กระแสไฟฟ้า
| English | ไทย |
|---|---|
| current/ˈkʌrənt/ | 电流的属性 |
| ampere/ˈæmpeə/ | แอมแปร์ |
| conventional current/kənˈvenʃənl ˈkʌrənt/ | กระแสไฟฟ้าแบบปกติ |
| drift velocity/drɪft vəˈlɒsɪti/ | ความเร็วลอยตัว |
สิ่งที่ "ไหล" จริงๆ ในสายไฟที่นำไฟฟ้าคืออะไร?
- เปิดสวิตช์ มีบางสิ่งเคลื่อนผ่านสายไฟทันที
- สิ่งนั้นคือ ประจุ — ส่วนใหญ่เป็น อิเล็กตรอน อิสระที่ลอยตัวไปตาม
- กระแสไฟฟ้า วัดความเร็วที่ประจุนั้นไหลผ่านจุดหนึ่ง
- ทุกสิ่งที่เกี่ยวกับวงจรเริ่มต้นจากการไหลนี้เพียงอย่างเดียว
กระแสไฟฟ้าคืออัตราการไหลของประจุ
- กระแสไฟฟ้า คือประจุต่อหน่วยเวลา: $I = \dfrac{dQ}{dt}$
- หน่วยวัดคือ แอมแปร์ (1 A $= 1$ C/s)
- สำหรับการไหลที่คงที่ ค่าเฉลี่ยคือ $I = \dfrac{Q}{t}$ เพียงอย่างเดียว
- รูปแบบอนุพันธ์จับกระแสที่เปลี่ยนแปลงทุกวินาที
ขับเคลื่อนกระแส
สร้างวงจรLoopง่ายๆ แล้วดูกระแสไหลรอบๆ จากแบตเตอรี่
กระแสไฟฟ้าคือ:
$I = dQ/dt$ — ประจุที่ผ่านจุดหนึ่งต่อวินาที
หาก $10\ \text{C}$ ผ่านจุดหนึ่งใน $5\ \text{s}$ จงหากระแสไฟ (ใน A)
$I = Q/t = 10/5 = 2\ \text{A}$.
หนึ่งแอมแปร์เท่ากับหนึ่งคูลอมบ์ต่อ ____
1 A $= 1$ C/s.
กระแสไฟฟ้าแบบปกติวิ่งในทิศทาง "ผิด"
- กระแสไฟฟ้าแบบปกติ ชี้ทางที่ $+$ ประจุบวก จะเคลื่อนที่
- อิเล็กตรอนจริงลอยตัวในทิศทาง ตรงข้าม (เพราะ它们是ลบ)
- เรารักษาคำ约定นี้ไว้เพราะฟิสิกส์ยังคงทำงานได้เหมือนเดิม
- ลูกศรบนวงจรหมายถึงกระแสไฟฟ้าแบบปกติ (ประจุบวก) เสมอ
กระแสแบบดั้งเดิม (conventional current) ชี้ไปในทิศทางที่:
กระแสแบบมาตรฐานตาม $+$ ประจุ — ตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนลอยตัวช้า สัญญาณเร็ว
- อิเล็กตรอนแต่ละตัวเคลื่อนที่ช้าๆ ด้วย ความเร็วลอยตัว ประมาณหนึ่งมิลลิเมตรต่อวินาที
- แต่แสงสว่างขึ้นทันที — สนามไฟฟ้าดันเส้นสายทั้งหมดพร้อมกัน
- ลองคิดภาพท่อที่เต็มด้วยน้ำ: ดันปลายด้านหนึ่ง ปลายอีกด้านเคลื่อนที่ทันที
- การลอยตัวช้า但สัญญาณเร็ว
เลือก ทั้งหมด ข้อความที่เป็นจริงเกี่ยวกับกระแสไฟ
แอมแปร์, แนวทางตรงข้ามการเคลื่อนที่, การเคลื่อนที่ช้า หลอดไฟใช้พลังงาน ไม่ใช่กระแส
กระแสไฟฟ้าคงที่ในสายไฟแบบอนุกรม
- ในสายไฟที่ไม่มีการแยกแขนทางเดียว กระแสไฟฟ้ามีค่า เท่ากัน ที่ทุกจุด
- ประจุไม่สะสมหรือหายไป — ไหลเข้าเท่าไหร่ ไหลออกเท่านั้น
- หลอดไฟไม่ได้ "ใช้หมด" กระแสไฟฟ้า มันใช้ พลังงาน เท่านั้น
- แอมแปร์เท่าที่ไหลเข้าหลอดไฟแบบอนุกรม ก็ไหลออกเท่ากัน
ในวงจรอนุกรมเดียว กระแสไฟมีค่าเท่ากันทุกจุด
ประจุถูกอนุรักษ์: กระแสไหลผ่านองค์ประกอบอนุกรมทุกตัวเท่ากัน
สายไฟนำ $6\ \text{C}$ ของประจุผ่านจุดหนึ่งใน $2\ \text{s}$
- $I = \dfrac{Q}{t} = \dfrac{6}{2} = 3\ \text{A}$.
- สามคูลอมบ์ไหลผ่านทุกวินาที
อุปกรณ์ใช้ พลังงาน ไม่ใช่ กระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ออกจากหลอดไฟเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่เข้าหามัน — อย่าบอกว่าหลอดไฟ "ใช้หมด" แอมแปร์ สิ่งที่ลดลงผ่านมันคือแรงดันไฟฟ้า (พลังงานต่อประจุ) ไม่ใช่กระแสไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า คืออัตราการไหลของประจุ, $I = dQ/dt$, ในหน่วย แอมแปร์ (C/s). กระแสไฟฟ้าแบบปกติ วิ่งในทางที่ $+$ ประจุบวก จะไป (ตรงข้ามกับการลอยตัวของอิเล็กตรอน). ในสายไฟแบบอนุกรมกระแสไฟฟ้าคงที่ — อุปกรณ์ใช้พลังงาน ไม่ใช่กระแสไฟฟ้า