กฎของโอห์ม

กฎของโอห์ม

                ในวงจรไฟฟ้าใด ๆ มีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือ แหล่งจ่ายกำลังงานไฟฟ้า ตัวนำไฟฟ้าและภาระไฟฟ้า ภาระไฟฟ้าอาจจะเป็นตัวต้านทานหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าใด ๆ  ดังนั้น ความสำคัญของวงจรที่จะต้องคำนึงถึงเมื่อมีการต่อวงจรไฟฟ้า ใดๆ เกิดขึ้นคือทำอย่างไรจึงจะไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหล ผ่านเข้าไปในวงจรมากเกินไป ซึ่งจะทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าชำรุดเสียหายหรือวงจรไหม้เสียหายได้ ยอร์จ ไซมอนโอห์ม นักฟิสิกส์ชาวเยอรมนีให้ความสำคัญของวงจรไฟฟ้า และสรุปเป็นกฎออกมาดังนี้ คือ

5.3.1  ในวงจรไฟฟ้าใด ๆ กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรนั้นจะแปรผันโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า

                                                        กระแสไฟฟ้า (I)  แปรผันตรงกับ  µ  แรงดันไฟฟ้า(E)

                จากสมการหมายความว่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นกระแสไฟฟ้าจะมีค่าเพิ่มขึ้นและเมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงลดลงกระแสไฟฟ้าจะมีค่าลดลงตามด้วย

                ตัวอย่างที่ 5.1 จากวงจรเมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจาก 10 V เป็น 20 V ให้คำนวณหากระแสไฟฟ้าของวงจร

ภาพที่ 5 – 5  วงจรไฟฟ้าตามกฎของโอห์มข้อที่ 1

                                วิธีทำ

                                                จากสูตรกฎของโอห์ม

                                                                I=E/R                                                   I=E/R

                                                                 =10/10                                                 =20/10

                                                                  =1A   ตอบ                                         =2A ตอบ

                จากตัวอย่างที่ 5.1 จะเห็นได้ว่าเมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจะทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นด้วย

                สรุป       แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

                                แรงดันไฟฟ้าลดลงกระแสไฟฟ้าลดลง

              5.3.2  ในวงจรไฟฟ้าใด ๆ กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรนั้นจะแปรผกผันกับความต้านทานไฟฟ้า

                                   กระแสไฟฟ้า (I) µ แปรผันกับ 1/ความต้านทาน(R)

จากสมการหมายความว่าเมื่อความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นกระแสไฟฟ้าจะมีค่าลดลงและเมื่อความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงลดลงกระแสไฟฟ้าจะมีค่าเพิ่มขึ้น

                ตัวอย่างที่ 5.2 จากวงจรเมื่อเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าจาก 10 W เป็น 20 W ให้คำนวณหากระแสไฟฟ้าของวงจร
                   

ภาพที่ 5 – 6  วงจรไฟฟ้าตามกฎของโอห์มข้อที่ 2

                                วิธีทำ

                                                จากสูตรกฎของโอห์ม

                                                                I=E/R                                                   I=E/R

                                                                I=10/10                                                I=10/20

                                                                  =1A   ตอบ                                          =0.5A  ตอบ

                จากตัวอย่างที่ 5.2 จะเห็นได้ว่าเมื่อเพิ่มค่าความต้านทานจะทำให้กระแสไฟฟ้าลดลง

                สรุป        ความต้านทานไฟฟ้าเพิ่มขึ้นกระแสไฟฟ้าลดลง

                                ความต้านทานไฟฟ้าลดลงกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

ความสัมพันธ์นี้เปรียบเทียบกับการไหลของน้ำในท่อน้ำประปาได้คือให้แรงดัน (E) เป็นถังเก็บน้ำ ที่อยู่ในระดับสูง ให้ความต้านทาน (R) เป็นท่อประปา (ท่อขนาดเล็กจะมีความต้านทานมาก ท่อขนาดใหญ่จะมีความต้านทานน้อย ) ให้กระแสไฟฟ้า (I) เป็นปริมาณของน้ำที่เราต้องการใช้

ภาพที่ 5 – 7  การเปรียบเทียบการไหลของน้ำกับวงจรไฟฟ้าตามกฎของโอห์ม

แรงดันของน้ำที่ไหลออกมาจากถังเก็บน้ำ ถ้าต้องการให้มีแรงดันสูงต้องตั้งไว้ที่สูง ความต้านทานเป็นขนาดของท่อน้ำประปา ถ้าท่อมีขนาดเล็กความต้านทานจะมากน้ำไหลได้น้อย  ถ้าท่อมีขนาดใหญ่ความต้านทานจะน้อย น้ำไหลได้มาก ปริมาณของกระแสไฟฟ้าเปรียบเหมือนกับปริมาณของน้ำที่ไหลออกจากท่อ