อันตรกิริยาไฟฟ้า ดร.ณัฐดนัย สิงห์คลีวรรณ

ไฟฟ้า คืออะไร พลังงานรูปแบบหนึ่ง ทำงานโดยอาศัยหลักการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าหรืออิเล็กตรอน

ไฟฟ้า (Electric) ไฟฟ้าแบ่งออกเป็น ไฟฟ้าสถิต ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้าสถิต  เป็นปรากฏการณ์ที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากัน และไม่เคลื่อนที่จึงเรียกว่า สถิต จนกระทั้งมีการถ่ายเทประจุไฟฟ้า หรือเกิดการไหลของอิเล็กตรอน จึงกลายเป็นไฟฟ้ากระแส ปกติจะแสดงในรูปการดึงดูดหรือการผลักกัน แต่ไม่เกิดประกายไฟ

ทาลิส (Thales) นักปราชญ์ชาวกรีก ค้นพบปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตจากการถูแท่งอำพันกับผ้าขนสัตว์ และเมื่อนำแท่งอำพันนั้นไปใกล้กับวัตถุชิ้นเล็กๆ เช่น เศษไม้ จะทำให้เศษไม้นั้นเคลื่อนที่เข้าหาแท่งอำพันได้ ตัวการที่ทำให้เกิดอำนาจแรงดึงดูดทางไฟฟ้า คือ ประจุไฟฟ้า

 เบนจามิน แฟรงคลิน (พ.ศ.2295) ทำการทดลองโดยการปล่อยว่าวซึ่งผูกลูกกุญแจโลหะไว้ที่หางว่าวขึ้นบนท้องฟ้าในวันที่มีลมพายุรุนแรง พบว่าเกิดประกายไฟกระโดดจากลูกกุญแจโลหะเข้าสู่มือของเขา จึงถือว่านี่เป็นการค้นพบไฟฟ้าในธรรมชาติ

สาเหตุที่ทำให้วัตถุเกิดประจุไฟฟ้าอิสระ จากการขัดสีกันของวัตถุที่เหมาะสม 2 ชนิด โดยประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนผิววัตถุคู่นั้น ๆ จะเป็นประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันเสมอ

สาเหตุที่ทำให้วัตถุเกิดประจุไฟฟ้าอิสระ การเหนี่ยวนำ ทำได้โดยการนำวัตถุซึ่งมีประจุไฟฟ้าอิสระมาเข้าใกล้วัตถุที่เป็นกลาง จะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำประจุไฟฟ้าในวัตถุที่เป็นกลางจนเกิดการจัดเรียงตัวใหม่ เนื่องจากแรงทางคูลอมบ์ จึงเป็นผลทำให้วัตถุที่เป็นกลางมีประจุไฟฟ้าเกิดขึ้น

สาเหตุที่ทำให้วัตถุเกิดประจุไฟฟ้าอิสระ การสัมผัส หรือ การถ่ายเทประจุ คือ การถ่ายเทประจุไฟฟ้าระหว่างวัตถุ 2 ชนิด ที่มีประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวไม่เท่ากัน ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว 

ไฟฟ้าสถิต ไฟฟ้าที่เกิดจากกลุ่มของประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่ง โดยกลุ่มของประจุไฟฟ้าเหล่านี้สามารถแสดงอำนาจทางไฟฟ้าออกมาได้ เช่น สามารถดูดวัตถุเล็ก ๆ ได้ ไฟฟ้าสถิตเกิดได้จาก การขัดถูกันของวัตถุ

ไฟฟ้ากระแส ไฟฟ้าที่เกิดจากกลุ่มของประจุไฟฟ้าที่สามารถเคลื่อนที่ไปตามตัวนำไฟฟ้าได้และเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง แบ่งออกเป็น ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current : DC) ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternative Current : AC)

ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternative Current : AC) ไฟฟ้าที่สามารถเคลื่อนที่ได้ทั้งสองทิศทาง ทั้งด้านบวกและลบไม่มีขั้วแน่นอน ได้จากโรงไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ผู้ประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปี 1831-1832, ไมเคิล ฟาราเดย์ ค้นพบหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากแม่เหล็กไฟฟ้า ต่อมาเรียกว่า กฎของฟาราเดย์  ฟาราเดย์ เป็นชาวอังกฤษเกิดมาในครอบครัวฐานะยากจน บิดามีอาชีพเป็นช่างตีเหล็ก และรับจ้างใส่เกือกม้าทำให้เขาได้รับการศึกษาน้อย แค่ชั้นประถมศึกษาเท่านั้น ก็ต้องลาออกเพื่อมาทำงานตั้งแต่อายุ 13 ปี อาชีพแรกคือ เด็กส่งหนังสือพิมพ์ในร้านขายหนังสือแห่งหนึ่ง เพราะความขยันและมีนิสัยรักการอ่านจนทำให้เขาได้มาทำงานกับนักวิทยาศาสตร์ผู้โด่งดังอย่าง เซอร์ฮัมฟรี เดวี่ (Sir Humphy Davy) ด้านเคมี เป็นผู้ช่วยห้องปฏิบัติการเคมี และได้ติดสอยห้อยตามไปทั่วทุกที่ จนได้เลื่อนตำแหน่งเป็นเลขาฯ ทำให้เขาได้รับประสบการณ์ ความรู้ต่างๆ มากมาย จนสามารถสร้างชื่อเสียงแก่ตนเองในฐานะใหม่คือ นักวิทยาศาสตร์และเป็นถึง ผู้อำนวยการห้องทดลองแห่งราชบัณฑิตยสภา (Royal Institution) แต่ในใจลึกๆนั้นเขาสนใจด้านไฟฟ้ามากกว่า เขาได้พบนักฟิสิกส์มากมายและทำการทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้า จนทำให้เขามาศึกษาทดลองเรื่องแม่เหล็กไฟฟ้า จนได้กระแสไฟฟ้าที่เรียกว่า “กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ” จนถึงการประดิษฐ์เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่เรียกว่า “ไดนาโม” เป็นเครื่องที่เปลี่ยนพลังงานกล เช่นพลังงานไอน้ำ พลังงานลม พลังงานความร้อน โดยอาศัยการเหนี่ยวนำทางแม่เหล็กไฟฟ้า เขาเผยแพร่ผลงานชิ้นนี้ไปในงานเขียนหนังสือชื่อ EXPERIMENTAL RESEARCHS ในปี 1922 ในปี 1825 เขาสามารถประดิษฐ์หม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อประโยชน์ในการแปลงศักย์ไฟฟ้าให้ได้สูงต่ำตามที่ต้องการ และได้รับให้ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการห้องทดลองราชบัณฑิตยสภา และเป็นศาสตราจารย์ด้านเคมีอีกด้วย นำมาซึ่งชื่อเสียง เงินทอง ต่อมาเขาทำการทดลองค้นพบโลหะชนิดหนึ่งเรียกว่า “สแตนเลส” ซึ่งนำเหล็กมาผสมกับ นิกเกิล มีคุณสมบัติที่เหนียว และไม่เป็นสนิม และบัญญัติศัพท์ทางไฟฟ้าอีกหลายคำ ที่มา https://sites.google.com/site/piccescancer/phaph-thi-snci-dinamo

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ อาศัยหลักการหมุนขดลวดตัดผ่านสนามแม่เหล็ก เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า นิโคลา เทสลา ประดิษฐ์ระบบจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ และเปิดตัวเรื่องไฟฟ้ากระแสสลับในปี ค.ศ. 1887 ในงาน The Chicago World ทำให้หลอดไฟนับแสนดวงสว่างไสวทั่วทั้งงาน และส่งผลให้ผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้ามากกว่าร้อยละ 80 ในสหรัฐอเมริกาหันมามองระบบไฟฟ้ากระแสสลับแทน

ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current : DC) กระแสไฟฟ้าที่ไหลในทิศทางเดียว มีขั้วแน่นอน เวลาใช้งานต้องต่อให้ถูกต้อง (+และ-)

ผู้ประดิษฐ์ไฟฟ้ากระแสตรง Thomas Alva Edison ในปี ค.ศ. 1882 สร้างโรงไฟฟ้าและระบบจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแห่งแรกสร้างเสร็จสมบูรณ์บนถนน Pearl Street

ผู้คิดค้นแบตเตอรี่ อเลสซานโดร โวลตา นักฟิสิกส์ชาวลอมบาร์ดี อเลสซานโดร โวลตา นักฟิสิกส์ชาวลอมบาร์ดี 1788 ประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชื่อว่า โวลตาอิคไพล์ (Voltaic Pile) หรือที่รู้จักกันดีในชื่อของ แบตเตอรี่ไฟฟ้า (Battery) ซึ่งถือได้ว่าเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดแรกของโลกที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี 

แหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้าในปัจจุบัน พลังงานแสงอาทิตย์ เช่น โซลาร์เซล

พลังงานลม

เขื่อน

ไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปได้อย่างไร ?

ศักย์ไฟฟ้าและความต่างศักย์ ศักย์ไฟฟ้า(Potential) เป็นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับประจุไฟฟ้าที่จุดหนึ่งในสนามไฟฟ้า เนื่องจากแรงที่กระทำกับประจุไฟฟ้านั้น พลังงานของประจุไฟฟ้าขึ้นอยู่กับขนาดของประจุและศักย์ไฟฟ้าที่จุดนั้น ประจุไฟฟ้าบวกจะมีแนวโน้มเคลื่อนที่เข้าสู่จุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่านั้นคือ เคลื่อนลงตามเกรเดียนร์ของศักย์ไฟฟ้า เราไม่สามารถวัดศักย์ไฟฟ้าได้ แต่สามารถวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดได้

ความต่างศักย์ไฟฟ้า( Potential  difference)  ความต่างศักย์ของศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุด มีค่าเท่ากับการเปลี่ยนแปลง ลังงานเมื่อประจุไฟฟ้าบวกหนึ่งหน่วยเคลื่อนที่จากจุดหนึ่ง ไปยังอีกจุดหนึ่งในสนามไฟฟ้าหน่วยของความต่างศักย์ไฟฟ้าคือ  โวลต์  บางทีเรียกความต่างศักย์ไฟฟ้าว่า โวลเตจ พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนไป 1 จูล เมื่อประจุไฟฟ้า 1 คูลอมบ์ เคลื่อนที่ระหว่างจุดสองจุดที่มีความต่างศักย์ 1 โวลต์ มีการกำหนดจุดอ้างอิงจุดหนึ่ง(ต่อลงดิน) ให้มีศักย์ไฟฟ้าศูนย์

1.5 V 3 V

ตัวนำและฉนวนไฟฟ้า ตัวนำไฟฟ้า (Conductor) คือ วัสดุสารต่าง ๆ ที่สามารถให้อิเล็กตรอนอิสระออกมาได้โดยง่ายและมีจำนวนมาก จึงทำให้มีความต้านทานกระแสไฟฟ้าต่ำ ดังนั้นมันจึงยินยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้โดยง่าย เช่น เหล็ก ทองแดง เงิน

ฉนวนไฟฟ้า (Insulator) คือ วัสดุสารที่ไม่ยินยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้โดยง่าย เนื่องจากให้อิเล็กตรอนอิสระได้ยากมาก ๆ ดังนั้นจึงมีค่าความต้านทานกระแสไฟฟ้าสูงมาก ๆ เช่น พลาสติก ไม้แห้ง กระจก ถุงมือหนัง

ความต้านทานไฟฟ้า (Resistance) คือ หน่วยวัดปริมาณความต้านทานกระแสไฟฟ้าของวัตถุแต่ละชนิด ซึ่งมีค่าไม่เท่ากันตามแต่คุณสมบัติของสารแต่ละชนิด ซึ่งเราสามารถหาค่าความต้านทานไฟฟ้าได้จาก R = L/A R คือ ค่าความต้านทานไฟฟ้า มีหน่วยเป็น Ohm ()  คือ ค่าความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ (Ohm – Meter : -M) L คือ ความยาว มีหน่วยเป็นเมตร A คือ พื้นที่หน้าตัด มีหน่วยเป็นตารางเมตร

การเปรียบเทียบค่าความต้านทานไฟฟ้า ในการเปรียบเทียบค่าความต้านทานไฟฟ้านั้น จะเปรียบกันได้ก็ต่อเมื่อเป็นสารหรือวัสดุชนิดเดียวกัน แต่สารต่างชนิดกันก็สามารถหาค่าได้ด้วยการคำนวณตามตัวอย่างที่ผ่านมา

1. เมื่อมีขนาดพื้นที่หน้าตัดเท่ากัน A1 = A2

2. เมื่อมีความยาวเท่ากัน L1 = L2

ตัวต้านทานไฟฟ้า (Resistor) คือ อุปกรณ์ที่นักวิทยาศาสตร์ประดิษฐ์ขึ้นมาเพื่อต่อร่วมกับวงจรเพื่อบังคับให้กระแสไฟฟ้าในวงจรเปลี่ยนแปลงตามต้องการ ทำจากสารกึ่งตัวนำ ตัวต้านทานไฟฟ้ามีหน่วยเป็น โอห์ม ( Ohm : ) ซึ่งเป็นนามของ George Simon Ohm

ตัวต้านทานหรือ รีซีสเตอร์ แบ่งตามลักษณะการใช้งานได้ 3 ชนิด ชนิดค่าคงที่ ( Fixed Resistor ) เป็นตัวต้านทานที่มีความต้านทานคงที่ โดยจะกำหนดค่าความต้านทานเป็นรหัส เช่น ตัวเลขโค้ดสี จะพบเห็นได้ในวงจรทั่วไป ชนิดเปลี่ยนแปลงค่าได้ (Variable Resistor) เป็นตัวต้านทานที่สามารถปรับค่าความต้านทานได้อย่างต่อเนื่องในช่วงค่าความต้านทานที่กำหนดไว้ จะใช้ในงานที่ต้องการปรับค่าความต้านทานบ่อยๆ ตัวต้านทานชนิดนี้จะมีหน้าคอนแท็คสำหรับใช้ในการหมุนเลื่อนหน้าคอนแท็ค

การอ่านค่าตัวต้านทาน การอ่านค่าตัวต้านทานชนิดค่าคงที่ สามารถอ่านค่าได้จากแถบสี ซึ่งแถบสีนอกจากจะบอกค่าความต้านทานแล้ว ยังมีไว้เพื่อบอกเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนของค่าความต้านทานในตัวต้านทานด้วย โดยตัวต้านทานที่ระบุค่าความต้านทานแบบรหัสสีนี้จะสามารถแบ่งออกเป็น 3 แบบ คือ

ตัวต้านทานแบบ 4 แถบสี

ตัวต้านทานแบบ 4 แถบสี

ตัวต้านทานแบบ 5 แถบสี

ตัวต้านทานแบบ 5 แถบสี

ตัวอย่าง แทนค่าสี เขียว = 5 เทา= 8 เหลือง = 104 แดง = 2 เหลือง = 4 น้ำตาล = 101 รวมค่า 24 x 10 = 240  มีความผิดพลาด 5 % แทนค่าสี เขียว = 5 เทา= 8 เหลือง = 104 รวมค่า 58 x 104 = 580,000  หรือ 580 k  มีความผิดพลาด 5 %

แดง เหลือง ส้ม 24,000 = 24 k  ม่วง ส้ม น้ำเงิน 73,000,000 = 73 M  ทดสอบ 1 แดง เหลือง ส้ม ม่วง ส้ม น้ำเงิน เขียว น้ำตาล เขียว ขาว เขียว น้ำตาล แดง น้ำตาล เขียว เทา ขาว ดำ น้ำตาล ดำ ทอง ม่วง น้ำเงิน เงิน 24,000 = 24 k  73,000,000 = 73 M  5,100,000 = 5.1 M  950 = 950  2,100,000 = 2.1 M  89 = 89  1 = 1  0.76 = 0.76 

45 k  เหลือง เขียว ส้ม 3 M  ส้ม ดำ เขียว 510  เขียว น้ำตาล น้ำตาล ทดสอบ 2 45 k  3 M  510  950 k  2.1 M  93  6  0.8  เหลือง เขียว ส้ม ส้ม ดำ เขียว เขียว น้ำตาล น้ำตาล ขาว เขียว เหลือง แดง น้ำตาล เขียว ขาว เทา ดำ น้ำเงิน ดำ ทอง เทา ดำ เงิน

จบภาค 1 Gray-chinned Minivet (Pericrocotus solaris), Taiwan. by John & Fish

การบ้าน ไฟฟ้าแบ่งออกเป็นกี่ประเภท อะไรบ้าง และเราใช้สิ่งใดในการแยกประเภทของไฟฟ้า สนามไฟฟ้าคืออะไร สามารถเกิดขึ้นได้จากอะไรบ้าง และจงอธิบายว่าเราสามารถนำสนามไฟฟ้ามาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้หรือไม่อย่างไร จงอธิบายว่า เหตุใดประจุไฟฟ้าที่ต่างกันจึงดึงดูดซึ่งกันและกัน และประจุไฟฟ้าที่เหมือนกันจึงผลักซึ่งกันและกัน

พื้นฐานวงจรไฟฟ้า

ตัวอย่างวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย วงจรไฟฟ้าคืออะไร วงจรไฟฟ้า (Electric Circuit) คือการเชื่อมต่อกันของอุปกรณ์ไฟฟ้า ในทางฟิสิกส์แล้ว รูปแบบที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้าจะเป็นการส่งผ่านพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่งโดยที่วงจรไฟฟ้าจะมีรูปแบบของการเชื่อมต่อกันของอุปกรณ์ไฟฟ้า(Electric Element) ตัวอย่างวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย

ค่าและหน่วยทางไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้า (Volt : V) แรงดันไฟฟ้า คือพลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนที่ประจุ 1 คูลอมบ์ ผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือส่วนหนึ่งของวงจรจากจุด a ไปยังจุด b ซึ่งมีหน่วยวัดเป็นหน่วย Volts (V)

กระแสไฟฟ้า (Ampere : I)

ความต้านทานไฟฟ้า (Ohm : ) วัสดุต่างๆจะมีคุณสมบัติในการต้านทานการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ซึ่งเราเรียกคุณสมบัตินี้ว่า “ความต้านทานไฟฟ้า” (Resistance) เขียนเป็นสัญลักษณ์ได้คือ R มีหน่วยเป็นโอห์ม (, Ohms) ในที่นี้คือค่าของ ตัวต้านทานไฟฟ้า (Resistor)

กฎของโอห์ม (Ohm’s Law) กล่าวว่า “ในวงจรไฟฟ้า ค่ากระแสไฟฟ้าจะแปรโดยตรงกับค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า และจะแปรผกผันหรือแปรผันกลับกับค่าความต้านทานไฟฟ้า” เขียนเป็นสมการได้เป็น V = R I โดยทิศทางของกระแสและแรงดันเป็นดังรูป

ถ้าจะให้มีกระแสไหลผ่านความต้านทาน จะต้องมีแรงดันคร่อมตัวต้านทาน  กฎของโอห์มแสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน(V) กระแส (I) และความต้านทาน (R) สามารถเขียนแสดงความสัมพันธ์ได้ 3 อย่างคือ: V = I × R  หรือ I = V / R  หรือ R = V / I V R I เมื่อ: V = แรงดัน หน่วยเป็นโวลท์ (V) I   = กระแสหน่วยเป็นแอมป์(A) R = ความต้านทานหน่วยเป็นโอห์ม (   )

V I R R V I การคำนวณกฎของโอห์ม เขียนค่าลงไป หากจำเป็นก็แปลงหน่วย เขียนค่าลงไป  หากจำเป็นก็แปลงหน่วย เลือกสมการตามที่ต้องการ(โดยใช้สามเหลี่ยม VIR ) แทนตัวเลขในสมการและคำนวณหาคำตอบ V R I

10  10V I ตัวอย่าง จากวงจรจงหาค่ากระแสไฟฟ้าในวงจร ค่า: V = 10 V, I = ?, R = 10  ใช้สมการ: I = V/R แทนค่าในสมการ จะได้กระแส I = 10V/ 10 = 1 A

1,000  10V I ตัวอย่าง จากวงจรจงหาค่ากระแสไฟฟ้าในวงจร ค่า: V = 10V I = ? A, R = 1,000  ใช้สมการ: I = V / R แทนค่าในสมการ จะได้ได้กระแส I = 10V/ 1,000 = 0.01 A = 10 mA

10  1 A ตัวอย่าง จากวงจรจงหาค่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน ค่า: V = ? I = 1A, R = 10  ใช้สมการ: V = I * R แทนค่าในสมการ จะได้แรงดัน V = 1A * 10 = 10 V + V -

1000  10 mA ตัวอย่าง จากวงจรจงหาค่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน ค่า: V = ? I = 10 mA, R = 1,000  ใช้สมการ: V = I * R แทนค่าในสมการ จะได้แรงดัน V = 0.01A * 1,000 = 10 V

จะได้ความต้านทาน R = 10V/ 1 A ตัวอย่าง จากวงจรจงหาค่าความต้านทานไฟฟ้า 10V 1 A ค่า: V = 10 V, I = 1 A, R = ?  ใช้สมการ: R = V / I แทนค่าในสมการ จะได้ความต้านทาน R = 10V/ 1 A = 10 

จะได้ความต้านทาน R = 10V/ 10 mA ตัวอย่าง จากวงจรจงหาค่าความต้านทานไฟฟ้า 10V 10 mA ค่า: V = 10 V, I = 1 A, R = ?  ใช้สมการ: R = V / I แทนค่าในสมการ จะได้ความต้านทาน R = 10V/ 10 mA = 10V/ 0.01 A = 1,000 

วงจรอนุกรมและวงจรขนาน วงจรอนุกรม อุปกรณ์ 2 ตัว หรือมากกว่า 2 ตัวจะอนุกรมกัน เมื่ออุปกรณ์เหล่านั้นต่อกันเรียงตามลำดับไปเรื่อยๆ ดังนั้นอุปกรณ์ทุกตัวจะมีกระแสไหลผ่านเท่ากัน แต่แรงดันตกคร่อมไม่เท่ากัน

ตัวต้านทานต่ออนุกรมและการแบ่งแรงดัน วงจรสมมูล วงจรตัวต้านทานต่ออนุกรม ตัวต้านทานต่ออนุกรมกันจะได้ความต้านทานสมมูลคือ

ตัวอย่าง จงคำนวณค่าความต้านทานรวม Req = 2 + 6 + 1 = 9 Ohm Ans.

125 350 15 ตัวอย่าง จงคำนวณค่าความต้านทานรวม Req = 125 + 350 + 15 = 490 Ohm Ans. 125 350 15

V = V1 + V2 + … + Vn การแบ่งแรงดัน แรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทานตัวที่ m จะมีค่าเป็น V = V1 + V2 + … + Vn

ตัวอย่าง จงคำนวณหาแรงดันตกคร่อม R 6 Ohm จาก VR6 = 18 V x (6 / (2+6+1)) = 12 V Ans. + 18 V -

จงหากระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร I = E / R R = R2 + R6 + R1 = 2+6+1 = 9  I = 18 V / 9  I = 2 A

152 350 15 ตัวอย่าง จงคำนวณหาแรงดันตกคร่อม R 152  จาก VR6 = 118 V x (152 / (152+350+15)) = 29.4 V Ans. 152 + 118 V 350 - 15

จงหากระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร I = E / R R = R152 + R350 + R15 = 152+350+15 = 517  I = 118 V / 517  I = 0.23 A

วงจรขนาน อุปกรณ์ 2 ตัว หรือมากกว่า 2 ตัวจะขนานกัน เมื่อขั้วทั้งสองของอุปกรณ์เหล่านั้นต่ออยู่ที่โนด 2 โนดเดียวกัน ดังนั้นอุปกรณ์ทุกตัวจะมีแรงดันตกคร่อมเท่ากันแต่กระแสไหลผ่านแตกต่างกัน

สรุปในวงจรอนุกรม กระแสไฟฟ้าไหลเท่ากันทั้งวงจร แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวจะแตกต่างกันไปตามค่าความต้านทานที่มี โดย ตัวที่มีค่าความต้านทานมากจะมีแรงดันตกคร่อมมาก ผมรวมของแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานทุกตัวจะเท่ากับแรงดันที่จ่ายให้กับวงจร

เป็นวงจรไฟฟ้าที่นำโหลดมาต่อพ่วงกัน วงจรไฟฟ้าแบบขนาน เป็นวงจรไฟฟ้าที่นำโหลดมาต่อพ่วงกัน I1 I2 I3 In It V

กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรจะมีค่าแตกต่างกันไปตามค่าความต้านทานของโหลด แต่เมื่อรวมกันแล้วจะต้องมีค่าเท่ากับแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้านั้น It = I1 + I2 + I3 + … + In แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมโหลดแต่ละตัวในวงจรจะเท่ากันทั้งวงจร ค่าความต้านทานของวงจรเท่ากับ 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn

ตัวอย่าง จงคำนวณค่าความต้านทานรวม 1/Req = 1/3 + 1/5 + 1/17 3 Ω 17 Ω 5 Ω จงคำนวณค่าความต้านทานรวม 1/Req = 1/3 + 1/5 + 1/17 = 151/255 = 0.592 Req = 1.69 Ohm Ans.

ตัวอย่าง จงคำนวณค่าความต้านทานรวม 1/Req = 1/150 + 1/450 + 1/15 150 Ω 15 Ω 450 Ω จงคำนวณค่าความต้านทานรวม 1/Req = 1/150 + 1/450 + 1/15 = 34/450 = 0.076 Req = 13.16 Ohm Ans.

การแบ่งกระแส กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานตัวที่ n จะมีค่าเป็น

ตัวอย่าง จงหากระแสที่ไหลผ่าน R 17 Ω จาก I R17 = (1.69 / 17) x 3 3 Ω 17 Ω 5 Ω 3 A จงหากระแสที่ไหลผ่าน R 17 Ω จาก I R17 = (1.69 / 17) x 3 = 0.29 A Ans.

หาค่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมวงจร V = I * R V = 3 A * 1.69  V = 5.07 V

ตัวอย่าง จงหากระแสที่ไหลผ่าน R 150 Ω จาก I R17 = (13.16 / 150) x 3 15 Ω 450 Ω 7 A จงหากระแสที่ไหลผ่าน R 150 Ω จาก I R17 = (13.16 / 150) x 3 = 0.62 A Ans.

หาค่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมวงจร V = I * R V = 7 A * 13.16  V = 92.60 V

สรุปในวงจรขนาน แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานเท่ากันทั้งวงจร กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัวจะแตกต่างกันไปตามค่าความต้านทานที่มี โดย ตัวที่มีค่าความต้านทานมากจะมีกระแสไฟฟ้าไหลน้อย ผมรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานทุกตัวจะเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับวงจร

เครื่องมือวัดทางไฟฟ้า โอห์มมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ แอมป์มิเตอร์

โวลต์มิเตอร์ เครื่องมือใช้วัดความต่างศักย์ระหว่างจุด 2 จุด ในวงจรไฟฟ้า โวลต์มิเตอร์ที่ดีต้องมีความต้านทานภายในมากๆ ในการใช้โวลต์มิเตอร์ต้องต่อโวลต์มิเตอร์แบบขนานกับจุดคู่ที่ต้องการวัดความต่างศักย์

แอมป์มิเตอร์ เครื่องมือที่ใช้วัดปริมาณกระแสไฟฟ้า แอมมิเตอร์ที่ดีต้องมีความต้านทานภายในน้อยๆ การใช้แอมมิเตอร์ต้องต่อแอมมิเตอร์อนุกรมกับวงจรไฟฟ้า

Bommm

โอห์มมิเตอร์ ใช้วัดความต้านทานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในวงจรไฟฟ้า การใช้โอห์มมิเตอร์ต้องต่อแบบขนานกับอุปกรณ์ที่ต้องการวัดความต้านทานนั้น

การบ้าน จงหาค่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน 10,000  ถ้ามีกระแสไฟฟ้า 23 mA ไหลผ่าน จงหาค่าความต้านทานไฟฟ้า เมื่อ ต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า 56 โวลต์และมีกระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ไหลผ่าน จงหาค่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานไฟฟ้า 32 k  เมื่อต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า 100 โวลต์