กฎของโอห์มกับวงจรกระแสตรง
วงจรทุกวงจรที่คุณสร้างขึ้น — ตั้งแต่ไฟฉายธรรมดาไปจนถึงที่ชาร์จโทรศัพท์ — ต่างอาศัยปริมาณเดียวกันสามอย่าง คือแบตเตอรี่ผลักดันแรงแค่ไหน (แรงดันไฟฟ้า) มีประจุไฟฟ้าไหลออกมามากเท่าใดจากผลนั้น (กระแสไฟฟ้า) และส่วนประกอบที่ขวางทางต้านการไหลนั้นมากน้อยเพียงใด (ความต้านทาน) สำหรับส่วนที่เป็นโอห์มมิก กฎของโอห์ม V = IR ผูกปริมาณเหล่านี้เข้าด้วยกันด้วยความสัมพันธ์เชิงสัดส่วนที่เรียบง่ายพอจะทำนายพฤติกรรมของวงจรได้ด้วยเลขคณิตพื้นฐาน และเป็นรากฐานของเทคนิคการวิเคราะห์วงจรขั้นสูงทุกแบบที่ตามมา ตั้งแต่วงจรอนุกรมและวงจรขนานไปจนถึงวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จริง
แรงดัน กระแส และความต้านทาน
กระแสคืออัตราการไหลของประจุ ความต้านทานต้านการไหลนั้น สำหรับตัวต้านทานแบบโอห์ม เพิ่มแรงดันสองเท่ากระแสเพิ่มสองเท่า
การต่ออนุกรมและขนาน
ตัวต้านทานอนุกรมบวกกันโดยตรง แบบขนาน ส่วนกลับของความต้านทานเทียบเท่าเท่ากับผลรวมส่วนกลับของแต่ละกิ่ง
กฎของโอห์ม
ในวงจร แรงดันคือแรงดันไฟฟ้า และกระแสคือการไหลของประจุที่มันผลิต กฎของโอห์มบอกว่ากระแสผ่านตัวต้านทานแปรผันกับแรงดันคร่อมมัน — และความต้านทานบอกว่าตัวต้านทานต้านการไหลนั้นแรงเพียงใด
สูตร
V = I · R
- V — แรงดัน (V): แรงดันไฟฟ้าคร่อมองค์ประกอบ
- I — กระแส (A): การไหลของประจุไฟฟ้าผ่านองค์ประกอบ
- R — ความต้านทาน (Ω): องค์ประกอบต้านกระแสแรงเพียงใด
ตัวอย่างที่แก้ไข
แบตเตอรี่ 9 V ต่อคร่อมตัวต้านทาน 3 Ω กระแสไหลเท่าใด
- V = 9 V
- R = 3 Ω
- I = V / R
- I = 9 V / 3 Ω
I = 3 A
ทดสอบความเข้าใจของคุณ
แบตเตอรี่ 9 V เดิมต่อกับตัวต้านทานใหญ่กว่า 9 Ω ตอนนี้กระแสไหลเท่าใด
- 3 A
- คำตอบที่ถูกต้อง: 1 A
- 81 A
ถูกต้อง! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — ความต้านทานเป็นสามเท่า กระแสเหลือหนึ่งในสาม
พบเห็นได้ที่ไหน
ไฟฉายจะค่อย ๆ หรี่ลงเมื่อแบตเตอรี่ใกล้หมด — แรงดันน้อยลงแปลว่าแรงผลักน้อยลง กระแสที่ขับเคลื่อนหลอดไฟจึงน้อยลง แสงจึงหรี่ลงตามไปด้วย ปุ่มหมุนปรับหรี่ไฟในห้องนั่งเล่นก็คือกฎข้อเดียวกันนี้ที่มาพร้อมปุ่มหมุน: หมุนมันแล้วความต้านทานในวงจรเพิ่มขึ้น กระแส — และความเรืองแสง — ก็ลดลงตามมา
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
ความพลาดที่ติดอยู่เสมอคือการมองว่า V, I และ R เป็นสามค่าที่ปรับแยกกันได้อิสระ — จริง ๆ ไม่ใช่: แบตเตอรี่กำหนดแรงดัน องค์ประกอบกำหนดความต้านทาน และกระแสคือผลที่ตามมา I = V / R สลับตัวต้านทาน 3 Ω เป็น 9 Ω คร่อมแบตเตอรี่ 9 V เดิม กระแสจะลดจาก 3 A เหลือ 1 A พอดี — ความต้านทานสามเท่า กระแสเหลือหนึ่งในสาม ข้อผิดพลาดที่สองคือจินตนาการว่ากระแสอ่อนลงเรื่อย ๆ ระหว่างวิ่งวนรอบลูป — กระแสมีค่าเดียวที่ถูกกำหนดโดยวงจรทั้งหมด
เชื่อมโยงอย่างไร
นี่คือคลังศัพท์ที่โมดูลวงจรทั้งหมดใช้สื่อสาร — แรงดันคือแรงผลัก กระแสคือการไหล ความต้านทานคือการต้าน — และกฎทุกข้อที่มาทีหลังย่อยกลับมาที่มันทั้งหมด กฎของเคิร์ชฮอฟฟ์ในลำดับถัดไปนำความสัมพันธ์ของตัวต้านทานตัวเดียวนี้ไปใช้กับรอยต่อและลูป วงจรที่มีกิ่งแยกจึงแก้ออกมาได้จริง แทนที่จะได้แต่มองด้วยความชื่มชม