ຕົວຢ່າງຄຳຖາມ ແລະ ການສົນທະນາກ່ຽວກັບກະແສໄຟຟ້າ
ກະແສໄຟຟ້າເປັນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານໃນຟີຊິກ, ເຊິ່ງມີຄວາມສຳຄັນບໍ່ພຽງແຕ່ໃນການສຶກສາທາງວິຊາການເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງສຳຄັນໃນຊີວິດປະຈຳວັນ, ອຸດສາຫະກຳ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ທັນສະໄໝອີກດ້ວຍ. ການເຂົ້າໃຈກະແສໄຟຟ້າຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດໃຊ້ງານອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກຕ່າງໆ, ເຂົ້າໃຈລະບົບພະລັງງານ, ແລະ ແມ່ນແຕ່ສ້າງ ຫຼື ສ້ອມແປງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ. ບົດຄວາມນີ້ຈະຍົກຕົວຢ່າງບັນຫາ ແລະ ການສົນທະນາຫຼາຍຢ່າງກ່ຽວກັບກະແສໄຟຟ້າເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານເຂົ້າໃຈຫົວຂໍ້ນີ້ຢ່າງເລິກເຊິ່ງ.
ຄໍານິຍາມຂອງກະແສໄຟຟ້າ
ກະແສໄຟຟ້າແມ່ນການໄຫຼຂອງປະຈຸໄຟຟ້າຜ່ານຕົວນຳ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະຢູ່ໃນຮູບແບບຂອງເອເລັກຕຣອນຜ່ານຕົວນຳເຊັ່ນ: ສາຍທອງແດງ. ກະແສໄຟຟ້າວັດແທກເປັນແອມແປ (A), ເຊິ່ງເປັນຫົວໜ່ວຍພື້ນຖານໃນລະບົບຫົວໜ່ວຍສາກົນ (SI).
ກົດເກນຂອງໂອມ
ຫຼັກການພື້ນຖານອັນໜຶ່ງທີ່ໃຊ້ເພື່ອອະທິບາຍກະແສໄຟຟ້າແມ່ນກົດເກນຂອງໂອມ. ກົດເກນນີ້ລະບຸວ່າ "ກະແສໄຟຟ້າຜ່ານຕົວນຳລະຫວ່າງສອງຈຸດແມ່ນສັດສ່ວນໂດຍກົງກັບແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ຂ້າມຈຸດສອງຈຸດ ແລະ ສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບຄວາມຕ້ານທານ." ສູດຄະນິດສາດສຳລັບກົດເກນຂອງໂອມແມ່ນ:
\[ I = \frac{V}{R} \]
ຢູ່ໃສ:
- \( I \) ແມ່ນກະແສໄຟຟ້າໃນແອມແປ (A),
- \( V \) ແມ່ນແຮງດັນເປັນໂວນ (V),
– (R) ແມ່ນຄວາມຕ້ານທານທີ່ມີໜ່ວຍເປັນ ohms (Ω).
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ການຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າໂດຍໃຊ້ກົດຂອງໂອມ
ຄຳຖາມ:
ໃຫ້ສາຍທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານ 10 ໂອມ ແລະ ແຮງດັນໄຟຟ້າ 20 ໂວນ ທີ່ໃຊ້ກັບປາຍສາຍ, ໃຫ້ຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານສາຍ.
ເປບບາຮາຊານ:
ໃຊ້ສູດກົດເກນຂອງໂອມ:
\[ I = \frac{V}{R} \]
ຢູ່ໃສ:
-\( V = 20 \text{ V} \),
-\( R = 10 \text{ Ω} \).
\[ I = \frac{20 \text{ V}}{10 \text{ Ω}} = 2 \text{ A} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານສາຍແມ່ນ 2 ແອມແປ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2: ການຄິດໄລ່ແຮງດັນໂດຍໃຊ້ກົດຂອງໂອມ
ຄຳຖາມ:
ແບັດເຕີຣີສົ່ງກະແສໄຟຟ້າ 3 ແອມແປຣ໌ຜ່ານຕົວຕ້ານທານ 15 ໂອມ. ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ແບັດເຕີຣີສົ່ງມາແມ່ນເທົ່າໃດ?
ເປບບາຮາຊານ:
ໃຊ້ສູດກົດເກນຂອງໂອມເຊິ່ງຖືກດັດແປງເປັນ:
\[ V = I \ຄູນ R \]
ຢູ່ໃສ:
-\( I = 3 \text{ A} \),
-\( R = 15 \text{ Ω} \).
\[ V = 3 \text{ A} ຄູນ 15 \text{ Ω} = 45 \text{ V} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ແຮງດັນໄຟຟ້າທີ່ສະໜອງໃຫ້ໂດຍແບັດເຕີຣີແມ່ນ 45 ໂວນ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 3: ການຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານໂດຍໃຊ້ກົດຂອງໂອມ
ຄຳຖາມ:
ວົງຈອນມີແຮງດັນ 12 ໂວນ ແລະ ກະແສໄຟຟ້າ 4 ແອມແປ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ຄ່າຄວາມຕ້ານທານຂອງວົງຈອນ.
ເປບບາຮາຊານ:
ໃຊ້ສູດກົດເກນຂອງໂອມເຊິ່ງຖືກດັດແປງເປັນ:
\[ R = \frac{V}{I} \]
ຢູ່ໃສ:
-\( V = 12 \text{ V} \),
-\( I = 4 \text{ A} \).
\[ R = \frac{12 \text{ V}}{4 \text{ A}} = 3 \text{ Ω} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ຄ່າຄວາມຕ້ານທານໃນວົງຈອນແມ່ນ 3 ohms.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 4: ວົງຈອນອະນຸກົມ
ຄຳຖາມ:
ຕົວຕ້ານທານສອງຕົວ, ແຕ່ລະຕົວມີຄວາມຕ້ານທານ 6 ໂອມ ແລະ 4 ໂອມ, ຖືກເຊື່ອມຕໍ່ແບບອະນຸກົມກັບແຫຼ່ງຈ່າຍໄຟຟ້າ 20 ໂວນ. ຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານວົງຈອນ.
ເປບບາຮາຊານ:
ສຳລັບຕົວຕ້ານທານທີ່ຕໍ່ອະນຸກົມ, ຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດ \( R_{\text{total}} \) ແມ່ນຜົນບວກຂອງຄວາມຕ້ານທານແຕ່ລະອັນ:
\[ R__{\text{total}} = R_1 + R_2 = 6 \text{ Ω} + 4 \text{ Ω} = 10 \text{ Ω} \]
ໃຊ້ສູດກົດເກນຂອງໂອມ:
\[ I = \frac{V}{R_{\text{total}}} \]
ຢູ່ໃສ:
-\( V = 20 \text{ V} \),
– \( R_{\text{total}} = 10 \text{ Ω} \).
\[ I = \frac{20 \text{ V}}{10 \text{ Ω}} = 2 \text{ A} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານວົງຈອນແມ່ນ 2 ແອມແປ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 5: ວົງຈອນຂະໜານ
ຄຳຖາມ:
ຕົວຕ້ານທານສອງຕົວ, ແຕ່ລະຕົວມີຄວາມຕ້ານທານ 8 ໂອມ ແລະ 4 ໂອມ, ຖືກເຊື່ອມຕໍ່ຂະໜານກັບແຫຼ່ງຈ່າຍໄຟຟ້າ 12 ໂວນ. ຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດທີ່ໄຫຼຜ່ານວົງຈອນ.
ເປບບາຮາຊານ:
ກ່ອນອື່ນໝົດ, ໃຫ້ຄິດໄລ່ຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດ \( R_{\text{total}} \) ຂອງຕົວຕ້ານທານທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ຂະໜານໂດຍໃຊ້ສູດ:
\[ \frac{1}{R_{\text{total}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \]
ຢູ່ໃສ:
-\( R_1 = 8 Ω),
-\( R_2 = 4 \text{ Ω} \).
\[ \frac{1}{R_{\text{total}}} = \frac{1}{8 \text{ Ω}} + \frac{1}{4 \text{ Ω}} = \frac{1}{8} + \frac{2}{8} = \frac{3}{8} \]
\[ R_{\text{total}} = \frac{8}{3} \approx 2.67 \text{ Ω} \]
ໃຊ້ສູດກົດເກນຂອງໂອມ:
\[ I = \frac{V}{R_{\text{total}}} \]
ຢູ່ໃສ:
-\( V = 12 \text{ V} \),
– \( R_{\text{ທັງໝົດ}} \ປະມານ 2.67 \text{ Ω} \).
\[ I \approx \frac{12 \text{ V}}{2.67 \text{ Ω}} \approx 4.49 \text{ A} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດທີ່ໄຫຼຜ່ານວົງຈອນແມ່ນປະມານ 4.49 ແອມແປ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 6: ການໃຊ້ກົດໝາຍຂອງ Kirchoff
ກົດໝາຍຂອງ Kirchoff
ມີກົດໝາຍຂອງ Kirchoff ສອງຢ່າງທີ່ມັກໃຊ້ໃນການວິເຄາະວົງຈອນໄຟຟ້າຄື:
1. ກົດເກນກະແສໄຟຟ້າຂອງ Kirchoff (KCL): ປະລິມານກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼເຂົ້າຈຸດໜຶ່ງແມ່ນເທົ່າກັບປະລິມານກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼອອກຈາກຈຸດນັ້ນ.
2. ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍແຮງດັນຂອງ Kirchoff (KVL): ຜົນບວກຂອງແຮງດັນໃນວົງຈອນປິດຕ້ອງເທົ່າກັບສູນ.
ຄຳຖາມ:
ໃຫ້ວົງຈອນທີ່ມີສອງກິ່ງຂະໜານກັນ. ກິ່ງທຳອິດມີຕົວຕ້ານທານ 3 ໂອມ ແລະ ກິ່ງທີສອງມີຕົວຕ້ານທານ 6 ໂອມ, ທັງສອງເຊື່ອມຕໍ່ກັບແຫຼ່ງຈ່າຍໄຟຟ້າ 18 ໂວນ. ຄິດໄລ່ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານແຕ່ລະກິ່ງ ແລະ ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດໃນວົງຈອນ.
ເປບບາຮາຊານ:
ໃຊ້ກົດຂອງໂອມສຳລັບແຕ່ລະສາຂາ:
ສຳລັບສາຂາທຳອິດ:
\[ I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{18 \text{ V}}{3 \text{ Ω}} = 6 \text{ A} \]
ສຳລັບສາຂາທີສອງ:
\[ I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{18 \text{ V}}{6 \text{ Ω}} = 3 \text{ A} \]
ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດແມ່ນຜົນລວມຂອງກະແສໄຟຟ້າຈາກທັງສອງສາຂາ:
\[ I_{\text{total}} = I_1 + I_2 = 6 \text{ A} + 3 \text{ A} = 9 \text{ A} \]
ສະນັ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຜ່ານແຕ່ລະສາຂາແມ່ນ 6 ແອມແປ ແລະ 3 ແອມແປ, ແລະ ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດທີ່ໄຫຼໃນວົງຈອນແມ່ນ 9 ແອມແປ.
ໂດຍການນໍາໃຊ້ຕົວຢ່າງ ແລະ ຄໍາອະທິບາຍຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາຫວັງວ່າທ່ານຈະໄດ້ຮັບຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າກ່ຽວກັບກະແສໄຟຟ້າ. ການຮຽນຮູ້ແນວຄວາມຄິດຕ່າງໆເຊັ່ນ: ກົດຂອງໂອມ, ວົງຈອນອະນຸກົມ ແລະ ຂະໜານ, ແລະ ກົດຂອງ Kirchoff ແມ່ນກຸນແຈສໍາຄັນໃນການແກ້ໄຂບັນຫາຕ່າງໆທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບກະແສໄຟຟ້າໃນຟີຊິກ.
