วงจรซีรีส์และขนานของวงจรตรงอธิบาย (มีตัวอย่างประกอบ)
วงจรไฟฟ้าคืออะไร?
วงจรไฟฟ้าคือการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ไฟฟ้าสองชิ้นหรือมากกว่าโดยใช้เส้นทางนำไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์ที่เป็น อุปกรณ์ที่มีการทำงาน หรือ อุปกรณ์ที่ไม่มีการทำงาน หรือการผสมผสานของทั้งสอง.
วงจรกระแสตรง (DC) คืออะไร?
มีสองประเภทของไฟฟ้า – กระแสตรง (DC) และ กระแสสลับ (AC) วงจรที่เกี่ยวข้องกับกระแสตรงหรือ DC ถูกเรียกว่าวงจร DC และวงจรที่เกี่ยวข้องกับกระแสสลับหรือ AC ถูกเรียกว่าวงจร AC.
ส่วนประกอบของ วงจร DC ส่วนใหญ่เป็นตัวต้านทาน ในขณะที่ส่วนประกอบของวงจร AC อาจเป็นตัวต้านทานหรือตัวทำปฏิกิริยาได้.
วงจรไฟฟ้าใด ๆ สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม – อนุกรม, ขนาน, และอนุกรม-ขนาน ดังนั้นในกรณีของ DC วงจรสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มเช่น วงจร DC อนุกรม, วงจร DC ขนาน, และ วงจร DC อนุกรม-ขนาน.
วงจร DC อนุกรมคืออะไร?
เมื่อส่วนประกอบต้านทานทั้งหมดของ วงจร DC เชื่อมต่อกันแบบปลายต่อปลายเพื่อสร้างเส้นทางเดียวสำหรับการไหลของ กระแสไฟฟ้า แล้ววงจรนี้จะถูกเรียกว่าวงจร DC อนุกรม การเชื่อมต่อส่วนประกอบแบบปลายต่อปลายเรียกว่าการเชื่อมต่อแบบอนุกรม.
สมมติว่าเรามีตัวต้านทาน R1, R2, R3………… Rn และเชื่อมต่อกันแบบปลายต่อปลาย ซึ่งหมายความว่าเชื่อมต่อแบบอนุกรม ถ้าการเชื่อมต่อแบบอนุกรมนี้เชื่อมต่อกับ แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะเริ่มไหลผ่านเส้นทางเดียว.
เนื่องจากตัวต้านทานเชื่อมต่อกันแบบปลายต่อปลาย กระแสไฟฟ้าจะเข้าสู่ R1 ก่อน แล้วกระแสไฟฟ้าเดียวกันนี้จะไปที่ R2 แล้ว R3 และสุดท้ายจะไปที่ Rn จากนั้นกระแสไฟฟ้าจะเข้าสู่ขั้วลบของแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า.
ด้วยวิธีนี้ กระแสไฟฟ้าเดียวกันจะไหลผ่านตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกันแบบอนุกรมทุกตัว ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าใน วงจร DC อนุกรม กระแสไฟฟ้าเดียวกันจะไหลผ่านส่วนต่าง ๆ ของ วงจรไฟฟ้า.
อีกครั้งตาม กฎของโอห์ม แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเป็นผลคูณของความต้านทานไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน.
ที่นี่ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวต้านทานทุกตัวเท่ากัน ดังนั้นแรงดันตกคร่อมแต่ละตัวต้านทานจะแปรผันตามค่าความต้านทานไฟฟ้าของตัวต้านทานนั้น.
หากความต้านทานของตัวต้านทานไม่เท่ากัน แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเหล่านั้นก็จะไม่เท่ากัน ดังนั้น ตัวต้านทานแต่ละตัวจะมีแรงดันตกคร่อมของตนเองใน วงจร DC อนุกรม.
วงจร DC อนุกรมที่มีตัวต้านทานสามตัว
ด้านล่างนี้เป็นภาพของวงจร DC อนุกรมที่มีตัวต้านทานสามตัว กระแสไฟฟ้าที่ไหลแสดงโดยจุดเคลื่อนที่ โปรดทราบว่านี่เป็นเพียงการนำเสนอแนวคิด.
ตัวอย่างวงจร DC อนุกรม
สมมติว่ามีตัวต้านทาน R1, R2, และ R3 เชื่อมต่อกันแบบอนุกรมกับ แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า V (วัดเป็นโวลต์) ตามที่แสดงในภาพ ให้กระแสไฟฟ้า I (วัดเป็นแอมแปร์) ไหลผ่านวงจรอนุกรม ตอนนี้ตามกฎของโอห์ม,
แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R1, V1 = IR1
แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R2, V2 = IR2
แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R3, V3 = IR3
แรงดันตกคร่อมวงจร DC อนุกรมทั้งหมด,
V = แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R1 + แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R2 + แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R3
ตาม กฎของโอห์ม ความต้านทานไฟฟ้าของวงจรไฟฟ้าคือ V ⁄ I ซึ่งคือ R ดังนั้น,
ดังนั้น ความต้านทานรวมของวงจร DC อนุกรมคือ
. จากการแสดงผลดังกล่าว สามารถสรุปได้ว่า เมื่อมีตัวต้านทานหลายตัวเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมจะเท่ากับผลรวมของความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัว.
จากบทสนทนาดังกล่าว ประเด็นต่อไปนี้เป็นที่ยอมรับ:
เมื่อมีส่วนประกอบไฟฟ้าหลายตัวเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม กระแสไฟฟ้าเดียวกันจะไหลผ่านส่วนประกอบทั้งหมดของวงจร.
แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับวงจรอนุกรมจะเท่ากับผลรวมของ แรงดันตกคร่อม ของส่วนประกอบแต่ละตัว.
แรงดันตกคร่อมส่วนประกอบแต่ละตัวจะแปรผันตามค่าความต้านทานของตัวต้านทานนั้น.
