ค้นหาบทความที่นี่

บทความทั้งหมด

[พื้นฐาน 101] ตอนที่ 3 : ขนาน-อนุกรม-ผสม (2)

4 ปีที่ผ่านมา

โดย เจ้าของร้าน

Publish : 27 August 2021

ในตอนที่แล้วเราพูดกันถึงวงจรต่าง ๆ กันแบบคร่าว ๆ กันไปแล้วนะครับ บังเอิญก็มีหลังไมค์มาถาม ผู้เขียนก็เลยขอลงลึกไปอีกซักหน่อยละกันนะครับ จะขอพูดเรื่องเพิ่มเติมจากครั้งที่แล้วเลยละกันนะครับ

ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวในวงจรอนุกรม
จากลักษณะวงจรที่ส่วนประกอบทุกตัวต่อเป็นอันดับกันไปเรื่อย ๆ จนกลับมาที่เดิมครบวงจร และครั้งที่แล้วเราพูดว่าค่าความต่างศักย์จะมีค่าต่างกันไป แล้วเราจะหาค่านี้ได้อย่างไร? ก็ไม่ยากเลยครับ V = IR ของเรานั่นแหละ เราสามารถหากระแส I รวมทั้งวงจรได้จากตอนที่แล้ว และเรารู้ว่า I จะไหลเท่ากันหมดทั้งวงจร ส่วนความต้านทาน R ของแต่ละตัวก็รู้อยู่แล้ว V = IR ก็ไม่ยาก ลองดูตัวอย่างกันเลยครับ

จากวงจรที่ให้มาดูแบบเร็ว ๆ ได้ว่าต่อตัวต้านทาน 3 ตัว 220Ω 1000Ω และ 470Ω กับแหล่งจ่ายไฟ 12V คำนวณกระแสได้ 7.1mA เราจะมาหาความต่างศักย์ที่ตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวกันดูครับ

ความต่างศักย์ที่ตกคร่อม R₁ V₁= R₁I V₁= (220)(0.0071) V₁= 1.562 V	ความต่างศักย์ที่ตกคร่อม R₂ V₂= R₂I V₂= (1000)(0.0071) V₂= 7.1 V
สำหรับตัวสุดท้าย เรามีวิธีคิดได้สองแบบครับ
ความต่างศักย์ที่ตกคร่อม R₃ แบบแรกคือคำนวณจาก V = IR V₃= R₃I V₃= (470)(0.0071) V₃= 3.337 V	ความต่างศักย์ที่ตกคร่อม R₃ แบบที่สอง คือ เรารู้ว่าแหล่งจ่ายไฟของเรามี 12 V ฉะนั้นเราจะได้สมการมาอีกชุดหนึ่ง V = V1 + V2 + V3 +... จากวงจรนี้ของเราจะได้ V = V1 + V2 + V3 12 = 1.562 + 7.1 + V3 V3 = 3.338 V
* หากคิด V = IR จะได้ 1.562 + 7.1 + 3.337 = 11.999 ก็ไม่ต้องงงนะครับ เนื่องจากตอนคิดค่ากระแสนั้นผู้เขียนปัดเศษออก เลขเลยคลาดเคลื่อนไปนิดหน่อย

จากที่เราทำตัวอย่างมา พอจะมองออกมั๊ยครับว่าเกิดอะไรขึ้น ใช่แล้วครับ ในวงจรอนุกรมนี้ความต่างศักย์ไฟฟ้าจะถูกแบ่งโดยความต่างศักย์ที่ตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัว ซึ่งสามารถนำไปใช้งานได้ในอีกแบบหนึ่ง ที่เราเรียกกันว่า วงจรแบ่งแรงดัน Potential Divider หรือ Voltage Divider นั่นเองครับ

จากวงจรเดิม ลองมาดูหากเรานำไปใช้ในวงจรแบ่งแรงดัน

(1) ความต่างศักย์ระหว่างจุด A และ D = ความต่างศักย์ของแหล่งจ่ายไฟ = 12 V
(2) ความต่างศักย์ระหว่างจุด A และ B = ความต่างศักย์ที่ตกคร่อม R₁ = 1.562 V
(3) ความต่างศักย์ระหว่างจุด B และ C = ความต่างศักย์ที่ตกคร่อม R₂ = 7.1 V
(4) ความต่างศักย์ระหว่างจุด C และ D = ความต่างศักย์ที่ตกคร่อม R₃ = 3.337 V

(A) หากต่อสายไฟที่จุด B และจุด C ไปใช้งาน จะได้แรงดันไฟเท่าไร?
ตอบ เท่ากับแรงดันตกคร่อม R₂ คือ 7.1 V

สำหรับเรื่องวงจรแบ่งแรงดันก็สามารถคลิกที่ลิงค์สีน้ำเงินข้างบนไปดูได้เลยครับ

การใช้เครื่องคิดเลขคำนวณวงจรขนานแบบเร็ว
สำหรับวงจรขนานก็ไม่มีอะไรเพิ่มเติมครับ เอาเคล็ดลับมาฝากกันดีกว่า ใครรู้แล้วก็ผ่านได้เลยครับ ซึ่งทุกคนรู้จากสมการครั้งก่อนว่าค่าความต้านทานรวมของวงจรขนานคือ 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ +... เราจะต้องมานั่งตั้งสมการทุกครั้งมั๊ย ไม่ครับ เครื่องคิดเลขช่วยได้ ลองดูที่เครื่องคิดเลขกันนะครับ ยิ่งเครื่องคิดเลขวิทยาศาสตร์นี่ไม่มีปัญหาแน่นอน นั่นคือการกดปุ่ม Invert ครับ บนเครื่องคิดเลขจะเขียน 1/x นั่นเอง การกดปุ่มนี้จะทำให้เลขที่เราใส่ไปจะกลายเป็น 1/ ทันที เช่น กด 220 จากนั้นกด 1/x ก็จะเป็น 1/220 เลยทีเดียว มันจะแสดงหน้าจอเป็น 0.004545 ก็ไม่ต้องไปสนใจมันครับ เดี๋ยวสุดท้ายเราปัดทศนิยมเอา
จากวงจรข้างบน เรามาลองคิดดูหากนำมาต่อแบบขนาน (อ้างอิงเครื่องคิดเลขจากรูปตัวอย่าง จะต้องกด Shift เพื่อกด 1/x)
(1) กด 220 กด Shift กด 1/x จอจะแสดง กด = 0.004545...
(2) กด + กด 1000 กด Shift กด 1/x กด = จอจะแสดง 0.005545...
(3) กด + กด 470 กด Shift กด 1/x กด = จอจะแสดง 0.007673...
ตอบตัวนี้ใช่มั๊ย? ผิดครับ อย่าลืมว่าตอนนี้มันคือ 1/220 + 1/1000 + 1/470 อยู่นะครับ มันคือ 1/R ถ้าอยากได้คำตอบ R ต้องมีอีกขั้นตอนนึง
(4) กด Shift กด 1/x กด = เพื่อกลับจาก 1/R เป็น R/1 คือ R นั่นเอง ทีนี้จอจะแสดง 130.3251...
เราก็จะได้คำตอบแล้วครับว่าถ้านำตัวต้านทานทั้งสามข้างบนมาต่อวงจรแบบขนาน จะมีความต้านทานรวมประมาณ 130.3Ω นั่นเอง

สำหรับวันนี้ สั้น ๆ สองเรื่องครับ ถือว่าเก็บตกจากครั้งก่อน เลยแถมด้วยวงจรแบ่งแรงดันซ฿่งก็เป็นบทสั้น ๆ อีกบท คลิกไปอ่านกันได้เลยครับ