กระแสไฟฟ้า ถูกกำหนดให้เป็นการไหลของอนุภาคที่มีประจุ เช่น อิเล็กตรอนหรือไอออน ผ่านตัวนำไฟฟ้าหรือพื้นที่ มันคืออัตราการไหลของประจุไฟฟ้า ผ่านสื่อที่สามารถนำไฟฟ้าได้ตามเวลา กระแสไฟฟ้าแสดงด้วยสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ (เช่น ในสูตร) โดยใช้สัญลักษณ์ "I" หรือ "i" หน่วยของกระแสคือแอมแปร์ หรือแอม ซึ่งแทนด้วย A
ทางคณิตศาสตร์ อัตราการไหลของประจุตามเวลาสามารถแสดงได้ว่า
กล่าวอีกนัยหนึ่ง การไหลของอนุภาคที่มีประจุผ่านตัวนำไฟฟ้า หรือพื้นที่ เรียกว่ากระแสไฟฟ้า อนุภาคที่มีประจุที่เคลื่อนที่เรียกว่าพาหะประจุ ซึ่งอาจเป็นอิเล็กตรอน หลุม ไอออน ฯลฯ
การไหลของกระแสขึ้นอยู่กับสื่อที่นำไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น:
ในตัวนำ การไหลของกระแสเกิดจากอิเล็กตรอน
ในสารกึ่งตัวนำ การไหลของกระแสเกิดจากอิเล็กตรอนหรือหลุม
ในสารละลายที่นำไฟฟ้า การไหลของกระแสเกิดจากไอออน และ
ในพลาสมา ซึ่งเป็นแก๊สที่มีประจุ การไหลของกระแสเกิดจากไอออนและอิเล็กตรอน
เมื่อมีความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างสองจุดในสื่อที่นำไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะเริ่มไหลจากศักย์สูงไปยังศักย์ต่ำ ยิ่งมีแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์มากเท่าไร กระแสไฟฟ้าจะไหลระหว่างสองจุดมากขึ้นเท่านั้น
หากสองจุดในวงจรอยู่ที่ศักย์เดียวกัน กระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลได้ ขนาดของกระแสขึ้นอยู่กับแรงดันหรือความต่างศักย์ระหว่างสองจุด ดังนั้นเราสามารถกล่าวได้ว่ากระแสไฟฟ้าเป็นผลของแรงดัน
กระแสไฟฟ้าสามารถสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งถูกใช้ในขดลวดเหนี่ยวนำ เครื่องแปลงแรงดันไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และ มอเตอร์ ในตัวนำไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดความร้อนแบบต้านทานหรือ ความร้อนจากไฟฟ้า หรือ ความร้อนจูล ซึ่งทำให้หลอดไฟ ไส้หลอด ส่องสว่าง
กระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาจะสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งถูกใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคมเพื่อถ่ายทอดข้อมูล
จากการไหลของประจุ กระแสไฟฟ้าถูกจำแนกออกเป็นสองประเภท ได้แก่ กระแสสลับ (AC) และ กระแสตรง (DC)
การไหลของประจุไฟฟ้าที่เปลี่ยนทิศทางอย่างเป็นระยะเรียกว่ากระแสสลับ (AC) AC ยังถูกเรียกว่า “AC Current” แม้ว่าทางเทคนิคนั้นจะเหมือนพูดซ้ำสองครั้งว่า “AC Current Current” ก็ตาม
กระแสสลับจะเปลี่ยนทิศทางของการไหลเป็นช่วงๆ อย่างสม่ำเสมอ
กระแสสลับเริ่มจากค่าศูนย์ เพิ่มขึ้นสู่ค่าสูงสุด ลดลงกลับมาที่ศูนย์ จากนั้นกลับทิศทางและไปถึงค่าสูงสุดในทิศทางตรงข้าม แล้วกลับมาที่ค่าเดิม และทำซ้ำวงจรนี้ไปเรื่อยๆ อย่างไม่สิ้นสุด
รูปคลื่นของกระแสสลับอาจเป็นรูปแบบ ไซน์ สามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม รูปเลื่อย เป็นต้น
ลักษณะเฉพาะของรูปคลื่นไม่สำคัญ—ตราบเท่าที่มันเป็นรูปคลื่นที่เกิดซ้ำ
อย่างไรก็ตาม ในวงจรไฟฟ้าส่วนใหญ่ รูปคลื่นทั่วไปของกระแสสลับคือคลื่นไซน์ รูปคลื่นไซน์ทั่วไปที่คุณอาจเห็นในกระแสสลับแสดงไว้ในภาพด้านล่าง
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสลับalternator สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าสลับได้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสลับเป็นประเภทพิเศษของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ถูกออกแบบมาเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าสลับ
พลังงานไฟฟ้าสลับถูกใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมและอาคารอยู่อาศัย
การไหลของประจุไฟฟ้าในทางเดียวเท่านั้นเรียกว่ากระแสไฟฟ้าตรง (DC) กระแสไฟฟ้าตรงยังมีชื่อเรียกอีกว่า "DC Current" แม้ว่าทางเทคนิคแล้วจะเป็นการกล่าวซ้ำว่า "Direct Current Current"
เนื่องจากกระแสไฟฟ้าตรงไหลในทางเดียว จึงเรียกว่ากระแสไฟฟ้าทางเดียว รูปคลื่นของกระแสไฟฟ้าตรงแสดงในภาพด้านล่าง
กระแสไฟฟ้าตรงสามารถสร้างได้จากแบตเตอรี่, เซลล์แสงอาทิตย์, เซลล์เชื้อเพลิง, เทอร์โมคัปเปิล, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบคอมมิวเตเตอร์ ฯลฯ กระแสไฟฟ้าสลับสามารถแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าตรงโดยใช้รีเทนเนอร์
พลังงานไฟฟ้าตรงมักใช้ในแอปพลิเคชันแรงดันต่ำ วงจรไฟฟ้าส่วนใหญ่ต้องการแหล่งจ่ายไฟฟ้าตรง
หน่วยเอสไอสำหรับกระแสไฟฟ้าคือแอมแปร์ หรือแอมป์ ซึ่งแทนด้วย A แอมแปร์ หรือแอมป์ เป็นหน่วยฐานเอสไอของกระแสไฟฟ้า หน่วยแอมแปร์ถูกตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ อังเดร มารี แอมแปร์
ในระบบเอสไอ 1 แอมแปร์คือการไหลของประจุไฟฟ้าระหว่างสองจุดที่อัตรา 1 คูลอมบ์ต่อวินาที ดังนั้น
ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจึงวัดได้ในหน่วยคูลอมต่อวินาทีหรือ C/S
สูตรพื้นฐานสำหรับกระแสไฟฟ้ามีดังนี้:
ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า แรงดัน และความต้านทาน (กฎของโอห์ม)
ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า พลังงาน และแรงดัน
ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า พลังงาน และความต้านทาน
ความสัมพันธ์เหล่านี้ถูกสรุปไว้ในภาพด้านล่าง

ตามกฎของโอห์ม,
ดังนั้น
ดังแสดงในวงจรด้านล่าง แรงดันไฟฟ้า
ถูกนำไปใช้กับความต้านทานของ
จงหากระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน
วิธีทำ:
ข้อมูลที่กำหนด: ![]()
ตามกฎของโอห์ม
ดังนั้น โดยใช้สมการ เราได้ว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานคือ
.
พลังงานที่ถูกส่งผ่านเป็นผลคูณของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า
ดังนั้น เราได้ว่ากระแสไฟฟ้าเท่ากับพลังงานหารด้วยแรงดัน ทางคณิตศาสตร์,
เมื่อ
หมายถึงแอมแปร์หรือแอมป์ (หน่วยของกระแสไฟฟ้า)
ตามวงจรด้านล่าง แรงดันไฟฟ้า
ถูกนำไปใช้กับหลอดไฟ
จงหากระแสที่ผ่านหลอดไฟ
วิธีทำ:
ข้อมูลที่กำหนด: ![]()
ตามสูตร
ดังนั้น ใช้สมการด้านบน เราจะได้กระแสที่ผ่านหลอดไฟ
เท่ากับ
.
เรารู้ว่า ![]()
เมื่อแทนที่ด้วยกฎของโอห์ม
ในสมการข้างต้น เราจะได้
ดังนั้น กระแสไฟฟ้าคือรากที่สองของอัตราส่วนระหว่างกำลังและความต้านทาน ทางคณิตศาสตร์ สมการสำหรับนี้เท่ากับ:
ดังแสดงในวงจรด้านล่าง หากระแสไฟฟ้าที่ผ่าน
และหลอดไฟ ![]()
คำตอบ:
ข้อมูลที่ให้มา: ![]()
ตามความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า กำลัง และความต้านทานดังแสดงข้างต้น:
ดังนั้น โดยใช้สมการ เราได้กระแสไฟฟ้าที่ผ่าน
,
คือ
.
มิติของกระแสไฟฟ้าในแง่ของมวล (M) ความยาว (L) เวลา (T) และแอมแปร์ (A) คือ
.
กระแสไฟฟ้า (I) เป็นตัวแทนของคูลอมบ์ต่อวินาที ดังนั้น
มีความเข้าใจผิดเล็กน้อยเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าแบบดั้งเดิมและการไหลของอิเล็กตรอน ลองทำความเข้าใจถึงความแตกต่างระหว่างทั้งสองอย่าง
อนุภาคที่นำประจุไฟฟ้าผ่านตัวนำคืออิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้หรืออิสระ ทิศทางของสนามไฟฟ้าภายในวงจรโดยนิยามคือกฎที่ว่าประจุทดสอบบวกถูกผลักดัน ดังนั้นอนุภาคประจุลบ คือ อิเล็กตรอน จึงไหลในทิศทางตรงข้ามกับสนามไฟฟ้า
ตามทฤษฎีอิเล็กตรอน เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ถูกนำไปใช้ที่ตัวนำ อนุภาคที่มีประจุจะไหลผ่านวงจรซึ่งเป็นกระแสไฟฟ้า
อนุภาคที่มีประจุเหล่านี้จะไหลจากศักย์สูงไปยังศักย์ต่ำ คือ จากขั้วบวกของแบตเตอรี่ไปยังขั้วลบผ่านวงจรภายนอก
แต่ในตัวนำโลหะ อนุภาคที่มีประจุบวกถูกตรึงอยู่ในตำแหน่งคงที่ และอนุภาคที่มีประจุลบ คือ อิเล็กตรอน สามารถเคลื่อนที่ได้ ในสารกึ่งตัวนำ การไหลของอนุภาคที่มีประจุอาจเป็นบวกหรือลบ
การไหลของอนุภาคที่มีประจุบวกและอนุภาคที่มีประจุลบในทิศทางตรงข้ามมีผลเท่ากันในวงจรไฟฟ้า เนื่องจากการไหลของกระแสไฟฟ้าเกิดจากประจุบวกหรือประจุลบ หรือทั้งสอง จำเป็นต้องมีข้อตกลงสำหรับทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่ไม่ขึ้นอยู่กับประเภทของอนุภาคที่มีประจุ
ทิศทางของกระแสไฟฟ้าแบบดั้งเดิมถือว่าเป็นทิศทางที่อนุภาคที่มีประจุบวกไหล คือ จากศักย์สูงไปยังศักย์ต่ำ ดังนั้นอนุภาคที่มีประจุลบ คือ อิเล็กตรอน จะไหลในทิศทางตรงข้ามกับกระแสไฟฟ้าแบบดั้งเดิม คือ จากศักย์ต่ำไปยังศักย์สูง ดังนั้น กระแสไฟฟ้าแบบดั้งเดิมและการไหลของอิเล็กตรอนจะไหลในทิศทางตรงข้ามกัน ซึ่งแสดงในภาพด้านล่าง
กระแสไฟฟ้าตามธรรมเนียม: การไหลของพาหะประจุบวกจากขั้วบวกไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่เรียกว่ากระแสไฟฟ้าตามธรรมเนียม
การไหลของอิเล็กตรอน: การไหลของอิเล็กตรอนเรียกว่ากระแสอิเล็กตรอน การไหลของพาหะประจุลบ – นั่นคือ อิเล็กตรอน – จากขั้วลบไปยังขั้วบวกของแบตเตอรี่เรียกว่าการไหลของอิเล็กตรอน การไหลของอิเล็กตรอนเป็นตรงกันข้ามกับการไหลของกระแสไฟฟ้าตามธรรมเนียม
ทิศทางของการไหลของกระแสไฟฟ้าตามธรรมเนียมและการไหลของอิเล็กตรอนแสดงในภาพด้านล่าง
กระแสความร้อนเทียบกับการไหลของกระแสไฟฟ้า
กระแสความร้อนหมายถึงการไหลของกระแสผ่านสื่อกลางที่ไม่ใช่ตัวนำ เช่น ของเหลว ก๊าซ หรือสุญญากาศ
กระแสความร้อนไม่จำเป็นต้องมีตัวนำในการไหล ดังนั้นมันไม่สอดคล้องกับกฎของโอห์ม ตัวอย่างของกระแสความร้อนคือหลอดสุญญากาศ ที่อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดไหลไปยังแอนโอดในสุญญากาศ
กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำใดๆ เรียกว่ากระแสไฟฟ้าจากการนำ กระแสไฟฟ้าจากการนำจำเป็นต้องมีตัวนำในการไหล ดังนั้นมันสอดคล้องกับกฎของโอห์ม
พิจารณาตัวต้านทานและตัวเก็บประจุเชื่อมต่อขนานกับแหล่งกำเนิดแรงดัน V ตามที่แสดงในภาพด้านล่าง ลักษณะของการไหลของกระแสผ่านตัวเก็บประจุมีความแตกต่างจากการไหลผ่านตัวต้านทาน

แรงดันหรือความต่างศักย์ข้ามตัวต้านทานสร้างการไหลของกระแสอย่างต่อเนื่องซึ่งกำหนดโดยสมการ
กระแสไฟฟ้านี้เรียกว่า “กระแสการนำ”
ขณะนี้กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัวเก็บประจุเฉพาะเมื่อแรงดันที่ขั้วของตัวเก็บประจุมีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งกำหนดโดยสมการดังกล่าว
กระแสไฟฟ้านี้เรียกว่า “กระแสการแทนที่”
ในทางกายภาพ กระแสการแทนที่ไม่ใช่กระแสจริงๆ เนื่องจากไม่มีการไหลของปริมาณทางกายภาพ เช่น การไหลของประจุ
ในการวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ การวัดกระแสไฟฟ้าเป็นพารามิเตอร์ที่จำเป็นต้องวัด
เครื่องมือที่สามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้เรียกว่า แอมมิเตอร์ เพื่อวัดกระแส แอมมิเตอร์ต้องเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรที่ต้องการวัดกระแส
การวัดกระแสผ่านตัวต้านทานโดยใช้แอมมิเตอร์แสดงในรูปด้านล่าง
กระแสไฟฟ้าสามารถวัดได้โดยใช้กาลวาโนมิเตอร์ กาลวาโนมิเตอร์ให้ทั้งทิศทางและความแรงของกระแสไฟฟ้า
กระแสสามารถวัดได้โดยตรวจจับสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับกระแส โดยไม่ต้องตัดวงจร มีเครื่องมือหลายชนิดที่ใช้วัดกระแสโดยไม่ต้องตัดวงจร
ทรานสฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้า (CT) (วัดเฉพาะกระแสไฟฟ้าสลับ)
ขอเรียนรู้คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า
กาลแวนอมิเตอร์เป็นเครื่องมือวัดที่ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อวัดกระแสไฟฟ้า
กาลแวนอมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่วัดค่าโดยตรง; มันวัดกระแสไฟฟ้าในรูปของแทนเจนต์ของมุมการเบี่ยงเบน
กาลแวนอมิเตอร์สามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้โดยตรง แต่ต้องทำลายวงจร ดังนั้นบางครั้งอาจไม่สะดวก
คอนดักเตอร์ที่มีกระแสไหลผ่านและวางไว้ในสนามแม่เหล็กจะประสบกับแรง เนื่องจากกระแสคือการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า
พิจารณาคอนดักเตอร์ที่มีกระแสไหลผ่านตามที่แสดงในภาพ (a) ข้างล่าง ตามกฎของเฟลมิงขวา กระแสจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศทางตามเข็มนาฬิกา


ผลของสนามแม่เหล็กของคอนดักเตอร์คือ จะทำให้สนามแม่เหล็กเหนือคอนดักเตอร์แรงขึ้นและอ่อนลงใต้คอนดักเตอร์
เส้นสนามแม่เหล็กเหมือนสายยางที่ถูกยืด ดังนั้นจะผลักคอนดักเตอร์ไปทางลง คือ แรงจะไปทางลง ตามที่แสดงในภาพ (b)
ตัวอย่างนี้กล่าวว่าสายนำไฟฟ้าที่มีกระแสผ่านในสนามแม่เหล็กจะได้รับแรง สมการต่อไปนี้กำหนดขนาดของแรงแม่เหล็กบนสายนำไฟฟ้าที่มีกระแสผ่าน
เพื่อให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า จำเป็นต้องมีสิ่งต่อไปนี้
ความต่างศักย์ที่มีระหว่างจุดสองจุด ถ้าจุดสองจุดในวงจรอยู่ที่ศักย์เดียวกัน กระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลได้
แหล่งกำเนิดแรงดันหรือแหล่งกำเนิดกระแส เช่น แบตเตอรี่หรือเซลล์ที่บังคับให้อิเล็กตรอนที่เป็นอิสระซึ่งประกอบขึ้นเป็นกระแสไฟฟ้า
ตัวนำหรือสายไฟที่พาประจุไฟฟ้า
วงจรต้องปิดหรือครบวงจร ถ้าวงจรเปิด กระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลได้
นี่คือเงื่อนไขที่จำเป็นในการทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า ภาพด้านล่างแสดงการไหลของกระแสในวงจรป้อน

อะไรที่บรรยายความแตกต่างระหว่างกระแสไฟฟ้าและไฟฟ้าสถิตได้ดีที่สุด
ความแตกต่างหลักระหว่างกระแสไฟฟ้าและไฟฟ้าสถิตคือ อิเล็กตรอนหรือประจุจะไหลผ่านตัวนำในกระแสไฟฟ้า
ในขณะที่ในไฟฟ้าสถิต ประจุจะหยุดอยู่และสะสมบนพื้นผิวของสาร
กระแสไฟฟ้าเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน ในขณะที่ไฟฟ้าสถิตเกิดจากประจุลบจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง
กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเฉพาะในตัวนำ ในขณะที่ไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นทั้งในตัวนำและฉนวน
เราทราบว่าเมื่อมีการไหลของกระแสไฟฟ้า หรือประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ จะสร้างสนามแม่เหล็ก หากเราวางแม่เหล็กไว้ในสนามแม่เหล็ก มันจะได้รับแรง
สำหรับประจุไฟฟ้า นั่นคือ กระแสไฟฟ้า เสาแม่เหล็กที่เหมือนกันจะดึงดูดกันและเสาแม่เหล็กที่ตรงข้ามจะผลักออกจากกัน ดังนั้น เราสามารถกล่าวได้ว่า กระแสไฟฟ้ามีผลกระทบต่อเสาแม่เหล็กผ่านสนามแม่เหล็ก
เครื่องมือที่สามารถวัดกระแสไฟฟ้าเรียกว่าแอมมิเตอร์ แอมมิเตอร์ต้องเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรที่ต้องการวัดกระแส
ยังมีเครื่องมืออื่นๆ อีกหลายชนิดที่ใช้วัดกระแสไฟฟ้า
ทรานสดิวเซอร์เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์
หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า (CT) (วัดเฉพาะกระแสไฟฟ้าสลับเท่านั้น)
เครื่องวัดแบบคล้อง
ตัวต้านทานชันต์
เซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กแม่เหล็กความต้านทาน
แหล่งที่มา: Electrical4u
คำชี้แจง: ให้ความเคารพต่อเนื้อหาเดิม บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ