วิธีการคำนวณแอมแปร์ในวงจรอนุกรม

วงจรอนุกรมเชื่อมต่อตัวต้านทานเพื่อให้กระแสที่วัดโดยแอมพลิจูดหรือแอมแปร์ตามเส้นทางเดียวในวงจรและคงที่ตลอด กระแสไหลในทิศทางตรงกันข้ามของอิเล็กตรอนผ่านตัวต้านทานแต่ละตัว ซึ่งขัดขวางการไหล ของอิเล็กตรอนทีละตัวในทิศทางเดียวจากปลายขั้วบวกของแบตเตอรี่ไปยัง เชิงลบ ไม่มีกิ่งก้านหรือเส้นทางภายนอกที่กระแสสามารถเดินทางได้เช่นเดียวกับในวงจรคู่ขนาน

วงจรอนุกรมเป็นเรื่องปกติในชีวิตประจำวัน ตัวอย่าง ได้แก่ ไฟคริสต์มาสหรือไฟวันหยุดบางประเภท อีกตัวอย่างหนึ่งคือสวิตช์ไฟ นอกจากนี้ คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในครัวเรือนอื่นๆ ยังทำงานผ่านแนวคิดของวงจรอนุกรม

• ​ในวงจรอนุกรม แอมแปร์ หรือแอมพลิจูดของกระแสคงที่และสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎของโอห์มวี = ฉัน/Rในขณะที่แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวที่สามารถสรุปได้เพื่อรับความต้านทานทั้งหมด ในทางตรงกันข้าม ในวงจรคู่ขนาน แอมพลิจูดของกระแสจะเปลี่ยนแปลงทั่วทั้งตัวต้านทานแบบแยกกิ่งในขณะที่แรงดันคงที่​

คุณสามารถคำนวณแอมพลิจูดในหน่วยแอมป์หรือแอมแปร์ที่กำหนดโดยตัวแปร A ของวงจรอนุกรมโดยสรุปค่าความต้านทานที่ตัวต้านทานแต่ละตัวในวงจรได้ดังนี้

สมการวี = ฉัน/Rเรียกว่ากฎของโอห์ม ซึ่งมีผลกับตัวต้านทานแต่ละตัวในวงจรเช่นกัน กระแสไหลตลอดวงจรอนุกรมมีค่าคงที่ ซึ่งหมายความว่าจะเท่ากันที่ตัวต้านทานแต่ละตัว คุณสามารถคำนวณแรงดันตกที่ตัวต้านทานแต่ละตัวได้โดยใช้กฎของโอห์ม ในอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานสั้นกว่าแบบขนาน

•••Syed Hussain Ather A

ในวงจรข้างต้น ตัวต้านทานแต่ละตัว (แสดงด้วยเส้นซิกแซก) เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟ แบตเตอรี่ (แสดงโดย + และ - ล้อมรอบเส้นที่ตัดการเชื่อมต่อ) เป็นอนุกรม กระแสไหลในทิศทางเดียวและคงที่ในแต่ละส่วนของวงจร

หากคุณสรุปตัวต้านทานแต่ละตัว คุณจะได้ความต้านทานรวม 18 Ω (โอห์ม โดยที่โอห์มคือหน่วยวัดความต้านทาน) ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถคำนวณกระแสโดยใช้วี = ฉัน/Rซึ่งในRคือ 18 Ω และวีคือ 9 V เพื่อให้ได้ I ปัจจุบันที่ 162 A (แอมป์)

ในวงจรอนุกรม คุณสามารถเชื่อมต่อตัวเก็บประจุที่มีความจุคและปล่อยให้มันชาร์จเมื่อเวลาผ่านไป ในสถานการณ์นี้ กระแสทั่ววงจรจะถูกวัดเป็น

ซึ่งในวีอยู่ในหน่วยโวลต์Rอยู่ในหน่วยโอห์มคอยู่ในฟารัดส์tเป็นเวลาเป็นวินาที และผมอยู่ในแอมป์ ที่นี่อีหมายถึงค่าคงที่ออยเลอร์อี​.

ความจุรวมของวงจรอนุกรมถูกกำหนดโดย

โดยที่แต่ละอินเวอร์สของตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะถูกรวมทางด้านขวา (1/C​​₁​, ​1/C​​₂เป็นต้น) กล่าวอีกนัยหนึ่งค่าผกผันของความจุทั้งหมดคือผลรวมของผกผันแต่ละตัวของตัวเก็บประจุแต่ละตัว เมื่อเวลาผ่านไป ประจุบนตัวเก็บประจุจะก่อตัวและกระแสจะช้าลงและเข้าใกล้ แต่จะไม่ถึงศูนย์จนสุด

ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อวัดกระแสได้

โดยที่ค่าความเหนี่ยวนำรวม L คือผลรวมของค่าความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำแต่ละตัว วัดในเฮนรีส์ เมื่อวงจรอนุกรมสร้างประจุตามกระแสที่ไหล ตัวเหนี่ยวนำซึ่งเป็นขดลวดที่มักจะล้อมรอบแกนแม่เหล็กจะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการไหลของกระแส สามารถใช้ในตัวกรองและออสซิลเลเตอร์

เมื่อจัดการกับวงจรแบบขนานซึ่งกระแสจะแตกแขนงผ่านส่วนต่าง ๆ ของวงจร การคำนวณ ถูก "พลิก" แทนที่จะกำหนดแนวต้านรวมเป็นผลรวมของแนวต้านแต่ละตัว ค่าความต้านทานทั้งหมดจะได้รับ โดย

(วิธีเดียวกับการคำนวณความจุรวมของวงจรอนุกรม)

แรงดันไฟไม่คงที่ตลอดวงจร กระแสวงจรขนานทั้งหมดเท่ากับผลรวมของกระแสข้ามแต่ละสาขา คุณสามารถคำนวณทั้งกระแสและแรงดันโดยใช้กฎของโอห์ม (วี = ฉัน/R​).

•••Syed Hussain Ather A

ในวงจรขนานด้านบน ความต้านทานรวมจะได้รับจากสี่ขั้นตอนต่อไปนี้:

1. ​1/R_รวม= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
2. ​1/R_รวม​ = 1/1 Ω + 1/4 Ω + 1/5 Ω
3. ​1/R_รวม​ = 20/20 Ω + 5/20 Ω + 4/20 Ω
4. ​1/R_รวม​ = 29/20 Ω
   
5. ​R​_{​รวม​} = 20/29 Ω หรือประมาณ .69 Ω

ในการคำนวณข้างต้น โปรดทราบว่าคุณสามารถเข้าถึงขั้นตอนที่ 5 จากขั้นตอนที่ 4 ได้เท่านั้นเมื่อมีคำศัพท์เพียงคำเดียวทางด้านซ้าย (1/R_รวม ) และด้านขวาเพียงหนึ่งเทอม (29/20 Ω)

ในทำนองเดียวกัน ความจุทั้งหมดในวงจรคู่ขนานเป็นเพียงผลรวมของตัวเก็บประจุแต่ละตัว และการเหนี่ยวนำทั้งหมดยังถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ผกผัน (1/ลิตร​​รวม​ ​= 1/ลิตร​​1​ ​+ 1/ลิตร​​2​ ​+ …​ ).

ในวงจร กระแสสามารถไหลได้อย่างต่อเนื่อง เช่นเดียวกับในกระแสตรง (DC) หรือผันผวนในรูปแบบคล้ายคลื่นในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสจะเปลี่ยนแปลงระหว่างทิศทางบวกและทิศทางลบในวงจร

นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Michael Faraday สาธิตพลังของกระแสไฟตรงด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไดนาโมใน พ.ศ. 2375 แต่เขาไม่สามารถส่งกำลังของมันในระยะทางไกลและแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงต้องซับซ้อน วงจร

เมื่อนักฟิสิกส์ชาวเซอร์เบีย - อเมริกัน Nikola Tesla สร้างมอเตอร์เหนี่ยวนำโดยใช้กระแสไฟ AC ในปี 1887 เขาแสดงให้เห็นว่ามันง่ายแค่ไหน ส่งผ่านระยะทางไกลและสามารถแปลงระหว่างค่าสูงและต่ำได้โดยใช้หม้อแปลงซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยน แรงดันไฟฟ้า. ไม่นานพอ ในช่วงเปลี่ยนของครัวเรือนในศตวรรษที่ 20 ทั่วอเมริกาเริ่มเลิกใช้กระแสตรงเพื่อหันมาใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ

ปัจจุบันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใช้ทั้ง AC และ DC ตามความเหมาะสม กระแสไฟตรงใช้กับเซมิคอนดักเตอร์สำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ต้องเปิดและปิดเท่านั้น เช่น แล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกส่งผ่านสายไฟยาวก่อนที่จะแปลงเป็น DC โดยใช้วงจรเรียงกระแสหรือไดโอดเพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์เหล่านี้ เช่น หลอดไฟและแบตเตอรี่