При включении в цепь (рис. 132, а) амперметр показал 0,1 А. Что покажет амперметр при другом включении (рис. 132, б) в ту же цепь? Какой заряд пройдёт за 1 мин через лампу в каждом случае?

рис. 132

Для понимания решения задачи важно разобрать основные теоретические принципы, которые связаны с электрическим током, амперметром, зарядом и их взаимодействием в электрической цепи.

Электрический ток

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц — электронов или ионов — в проводнике. Ток характеризуется силой тока, которая измеряется в амперах (А) и определяется как количество заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени. Связь между зарядом $ Q $, силой тока $ I $, и временем $ t $ выражается формулой:
$$ Q = I \cdot t, $$
где:
− $ Q $ — заряд (в кулонах, C),
− $ I $ — сила тока (в амперах, А),
− $ t $ — время (в секундах, с).

Амперметр и его подключение

Амперметр — это прибор, который измеряет силу электрического тока в цепи. Для того чтобы амперметр корректно измерял ток, его подключают последовательно с тем элементом цепи, в котором измеряется ток. Это важно помнить: при последовательном подключении амперметр не меняет электрические параметры цепи, так как его сопротивление очень мало.

Принцип работы электрической цепи с лампой

Когда электрическая цепь замкнута (ключ включён), через лампу проходит электрический ток, вызывая её свечение. Лампа оказывает сопротивление потоку электронов, то есть её сопротивление влияет на величину тока в цепи. Однако, если лампа включена в цепь, то сила тока в любой её части остаётся одинаковой, так как ток в последовательной цепи сохраняется.

Изображённые схемы

На рисунке 132 показаны две схемы:
1. В схеме (а) амперметр включён перед лампой, а в схеме (б) — после неё.
2. Оба подключения являются последовательными, а значит, через амперметр и через лампу проходит один и тот же ток. Положение амперметра на величину тока в цепи не влияет.

Взаимосвязь между током и зарядом

Для определения заряда, прошедшего через лампу за заданное время, используется формула:
$$ Q = I \cdot t. $$
Если сила тока $ I $ известна, то заряд можно вычислить, подставив время $ t $ в секундах в формулу.

Вывод

• В обеих схемах амперметр покажет одинаковую силу тока, так как соединение является последовательным.
• Заряд, прошедший через лампу за 1 минуту, можно рассчитать, используя формулу $ Q = I \cdot t $, где $ t = 60 $ секунд.