วงจรไฟฟ้า – ปัญหาและวิธีแก้ไข

วงจรไฟฟ้า – ปัญหาและวิธีแก้ไข

1. กำหนดให้ R ₁ = 6 Ω, R ₂ = R ₃ = 2 Ω และแรงดันไฟฟ้า = 14 โวลต์ จงหาค่ากระแสไฟฟ้าในวงจรดังแสดงในรูปด้านล่าง

เป็นที่รู้จัก :

ตัวต้านทาน 1 (R ₁ ) = 6 โอห์ม

ตัวต้านทาน 2 (R ₂ ) = 2 Ω

ตัวต้านทาน 3 (R ₃ ) = 2 โอห์ม

แรงดันไฟฟ้า (V) = 14 โวลต์

ต้องการ:กระแสไฟฟ้า (I)

วิธีการแก้ปัญหา:

ตัวต้านทานเทียบเท่า (R):

R2 และ R3 _ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/2 + 1/2 = 2/2

R ₂₃ = 2/2 = 1 โอห์ม

R ₁และ R ₂₃ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R = R ₁ + R ₂₃ = 6 Ω + 1 Ω

R = 7Ω

กระแสไฟฟ้า (I) :

I = V / R = 14 / 7 = 2 แอมแปร์

2. วงจรไฟฟ้าใดในภาพด้านล่างมีกระแสไฟฟ้ามากกว่ากัน

วิธีการแก้ปัญหา:

ความต้านทานของตัวต้านทานคือ R และแรงดันไฟฟ้าคือ V

คำตอบ ก.

R1 , R2 _และ R3 _ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

R _A = R ₁ + R ₂ + R ₃ = R + R + R = 3R

กระแสไฟฟ้า (I) :

คำตอบ B.

R1 , R2 _และ R3 _ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

1/R = 1/R ₁ + 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/R + 1/R + 1/R = 3/R

R _B = R/3

กระแสไฟฟ้า (I) :

คำตอบ C.

R2 และ R3 _ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/R + 1/R = 2/R

R ₂₃ = R/2

R ₁และ R ₂₃ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R _C = R ₁ + R ₂₃ = R + R/2 = 2R/2 + R/2 = 3R/2

กระแสไฟฟ้า (I) :

คำตอบ D.

R1 และ R2 _ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

1/R ₁₂ = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/R + 1/R = 2/R

R ₁₂ = R/2

R ₁₂และ R ₃ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R _D = R ₁₂ + R ₃ = R/2 + R = R/2 + 2R/2 = 3R/2

กระแสไฟฟ้า (I) :

3. R₁ ₌ 4 โอห์ม, R₂ ₌ 6 โอห์ม, R₃ ₌ 2 โอห์ม และ V = 24 โวลต์ กระแสไฟฟ้าในวงจรดังแสดงในรูปด้านล่างมีค่าเท่าใด

เป็นที่รู้จัก :

ตัวต้านทาน 1 (R ₁ ) = 4 โอห์ม

ตัวต้านทาน 2 (R ₂ ) = 6 โอห์ม

ตัวต้านทาน 3 (R ₃ ) = 2 โอห์ม

แรงดันไฟฟ้า (V) = 24 โวลต์

ต้องการ:กระแสไฟฟ้าในวงจร

วิธีการแก้ปัญหา:

R1 , R2 _และ R3 _ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃ = 4 + 6 + 2

R = 12 โอห์ม

กระแสไฟฟ้า:

I = V / R = 24 / 12 = 2 แอมแปร์

4. วงจรไฟฟ้าใดในภาพด้านล่างมีกระแสไฟฟ้ามากกว่ากัน

Solution

กระแสไฟฟ้าในวงจร A

ตัวต้านทานเทียบเท่า:

R ₁ = 3 โอห์ม, R ₂ = 4 โอห์ม, R ₃ = 4 โอห์ม, V = 12 โวลต์

R2 และ R3 _ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2

R ₂₃ = 2/1 = 2 โอห์ม

R ₁และ R ₂₃ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R = R ₁ + R ₂₃ = 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω

กระแสไฟฟ้า (I) :

I = V / R = 12 / 5 = 2.4 แอมแปร์

กระแสไฟฟ้าในวงจร B

ตัวต้านทานเทียบเท่า:

R ₁ = 8 โอห์ม, R ₂ = 2 โอห์ม, R ₃ = 2 โอห์ม, V = 36 โวลต์

R1 , R2 _และ R3 _ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃ = 8 + 2 + 2 = 12 โอห์ม

กระแสไฟฟ้า (I) :

I = V / R = 36 / 12 = 3 แอมแปร์

กระแสไฟฟ้าในวงจร C

ตัวต้านทานเทียบเท่า:

R ₁ = 4 โอห์ม, R ₂ = 4 โอห์ม, R ₃ = 6 โอห์ม, V = 12 โวลต์

R2 และ R3 _ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/4 + 1/4 + 1/6 = 3/12 + 3/12 + 2/12 = 8/12

R ₂₃ = 12/8 = 1.5 โอห์ม

กระแสไฟฟ้า (I) :

I = V / R = 12 / 1.5 = 8 แอมแปร์

กระแสไฟฟ้าในวงจร D

ตัวต้านทานเทียบเท่า:

R ₁ = 3 Ω, R ₂ = 3 Ω, R ₃ = 3 Ω, R ₄ = 3 Ω, R ₅ = 6 Ω, V = 24 โวลต์

R2 , R3 _และ R4 _ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ_:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂ + 1/R ₃ + 1/R ₄ = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

R ₂₃₄ = 3/3 = 1 โอห์ม

R ₁ , R ₂₃₄และ R ₅ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R = R ₁ + R ₂₃₄ + R ₅ = 3 + 1 + 6 = 9 โอห์ม

กระแสไฟฟ้า (I) :

I = V / R = 24 / 9 = 2.6 แอมแปร์

5. จากรูปภาพที่แสดงด้านล่าง จงหาค่าต่อไปนี้:

ก. ความต้านทานรวม

ข. กระแสไฟฟ้าในวงจร

ค. กระแสไฟฟ้า I ₁

ง. กระแสไฟฟ้า I ₂

เป็นที่รู้จัก :

ตัวต้านทาน 1 (R ₁ ) = 4 Ω

ตัวต้านทาน 2 (R ₂ ) = 4 Ω

ตัวต้านทาน 3 (R ₃ ) = 2 Ω

ตัวต้านทาน 4 (R ₄ ) = 3 Ω

แรงดันไฟฟ้า (V) = 12 โวลต์

วิธีการแก้ปัญหา:

ก. ความต้านทานรวม (R)

ตัวต้านทาน R2 _และตัวต้านทาน R3 ต่ออนุกรม_กันตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R ₂₃ = R ₂ + R ₃ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

ตัวต้านทาน R ₂₃และตัวต้านทาน R ₄ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂₃ + 1/R ₄ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6

R ₂₃₄ = 6/3 = 2 โอห์ม

ตัวต้านทาน R ₁และตัวต้านทาน R ₂₃₄ ต่ออนุกรม กัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R = R ₁ + R ₂₃₄ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

ความต้านทานรวมคือ 6 โอห์ม

B. กระแสไฟฟ้าในวงจร (I)

V = IR

V = แรงดันไฟฟ้า, I = กระแสไฟฟ้า, R = ความต้านทานไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้า:

I = V / R = 12 โวลต์ / 6 โอห์ม = 2 แอมป์

ค. กระแสไฟฟ้า I ₁

กระแสไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₁ = กระแสไฟฟ้าในวงจร = 2 แอมแปร์

ง. กระแสไฟฟ้า I ₂

ตัวต้านทาน R₂₃ และตัวต้านทาน R₄ ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่า R₂₃₄ = 2 โอห์ม

กระแสไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₂₃₄ = กระแสไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₁ = 2 แอมแปร์

แรงดันไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₂₃₄คือ:

V = IR ₂₃₄ = (2 A)(2 โอห์ม) = 4 โวลต์

แรงดันไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₂₃₄ = แรงดันไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₄ = แรงดันไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₂₃ = 4 โวลต์

ตัวต้านทานเทียบเท่า R ₂₃มีค่า 6 โอห์ม

กระแสไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₂₃คือ:

I = V / R = 4 โวลต์ / 6 โอห์ม = 2/3 แอมแปร์

กระแสไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₂₃ = กระแสไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₂ = กระแสไฟฟ้าในตัวต้านทาน R ₃ = 2/3 แอมแปร์

6. R ₁ = R ₂ = 10 Ω และ R ₃ = R ₄ = 8 Ω กระแสไฟฟ้าในวงจรดังแสดงในรูปด้านล่างมีค่าเท่าใด

เป็นที่รู้จัก :

ตัวต้านทาน R ₁ = ตัวต้านทาน R ₂ = 10 โอห์ม

ตัวต้านทาน R ₃ = ตัวต้านทาน R ₄ = 8 โอห์ม

แรงดันไฟฟ้า (V) = 12 โวลต์

ต้องการ:กระแสไฟฟ้า (I)

วิธีการแก้ปัญหา:

ตัวต้านทานเทียบเท่า

ตัวต้านทาน R ₃และตัวต้านทาน R ₄ต่อขนานกัน ความต้านทานรวมคือ:

1/R ₃₄ = 1/R ₃ + 1/R ₄ = 1/8 + 1/8 = 2/8

R ₃₄ = 8/2 = 4 โอห์ม

ตัวต้านทาน R ₁ , R ₂และ R ₃₄ต่ออนุกรมกัน ความต้านทานรวมคือ:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃₄ = 10 Ω + 10 Ω + 4 Ω = 24 Ω

กระแสไฟฟ้า:

I = V / R = 12 โวลต์ / 24 โอห์ม = 0,5 โวลต์/โอห์ม = 0.5 แอมป์

7. ถ้าไม่คิดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ กระแสไฟฟ้าในวงจรที่แสดงในรูปด้านล่างจะมีค่าเท่าใด

เป็นที่รู้จัก :

ตัวต้านทาน R ₁ = 3 โอห์ม

ตัวต้านทาน R ₂ = 3 โอห์ม

ตัวต้านทาน R ₃ = 6 โอห์ม

แรงดันไฟฟ้า (V) = 6 โวลต์

ต้องการ:กระแสไฟฟ้า (I)

วิธีการแก้ปัญหา:

ตัวต้านทานเทียบเท่า

ตัวต้านทาน R1 _และ R2 _ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R ₁₂ = R ₁ + R ₂ = 3 โอห์ม + 3 โอห์ม = 6 โอห์ม

ตัวต้านทาน R ₁₂และตัวต้านทาน 3 ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

1/R = 1/R ₁₂ + 1/R ₃ = 1/6 + 1/6 = 2/6

R = 6/2 = 3 โอห์ม

กระแสไฟฟ้า:

I = V / R = 6 / 3 = 2 แอมแปร์

8. กระแสไฟฟ้ารวมในวงจรดังแสดงในรูปด้านล่างมีค่าเท่าใด

เป็นที่รู้จัก :

ตัวต้านทาน R ₁ = 6 โอห์ม

ตัวต้านทาน R ₂ = 4 โอห์ม

กระแสไฟฟ้า (V) = 6 โวลต์

ความต้านทานภายใน (r) = 0.6 โอห์ม

ต้องการ:กระแสไฟฟ้า

วิธีการแก้ปัญหา:

ตัวต้านทาน R1 _และตัวต้านทาน R2 _ต่อขนานกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

1/R _P = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/6 + 1/4 = 4/24 + 6/24 = 10/24

R _P = 24/10 = 2.4 โอห์ม

ตัวต้านทาน R _Pและความต้านทานภายใน (r) ต่ออนุกรมกัน ตัวต้านทานเทียบเท่าคือ:

R = R _P + r = 2.4 โอห์ม + 0.6 โอห์ม = 3.0 โอห์ม

กระแสไฟฟ้าในวงจร:

I = V / R = 6 โวลต์ / 3 โอห์ม = 2 แอมป์

1. วงจรไฟฟ้าคืออะไร?
   • คำตอบวงจรไฟฟ้าคือเส้นทางปิดหรือวงปิดที่กระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้อย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไปประกอบด้วยแหล่งจ่ายแรงดัน (เช่น แบตเตอรี่) โหลด (เช่น ตัวต้านทาน LED มอเตอร์) และตัวนำเพื่อเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน
2. วงจรอนุกรมแตกต่างจากวงจรขนานอย่างไร?
   • คำตอบในวงจรอนุกรม ส่วนประกอบต่างๆ จะต่อกันแบบปลายต่อปลาย ดังนั้นจึงมีเส้นทางเดียวสำหรับกระแสไฟฟ้า ในวงจรขนาน ส่วนประกอบต่างๆ จะต่อกันที่จุดร่วมหรือจุดเชื่อมต่อ ทำให้มีเส้นทางหลายเส้นทางสำหรับกระแสไฟฟ้า
3. กฎของโอห์มมีความสัมพันธ์อย่างไรระหว่างแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทานในวงจร?
   • คำตอบกฎของโอห์มระบุว่ากระแสไฟฟ้า ($I$กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำระหว่างสองจุดจะแปรผันตรงกับแรงดันไฟฟ้า ($V$) ข้ามจุดทั้งสองและแปรผกผันกับความต้านทาน ($R$) มันถูกแสดงออกมาในรูปแบบนี้ I=วี/อาร์​.
4. สวิตช์มีบทบาทอย่างไรในวงจรไฟฟ้า?
   • คำตอบสวิตช์เป็นอุปกรณ์ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร เมื่อปิด สวิตช์จะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เมื่อเปิด สวิตช์จะขัดขวางหรือหยุดการไหลของกระแสไฟฟ้า
5. เหตุใดไฟฟ้าลัดวงจรจึงถือว่าอันตราย?
   • คำตอบในกรณีไฟฟ้าลัดวงจร ความต้านทานจะต่ำมาก ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลสูงมาก ซึ่งอาจนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไป ไฟไหม้ หรือความเสียหายต่อชิ้นส่วนต่างๆ และควรป้องกันด้วยฟิวส์หรือเบรกเกอร์วงจร
6. หน้าที่ของฟิวส์หรือเบรกเกอร์ในวงจรไฟฟ้าคืออะไร?
   • คำตอบทั้งฟิวส์และเบรกเกอร์เป็นอุปกรณ์ป้องกันที่ออกแบบมาเพื่อตัดวงจรหากกระแสไฟฟ้าเกินระดับความปลอดภัยที่กำหนดไว้ ฟิวส์จะ "ขาด" หรือ "ละลาย" ทำให้วงจรขาด ในขณะที่เบรกเกอร์จะ "ตัด" และสามารถรีเซ็ตได้หลังจากตัดวงจรแล้ว
7. กฎกระแสของเคิร์ชฮอฟฟ์ (KCL) อธิบายกระแสไฟฟ้าที่จุดต่อในวงจรได้อย่างไร?
   • คำตอบกฎกระแสไฟฟ้าของเคิร์ชฮอฟฟ์กล่าวว่า ผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าสู่จุดต่อเท่ากับผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากจุดต่อ นี่คือหลักการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าโดยพื้นฐาน
8. กระแสสลับ (AC) กับกระแสตรง (DC) ต่างกันอย่างไร?
   • คำตอบ: DC หมายถึงการไหลของประจุไฟฟ้าในทิศทางเดียว โดยทั่วไปมาจากแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ DC ส่วน AC นั้น หมายถึงประจุไฟฟ้าที่เปลี่ยนทิศทางเป็นระยะๆ เช่นเดียวกับไฟฟ้าที่จ่ายจากโครงข่ายไฟฟ้าในหลายประเทศ
9. ในวงจรไฟฟ้า คำว่า “กราวด์” หมายถึงอะไร?
   • คำตอบ“กราวด์” หมายถึง จุดอ้างอิงในวงจรไฟฟ้าที่ใช้วัดแรงดันไฟฟ้าอื่นๆ หรือเส้นทางส่งกลับร่วมของกระแสไฟฟ้า หรือการเชื่อมต่อทางกายภาพโดยตรงกับพื้นโลก
10. เหตุใดจึงใช้ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้า?

• คำตอบตัวเก็บประจุทำหน้าที่เก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้า ใช้ในวงจรไฟฟ้าเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น การกรอง การลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า การเชื่อมต่อและการแยกสัญญาณ AC และเป็นองค์ประกอบกำหนดเวลาในออสซิเลเตอร์