NS ไฟฟ้ากระแส เป็นสาขาของฟิสิกส์ที่ศึกษา ประจุไฟฟ้าในการเคลื่อนที่. แนวคิดหลักที่ศึกษาในพื้นที่นี้คือกระแสไฟฟ้า (i) ความต้านทานไฟฟ้า (R) และกำลังไฟฟ้า (P)
NS กระแสไฟฟ้า คือการเคลื่อนที่ตามลำดับของประจุและกำหนดโดยจำนวนประจุ (ΔQ) ที่ผ่านในช่วงเวลาที่กำหนด (Δt) หน่วยวัดของมันคือแอมแปร์ (A)
NS ความต้านทานไฟฟ้า พบได้จากกฎของโอห์มที่ 1 และ 2 ซึ่งสัมพันธ์กับความต้านทานต่อแรงดันไฟ (U) และกระแส (i) เช่นเดียวกับความต้านทานต่อประเภทของวัสดุที่ตัวนำทำขึ้น หน่วยวัดของมันคือโอห์ม (Ω)
NS พลังงานไฟฟ้า มันคือประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในการแปลงพลังงาน ในกรณีนี้ พลังงานไฟฟ้า หน่วยวัดของมันคือวัตต์ (w)
อ่านด้วย: กฎของโอห์ม — กฎหมายพื้นฐานสำหรับการศึกษาไฟฟ้า
สรุป
- การศึกษาไฟฟ้าไดนามิกมีประจุในการเคลื่อนที่
- แนวคิดหลักสามประการของอิเล็กโทรไดนามิก ได้แก่ กระแสไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้า
- กระแสไฟฟ้า (i) คือปริมาณประจุที่ไหลผ่านตัวนำในเวลาที่กำหนด
- ความต้านทานไฟฟ้าคือความยากในการส่งผ่านกระแสในตัวนำ
- ความต้านทานไฟฟ้าเป็นไปตามกฎของโอห์มที่ 1 และ 2 ซึ่งกำหนดโดย Georg Simon Ohm
- กฎข้อที่ 1 ของโอห์มเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้า (U) กับกระแสไฟฟ้า (i)
- ถ้าความต้านทานของตัวนำมีค่าคงที่ เราจะเรียกตัวต้านทานนี้ว่าโอห์มมิก
- กฎข้อที่ 2 ของโอห์ม เกี่ยวข้องกับความต้านทานไฟฟ้ากับชนิดและรูปร่างของวัสดุที่ทำเป็นตัวนำ
- พลังงานไฟฟ้าคือประสิทธิภาพของการแปลงพลังงานและสามารถพบได้ผ่านแรงดันและกระแสของอุปกรณ์
อิเล็กโทรไดนามิกส์คืออะไร?
เป็นสาขาย่อยของฟิสิกส์ที่อยู่ภายใน และไฟฟ้า. NS ความกังวลในด้านนี้คือการศึกษาความเคลื่อนไหวของ ค่าไฟฟ้า. ดังนั้นการศึกษาอิเล็กโทรไดนามิกส์จึงประกอบด้วยการทำความเข้าใจและประยุกต์ใช้กระแสไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้า
แนวคิดหลักของอิเล็กโทรไดนามิกส์
อิเล็กโทรไดนามิกส์เกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจผลกระทบของประจุที่เคลื่อนที่ ดังนั้น แนวคิดหลักคือ กระแสไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
NS กระแสไฟฟ้า คือการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าภายในตัวนำอย่างเป็นระเบียบเนื่องจากความต่างศักย์ (ddp) ความเข้มกระแส (i) คำนวณโดยจำนวนประจุ (ΔQ) ที่ส่งผ่านไปยังตัวนำในเวลาที่กำหนด (Δt):
ผม: กระแสไฟฟ้า (C/s หรือ A)
ถาม: ค่าไฟฟ้า (C)
t: เวลา
→ คลาสวิดีโอ: Electrodynamics ใน Enem — กระแสไฟฟ้า
ความต้านทานไฟฟ้า
NS NSความต้านทาน และไฟฟ้าคือความยากในการส่งผ่านกระแสไฟฟ้า เป็นไปตามกฎข้อที่ 1 และ 2 ของโอห์ม (กฎกำหนดโดย Georg Simon Ohm เกี่ยวกับการทำงานของความต้านทานไฟฟ้า)
→ กฎข้อที่ 1 ของโอห์ม
NSกฎข้อที่ 1 ของโอห์ม กำหนดว่ากระแสไฟฟ้า (i) เป็นสัดส่วนกับแรงดัน (U) ที่ตัวนำตกกระทบ และถ้าความสัมพันธ์นี้คงที่ นั่นคือ ถ้าความต้านทานไฟฟ้า (R) คงที่ เราจะเรียกตัวต้านทานเหล่านี้ว่าโอห์มมิก
ผม: กระแสไฟฟ้า (A)
R: ความต้านทานไฟฟ้า (Ω)
ยู: แรงดันไฟฟ้า (V)
→ กฎข้อที่ 2 ของโอห์ม
NSกฎข้อที่สองของโอห์มกำหนดว่าความต้านทานไฟฟ้าเป็นลักษณะเฉพาะของร่างกายและขึ้นอยู่กับรูปร่าง (ความยาวและพื้นที่) และวัสดุที่ทำขึ้น ความต้านทาน (ρ). กฎข้อที่ 2 ของโอห์มเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทั้งสองนี้
L: ความยาวของตัวนำ (L)
R: ความต้านทานไฟฟ้า (Ω)
A: พื้นที่ตัวนำ (m2)
ρ: ความต้านทาน (Ω. NS2)
→ ระดับวิดีโอ: อิเล็กโทรไดนามิกในศัตรู — ความต้านทานไฟฟ้าและกฎของโอห์ม
พลังงานไฟฟ้า
กำลังคือประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในการเปลี่ยนพลังงาน กล่าวคือ อุปกรณ์สามารถเปลี่ยนพลังงานหนึ่ง (ΔE) เป็นพลังงานอื่นได้เร็วเพียงใด มีหน่วยวัดเป็นวัตต์ (W)
ในกรณีของพลังงานไฟฟ้า เรามีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานอื่น เช่น ความร้อน, ส่องสว่างและดังสนั่น
P: พลังงานไฟฟ้า (AV หรือ W)
ผม: กระแสไฟฟ้า (A)
ยู: แรงดันไฟฟ้า (V)
เพื่อหากำลังไฟฟ้าใน ตัวต้านทานเราสามารถแก้ไขสมการกำลังไฟฟ้าอันแรกนี้ร่วมกับสมการความต้านทานไฟฟ้าได้ การแยกแรงดันไฟฟ้า (U) ในสมการความต้านทานไฟฟ้า เราได้:
แทน U ในสมการกำลังไฟฟ้า เราได้:
และเรายังคงสามารถหาสมการอื่นที่แยกกระแส (i) ในสมการความต้านทานไฟฟ้าและแทนที่ในสมการกำลังไฟฟ้าได้:
อ่านด้วย: วงจรไฟฟ้า — การเชื่อมต่อที่ช่วยให้กระแสไฟหมุนเวียน
อิเล็กโทรไดนามิกส์ในศัตรู
Electrodynamics สามารถพบได้ในชีวิตประจำวันอย่างง่ายดายในอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เราใช้ นี่คือ หนึ่งในวิชาที่ต้องการมากที่สุด ในสาขาฟิสิกส์ ที่ Enem
เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับวงจร เช่น ฝักบัวไฟฟ้าและหลอดไฟ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงพลังงาน เป็นต้น จึงเป็นประเด็นของการวิเคราะห์อิเล็กโทรไดนามิก ลองดูตัวอย่างด้านล่าง
(ศัตรู 2016) หลอดไฟ LED (light emitting diode) ซึ่งใช้งานได้กับ 12V และกระแสตรง 0.45 A ให้ปริมาณแสงเท่ากันกับหลอดไส้ที่มีกำลังไฟ 60 W
มูลค่าของการลดการใช้พลังงานเมื่อเปลี่ยนหลอดไส้เป็นหลอด LED คืออะไร?
ปณิธาน
โดยใช้สมการกำลังและใส่ข้อมูลในคำสั่ง เราได้:
ในขณะที่แบบฝึกหัดขอให้ลดกำลัง เราพบว่ากำลังของหลอดไส้คือ 60 W และของ LED ที่ 5.4 W ลบทีละอัน เราได้ค่าลดลง 54.6 วัตต์
แก้ไขแบบฝึกหัดเกี่ยวกับไฟฟ้ากระแสสลับ
1. (ศัตรู 2017) ความจุของแบตเตอรี่ที่มีตัวสะสม เช่น ที่ใช้ในระบบไฟฟ้าของรถยนต์ มีการระบุเป็นแอมแปร์ชั่วโมง (Ah) แบตเตอรี่ 12V 100Ah ให้ 12J สำหรับประจุแต่ละคูลอมบ์ที่ไหลผ่าน
หากเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความต้านทานภายในเล็กน้อยซึ่งให้กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยเท่ากับ 600 W ต่อกับขั้วแบตเตอรี่ที่อธิบาย จะใช้เวลานานเท่าใดในการชาร์จ อย่างสมบูรณ์?
ก) 0.5 ชม
ข) 2 ชั่วโมง
ค) 12 ชั่วโมง
ง) 50 ชั่วโมง
จ) 100 ชั่วโมง
ปณิธาน
ทางเลือก ข.
หากต้องการทราบเวลา เราต้องคิดหาปริมาณพลังงานทั้งหมดเมื่อประจุหมด นั่นคือเมื่อ จำนวนการชาร์จ Q เท่ากับ 100A.h. ตามปกติจะเห็นโหลดเป็นคูลอมบ์ ให้แปลงหน่วยของ วัด. ในหนึ่งชั่วโมง เรามี 3600 วินาที เราสามารถคูณ 100 A.h ด้วย 3600 วินาที เหลือ 360000 C
ถ้า 1 C ให้พลังงาน 12 J สำหรับ กฎของ สาม, 360000 C ให้ 432000 J:
ใช้สมการกำลังและเวลาในการแยก (t):
เปลี่ยนวินาทีเป็นชั่วโมง เรามี 7200 วินาที = 2 ชั่วโมง
2. (ศัตรู 2016) ช่างไฟฟ้าต้องติดตั้งฝักบัวที่มีกำลังไฟ 220V - 4400W ถึง 6800W สำหรับการติดตั้งฝักบัว ขอแนะนำให้ใช้โครงข่ายที่เหมาะสม โดยมีสายไฟที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงพอและ a เซอร์กิตเบรกเกอร์ที่มีขนาดเท่ากับกำลังไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า โดยมีระยะเผื่อที่ใกล้เคียงกัน จาก 10% เซอร์กิตเบรกเกอร์เป็นอุปกรณ์ความปลอดภัยที่ใช้เพื่อป้องกันการติดตั้งไฟฟ้าจากการลัดวงจรและ ไฟฟ้าเกินพิกัดและต้องปลดอาวุธเมื่อใดก็ตามที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากกว่าที่อนุญาตใน อุปกรณ์.
เพื่อให้การติดตั้งฝักบัวนี้ปลอดภัย ค่ากระแสสูงสุดของเซอร์กิตเบรกเกอร์จะต้องเป็น:
ก) 20 A
ข) 25 A
ค) 30 A
ง) 35 A
จ) 40 A
ปณิธาน
ทางเลือก ง.
ในการหากระแสสูงสุดที่สามารถไหลผ่านเซอร์กิตเบรกเกอร์ เราจำเป็นต้องใช้ค่ากำลังสูงสุด (6800W) ในสมการกำลังไฟฟ้า:
แต่คำสั่งระบุว่าเบรกเกอร์คาดการณ์กระแสมากกว่า 10% ดังนั้นเพื่อคำนวณความแตกต่างนี้:
เมื่อบวกทั้งสองเข้าด้วยกันแล้ว เราก็ได้ค่าประมาณ 33 A
โดย Gabriela de Oliveira
ครูฟิสิกส์
