แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานวงจรอนุกรม

วงจรไฟฟ้า (Electrical circuit) คือ การนำแหล่งจ่ายไฟฟ้าจ่ายแรงดันและกระแสให้กับโหลดโดยใช้ลวดตัวนำ เป็นการนำเอาสายไฟฟ้าหรือตัวนำไฟฟ้าที่เป็นเส้นทางเดินให้กระแสไฟฟ้า สามารถไหลผ่านต่อถึงกันได้นั้น เราเรียกว่า วงจรไฟฟ้า (Electrical circuit) การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ที่อยู่ภายในวงจรจะเริ่มจากแหล่งจ่ายไฟไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้า ดังการแสดงการต่อวงจรไฟฟ้าเบื้องต้น โดยการต่อแบตเตอรี่ต่อเข้ากับหลอดไฟ หลอดไฟฟ้าสว่างได้เพราะว่ากระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรไฟฟ้า และ เมื่อหลอดไฟฟ้าดับก็เพราะว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจร เนื่องจากสวิตซ์เปิดวงจรไฟฟ้าอยู่

แสดง องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า

ในวงจรไฟฟ้า กระแสตรงจะต่อจากขั้วบวกไปยังขั้วลบและใช้สวิตช์เป็นตัวเปิดปิดการไหลของกระแสไฟฟ้า การที่จะทำให้แรงดัน และกระแสไหลผ่านโหลดได้จะต้องมีองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า

องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า

1. แหล่งจ่ายไฟฟ้า คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการจ่ายแรงดันและกระแสให้กับวงจร เช่น แบตเตอรี่ ,ถ่านไฟฉาย ,เครื่องจ่ายไฟ ,ไดนาโม และ เจนเนอร์เรเตอร์ เป็นต้น

2. ลวดตัวนำ คือ อุปกรณ์ที่นำมาต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าจากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่ง เพื่อจ่ายแรงดันและกระแสไฟฟ้าให้กับโหลดลวดตัวนำที่นำกระแสไฟฟ้าได้ดีที่สุด คือ เงิน แต่เนื่องจากเงินมีราคาแพงมากจึงนิยมใช้ทองแดง ซึ่งมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าได้ดีพอสมควรและราคาไม่แพงมากนัก นอกจากนี้ยังยังมีโลหะชนิดอื่นๆ ที่สามารถนำไฟฟ้าได ้เช่น ทองคำ ,ดีบุก ,เหล็ก ,อลูมิเนียม ,นิเกิล ฯ ล ฯ เป็นต้น

แสดง อปุกรณ์ที่นำมาใช้ต่อเป็น ลวดตัวนำ

3. โหลดหรือภาระทางไฟฟ้า คือ อุปกรณ์ทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่นำมาต่อในวงจรเพื่อใช้งาน เช่น ตู้เย็น, โทรทัศน์, พัดลม, เครื่องปรับอากาศ, เตารีด, หลอดไฟ, ตัวต้นทาน เป็นต้น

แสดง อุปกรณ์ที่นำมาต่อเป็นโหลดทางไฟฟ้า

4. สวิตช์ คือ อุปกรณ์ที่ใช้ในการปิดหรือเปิดวงจร ในกรณีที่เปิดวงจรก็จะทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าจ่ายให้กับโหลดในทางปฏิบัติการต่อวงจรไฟฟ้า จะต้องต่อสวิตช์เข้าไปในวงจรเพื่อทำหน้าที่ ตัดต่อ และควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า

แสดง อุปกรณ์ที่ใช้เป็นสวิตช์ในวงจร

5. ฟิวส์ คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ ในการป้องกันไม่ให้วงจรไฟฟ้าหรือ อุปกรณ์ได้รับความเสียหาย เนื่องจากการทำงานผิด ปกติของวงจร เช่น โหลดเกิน หรือ เกิดการลัดวงจร เมื่อเกิดการผดิปกติฟิวส์จะทำหน้าที่ ในการเปิดวงจรที่เรียกว่า ฟิวส์ขาดนั่นเอง

แสดง อปุกรณ์ที่ใช้เป็นฟิวส์ในวงจร

แบบวงจรไฟฟ้า

ส่วนสำคัญของวงจรไฟฟ้าคือการต่อโหลดใช้งาน โหลดที่นำมาต่อใช้งานในวงจรไฟฟ้าสามารถต่อได้เป็น 3 แบบด้วยกัน ได้แก่ วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม (Series Electrical Circuit) วงจรไฟฟ้าแบบขนาน (Parallel Electrical Circuit) และวงจรไฟฟ้าแบบผสม (Series – Parallel Electrical Circuit)

วงจรไฟฟ้า แบบอนุกรม

จรอนุกรมหมายถึง การนำเอาอุปกรณ์ทางไฟฟ้ามาต่อกันในลักษณะที่ปลายด้านหนึ่งของอุปกรณ์ตัวที่ 1 ต่อเข้ากับอุปกรณ์ตัวที่ 2 จากนั้นนำปลายที่เหลือของอุปกรณ์ตัวที่ 2 ไปต่อกับอุปกรณ์ตัวที่ 3 และจะต่อลักษณะนี้ไปเรื่อยๆ ซึ่งการต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียว กระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกๆจุด ค่าความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมนั้นคือการนำเอาค่าความต้านทานทั้งหมดนำมารวมกันส่วนแรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้นแรงดันจะปรากฎคร่อมตัวต้านทานทุกตัวที่จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าไม่เท่ากันโดยสามารถคำนวนหาได้จาก กฎของโอห์ม

คุณสมบัติที่สำคัญของ วงจรอนุกรม
1 กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านเท่ากันและมีทิศทางเดียวกันตลอดทั้งวงจร
2 ความต้านทานรวมของวงจรจะมีค่าเท่ากับผลรวมของความต้านทานแต่ละตัวในวงจรรวมกัน
3 แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมส่วนต่างๆ ของวงจร เมื่อนำมารวมกันแล้วจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่แหล่งกำเนิด

วงจรไฟฟ้า แบบขนาน

วงจรที่เกิดจากการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปให้ขนานกับแหล่งจ่ายไฟมีผลทำให้ ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าเท่ากัน ส่วนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าจะมีตั้งแต่ 2 ทิศทางขึ้นไปตามลักษณะของสาขาของวงจรส่วนค่าความต้านทานรวมภายในวงจรขนานจะมีค่าเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของค่าความต้านทานทุกตัวรวมกัน ซึ่งค่าความต้านทานรวมภายในวงจรไฟฟ้าแบบขนานจะมีค่าน้อยกว่าค่าความต้านทานภายในสาขาที่มีค่าน้อยที่สุดเสมอ และค่าแรงดันที่ตกคร่อมความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวจะมีค่าเท่ากับแรงเคลื่อนของแหล่งจ่าย

คุณสมบัติที่สำคัญของ วงจรขนาน
1 กระแสไฟฟ้ารวมของวงจรขนาน จะมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าย่อยที่ไหลในแต่ละสาขาของวงจรรวมกัน
2 แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมส่วนต่างๆ ของวงจร จะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่แหล่งกำเนิด
3 ความต้านทานรวมของวงจร จะมีค่าน้อยกว่าความต้านทานตัวที่น้อยที่สุดที่ต่ออยู่ในวงจร

วงจรไฟฟ้า แบบผสม

เป็นการต่อวงจรไฟฟ้าโดยการต่อรวมกันระหว่าง วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมกับวงจรไฟฟ้าแบบขนาน ภายในวงจรโหลดบางตัวต่อวงจรแบบอนุกรม และโหลดบางตัวต่อวงจรแบบขนาน การต่อวงจรไม่มีมาตรฐานตายตัว เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะการต่อวงจรตามต้องการ การวิเคราะห์แก้ปัญหาของวงจรผสม ต้องอาศัยหลักการทำงานตลอดจนอาศัยคุณสมบัติของวงจรไฟฟ้าทั้ง แบบอนุกรม และ แบบขนาน ลักษณะการต่อวงจรไฟฟ้า แบบผสม

แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานในวงจรอนุกรมขึ้นอยู่กับอะไร

แรงดันตกคร่อมความต้านทานแต่ละตัวในวงจรอนุกรมมีค่าเท่าใด

แรงดันในวงจรอนุกรม มีค่าเท่าใด

คุณสมบัติของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานในวงจรขนานเป็นอย่างไร