กระแสไฟฟ้ากับความต้านทาน


กระแสไฟฟ้ากับความต้านทาน

     ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านลวดตัวนำคล้ายกับปริมาณน้ำที่ไหลผ่านท่อน้ำ 

     ความต้านทานไฟฟ้า หมายถึง สมบัติของตัวนำไฟฟ้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้มากน้อยต่างกัน มีหน่วยเป็นโอห์ม (ohm) เขียนย่อว่า W และใช้สัญญาลักษณ์   แทนความต้านทาน ความต้านทาน 1 โอห์ม คือ ความต้านทานของตัวนำ ซึ่งเมื่อต่อปลายทั้งสองของตัวนำเข้ากับความต่างศักย์ 1 โวลต์ และมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำนั้น 1 แอมแปร์ 

     • ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านลวดตัวนำจะไหลผ่านได้มากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับความต้านทานของลวดตัวนำ 
     • ถ้าลวดตัวนำมีความต้านทานน้อย กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านได้มาก 
     • ถ้าลวดตัวนำมีความต้านทานมาก กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านได้น้อย 
     • ความต้านทานของลวดตัวนำนั้นขึ้นอยู่กับ 
     • ชนิดของโลหะที่ใช้ทำลวดตัวนำ เงินมีความต้านทานน้อยที่สุด กระแสไฟฟ้าจึงไหลผ่านได้มากที่สุด 
     • ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของลวดตัวนำ ลวดขนาดใหญ่มีความต้านทานน้อยกว่าลวดขนาดเล็ก 
     • ความยาวของลวดตัวนำ ลวดตัวนำที่ยาวกว่าจะมีความต้านทานมากกว่า 
     • อุณหภูมิ ลวดตัวนำทั่วไป อุณหภูมิยิ่งสูง ความต้านทานจะยิ่งมากขึ้น ยกเว้นคาร์บอนและซิลิกอนที่อุณหภูมิยิ่งสูง ความต้านทานจะยิ่งน้อยลง


ความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ กระแสไฟฟ้า และความต้านทาน 
     กฎของโอห์ม กล่าวว่า “ถ้าอุณหภูมิของตัวนำมีค่าคงที่แล้ว อัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์ที่ปลายทั้งสองของตัวนำและกระแสไฟฟ้าที่ไหลในตัวนำนั้นย่อมมีค่าคงที่” 
          ถ้าให้ 
               V = ความต่างศักย์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)
               I  = กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) 
               R = ค่าคงที่หรือความต้านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม (W)
              


การต่อความต้านทานไฟฟ้า แบ่งได้เป็น 3 แบบ ดังนี้ 
     การต่อแบบอนุกรม เป็นการต่อตัวต้านทานไฟฟ้าเรียงกันเป็นสายเดียว ซึ่งมีผล คือ
กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านในวงจรมีค่าเท่ากันหมด 
                    Iรวม = I 1 = I 2 = I 3

          ความต่างศักย์ระหว่างปลายทั้งสองของความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าไม่เท่ากัน 
                         Vรวม = V 1 + V 2 + V 

          ความต่างศักย์รวมเท่ากับความต่างศักย์ของแบตเตอรี่ 
          ถ้าความต้านทานตัวใดตัวหนึ่งขาด จะทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร 
          ความต้านทานรวมเท่ากับผลบวกของความต้านทานย่อย ทำให้ความต้านทานรวมมีค่ามากขึ้น
                         Rรวม = R 1 + R 2 + R 3

     การต่อแบบขนาน เป็นการต่อความต้านทานไฟฟ้าแบบคร่อมขั้วกัน การต่อแบบนี้มีผล คือ 
          กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวจะมีค่าไม่เท่ากัน ถ้าความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าไม่เท่ากัน จะได้กระแสไฟฟ้ารวมเท่ากับผลบวกของกระแสไฟฟ้าย่อย    
                    Iรวม = I 1 + I 2 + I 3 

          ความต่างศักย์ระหว่างขั้วทั้งสองของความต้านทานจะเท่ากัน และเท่ากับความต่างศักย์รวม 
                    Vรวม = V 1 = V 2 = V 3

          ถ้าความต้านทานตัวใดตัวหนึ่งขาด จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลเฉพาะวงจรของความต้านทานที่ขาดเท่านั้น ไม่มีผลกระทบต่อวงจรอื่น ความต้านทานตัวอื่นยังคงมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเช่นเดิม
ความต้านทานรวมมีค่าน้อยลง และน้อยกว่าความต้านทานย่อยที่มีค่าน้อยที่สุด 

          ความต้านทานรวมของวงจรคิดจาก 

              

     การต่อแบบผสม เป็นการต่อความต้านทานไฟฟ้าที่มีทั้งการต่อแบบอนุกรมและขนานรวมกันอยู่ในวงจรไฟฟ้าเดียวกัน การคำนวณหาความต้านทานรวมจะต้องหาความต้านทานรวมแบบขนานก่อนแล้วจึงนำค่าความต้านทานที่ได้มาบวกกับความต้านทาน
ย่อยตัวอื่น ๆ ที่ต่อแบบอนุกรม


การต่อหลอดไฟฟ้า 
     การต่อวงจรไฟฟ้าในบ้านที่มีเครื่องใช้ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ต่างๆ ใช้สัญลักษณ์ดังนี้ 

         

ความรู้เกี่ยวกับการต่อหลอดไฟฟ้าเข้ากับวงจรไฟฟ้าในบ้าน
การต่อแบบอนุกรม 
     • ถ้าไส้หลอด A หรือ B ขาด จะไม่ครบวงจร หลอดไฟฟ้าที่เหลือจะดับ 
     • หลอดไฟฟ้า A หรือ B สว่างเท่ากัน แต่สว่างน้อยกว่าแบบขนาน 

          
          ภาพที่ 9 รูปแสดงการต่อหลอดไฟฟ้าแบบอนุกรมและแบบขนาน
ที่มา : รัตนาภรณ์ อิทธิไพสิฐพันธุ์ และคณะ . สมุดเสริมความรู้ ทักษะปฏิบัติ และแบบทดสอบตามจุดประสงค์ วิทยาศาสตร์ ว 306 ชั้นมัธยมศึกษาปี่ที่ 3. 2543. หน้า 152.

การต่อแบบขนาน 
     • ถ้าไส้หลอด C ขาด หลอด D ยังครบวงจร จึงยังคงสว่างอยู่ หรือถ้าไส้หลอด D ขาด หลอด C ยังคงสว่างอยู่ 
     • หลอดไฟ C และ D สว่างเท่ากันถ้าหลอดขนาดเท่ากัน สว่างมากกว่าต่อแบบอนุกรม
 
การต่อหลอดไฟ 
     การต่อหลอดไฟหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าควรต่อแบบขนาน เนื่องจากมีข้อดีดังนี้ 
          1. เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละอย่างได้รับความต่างศักย์เท่ากันทั้งหมดตรงตามที่กำหนดไว้ทีเครื่องใช้ไฟฟ้า 
          2. สามารถปิด - เปิดสวิตช์เฉพาะเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดนั้น 
          3. ความต้านทานในวงจรน้อย กระแสไฟฟ้าจึงไหลผ่านได้มาก

ข้อสอบที่เกี่ยวข้อง