กฎของโอห์ม ( Ohm’s Law )

กฎของโอห์ม ( Ohm’s Law )

กฎของโอห์ม (Ohm’s Law )

ถ้าในชีวิตจริงรัฐธรรมนูญ คือ กดหมายสูงสุดของประเทศ กฎของโอห์ม ก็เปรียบเสมือนกฎหมายสูงสุดของไฟฟ้าเช่นกัน การเรียนรู้กฎของโอห์มให้เข้าใจเป็นการควบรวมความรู้ต่าง ๆ ไว้ด้วยกันเพราะฉะนั้นจำเป็นต้องมีความรู้พื้นฐานที่ดีเสียก่อน

กฎของโอห์ม จะสามารถประยุกต์ใช้ในหัวข้อถัดๆไปอีกหลายหัวข้อ แต่ในหัวข้อนี้เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับพื้นฐานในการใช้กฎของโอห์มในการทำโจทย์กันก่อน

V=IR

โดยที่

V =ความต่างศักย์ไฟฟ้า (V)

 I= กระแสไฟฟ้า (A)

R = ความต้านทานไฟฟ้า (Ω)

ในการทำโจทย์เกี่ยวกับ กฎของโอห์ม ต้องมีพื้นฐานเกี่ยวกับการต่อตัวต้านทาน ถ้าหากยังไม่ศึกษาเกี่ยวกับการต่อตัวต้านทานสามารถย้อนกลับไปศึกษาก่อนแล้วกลับมาเรียนรู้เกี่ยวกับกฎของโอห์มอีกครั้ง

ตัวอย่าง ความต้านทาน 3 โอห์ม และ 6 โอห์ม นำมาต่อแบบขนานกันและต่อกับอนุกรมตัวต้านทาน 1 โอห์ม แล้วจับปลายทั้งสองต่อเข้ากับเซลล์ไฟฟ้าที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้า 12 โวลต์ กระแสไฟฟ้าในวงจรมีค่าเท่าใดในหน่วยแอมแปร์

วิธีทำ

ในบทนี้เป็นเรื่องของกฎของโอห์ม แต่ในโจทย์ข้อนี้เรายังไม่สามารถใช้กฎของโอห์มได้เลยทันที เนื่องจากกว่า โจทย์ต้องการหากระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร จากสูตร

V = IR 

จะเห็นว่าเราต้องการหา R ของวงจรเสียก่อน ถึงจะหา I ของวงจรได้เพราะฉะนั้นต้องนำความรู้เกี่ยวกับเรื่องการต่อตัวต้านทานกลับมาใช้ เพื่อหาความต้านทานสมมูล ของวงจรเสียก่อน

จากโจทย์เป็นการต่อตัวต้านทานแบบผสมซึ่งจะเห็นว่ามีการต่อตัวต้านทานแบบขนานกันทั้งหมด 2 ตัวด้านบน ให้เราคิดความต้านทานสมมูลของการต่อขนานก่อนโดยสูตรการต่อตัวต้านทานแบบขนาน คือ

1/Rรวม = 1/R1+ 1/R2 + … + 1/Rn

จะได้ว่า 

1/Rรวม = 1/3+ 1/6  = 3/6 = 1/2 Ω

Rรวม = 2 Ω

จากนั้นเมื่อเราหาค่าตัวต้านทานสมมูลของตัวต้านทานแบบขนานแล้ว จะสามารถยุบเป็นตัวต้านทานขนาด 2 Ω ได้ จากนั้นเราจะเห็นว่าเป็นการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมกันทั้งหมด 2 ตัวโดยสูตรการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมคือ

Rรวม = R1 + R2 + … + Rn

จะได้ว่า

Rรวม = 1 + 2  = 3 Ω

เมื่อเราสามารถหาความต้านทานสมมูลของวงจรได้แล้ว ( Rรวม ) ต่อไปเราก็สามารถใช้กฎของโอห์มเพื่อหากระแสไฟฟ้าภายในวงจรได้จากสูตร

V = IR

ตัวแปรที่เราทราบ

R = 3 Ω , V = 12 V

จะได้ว่า

12 = I (3)

I = 4 A

ตัวอย่าง ตามวงจรดังรูป จะหากระแสไฟฟ้าในวงจรนี้

โจทย์ข้อนี้เรายังไม่สามารถใช้กฎของโอห์มได้เลยทันที เนื่องจากกว่า โจทย์ต้องการหากระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร จากสูตร

V = IR 

จะเห็นว่าเราต้องการหา R ของวงจรเสียก่อน ถึงจะหา I ของวงจร

จากโจทย์เป็นการต่อตัวต้านทานแบบผสม โดยมีความซับซ้อนมากขึ้นจำเป็นต้องค่อยๆวิเคราะห์พิจารณาการยุบวงจรที่สามารถทำได้ จะเห็นว่ามีการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมกันทั้งหมด 3 ตัวด้านบน ให้เราคิดความต้านทานสมมูลของการต่ออนุกรมก่อนโดยสูตรการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม คือ

Rรวม = R1 + R2 + … + Rn

จะได้ว่า

Rรวม = 1 + 3 + 4  = 8 Ω

จากนั้นเมื่อเราหาค่าตัวต้านทานสมมูลของตัวต้านทานแบบอนุกรมแล้ว จะสามารถยุบเป็นตัวต้านทานขนาด 8 Ω ได้ จากนั้นพิจารณาวงจรต่อเราจะเห็นว่าเป็นการต่อตัวต้านทานแบบขนานกันทั้งหมด 2 ตัว ที่เราสามารถยุบตัวต้านทานได้โดยสูตรการต่อตัวต้านทานแบบขนานคือ

1/Rรวม = 1/R1+ 1/R2 + … + 1/Rn

จะได้ว่า 

1/Rรวม = 1/8+ 1/8  = 2/8 = 1/4 Ω

Rรวม = 4 Ω

จากนั้นเมื่อเราหาค่าตัวต้านทานสมมูลของตัวต้านทานแบบขนานแล้ว จะสามารถยุบเป็นตัวต้านทานขนาด 4 Ω ได้ จากนั้นเราจะเห็นว่าเป็นการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมกันทั้งหมด 3 ตัวโดยสูตรการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมคือ

Rรวม = R1 + R2 + … + Rn

จะได้ว่า

Rรวม = 16 + 4 + 5  = 25 Ω

เมื่อเราสามารถหาความต้านทานสมมูลของวงจรได้แล้ว ( Rรวม ) ต่อไปเราก็สามารถใช้กฎของโอห์มเพื่อหากระแสไฟฟ้าภายในวงจรได้จากสูตร

V = IR

ตัวแปรที่เราทราบ

R = 25 Ω , V = 25 V

จะได้ว่า

25 = I (25)

I = 1 A

นี่เป็นตัวอย่างของการประยุกต์ใช้กฎของโอห์มเพื่อที่จะได้ศึกษาเพียงเท่านั้น เราสามารถนำกฎของโอห์มไปใช้ประยุกต์กับโจทย์อื่นๆที่ยากมากยิ่งขึ้นได้เข้าไปอีกในบทความต่อๆไป

เนื้อหาอื่นๆ

กระแสไฟฟ้า
การต่อตัวต้านทาน
การแบ่งความต่างศักย์ และกระแสไฟฟ้า
มิเตอร์และการต่อมิเตอร์
การคิดค่าไฟฟ้า
ตัวต้านทาน
กฎของโอห์ม
แบตเตอรี่
กำลังไฟฟ้า