วงจรไฟฟ้า
วงจรไฟฟ้า
ประกอบด้วย ความต้านทานหลายตัวต่อเข้าด้วยกันแบบต่างๆ เซลล์ไฟฟ้าหลายๆ
เซลล์ต่อเข้าด้วยกัน
มีการใช้แอมมิเตอร์
โวลต์มิเตอร์วัดในจุดต่างๆ
ซึ่งเมื่อต่อตัวนำหรือตัวต้านทานเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า
จะมี
กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวต้านทานและแหล่งกำเนิดไฟฟ้านั้น
กระแสไฟฟ้าที่เกิดก็เนื่องจากการเคลื่อนที่ของประจุ
ไฟฟ้า
โดยประจุไฟฟ้าได้รับพลังงานจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้า
แรงเคลื่อนไฟฟ้า
(electromotive
force
; e.m.f.)
แรงเคลื่อนไฟฟ้า
หรือ
electromotive force (emf ;
E) ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าใดๆ
นิยามว่า เป็นพลังงาน
ที่แหล่งกำเนิดนั้นจะสามารถให้ได้ต่อหน่วยประจุไฟฟ้า
ตัวอย่างเช่น
เมื่อกล่าวว่า
ถ่านไฟฉายก้อนหนึ่งมีแรงเคลื่อนไฟฟ้า 1.5 โวลต์ (V) หรือจูลต่อคูลอมบ์ (J/C) จะหมายความว่า
ถ่านไฟฉายก้อนนั้น สามารถให้พลังงานได้
1.5
จูลต่อประจุไฟฟ้าทุกๆ 1
คูลอมบ์ ที่เคลื่อนที่ระหว่างขั้วไฟฟ้า
ภายในถ่านไฟฉายนั้นหรืออาจหมายความว่า ถ่านไฟฉายนั้นสามารถทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วของ
ถ่านไฟฉายได้
1.5
โวลต์
เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้า
จากรูป
สัญลักษณ์  หมายถึง เซลล์ไฟฟ้า
นำโวลต์มิเตอร์ (เครื่องมือวัดความต่างศักย์ไฟฟ้า) V
มาวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วของถ่านไฟฉาย ปรากฏว่า
วัดได้ค่า
V1 ตามความหมายของแรงเคลื่อน
ไฟฟ้า
จะได้
...
ถ้าวงจรเปลี่ยนไปเป็นรูป
(ข)
โวลต์มิเตอร์อ่านได้
V2
ตอนนี้
V2 จะเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ตกคร่อม
ความต้านทาน
R
และเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วของเซลล์ไฟฟ้า
เมื่อมีความต้านทาน
R
ต่อรวมอยู่
พบว่า V2
น้อยกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า E
อธิบายได้ว่า
เพราะเซลล์ไฟฟ้ามีความต้านทานภายใน
r
ทำให้พลังงาน
ไฟฟ้าบางส่วนสูญเสียไป
โดยการอาศัยกฎของโอห์ม
และความหมายของแรงเคลื่อนไฟฟ้า และความต่างศักย์
ไฟฟ้า
จะได้
...
หรือ...
เมื่อ
...
I
เป็นกระแสไฟฟ้า
สรุปนิยาม...
แรงเคลื่อนไฟฟ้า
(electromotive
force “e.m.f.”)
หมายถึง
พลังงานไฟฟ้าที่แหล่งกำเนิด (เซลล์ไฟฟ้า)
ใช้ในการเคลื่อนประจุ
+1
คูลอมบ์
ครบวงจรพอดี จากขั้วบวกไปยังขั้วลบผ่านตัวต้านทาน
(R)
ภายนอกเซลล์และจากขั้วลบไปยังขั้วบวก
ผ่านเซลล์ไฟฟ้าภายใน
มีหน่วยเป็น
จูลต่อคูลอมบ์
หรือ โวลต์
ความต่างศักย์ไฟฟ้าภายนอกเซลล์
(VR)
หมายถึง
พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการเคลื่อนประจุ
+1 คูลอมบ์ จากขั้วบวกไปยังขั้วลบของเซลล์
โดยผ่านตัวต้านทานภายนอกเซลล์
(R) มีหน่วยเป็น
จูลต่อคูลอมบ์
หรือ
โวลต์
ความต่างศักย์ไฟฟ้าภายในเซลล์
(Vr)
หมายถึง พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการเคลื่อนประจุ
+1 คูลอมบ์
จากขั้วลบไปยังขั้วบวกของเซลล์
โดยผ่านภายในเซลล์ไฟฟ้า มีหน่วย
เป็น
จูลต่อคูลอมบ์
หรือ
โวลต์
ความต้านทานภายใน
(r)
หมายถึง
ความต้านทานภายในเซลล์ไฟฟ้า
มีหน่วย
เป็น
โวลต์ต่อแอมแปร์
หรือ
โอห์ม
|
