เนื้อหา

• ที่จะก้าว
• ส่วนที่ 1 ของ 4: การทำความเข้าใจคำศัพท์พื้นฐาน
• ส่วนที่ 2 จาก 4: กำหนดกระแสรวมของวงจรอนุกรม
• ส่วนที่ 3 ของ 4: การคำนวณกระแสรวมในวงจรคู่ขนาน
• ส่วนที่ 4 ของ 4: การแก้ตัวอย่างด้วยวงจรขนาน
• เคล็ดลับ
• เงื่อนไข

วิธีที่ง่ายที่สุดในการจินตนาการถึงการเชื่อมต่อแบบอนุกรมคือโซ่ของส่วนประกอบ ส่วนประกอบจะถูกเพิ่มตามลำดับและจัดแนว มีเส้นทางเดียวเท่านั้นที่อิเล็กตรอนและแลนดิ้งสามารถไหลผ่านได้ เมื่อคุณมีแนวคิดพื้นฐานว่าการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเกี่ยวข้องกับอะไรคุณสามารถเรียนรู้วิธีคำนวณกระแสไฟฟ้าทั้งหมด

ที่จะก้าว

ส่วนที่ 1 ของ 4: การทำความเข้าใจคำศัพท์พื้นฐาน

1. ทำความคุ้นเคยว่าโฟลว์คืออะไร กระแสคือการเคลื่อนที่ของพาหะที่มีประจุไฟฟ้าเช่นอิเล็กตรอนกระแสของประจุต่อหน่วยเวลา แต่ประจุคืออะไรและอิเล็กตรอนคืออะไร? อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ ประจุเป็นคุณสมบัติของสสารที่ใช้ในการระบุว่าบางสิ่งบางอย่างมีประจุบวกหรือลบ เช่นเดียวกับแม่เหล็กประจุที่เท่ากันจะขับไล่ซึ่งกันและกันและประจุที่ต่างกันจะดึงดูดซึ่งกันและกัน
   • เราสามารถอธิบายสิ่งนี้ด้วยน้ำ น้ำประกอบด้วยโมเลกุล H2O ซึ่งย่อมาจากพันธะของไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอม เรารู้ว่าอะตอมออกซิเจนและไฮโดรเจนสองอะตอมรวมกันเป็นโมเลกุลของน้ำ (H2O)
   • น้ำไหลประกอบด้วยโมเลกุลนี้นับล้านล้านโมเลกุล เราสามารถเปรียบเทียบปริมาณน้ำที่ไหลกับกระแสไฟฟ้า โมเลกุลที่มีอิเล็กตรอน และประจุกับอะตอม
2. ทำความเข้าใจว่าแรงดันไฟฟ้าหมายถึงอะไร แรงดันไฟฟ้าคือ "แรง" ที่ขับเคลื่อนกระแส เพื่อให้แสดงแรงดันไฟฟ้าได้ดีที่สุดเราใช้แบตเตอรี่เป็นตัวอย่าง ภายในแบตเตอรี่เป็นชุดของปฏิกิริยาทางเคมีที่ทำให้อิเล็กตรอนสร้างขึ้นที่ขั้วบวกของแบตเตอรี่
   • ตอนนี้ถ้าเราต่อจุดเชื่อมต่อบวกของตัวกลาง (เช่นสายไฟ) เข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่อิเล็กตรอนจะเริ่มเคลื่อนที่เพื่อเคลื่อนที่ออกจากกันเพราะอย่างที่เราได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ประจุที่เท่ากันจะขับไล่ซึ่งกันและกัน
   • นอกจากนี้เนื่องจากกฎการอนุรักษ์ประจุ (ซึ่งระบุว่าประจุสุทธิของระบบที่แยกได้จะต้องคงเดิม) อิเล็กตรอนจะพยายามปรับสมดุลของประจุไฟฟ้าโดยการเคลื่อนที่จากความเข้มข้นของอิเล็กตรอนที่สูงกว่าไปยังความเข้มข้นที่ต่ำกว่าหรือ จากขั้วบวกไปยังขั้วลบตามลำดับ
   • การเคลื่อนไหวนี้สร้างความต่างศักย์ในแต่ละปลายซึ่งตอนนี้เราสามารถเรียกแรงดันไฟฟ้าได้
3. รู้ว่าความต้านทานคืออะไร ในทางกลับกันความต้านทานคือความต้านทานขององค์ประกอบบางอย่างต่อการไหลของประจุ
   • ตัวต้านทานเป็นองค์ประกอบที่มีความต้านทานอย่างมีนัยสำคัญ พวกมันถูกวางไว้ในสถานที่บางแห่งภายในวงจรหรือวงจรเพื่อควบคุมการไหลของประจุหรืออิเล็กตรอน
   • หากไม่มีตัวต้านทานอิเล็กตรอนจะไม่ถูกควบคุมและอุปกรณ์อาจชาร์จไฟมากเกินไปและเสียหายหรือลุกไหม้จากความร้อนสูงเกินไป

ส่วนที่ 2 จาก 4: กำหนดกระแสรวมของวงจรอนุกรม

1. กำหนดความต้านทานรวมของวงจร ลองนึกภาพฟางที่ทำให้คุณดื่ม บีบด้วยหลาย ๆ นิ้ว คุณสังเกตเห็นอะไร? การไหลของน้ำจะลดลง การบีบตัวก่อให้เกิดการต่อต้าน นิ้วของคุณปิดกั้นน้ำ (ซึ่งแสดงถึงการไหล) เนื่องจากการบีบเกิดขึ้นเป็นเส้นตรงจึงเกิดขึ้นเป็นชุด จากตัวอย่างนี้เป็นไปตามความต้านทานรวมของตัวต้านทานในอนุกรม:
   • R (รวม) = R1 + R2 + R3
2. กำหนดแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดของตัวต้านทาน โดยปกติจะได้รับแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดอยู่แล้ว แต่ในกรณีที่ได้รับแรงดันไฟฟ้าแต่ละตัวเราสามารถใช้สมการต่อไปนี้:
   • V (รวม) = V1 + V2 + V3
   • แต่ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น? อีกครั้งโดยใช้การเปรียบเทียบฟางคุณคาดหวังว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณบีบฟาง? จากนั้นต้องใช้ความพยายามมากขึ้นเพื่อให้น้ำผ่านฟาง ความพยายามทั้งหมดที่คุณต้องทำนั้นเกิดจากแรงส่วนบุคคลที่จำเป็นสำหรับแต่ละนิป
   • "แรง" ที่ต้องใช้เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าเพราะมันขับเคลื่อนการไหลของน้ำ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องธรรมดาที่แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดเป็นผลมาจากการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าแต่ละตัวในตัวต้านทานแต่ละตัว
3. คำนวณกระแสไฟฟ้าทั้งหมดในระบบ อีกครั้งโดยใช้การเปรียบเทียบฟาง: มีอะไรเปลี่ยนแปลงไปในปริมาณน้ำแม้ว่าคุณจะบีบฟางหรือไม่? ไม่ แม้ว่าอัตราการดื่มน้ำจะเปลี่ยนไป แต่ปริมาณน้ำที่คุณสามารถดื่มได้ก็ยังคงเท่าเดิม และถ้าคุณดูปริมาณน้ำที่เข้าและออกอย่างใกล้ชิดมากขึ้นการบีบจะเท่ากันเนื่องจากความเร็วของน้ำคงที่ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่า:
   • I1 = I2 = I3 = I (ทั้งหมด)
4. จำกฎของโอห์ม แต่คุณยังไม่ได้อยู่ที่นั่น! จำไว้ว่าเราไม่มีข้อมูลนี้ แต่เราสามารถใช้กฎของโอห์มอัตราส่วนของแรงดันกระแสและความต้านทาน:
   • V = IR
5. ลองหาตัวอย่าง ตัวต้านทานสามตัว R1 = 10Ω, R2 = 2Ωและ R3 = 9Ωเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้า 2.5V อยู่ในวงจร คำนวณกระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร ขั้นแรกให้คำนวณความต้านทานทั้งหมด:
   • R (รวม) = 10 Ω R2 + 2 Ω R3 + 9 Ω
   • ด้วยประการฉะนี้ R (รวม) = 21 Ω
6. ใช้กฎของโอห์มเพื่อคำนวณกระแสทั้งหมด:
   • V (รวม) = I (รวม) x R (ทั้งหมด)
   • I (รวม) = V (รวม) / R (รวม)
   • I (รวม) = 2.5 V / 21 Ω
   • I (รวม) = 0.1190 A.

ส่วนที่ 3 ของ 4: การคำนวณกระแสรวมในวงจรคู่ขนาน

1. ทำความเข้าใจว่าวงจรขนานคืออะไร ตามชื่อหมายความว่าวงจรขนานประกอบด้วยส่วนประกอบที่จัดเรียงในลักษณะขนานกัน สิ่งนี้ใช้การเดินสายหลายเส้นสร้างเส้นทางเพื่อนำกระแส
2. คำนวณแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด เนื่องจากเราได้กล่าวถึงข้อกำหนดต่างๆในส่วนก่อนหน้านี้แล้วตอนนี้เราจึงสามารถดำเนินการคำนวณได้โดยตรง ตัวอย่างเช่นใช้ท่อที่มีกิ่งก้านสองกิ่งแต่ละเส้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน เพื่อให้น้ำไหลในท่อทั้งสองหลอดต้องใช้แรงไม่เท่ากันในแต่ละหลอดหรือไม่? ไม่ คุณต้องใช้พลังงานเพียงพอที่จะให้น้ำไหล ดังนั้นเมื่อใช้การเปรียบเทียบว่าน้ำเป็นกระแสและแรงคือแรงดันไฟฟ้าเราสามารถพูดได้ว่า:
   • V (รวม) = V1 + V2 + V3
3. คำนวณความต้านทานทั้งหมด สมมติว่าคุณต้องการควบคุมน้ำที่ไหลผ่านท่อทั้งสอง คุณจะปิดกั้นท่อได้อย่างไร? คุณเพียงแค่วางบล็อกในแต่ละสาขาหรือคุณวางหลายบล็อกติดต่อกันเพื่อให้สามารถควบคุมการไหลของน้ำได้หรือไม่? คุณจะต้องทำอย่างหลัง การเปรียบเทียบแบบเดียวกันนี้ใช้กับตัวต้านทาน ตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะควบคุมกระแสได้ดีกว่าแบบขนาน สมการสำหรับความต้านทานรวมในวงจรคู่ขนานคือ:
   • 1 / R (รวม) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3)
4. คำนวณการไหลทั้งหมด กลับไปที่ตัวอย่างของเราน้ำที่ไหลจากแหล่งที่มาไปยังส้อมจะถูกแบ่งออก เช่นเดียวกับพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากมีหลายเส้นทางที่ประจุสามารถไหลได้คุณจึงสามารถพูดได้ว่ามันถูกแยกออก เส้นทางไม่จำเป็นต้องได้รับประจุเท่ากัน ขึ้นอยู่กับความต้านทานและวัสดุของส่วนประกอบในแต่ละสาขา ดังนั้นสมการกระแสรวมจึงเป็นเพียงผลรวมของกระแสทั้งหมดในทุกเส้นทาง:
   • I (ทั้งหมด) = I1 + I2 + I3
   • แน่นอนว่าเรายังไม่สามารถใช้สิ่งนี้ได้เนื่องจากเรายังไม่ทราบกระแสของแต่ละบุคคล ในกรณีนี้สามารถใช้กฎของโอห์มได้

ส่วนที่ 4 ของ 4: การแก้ตัวอย่างด้วยวงจรขนาน

1. ลองดูตัวอย่าง ตัวต้านทาน 4 ตัวแบ่งออกเป็นสองสาขาหรือเส้นทางที่เชื่อมต่อแบบขนาน ในสาขา 1 เราพบ R1 = 1 Ωและ R2 = 2 Ωและในสาขาที่สองเราพบ R3 = 0.5 Ωและ R4 = 1.5 Ω ตัวต้านทานในแต่ละแผ่นเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในสาขา 1 คือ 3 V กำหนดกระแสไฟฟ้าทั้งหมด
2. ก่อนอื่นให้กำหนดความต้านทานทั้งหมด เนื่องจากตัวต้านทานในแต่ละสาขาเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมเราจึงต้องพิจารณาความต้านทานรวมของแต่ละสาขาก่อน
   • R (รวม 1 & 2) = R1 + R2
   • R (รวม 1 & 2) = 1 Ω + 2 Ω
   • R (รวม 1 & 2) = 3 Ω
   • R (รวม 3 & 4) = R3 + R4
   • R (รวม 3 & 4) = 0.5 Ω + 1.5 Ω
   • R (รวม 3 & 4) = 2 Ω
3. ใส่สิ่งนี้ลงในสมการสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนาน ตอนนี้เนื่องจากกิ่งก้านเชื่อมต่อแบบขนานเราจะใช้สมการสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนาน
   • (1 / R (รวม)) = (1 / R (รวม 1 & 2)) + (1 / R (รวม 3 & 4))
   • (1 / R (รวม)) = (1/3 Ω) + (1/2 Ω)
   • (1 / R (รวม)) = ⅚
   • R (รวม) = 1.2 Ω
4. กำหนดแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด ตอนนี้คำนวณแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด เนื่องจากแรงดันไฟฟ้ารวมเท่ากับแรงดันไฟฟ้าแต่ละตัว:
   • V (รวม) = V1 = 3 V.
5. ใช้กฎของโอห์มเพื่อกำหนดกระแสไฟฟ้าทั้งหมด ตอนนี้เราสามารถคำนวณกระแสทั้งหมดโดยใช้กฎของโอห์ม
   • V (รวม) = I (รวม) x R (ทั้งหมด)
   • I (รวม) = V (รวม) / R (รวม)
   • I (รวม) = 3 V / 1.2 Ω
   • I (รวม) = 2.5 A.

เคล็ดลับ

• ความต้านทานรวมของวงจรขนานจะน้อยกว่าตัวต้านทานแต่ละตัวเสมอ

เงื่อนไข

• วงจร - ประกอบด้วยส่วนประกอบ (เช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุและขดลวด) เชื่อมต่อด้วยสายไฟซึ่งกระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้
• ตัวต้านทาน - ส่วนประกอบที่สามารถลดหรือต้านทานกระแสไฟฟ้าได้
• กระแส - การไหลของประจุไฟฟ้าผ่านสายไฟ หน่วยแอมแปร์ (A)
• แรงดันไฟฟ้า - งานต่อหน่วยโหลด; หน่วยแรงดันไฟฟ้า (V)
• ความต้านทาน - การวัดความต้านทานของส่วนประกอบต่อกระแสไฟฟ้า หน่วยโอห์ม (Ω)