วิธีการคำนวณแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน

ง่ายๆ วงจรไฟฟ้า มีที่มาของ แรงดันไฟฟ้า (แหล่งจ่ายไฟ เช่น แบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือสายไฟที่เข้ามาในอาคารของคุณ) สายไฟสำหรับพกพา ปัจจุบัน ในรูปของอิเล็กตรอนและแหล่งกำเนิดไฟฟ้า แนวต้าน. ในความเป็นจริง วงจรดังกล่าวไม่ค่อยเรียบง่ายและมีจุดแยกและจุดเชื่อมต่อใหม่จำนวนหนึ่ง

• แรงดันไฟฟ้า (V) วัดเป็นโวลต์ (สัญลักษณ์คือ V) ปัจจุบัน (I) วัดเป็นแอมแปร์หรือ "แอมป์" (A); และความต้านทาน (R) มีหน่วยวัดเป็นโอห์ม (Ω)

ตามกิ่งก้านและบางครั้งตามลำต้นหลักของวงจร มีการจัดวางสิ่งของต่างๆ เช่น เครื่องใช้ในครัวเรือน (โคมไฟ ตู้เย็น โทรทัศน์) แต่ละอันดึงกระแสไฟเพื่อให้ตัวเองทำงาน แต่เกิดอะไรขึ้นกับแรงดันและกระแสภายในวงจรไฟฟ้าที่กำหนดจากมุมมองทางฟิสิกส์เมื่อพบตัวต้านทานแต่ละตัวและแรงดัน "ลดลง"?

กฎของโอห์ม ระบุว่ากระแสไหลคือแรงดันหารด้วยความต้านทาน สิ่งนี้สามารถนำไปใช้กับวงจรโดยรวม ชุดกิ่งแยกหรือตัวต้านทานตัวเดียว ดังที่คุณเห็น รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของกฎหมายนี้เขียนว่า:

วงจรสามารถจัดเรียงได้สองวิธีพื้นฐาน

วงจรอนุกรม: ที่นี่ กระแสไหลทั้งหมดไปตามเส้นทางเดียว ผ่านเส้นลวดเส้นเดียว ไม่ว่าความต้านทานจะพบเจอระหว่างทางใดก็ตาม เพียงแค่บวกค่าความต้านทานรวมของวงจรโดยรวม:

R_ส = ร₁ + R₂ +... + R_นู๋ (วงจรอนุกรม)

วงจรขนาน: ในกรณีนี้ ลวดปฐมภูมิจะแยกกิ่ง (แสดงเป็นมุมฉาก) เป็นสายอื่นๆ สองเส้นขึ้นไป โดยแต่ละเส้นมีตัวต้านทานของตัวเอง ในกรณีนี้ ค่าความต้านทานรวมได้มาจาก:

1/R_พี = 1/R₁ +1/R₂ +... +1/R_นู๋ (วงจรขนาน)

หากคุณสำรวจสมการนี้ คุณจะพบว่าการเพิ่มความต้านทานที่มีขนาดเท่ากัน คุณจะลดความต้านทานของวงจรโดยรวมลง (การเลือก 1 โอห์ม หรือ 1 โอห์ม จะทำให้การคำนวณง่ายขึ้น) ตามกฎของโอห์ม สิ่งนี้จะเพิ่มกระแสจริง!

หากสิ่งนี้ดูขัดกับสัญชาตญาณ ลองนึกภาพการไหลของรถยนต์บนทางหลวงที่พลุกพล่านซึ่งมีตู้เก็บค่าผ่านทางเพียงแห่งเดียว สำรองการจราจรเป็นระยะทางหนึ่งไมล์ แล้วลองนึกภาพสถานการณ์เดียวกันกับด่านเก็บค่าผ่านทางอีกสี่แห่งที่เหมือนกันกับ ก่อน สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มการไหลของรถยนต์ได้อย่างชัดเจนแม้จะเพิ่มความต้านทานในทางเทคนิคก็ตาม

หากคุณต้องการหาแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวในอนุกรม ให้ทำดังนี้:

1. คำนวณความต้านทานรวมโดยการเพิ่มค่า R แต่ละรายการ
2. คำนวณกระแสในวงจรซึ่งเท่ากันในตัวต้านทานแต่ละตัว เนื่องจากมีสายไฟเพียงเส้นเดียวในวงจร
   
3. คำนวณแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวโดยใช้กฎของโอห์ม

ตัวอย่าง: เชื่อมต่อแหล่งพลังงาน 24-V และตัวต้านทานสามตัว ในซีรีส์ กับ R₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω และ R₃ = 6 Ω. แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวคืออะไร?
ขั้นแรก คำนวณความต้านทานรวม: 4 + 2 + 6 = 12 Ω

ถัดไป คำนวณกระแส: 24 V/12 Ω = 2 A

ตอนนี้ ใช้กระแสเพื่อคำนวณแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัว ใช้ V = IR สำหรับแต่ละค่าของ R₁, R₂ และ R₃ คือ 8 V, 4 V และ 12 V.

ตัวอย่าง: เชื่อมต่อแหล่งพลังงาน 24-V และตัวต้านทานสามตัว ในแบบคู่ขนาน กับ R₁= 4 Ω, R₂= 2 Ω และ R₃ = 6 Ω เหมือนเดิม แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวคืออะไร?

ในกรณีนี้ เรื่องราวจะง่ายขึ้น: ไม่ว่าค่าความต้านทานจะเป็นอย่างไร แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวจะเท่ากัน ทำให้กระแสเป็นตัวแปรที่แตกต่างกันไปตามตัวต้านทานในกรณีนี้ ซึ่งหมายความว่าแรงดันตกคร่อมแต่ละตัวเป็นเพียงแรงดันรวมของวงจรหารด้วยจำนวนตัวต้านทานในวงจร หรือ 24 V/3 = 8 V

ดูตัวอย่างแหล่งข้อมูลสำหรับตัวอย่างที่คุณสามารถใช้เครื่องมืออัตโนมัติเพื่อคำนวณแรงดันตกคร่อมในรูปแบบการจัดเรียงวงจรที่เรียกว่า ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า