กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร
����ͧ�ͧ��ѧ�ҹ

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร
�Ӥ�����������ǡѺ俿��

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร
กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

�����俿��, �ç�ѹ俿�� ��Ф�����ҹ�ҹ

�����俿�Ҥ������
��������Һ�������� 俿���Դ��������ҧ�� ����ҾԨ�óҡѹ������� "�����俿�Ҥ������"


�ҡ��ҡ���ó�ҧ俿�ҵ�ҧ� ����Դ��� �о���������˵��Ҩҡ�����Ţͧ俿�� 俿�ҷ������͹�������դس���ѵԵç�����Ѻ俿��ʶԵ�� ���¡��� 俿������͹���
���俷���价Ӵ����Ǵ��ǹ� ��� ���зͧᴧ������������� �е���ͧ����������硵�͹����� ����ִ�蹡Ѻ�е�� �֧����͹��������ҧ����� ����ջ�Ш�ź������������ ����硵�͹����� 1 ��Ǩж١�֧����һ�Ш�俿�Һǡ ���������ǡѺ��Ш�俿�Һǡ�����繡�ҧ �ѧ��� ����硵�͹������͹��� ������Դ��Ҿ�Ҵ����硵�͹�֧���»�Ш�俿��ź�͡�᷹��� ������Դ�����Ţͧ����硵�͹����俨����һ�Ш�俿�Һǡ�ж١������繡�ҧ��� �������͹���ͧ����硵�͹���͡����Ţͧ����硵�͹����俹�����¡��� �����俿�� (Electric Current)
กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

����Ѻ㹵�ǹӷ���繢ͧ�� �����俿���Դ�ҡ�����Ţͧ����硵�͹ ������硵�͹����Ũҡ����ź��Ң��Ǻǡ���� 㹵�ǹӷ���繢ͧ������С�ҫ �����俿���Դ�ҡ�������͹���ͧ����硵�͹�Ѻ�õ͹ �¨�����͹�������Ң���俿�ҷ���ջ�Шصç����
��Ҩ����¡��� �����俿�Ҥ�͡����Ţͧ����硵�͹���� ���ȷҧ�ͧ�����俿�Ҩеç�����Ѻ�����Ţͧ����硵�͹


��Ҵ�ͧ�����俿�ҷ���������俿�ҹ�� ��˹���ҡ����ҳ�ͧ��Ш�俿�ҷ����ż�ҹ�ش�� �����Ǵ� 1 �Թҷ� ��˹����� ������ (Ampere ���᷹���� A)
�����俿�� 1 ������ ��� �����俿�ҷ����ż�ҹ��ǹ�俿�� 2 ��Ƿ���ҧ��ҹ�ѹ����������ҧ 1 ���� ���Ƿ�����Դ�ç����е�ǹ���ҡѺ 2 x 10-7 ��ǵѹ������� ������ҡѺ��Ш�俿�� 1 ������� �����º��Ѻ����硵�͹ 6.24 x 1018 �����觼�ҹ� 1 �Թҷ�


�ç�ѹ俿�Ҥ������
�����俿���Դ�ҡ��÷��������硵�͹�������� ��觡�÷������硵�͹�����������͹������鹨е�ͧ���ç�ҡ�зӵ������硵�͹������Դ�������� �ç�ѧ����ǹ�����¡��� �ç�ѹ俿�� (Voltage)
�ѡ��俿�� ���ա��˹�觷�����¡Ѻ�ç�ѹ俿�� �����¶֧ �дѺ俿�� �� �١������ 1 �ջ�Ш�俿�Һǡ�����ѡ��俿���٧ ��ǹ�١������ 2 �ջ�Ш�俿��ź�����ѡ��俿�ҵ�� �ѧ��� �١������ 1 ��� 2 �֧�դ���ᵡ��ҧ�ͧ�ѡ��俿�� ���¡��� ������ҧ�ѡ��俿��
�ç�Ѻ����͹�ҧ俿�� ���¶֧ �ç������ҧ����Դ�ç�ѹ俿�ҫ�觷�����Դ�������͹���ͧ����硵�͹����е�ʹ���� �����俿�Ҩ֧��ŵ�ʹ���� �ç����͹俿�ҹ���Ҩ�Դ�ҡ����ͧ���Դ俿��, ẵ�����, ��ҹ俩�� �������������ԧ ���
˹��¢ͧ�ç�ѹ俿��, ������ҧ�ѡ��俿�� �����ç�Ѻ����͹�ҧ俿�� ��˹������ǡѹ ��� ��ŵ� (Voltage ���᷹���� V)
�ç�ѹ俿�� 1 ��ŵ� ��� �ç�ѹ�����������俿�� 1 ��������ż�ҹ����㹤�����ҹ�ҹ 1 �����

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

������ҹ�ҹ俿�Ҥ������
������ա����俿������������¶֧�ա������͹��Ǣͧ����硵�͹����� �������硵�͹����觪��Ѻ�е���ͧ����Ǵ �Դ��õ�ҹ�ҹ�����Ţͧ����硵�͹��� �����俿�ҷ�����������դس���ѵԡ����ŵ�ҧ�ѹ������ ������ҹ�ҹ俿�� (Resistance) ������ҹ�ҹ俿�������ѵ�੾�Тͧ�ѵ��㹡�÷��Т�ҧ���͵�ҹ�ҹ�����Ţͧ�����俿�ҷ�����ż�ҹ�ѵ�ع��� �
˹��¢ͧ������ҹ�ҹ俿���� ����� (Ohm ᷹�����ѭ�ѡɳ� Ω)
������ҹ�ҹ 1 ����� ��� ������ҹ�ҹ�ͧ����Ǵ�������������俿����ż�ҹ�� 1 ������ ��������ç�ѹ俿�� 1 ��ŵ�
�ѵ�����Ъ�Դ����������俿����ż�ҹ��ᵡ��ҧ�ѹ �ѵ�ط������������俿����ż�ҹ����� ���¡��� ��ǹ�俿�� (Conductor) �� �ͧᴧ, �Թ, ����������, �������¢ͧ�ô����, �ô���жѹ ��й������ ��� ����Ѻ�ѵ�ط�����������������ż�ҹ��������ż�ҹ���ҡ ���¡��� ��ǹ俿�� (Insulator) �� ���ʵԡ, �ҧ, ��� ��С�д����� ��� �͡�ҡ����ѧ���ѵ���ա��Դ˹�觷���դس���ѵ������ҧ��ǹ�俿����Щ�ǹ俿�� ���¡��� ��á�觵�ǹ� (Semiconductor) ���ѵ�ط������������俿����ż�ҹ���������ö�Ǻ��������ż�ҹ�� �� ����͹, ���Ԥ͹ ����������� ���

������ҹ�ҹ�ͧ��ǹ�俿�Ң������Ѻ�Ѩ��·���Ӥѭ ���

  1. ��Դ�ͧ�ѵ�� �ѵ�ط���ҧ��Դ�ѹ���դ�����ҹ�ҹ��ҧ�ѹ
  2. �س����Ԣͧ�ѵ�� ������س����Ԣͧ��ǹ�俿��˹��� ����¹� ���ռ���������ҹ�ҹ�ͧ��ǹӹ������¹���仴���

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

การต่อแบบผสม เป็นการต่อความต้านทานไฟฟ้าที่มีทั้งการต่อแบบอนุกรมและขนานรวมกันอยู่ในวงจรไฟฟ้าเดียวกัน การคำนวณหาความต้านทานรวมจะต้องหาความต้านทานรวมแบบขนานก่อนแล้วจึงนำค่าความต้านทานที่ได้มาบวกกับความต้านทาน

ย่อยตัวอื่น ๆ ที่ต่อแบบอนุกรม

ชนิดของตัวต้านทาน

          ตัวต้านทานที่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์สามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ได้แก่ ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่ ( Fixed Value Resistor ) และตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ ( Variable Value Resistor ) ซึ่งตัวต้านทานค่าคงที่นี้จะมีค่าความต้านทานที่แน่นอน และเป็นค่าที่นิยมมากในงานด้านอิเล็กทรอนิกส์

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

สำหรับตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้นั้น จะสามารถเลือกค่าความต้านทานที่ต้องการได้โดยการหมุนที่ปุ่มปรับค่าความต้านทาน

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่แบ่งได้ดังนี้

ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนผสม ( Carbon Composition Resistor )
          ตัวต้านทานชนิดนี้จะนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งจะมีราคาถูก โครงสร้างภายในทำจากวัสดุซึ่งมีคุณสมบัติเป็นตัวต้านทาน โดยที่ปลายทั้งสองข้างจะต่อลวดตัวนำออกมาและบริเวณผิวด้านนอกจะฉาบด้วยฉนวน มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

 ขนาดของตัวต้านทานจะแสดงถึงกำลังงาน ซึ่งอยู่ในรูปของความร้อนที่สามารถแพร่กระจายออกมาได้ ความต้านทานทำหน้าที่จำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้าหรืออิเล็กตรอน ดังนั้นสภาวะของการต้านทานหรือขัดขวางการไหลของกระแสไฟฟ้านี้จึงเป็นสาเหตุทำให้เกิดความร้อนขึ้น โดยปริมาณความร้อนที่แพร่กระจายออกมาเมื่อเปรียนเทียบกับหน่วยเวลาจะมีหน่วยเป็น วัตต์ (Watts) และตัวต้านทานแต่ละตัวจะมีค่า อัตราทนกำลัง (Wattage Rating) เฉพาะที่แตกต่างกันออกไป โดยตัวต้านทานขนาดใหญ่จะสามารถที่จะแพร่กระจายความร้อนได้ดีกว่า เช่น ตัวต้านทานขนาดใหญ่มีอัตราการแพร่กระจายความร้อน 2 วัตต์ ในขณะที่ความต้านทานตัวเล็กสามารถกระจายความร้อนในอัตราแค่ 1/8 วัตต์

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

ค่าความเคลื่อน เป็นปัจจัยที่จะต้องพิจารณาอีกประการหนึ่งที่จะต้องพิจารณา ซึ่งค่าความคลาดเคลื่อนนี้เป็นปริมาณความผิดพลาดของค่าความต้านทานที่แตกต่างกันออกไปจากค่าที่กำหนดไว้ เช่น ค่าความต้านทาน 1000 โอห์ม มีค่าความคลาดเคลื่อน 10 % ดังนั้นค่าความต้านทานที่วัดได้จะอยู่ระหว่าง 900 โอห์ม และ 1100 โอห์ม 

ตัวต้านทานชนิดฟิล์มคาร์บอน ( CarBon Film Resistor )

          ตัวต้านทานชนิดนี้ถูกสร้างโดยการเคลือบแผ่นฟล์มคาร์บอนที่มีคุณสมบัติของค่าความต้านทานลงบนแกนเซรามิค ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวน หลังจากนั้นให้ทำการตัดแต่งฟิล์มคาร์บอนที่ได้ให้เป็นรูปวงแหวนรอบแกนเซรามิค โดยถ้ามีอัตราส่วนของเนื้อคาร์บอนมีปริมาณมากกว่าฉนวนจะทำให้ค่าความต้านทานที่ได้มีค่าต่ำ แต่ถ้าฉนวนมีอัตราส่วนมากกว่าเนื้อของคาร์บอน ความต้านทานที่ได้ก็จะมีค่าสูง ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอนจะมีค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ และสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสูงได้ โดยไม่ทำให้ค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไป นอกจากนั้นสัญญาณรบกวนที่เกิดจากการใช้ตัวต้านทานชนิดนี้ก็มีค่าน้อยกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับตัวต้านทานชนิดคาร์บอนผสม

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

ตัวต้านทานชนิดฟิล์มโลหะ ( Metal Film Resistor )


        ตัวต้านทานชนิดฟิล์มโลหะมีรูปร่างลักษณะ การสร้างทำได้โดยการพ่นฟิล์มโลหะให้เป็นแผ่นบางๆ ลงบนเซรามิครูปทรงกระบอก จากนั้นจึงตัดแผ่นฟิล์มนี้โดยให้มีส่วนที่เป็นแผ่นฟิล์มคั่นอยู่กับฉนวนซึ่งเป็นเซรามิค ตัวต้านทานชนิดฟิล์มโลหะนี้จะมีค่าความคลาดเคลื่อนน้อยมาก และยังทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายนอกได้ดี นอกจากนี้ยังเกิดสัญญาณรบกวนได้น้อยเมื่อเทียบกับตัวต้านทานคาร์บอนชนิดอื่นๆ

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

ตัวต้านทานชนิดไวร์วาว์ด ( Wirewound Resistor )


       โครงสร้างภายในของตัวต้านทานชนิดนี้เกิดจากพันขดลวดรอบๆ แกนเซรามิค ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวน จากนั้นจึงต่อเข้าด้วยลวดตัวนำจากส่วนหัวและท้านออกมา สำหรับค่าความต้านทานสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยขึ้นอยู่กับความยาวและขนาดของขดลวดที่ใช้พัน

       ตัวต้านทานแบบไวร์วาวด์ ส่วนมากนิยมใช้ในงานที่ต้องการค่าความต้านทานต่ำๆ ทั้งนี้เพื่อให้กระแสไหลผ่านได้ดี ดังนั้นการออกแบบจึงควรให้มีขนาดใหญ่เพื่อช่วยให้สามารถกระจายความร้อนได้มากกว่า ตัวต้านทานแบบไวร์วาวด์นี้จะมีค่าความคลาดเคลื่อนประมาณ 1 % แต่ด้วยโครงสร้างที่ใหญ่และขั้นตอนการผลิตที่ยุ่งยากจึงทำให้ตัวต้านทานชนิดนี้มีราคาแพง

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

ตัวต้านทานชนิดออกไซด์ของโลหะ ( Metal Oxide Resistor )


         ตัวต้านทานชนิดนี้มีโครงสร้างตัวต้านทานที่เคลือบด้วยออกไซด์โลหะ ประเภทดีบุกลงบนวัสดุที่ใช้เป็นฉนวน โดยอัตราส่วนของออกไซด์โลหะมีคุณสมบัติเป็นตัวนำต่อฉนวน จะเป็นตัวกำหนดค่าความต้านทานให้กับตัวต้านทานชนิดนี้ คุณสมบัติพิเศษสำหรับตัวต้านทานชนิดออกไซด์ของโลหะ คือ สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

         ตัวต้านทานชนิดแผ่นฟิล์มหนา ( Thick - Film Resistor )


         ตัวต้านทานแบบฟิล์มหนามีอยู่ 2 แบบ คือ แบบ SIP ( Single in - line Package ) และ DIP ( Dual in - Line Package )
ตัวต้านทานแบบ SIP จะต่อลวดตัวนำออกจากความต้านทานภายในเพียงแถวเดียว ส่วนตัวต้านทานแบบ DIP จะมีลวดตัวนำ 2 แถว ต่อออกมาภายนอก ซึ่งตัวต้านทานแบบฟิล์มหนาทั้งสองแบบจะได้รับการปรับแต่งให้ค่าความคลาดเคลื่อนประมาณ 2% โดยค่าความต้านทานที่ใช้ในงานทั่วไปของตัวต้านทานชนิดนี้อยู่ระหว่าง 22 โอห์ม ถึง 2.2 เมกะโอห์ม และมีอัตราทนกำลัง ประมาณ 1/2วัตต์

ตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ ( Variable Value Resistor )

  การปรับปุ่มควบคุมระดับความดัง หรือ วอลลุม ( Volume ) ซึ่งอุปกรณ์ดังกล่าวนี้เป็นตัวอย่างของตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ประเภทหนึ่ง
ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าได้โดยอาศัยกลไก ตัวต้านทานชนิดนี้เปลี่ยนค่าได้โดยอาศัยกลไกมีอยู่ 2 แบบ ได้แก่
- รีโอสตัส ( Rheostat )
- โพเทนชิโอมิเตอร์ ( Potentiometer )

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

รีโอสตัส ( 2 ขั้ว : A และ B )
          รูปลักษณะของรีโอสตัสแบบต่างๆ ดังรูป ก ส่วนสัญลักษณ์ของรีโอสตัส ดังแสดงในรูป ข ส่วนรูป ค จะแสดงโครงสร้างภายในของรีโอสตัสแบบวงกลม ซึ่งจะเห็นว่าปลายอีกด้านหนึ่งของผิวสัมผัส เมื่อคันกรีดเคลื่อนที่ออกห่างไปจากบริเวณส่วนที่ขั้วต่ออยู่ จะทำให้ความต้านทานเพิ่มขึ้น ซึ่งจะแสดงตามรูป ง ซึ่งคันกรีดจะเคลื่อนที่ต่ำลงโดยการหมุนแกนตามเข็มนาฬิกา
ด้วยเหตุนี้กระแสไฟฟ้าจึงไหลผ่านได้น้อยเนื่องจากค่าความต้านทานที่มีค่ามาก ในทางกลับกันถ้าคันกรีดเคลื่อนที่เข้าใกล้ส่วนปลายที่มีขั้วต่ออยู่จะทำให้ค่าความต้านทานลดลง ดังแสดงในรูป จ ซึ่งคันกรีดจะเคลื่อนที่ขึ้นโดยการหมุนแกนทวนเข็มนาฬิกาและกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านรีโอสตัสในกรณีนี้จะมีค่ามากเนื่องจากค่าความต้านทานที่ลดลงนั่นเอง

เทนชิโอมิเตอร์ ( 3 ขั้ว : A,B และ C )

        รูปแสดงลักษณะภายนอกของโพเทนชิโอมิเตอร์แบบต่างๆ ซึ่งบางครั้งนิยมเรียกอุปกรณ์ชนิดนี้ว่า พอต (Pot) ดังแสดงในรูป ข ความแตกต่างระหว่างโพเทนชิโอมิเตอร์และรีโอสตัส คือจำนวนขั้วต่อใช้งาน ซึ่งขั้วต่อของโพเทนชิโอมิเตอร์จะมี 3 ขั้ว โดยการนำไปใช้งานสามารถต่อค่าความต้านทานได้ 3 แบบ ได้แก่ ระหว่าง A และ B (X) ระหว่าง B และ C (Y) และระหว่าง C และ A (Z) ส่วนที่เพิ่มเข้ามาที่ทำให้โพเทนชิโอมิเตอร์แตกต่างไปจากรีโอสตัส คือ ขั้วที่ 3 ที่ต่อเข้ากับปลายอีกด้านหนึ่งของแถบค่าความต้านทาน

กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร

ตัวต้านทานแบบพิเศษ

ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าโดยใช้ความร้อน

        จากการที่ได้รู้จักกับตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าได้แบบรีโอสตัส และแบบโพเทนชิโอมิเตอร์ไปแล้ว ซึ่งทั้งสองแบบจะเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานโดยอาศัยกลไกเพื่อหมุนแกนที่เชื่อมกับคันกรีด เพื่อไปเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานภายใน แต่ยังมีอุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนค่าความต้านทานได้โดยอาศัยหลักการให้พลังงานความร้อนแทนซึ่งอุปกรณ์ชนิดนี้มีชื่อว่า เทอมิสเตอร์(Thermister) แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ

1. Positive temperrature control thremister (PCT) ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นค่าความต้านทานเทอมิสเตอร์ จะเพิ่มขึ้นตามด้วย ถ้าอุณหภูมิต่ำค่าความต้านทานเทอมิสเตอร์จะลดตามด้วย