Basic Concepts and Basic Law

Charge, Current, Voltage, and Power

ประจุไฟฟ้า (Charge)

สัญลักษณ์ Q หรือ q มีหน่วยเป็น คูลอมบ์

กระแสไฟฟ้า (Current)

สัญลักษณ์ I หรือ I มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (Ampere, A)  กระแส 1 A คือการเคลื่อนที่ของประจุ 1 c/s

I = dq/dt

การไหลของกระแสไฟฟ้า จะต้องมีกานกำหนดทั้งขนาดและทิศทางในการไหลของกระแส

แรงดันไฟฟ้า (Voltage)

            เมื่อนำอุปกรไฟฟ้ามาต่อรวมกันเป็นวงจรทางไฟฟ้าดังรูป และต่อออกเป็นขั้ว A และ B เมื่อมีการป้อนกระแสเข้าไปในขั้ว Aและออกทางขั้ว B จะปรากฏแรงดันไฟฟ้า หรือ ความต่างศักย์ไฟฟ้า ระหว่างขั้วทั้งสองขึ้น

สัญลักษณ์ V หรือ v มีหน่วยเป็นโวลต์ (Volt, V)

สังเกตเครื่องหมายของแรงดันไฟฟ้าจากรูป

กำลังไฟฟ้า (Power)

สัญลักษณ์ของกำลังไฟฟ้าคือ P หรือ p มีหน่วยเป็นวัตต์ (Watt, W)

กำลังไฟฟ้าที่อุปกรณ์ต่างๆ จะอยู่ในรูปแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวมัน และกระแสที่ไหลผ่านตัวมัน ดังสมการ

                                                       P = VI

กำลังไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ

1.      อุปกรณ์รับกำลังไฟฟ้าเข้ามา (+) (Power absorb)

2.      อุปกรณ์ส่งกำลังไฟฟ้าออกไป (-) (Power delivered)

ตัวอย่าง

                                       วงจร ก. และ วงจร ข. เปรียบเสมือนโหลด  วงจร ค เปรียบเสมือนแหล่งจ่าย

Ohm’s law

                                                                              V =IR

V = แรงดันไฟฟ้า (โวลต์)

I = กระแส (แอมแปร์)

R = ความต้านทาน (โอห์ม)

ทิศทางของกระแสและแรงดัน เมื่อใช้กฎของโอห์ม

ตัวอย่าง

ความนำ เป็นส่วนกลับของความต้านทาน มีสัญลักษณ์ G

G = 1/R หน่วยเป็น Siemens (S)

ตัวอย่าง

จงเปลี่ยนความต้านทาน 8 โอห์ม ไปเป็นความนำ

G = 1/R

    = 1/8

    = 0.125 S

จากกฎของโอห์ม สามารถนำมาคำนวณหากำลังไฟฟ้าได้ดังนี้

Node, Blanch, and Loop

Node = จุดที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปอันเป็นจุดร่วม

Blanch = ส่วนที่เป็นอุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่าง Node

พิจารณาจากรูป

Kirchhoff’s laws

KCL: ผลรวมของกระแสที่ไหลเข้าNode มีค่าเท่ากับศูนย์

>

KVL: ผลรวมของแรงดันใน Loop มีค่าเท่ากับศูนย์

ตัวอย่าง

            จากวงจร คำนวณหากำลังไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์ทุกตัวที่อยู่ในวงจรไฟฟ้า

วิธีทำ

1.  กำหนดขั้วของอุปกรณ์ในวงจร และทิศทางการไหลของกระแส

2. จาก KVL จะได้

จาก  V = IR

จะได้

3. ใช้กฎของโอห์มคำนวณหากำลังไฟฟ้าจาก

   จะได้คำตอบดังนี้

ตัวอย่าง

               จากวงจร คำนวณหากำลังไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์ทุกตัวที่อยู่ในวงจรไฟฟ้า

1.      กำหนดขั้วของอุปกรณ์ในวงจร และทิศทางการไหลของกระแส

2.      จาก KVL จะได้

ค่ากระแสที่ได้มีค่าติดลบ (-) แสดงว่าเรากำหนดทิศทางการไหลของกระแสผิด  ให้กลับทิศทางของกระแสให้ถูกต้องดังรูป และคำนวณหากำลังไฟฟ้าต่อไป

ตัวอย่าง

            จากวงจร คำนวณหากำลังไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์ทุกตัวที่อยู่ในวงจรไฟฟ้า

1.  กำหนดขั้วของอุปกรณ์ในวงจร และทิศทางการไหลของกระแส

จาก  I = V/R

        I = VG

ดังนั้น  I1 = V30 A.

           I2 = V15 A.

ได้

Voltage and Current Division

Voltage Division

Current Division

( ลองใช้กฎของโอห์ม KVL และ KCL พิสูจน์ดูนะครับ )

ตัวอย่าง  จากวงจร จงหาค่า V0 เมื่อ

1)      สภาวะ No load

2)      Load RL = 450 กิโลโอห์ม

1)    จาก

จะได้

2)

ตัวอย่าง จากวงจรจงหา I2

จาก

จะได้