ความต้านทาน & วงจรไฟฟ้า : Ohm / Kirchoff (3)

แรงเคลื่อนไฟฟ้า

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (Electromotive force, EMF) คือ พลังงานต่อหนึ่งหน่วยประจุที่แหล่งจ่าย (เช่น แบตเตอรี่ ถ่านไฟฉาย ฯลฯ) จ่ายให้กับวงจร สัญลักษณ์ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าคือ

epsilon

และแรงเคลื่อนไฟฟ้ามีหน่วยเป็นจูลต่อคูลอมบ์ หรือ โวลต์ (V)

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเซลล์ไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าบางส่วนจะสูญเสียไปกับเซลล์ไฟฟ้าเสมือนว่าภายในเซลล์ไฟฟ้ามีความต้านทานซ่อนอยู่ ส่งผลให้ความต่างศักย์ที่ตกคร่อมขั้วเซลล์ไฟฟ้า (หรือที่เรียกว่าความต่างศักย์ขั้วเซลล์) มีค่าน้อยกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ เราเรียกผลต่างระหวางแรงเคลื่อนไฟฟ้าและความต่างศักย์ขั้วเซลล์ นี้ว่า ความต่างศักย์ที่หายไป (lost volt)

ความต่างศักย์ที่หายไป (Lost volt;

V subscript r

)
ความต่างศักย์ที่หายไปเกิดจากความต้านทานภายในแหล่งจ่าย ทำให้ความต่างศักย์ที่ตกคร่อมแหล่งจ่ายนั้นมีค่าน้อยกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า เราสามารถคำนวณความต่างศักย์ที่หายไปจากความต้านทานภายใน r ตามสมการ

V subscript r equals I r

ดังนั้นความต่างศักย์ขั้วเซลล์

V subscript ข ั้ วเซลล ์

จะมีค่าเท่ากับ

V subscript ข ั้ วเซลล ์ equals epsilon minus I r

นอกจากจากนี้ความต่างศักย์ขั้วเซลล์จะตกคร่อมความต้านทานภายนอก

V subscript R

ดังนั้น

V subscript ข ั้ วเซลล ์ equals V subscript R equals I R

หมายเหตุ เมื่อกระแสที่ไหลผ่านเซลล์ไฟฟ้ามีค่าเป็นศูนย์ ความต่างศักย์ที่ตกคร่อมจะเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้า เนื่องจากความต่างศักย์ที่หายไปมีค่าเป็นศูนย์

การคำนวณหาค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้ารวมและความต้านทานภายในรวม ของแหล่งจ่ายในวงจรมีอยู่ 2 แบบคือ
1) ต่อแบบอนุกรม

epsilon subscript n e t end subscript equals epsilon subscript 1 plus epsilon subscript 2 space space space และ space space r equals r subscript 1 plus r subscript 2

epsilon subscript n e t end subscript equals epsilon subscript 1 minus epsilon subscript 2 space space space และ space space r equals r subscript 1 plus r subscript 2

2) ต่อแบบขนาน

epsilon subscript n e t equals epsilon subscript 1 equals epsilon subscript 2 space และ space 1 over r equals 1 over r subscript 1 plus 1 over r subscript 2

แบบฝึกหัด