірюються за секунду Чи передається на секунду також і ампер?

Єдине, що я можу придумати, - це те, що ампер може бути більше схожим на тиск, коли ти вимірюєш фунти на квадратний дюйм .

Я знаю, що електрика - це електрика, і жодна аналогія не є досконалою. Я намагаюся зрозуміти електрику для чого це, я просто не впевнений, як насправді зроблені ці вимірювання. Можливо, я переосмислюю, але будь-яке глибше розуміння було б чудовим.

(Якщо це вже було пояснено до смерті, я вибачаюся, я, можливо, не знаю найкращого пошукового терміна для використання.)

---

Людина, як хтось новий на цьому сайті, я настільки роздутий, що стільки людей знадобилося стільки часу, щоб допомогти мені зрозуміти це. Як і багато речей, я думаю, що це займе час і набагато більше читання / досвіду, щоб "зануритися", але всі відповіді були настільки корисними. Я відзначаю відповідь "ампер включає час" як ту, яка мені найбільше допомогла, тому що вона відповіла ядрі мого запитання "ампер на що ?". Я зображую "ампер" на зразок " вузлів " у тому сенсі, що величини є частиною визначення цього слова, а не чітко зазначено, як це було б в іншій одиниці, на зразок "миль на годину ". Не досконала аналогія, але, принаймні, це допомагає мені зрозуміти, куди пішли всі важкі цифри.

Ампер включає час ...

Ампер = Куломи в секунду

Це говорить простіше, що ...

Current = amount of charge per time interval

Це показник витрати. Як вода ... літрів (об'єм -> кількість) за хвилину (час)

Більш глибоко

На практиці ампер - це міра величини електричного заряду, що проходить точку в електричному ланцюзі за одиницю часу з 6,241 × 10 ¹⁸ електронами, або один кулон на секунду, що становить одну ампер.

- Стаття у Вікіпедії

Зондування

Коли я торкаюся проводів свого мультиметра до дроту, що саме це "дивиться"?

Якщо ви перебуваєте в режимі вимірювання напруги, ви ефективно вимірюєте "тиск" між двома виводами - ступінь, до якого заряди в одному відведення намагаються досягти іншого (але не можуть). Причина градієнта заряду неможливо нейтралізувати залежить від схеми. Наприклад, в конденсаторі перешкоджає якийсь бар'єр. Наявність напруги між двома точками вимагає існування такого градієнта.

Якщо ви перебуваєте в поточному режимі вимірювання, відводи встановлюються в поточний шлях (послідовно з) і лічильник вимірює, скільки заряд протікає через них за одиницю часу (він фактично робить це опосередковано, застосовуючи закон Ома).

Подальше читання

Боданіс, Девід (2005), Електричний Всесвіт, Нью-Йорк: Три Річки Прес, ISBN 978-0‐307‐33598‐2

Найбільш фундаментальною одиницею заряду є електрон, але з нею практично мало. Кулон - це більша одиниця заряду, що представляє заряд близько 6,241,509,324,000,000,000 електронів. Ампер - це скорочена одиниця, що представляє швидкість потоку одного кулона (тобто 6,241,509,324,000,000 000 електронів) в секунду, що означає, що якщо провід має один ампер постійного струму, що протікає через нього, буде приблизно 6,241,509,324,000,000,000 електронів, що надходять на один кінець і залишаючи іншого, ніж навпаки.

Замість того, щоб відповісти на ваше запитання безпосередньо (інші зробили це досить добре), я хотів би запровадити ментальну модель та аналітичний інструмент, який повинен допомогти вам зрозуміти ці відповіді. Цей інструмент - розмірний аналіз .

Фундаментальна концепція полягає в тому, що одиниця - символ, яким можна алгебраїчно маніпулювати. Я думаю, що приклад найкращий. Ми знаємо, що об’єм прямокутної кубоїди - це її ширина, в рази більше її висоти, в рази більше її глибини. Скажімо, ми вимірюємо його висотою 1 метр, шириною 2 метри і глибиною 3 метри. Потім:

$$\text{volume} = 1m \cdot 2m \cdot 3m$$

$m$$x$

$$1m \cdot 2m \cdot 3m = 6m^3$$

Тобто об’єм цієї кубоїди становить шість кубічних метрів. Але ми можемо виміряти об'єм в одиницях, окрім кубічних метрів. Насправді будь-які три одиниці довжини, помножені разом, - це одиниця об’єму. Площа - це дві одиниці довжини, помножені разом, тож якщо я помножую площу на довжину, я отримую об'єм. Отже, скажімо, я хочу виміряти об'єм у вакуумній одиниці, яку я щойно склав, акра-дюйм.

$6m^3$$6 \cdot m \cdot m \cdot m$$m$$in$$ac$

$$\require{cancel} \frac{6 \cancel{m m} \cancel{m}}{1} \frac{1ac}{4046.86\cancel{m^2}} \frac{1in}{2.54\cancel{cm}} \frac{100\cancel{cm}}{1\cancel{m}} \approx 0.058ac \cdot in$$

Шість кубічних метрів дорівнює 0,058 акрів-дюймів. Чому я б хотів вимірювати гучність в акрах-дюймах? У мене немає поняття, але я можу. Справа в тому, що одиницями можна маніпулювати алгебраїчно.

Це дає нове розуміння того, що означають одиниці. Виберіть будь-яку одиницю, наприклад, ватт , і wikipedia скаже вам щось на зразок:

$$W = \frac{J}{s} = \frac{N\cdot m}{s} = \frac{kg\cdot m^2}{s^3} = V \cdot A$$

Елегантність одиниць СІ полягає в тому, що всі одиниці пов'язані між собою коефіцієнтом 1, тому нам не потрібно це писати. Отже, що це говорить, що один ват дорівнює одному джоулю в секунду. Або один ньютометр в секунду. Або один кілограм-квадратний метр на секунду кубів. Або один ват - один вольт-ампер. Це все те саме.

$P$$E$$I$

$$P = I E$$

Знаючи, що струм можна вимірювати в амперах, а напруга - вольт, тоді потужність повинна вимірюватися у вольт-амперах. Ей, згідно Вікіпедії, це ват:

$$W = V\cdot A$$

отже:

$$\frac{W}{V\cdot A} = 1$$

$10V$$10mA$

$$P = \frac{10\cancel{mA}}{1} \frac{10\cancel{V}}{1} \frac{\cancel{A}}{1000\cancel{mA}} \frac{W}{\cancel{V}\cdot \cancel{A}} = 0.1W$$

Ось ще кілька прикладів розмірного аналізу:

• /electronics/68745/how-many-d-cell-batteries-would-you-need-to-replace-a-6v-4-5ah-battery/68749#68749
• Поточне споживання в мілісекундах
• Як отримати високий струм від батарей 9 вольт

Що стосується напруги, ми просто говоримо "ампер", а не "ампер на щось".

У вас є непорозуміння.

Ампер вимірює струм.

Вольт вимірює різницю потенціалів. Напруга - це ще одне слово для різниці потенціалів, коли ви вимірюєте її одиницями вольт.

Як відповіли інші, ампери вимірюють потік електронів, а підсилювач еквівалентний 1 куолому заряду, що проходить за секунду.

Коли струм в проводі змінюється, не рідкість вимірювати швидкість зміни "ампер в секунду" або A / s.

Я читав, що вольт - це міра потенційної енергії, пов'язаної з джоулями та кулонами

Вольт можна переписати у вигляді ватт на ампер або джоулів на куолом. Давайте розглянемо другу форму, джоулі на куолом.

Це означає, що якщо потенціал у певній точці простору утримується постійним на 1 В, знадобиться 1 джоуль енергії, щоб просунути 1 C заряду до цього місця.

Або знадобиться 1 Дж / с для переміщення 1 С / с до цього місця; 1 Вт на ампер струму, що надходить в ту місцевість.

Механічна аналогія може допомогти розберіться.

В одній механічній аналогії сила є аналогічною напрузі, тоді як швидкість аналогічна (електричному) струму .

Як ви можете знати, добуток сили і швидкості - це (механічна) потужність, і аналогічно добуток напруги і струму - це (електрична) потужність.

У той час як сила - це енергія на метр, напруга - це енергія на кулон (Coulomb - одиниця електричного заряду).

Хоча швидкість становить метри в секунду, струм - куломи в секунду.

Ми називаємо силою і напругою поперечні змінні, тоді як швидкість і струм є наскрізними змінними.

В будь-якому випадку добуток поперечної та наскрізної змінної - це енергія в секунду, яка є потужністю.

Давайте дамо знімок із загальною аналогією для схем.

Схема - як річка . Вода в річці завжди тече "під гору", тому що вода на вершині пагорба хоче спуститися в гору. Вода завжди буде шукати нижню точку.

Якщо вода завжди йде в гору, то як це контур?

Ну, можна подумати про "петлеву" річку, що тече в гору - але в одному кінці є якесь водне колесо, яке підводить воду внизу назад вгору. Це колесо займає низькорівневу воду, не маючи мотивації текти кудись, і "штовхає" її на високий рівень, з великою мотивацією текти під гору.

Якщо ми розглядаємо "висоту" як "потенційну енергію", водне колесо приймає воду з низькою потенціальною енергією і ставить її в положення високої потенціальної енергії - по суті "впорскуючи" гравітаційну потенційну енергію у воду. ця новозаряджена вода не витрачає часу, витрачаючи цю енергію, щоб знову спуститися в гору.

Ця "готовність рухатися в гору" називається потенціалом, який у нашому випадку є аналогічним напрузі .

Течія річки ... ну .. Течія . Як би ви виміряли течію річки?

Я б сказав ... "візьміть секундомір і час, скільки літрів води пройде через певну позначку в річці за одну секунду". Це звучить як розумний спосіб кількісної оцінки струму. Літрів за секунду

У контурі ваша вода заряджається. Замість того, щоб визначити, скільки літрів води проходить через точку на дроті за секунду, ви можете виміряти, скільки одиниць заряду проходить через конкретну точку на дроті за секунду.

Так само, як сказати "кубічний дециметр" - це перекот, і ми даємо йому зручну одиницю - "літр", ми також даємо "заряд на секунду" зручну назву - "ампер".

Ми робимо це багато - "милі за галон" перетворюються на "пробіг", "кілограми разів метри в секунду" перетворюються на "ньютон", "джоулі в секунду" перетворюються на "ват".

---

Якщо гравітація це не робить для вас, врахуйте воду в трубах і тиск води .

У мене є вода під тиском в одному кінці, а вода без тиску - в іншому. Вода буде переміщуватися з боку, що знаходиться під тиском, в сторону, що не має тиску. Тиск - це міра сили всіх молекул води, які хочуть відійти від одного. Молекули води мають комфортну відстань і тиск під дією проштовхування цих молекул води все ближче та ближче повз цю зручну точку.

Ви можете пам’ятати, що електрони відштовхують один одного. Коли у вас "висока напруга", у вас справді є "високий тиск електронів" - набивання електронів стає занадто близько для їхнього комфорту.

Зауважте, що ця аналогія насправді дуже буквальна - напруга насправді можна розглядати як буквально тиск електрона!

Так само, як покласти занадто багато повітря в повітряну кульку ... речі, які занадто близько набиті один на одного, захочуть "відійти", і є справжня сила.

Тепер повернемося до наших водопроводів - вода захоче кинутися з кінця під тиском до кінця, що не має тиску.

Подумайте ретельно про трубу. Коли ми даємо воді мчати ... що насправді мчить? Це молекули води? Уявіть єдину молекулу води в кінці, що знаходиться під тиском, і відпускаючи тиск "йде". Ця молекула не буде поспішати на інший кінець. Він просто залишиться на місці, поки тиск вирівняється.

Отже, що насправді рухається?

В тиску рухається.

Скажімо, у вас є невеликий дисплей на кожному дюймі на трубі, який вимірював тиск у цій точній точці. Спочатку всі ліворуч високі; всі праворуч низькі.

Коли ти відпускаєш тиск ... ти бачиш, що ці дисплеї починають змінюватися. "Височина" починає рухатися праворуч.

Скажімо, на одному дисплеї пишеться "50" для тиску, а потім на наступному дисплеї праворуч написано "20". Через секунду на першому дисплеї тепер написано "40", а на другому - "30". Ви можете бачити це як 10 "тиску" одиниць, що рухаються вправо зі швидкістю 10 одиниць тиску в секунду. Це поточне - 10.

Зараз я граю трохи розкуто з розмірами і якось відмахуючи рукою деякі відмінності між Потенціалом і зарядом, але основний принцип той же.