กระแส, แรงดันไฟฟ้าและผลต่างศักย์
| English | ไทย |
|---|---|
| electric current/ɪˈlektrɪk ˈkʌrənt/ | กระแสไฟฟ้า |
| potential difference/pəˈtenʃl ˈdɪfrəns/ | ต่างศักย์ |
| amperes/ˈæmpeəz/ | แอมแปร์ (amperes) |
| ammeter/ˈæmiːtə/ | แอมมิเตอร์ |
| conventional current/kənˈvenʃənl ˈkʌrənt/ | กระแสไฟฟ้าแบบปกติ |
| direct current/daɪˈrekt ˈkʌrənt/ | กระแสตรง |
| alternating current/ˈɔːltəneɪtɪŋ ˈkʌrənt/ | กระแสสลับ |
| volts/vəʊlts/ | โวลต์ |
| voltmeter/ˈvəʊltmiːtə/ | โวลต์มิเตอร์ |
อะไรกำลังไหล?
- เปิดสวิตช์โคมไฟ มีอะไรบางอย่างไหลผ่านสายไฟ — กระแสไฟฟ้า
- เซลล์ให้แรง ดัน ที่จำเป็นต่อการไหลนั้น
- สามปริมาณที่อธิบายทั้งหมด: กระแส, e.m.f. และความต่างศักย์
กระแสไฟฟ้า
- กระแสไฟฟ้า คือ การไหลของประจุไฟฟ้า, วัดในหน่วย แอมแปร์ (A) โดยใช้ แอมมิเตอร์ ต่อแบบ อนุกรม
- กระแสคือประจุที่ผ่านจุดหนึ่งทุกวินาที:
- $I$ ในแอมแปร์, $Q$ ในคูลอม (C), $t$ ในวินาที
กระแสแบบดั้งเดิมไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบ ผ่านวงจรภายนอก แอมมิเตอร์ (A) ต่อแบบอนุกรมเพื่อวัดกระแส
ตัวอย่างคำนวณ. กระแส $2\ \text{A}$ ไหลเป็นเวลา $30\ \text{s}$. ประจุ $= It = 2 \times 30 = 60\ \text{C}$.
กระแสแบบดั้งเดิม vs การไหลของอิเล็กตรอน. กระแสแบบดั้งเดิมวาดจาก $+$ ไปยัง $-$, แต่ อิเล็กตรอน จริงๆ ในสายโลหะเคลื่อนที่ในทิศทาง ตรงข้าม ($-$ ไปยัง $+$). ธรรมเนียมนี้ถูกกำหนดก่อนการค้นพบอิเล็กตรอน และเรายังใช้มันในวันนี้
กฎของโอห์ม
V = IR
สำหรับตัวนำแบบโอห์ม กระแสแปรผันตรงกับแรงดัน — ความชันคือ 1/ความต้านทาน
ประจุ $30\ \text{C}$ ไหลผ่านจุดหนึ่งใน $10\ \text{s}$. กระแสไฟฟ้ามีค่าเท่าไร, ในหน่วย A?
$I = \dfrac{Q}{t} = \dfrac{30}{10} = 3.0\ \text{A}$.
กระแส $2.0\ \text{A}$ ไหลเป็นเวลา $5.0\ \text{s}$. มีประจุทั้งหมดเท่าใดที่ไหลผ่าน, ในหน่วย C?
$Q = It = 2.0 \times 5.0 = 10\ \text{C}$.
เครื่องวัดแอมแปร์ต้องเชื่อมต่ออย่างไรเพื่อวัดกระแสที่ไหลผ่านหลอดไฟ?
เครื่องวัดแอมแปร์ต่อแบบอนุกรมเพื่อให้กระแสเดียวกันไหลผ่านทั้งเครื่องวัดและหลอดไฟ (เครื่องวัดโวลต์มิเตอร์จะต่อแบบขนาน)
ทิศทางและประเภทของกระแส
- กระแสแบบดั้งเดิม ไหลจาก + ไป − รอบด้านนอกของเซลล์
- อิเล็กตรอน อิสระในโลหะเคลื่อนที่จริงในทิศทาง อื่น (− ไป +)
- กระแสตรง (d.c.) ไหลไปทางเดียวเสมอ (เช่นจากแบตเตอรี่) กระแสสลับ (a.c.) เปลี่ยนทิศทางซ้ำๆ (เช่นไฟฟ้าจากสายส่ง)
กระแสตรงไหลในทิศทางเดียวอย่างคงที่; กระแสสลับเปลี่ยนทิศทางซ้ำๆ ตัดจุดศูนย์หลายครั้งต่อวินาที
ตัวต้านทาน ส่วนประกอบที่ควบคุมกระแสไฟในวงจร
กระแสปกติไหลรอบเซลล์จาก:
กระแสปกติกำหนดให้ไหลจาก + ไปยัง − ส่วนอิเล็กตรอนเองจะลอยตัวในทิศทางตรงกันข้าม (− ไปยัง +)
แรงดันไฟฟ้าและแรงต่างศักย์
- ทั้งสองวัดเป็นหน่วย โวลต์ (V) และทั้งสองคือ งานที่ทำต่อประจุหนึ่งหน่วย:
- e.m.f. คือพลังงานที่แหล่งจ่ายให้ต่อคูลอมบ์หนึ่งเพื่อขับเคลื่อนประจุรอบ ทั้ง วงจร
- แรงต่างศักย์ (p.d.) คือพลังงานที่แต่ละคูลอมบ์สูญเสีย ในส่วนประกอบหนึ่ง
- โวลต์มิเตอร์ ใช้วัดค่าเหล่านี้ โดยต่อ แบบขนาน (ข้ามส่วนประกอบ)
เซลล์ไฟฟ้าทำ $120\ \text{J}$ J ของงานในการเคลื่อนย้ายประจุ $60\ \text{C}$ C รอบวงจร ค่า e.m.f. ของมันคือเท่าใด V?
$E = \dfrac{W}{Q} = \dfrac{120}{60} = 2.0\ \text{V}$.
โวลต์มิเตอร์ถูกเชื่อมต่อ:
โวลต์มิเตอร์วัด p.d. ข้ามองค์ประกอบ ดังนั้นจึงต่อแบบขนานกับมัน
จับคู่ปริมาณไฟฟ้าแต่ละข้อกับความหมายของมัน
แต่ละรายการเชื่อมโยงพจน์กับความหมายที่ถูกต้อง
คุณเข้าใจแล้ว
- กระแส = การไหลของประจุ: $I = \dfrac{Q}{t}$; แอมมิเตอร์ต่อ แบบอนุกรม, หน่วยเป็นแอมแปร์
- กระแสตาม convention + → −; อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ − → +; d.c. ไปทางเดียว, a.c. เปลี่ยนทิศทาง
- e.m.f. (ทั้งวงจร) และ p.d. (ส่วนประกอบหนึ่ง) มีหน่วยเป็น $\dfrac{W}{Q}$ โวลต์
- โวลต์มิเตอร์ต่อ แบบขนาน