กระแสไฟฟ้า Electric Current กฎของโอห์ม ตัวต้านทาน ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า กฎของเคอร์ชอฟฟ์ Ohm’s Law & resistors, Resistors in circuits, Power in circuits, Kirchhoff’s rules

ทบทวนแนวคิดสำคัญที่ผ่านมา Coulomb’s Law แรงระหว่างจุดประจุ q1 q2 Electric Field แรงต่อหน่วยประจุ เกิดจากประจุไฟฟ้า Gauss’ Law ฟลักซ์ที่ผ่านผิวปิดแปรผันตรงกับประจุสุทธิภายในผิวปิดนั้น เราใช้ Gauss’ Law หาค่าสนามไฟฟ้าได้ สมมาตรทรงกลม สมมาตรทรงกระบอก ระนาบ Electric Potential พลังงานศักย์ต่อหน่วยประจุ เราหาสนามไฟฟ้าจากศักย์ไฟฟ้าได้ ความจุไฟฟ้า 2

การประยุกต์แนวคิดสำคัญ สิ่งที่กำหนดการเคลื่อนที่ของประจุคืออะไร? ตัวนำ: ประจุเคลื่อนที่อิสระในเนื้อ ประจุจะวิ่งจนกว่าสนามจะเป็นศูนย์ !!! Spheres Cylinders Infinite Planes Gauss’ Law E = 0 สนามเป็นศูนย์ในเนื้อตัวนำและประจุส่วนเกิน อยู่บนผิวของตัวนำ Field Lines & Equipotentials Field Lines Equipotentials Capacitor Networks อนุกรม: (1/C23)=(1/C2)+(1/C3) ขนาน: C123 = C1 + C23 Work Done By E Field Change in Potential Energy 05 3

I s V กฎของโอห์ม Ohm’s Law: J = s E V = EL I = JA I/A = sV/L สภาพนำไฟฟ้า Conductivity V V = EL I = JA ปริมาณที่วัดได้: I/A = sV/L I = V/(L/sA) R = L sA I = V/R R = Resistance r = 1/s

กระแสที่ไหลในตัวต้านทานคล้ายกับน้ำไหลในท่อ! I คล้ายกับอัตราการไหลของน้ำ V คล้ายกับความดัน R คล้ายกับความยากหรือง่ายที่น้ำไหลผ่านท่อได้ R มีค่ามาก L ยาว หรือ A เล็ก R = L sA R มีค่าน้อย L สั้น หรือ A ใหญ่

กระแสเท่ากันไหลผ่านตัวต้านทานทั้งคู่ ให้นักศึกษาเปรียบเทียบความต่างศักย์ตกคร่อมตัวต้านทาน 1 2 3 1 2 3

การต่อตัวต้านทาน อนุกรม Series ขนาน Parallel การต่อ ความต่างศักย์ ตัวต้านทานอยู่บนเส้นทางการไหลต่างกัน ตัวต้านทานอยู่บนเส้นทางการไหลเดียวกัน การต่อ ความต่างศักย์ Voltage ต่างกัน สำหรับตัวต้านทานแต่ละตัว Vtotal = V1 + V2 เท่ากัน สำหรับตัวต้านทานแต่ละตัว Vtotal = V1 = V2 เท่ากัน สำหรับตัวต้านทานแต่ละตัว Itotal = I1 = I2 ต่างกัน สำหรับตัวต้านทานแต่ละตัว Itotal = I1 + I2 กระแส Current ความต้านทานรวมResistance เพิ่มขึ้น Req = R1 + R2 ลดลง 1/Req = 1/R1 + 1/R2

ตัวต้านทาน 3 ตัวต่อกับแบตเตอรีความต่างศักย์ V ดังรูป R1= R2 = R3 = R. 1. I2 > I3 2. I2 = I3 3. I2 < I3

เปรียบเทียบกระแสที่ไหลผ่าน R1 กับที่ไหลผ่าน R2: R1 = R2 = R3 = R เปรียบเทียบกระแสที่ไหลผ่าน R1 กับที่ไหลผ่าน R2: 1. I1/I2 = 1/2 2. I1/I2 = 1/3 3. I1/I2 = 1 4. I1/I2 = 2 5. I1/I2 = 3

เปรียบเทียบความต่างศักย์ตกคร่อม R2 กับที่ตกคร่อม R3: R1 = R2 = R3 = R เปรียบเทียบความต่างศักย์ตกคร่อม R2 กับที่ตกคร่อม R3: 1) V2 > V3 2) V2 = V3 = V 3) V2 = V3 < V 4) V2 < V3

เปรียบเทียบความต่างศักย์ตกคร่อม R1 กับที่ตกคร่อม R2: R1 = R2 = R3 = R เปรียบเทียบความต่างศักย์ตกคร่อม R1 กับที่ตกคร่อม R2: 1) V1 = V2 = V 2) V1 = ½ V2 = V 3) V1 = 2V2 = V 4) V1 = ½ V2 = 1/5 V 5) V1 = ½ V2 = ½ V

(1) อนุกรม (2) ขนาน (3) ไม่ใช้ทั้งคู่ R1 R2 ในรูปเป็นวงจรที่มีค่าต่าง ๆ ดังนี้: V = 18V, R1 = 1W, R2 = 2W, R3 = 3W, และ R4 = 4W. ความต่างศักย์ตกคร่อม R2 (V2)มีค่าเท่าใด? V R3 R4 (1) อนุกรม (2) ขนาน (3) ไม่ใช้ทั้งคู่ R1 กับ R2 ต่อกันแบบไหน:

แล้ววงจรนี้หละจ๊ะ = ทำอย่างไร? ใช้ Kirchhoff’s Rules R1 R3 V1 V2 R2 R1

Kirchoff’s Voltage Rule Kirchoff's Voltage Rule states that the sum of the voltage changes caused by any elements (like wires, batteries, and resistors) around a circuit must be zero.