วงจรไฟฟ้า ประกอบด้วย ความต้านทานหลายตัวต่อเข้าด้วยกันแบบต่างๆ เซลล์ไฟฟ้าหลายๆ เซลล์ต่อเข้าด้วยกัน มีการใช้แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์วัดในจุดต่างๆ ซึ่งเมื่อต่อตัวนำหรือตัวต้านทานเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า จะมี
กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวต้านทานและแหล่งกำเนิดไฟฟ้านั้น กระแสไฟฟ้าที่เกิดก็เนื่องจากการเคลื่อนที่ของประจุ
ไฟฟ้า โดยประจุไฟฟ้าได้รับพลังงานจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้า
แรงเคลื่อนไฟฟ้า (electromotive force ; e.m.f.)
แรงเคลื่อนไฟฟ้า หรือ electromotive force (emf ; E) ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าใดๆ นิยามว่า เป็นพลังงาน
ที่แหล่งกำเนิดนั้นจะสามารถให้ได้ต่อหน่วยประจุไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น
เมื่อกล่าวว่า ถ่านไฟฉายก้อนหนึ่งมีแรงเคลื่อนไฟฟ้า 1.5 โวลต์ (V) หรือจูลต่อคูลอมบ์ (J/C) จะหมายความว่า
ถ่านไฟฉายก้อนนั้น สามารถให้พลังงานได้ 1.5 จูลต่อประจุไฟฟ้าทุกๆ 1 คูลอมบ์ ที่เคลื่อนที่ระหว่างขั้วไฟฟ้า
ภายในถ่านไฟฉายนั้นหรืออาจหมายความว่า ถ่านไฟฉายนั้นสามารถทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วของ
ถ่านไฟฉายได้ 1.5 โวลต์ เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้า
| | |
จากรูป สัญลักษณ์ 
หมายถึง เซลล์ไฟฟ้า นำโวลต์มิเตอร์ (เครื่องมือวัดความต่างศักย์ไฟฟ้า) V
มาวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วของถ่านไฟฉาย ปรากฏว่า วัดได้ค่า V1 ตามความหมายของแรงเคลื่อน
ไฟฟ้า จะได้ ...
| V1 = E = 1.5 โวลต์ |
ถ้าวงจรเปลี่ยนไปเป็นรูป (ข) โวลต์มิเตอร์อ่านได้ V2 ตอนนี้ V2 จะเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ตกคร่อม
ความต้านทาน R และเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วของเซลล์ไฟฟ้า เมื่อมีความต้านทาน R ต่อรวมอยู่
พบว่า V2 น้อยกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า E อธิบายได้ว่า เพราะเซลล์ไฟฟ้ามีความต้านทานภายใน r ทำให้พลังงาน
ไฟฟ้าบางส่วนสูญเสียไป โดยการอาศัยกฎของโอห์ม และความหมายของแรงเคลื่อนไฟฟ้า และความต่างศักย์
ไฟฟ้า จะได้ ...
| E = IR + Ir |
หรือ...
| |
เมื่อ ... I เป็นกระแสไฟฟ้า
สรุปนิยาม...
แรงเคลื่อนไฟฟ้า (electromotive force “e.m.f.”) หมายถึง พลังงานไฟฟ้าที่แหล่งกำเนิด (เซลล์ไฟฟ้า) ใช้ในการเคลื่อนประจุ +1 คูลอมบ์ ครบวงจรพอดี จากขั้วบวกไปยังขั้วลบผ่านตัวต้านทาน (R) ภายนอกเซลล์และจากขั้วลบไปยังขั้วบวก ผ่านเซลล์ไฟฟ้าภายใน มีหน่วยเป็น จูลต่อคูลอมบ์ หรือ โวลต์
ความต่างศักย์ไฟฟ้าภายนอกเซลล์ (VR) หมายถึง พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการเคลื่อนประจุ +1 คูลอมบ์ จากขั้วบวกไปยังขั้วลบของเซลล์ โดยผ่านตัวต้านทานภายนอกเซลล์ (R) มีหน่วยเป็น จูลต่อคูลอมบ์ หรือ โวลต์
ความต่างศักย์ไฟฟ้าภายในเซลล์ (Vr) หมายถึง พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการเคลื่อนประจุ +1 คูลอมบ์ จากขั้วลบไปยังขั้วบวกของเซลล์ โดยผ่านภายในเซลล์ไฟฟ้า มีหน่วย เป็น จูลต่อคูลอมบ์ หรือ โวลต์
ความต้านทานภายใน (r) หมายถึง ความต้านทานภายในเซลล์ไฟฟ้า มีหน่วย เป็น โวลต์ต่อแอมแปร์ หรือ โอห์ม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น