ปริมาณทางไฟฟ้าพื้นฐาน: ประจุ แรงดัน กระแส กำลังไฟฟ้า ความต้านทาน

ปริมาณทางไฟฟ้าพื้นฐาน: กระแส แรงดัน ความต้านทาน และกำลังไฟฟ้า

กำลังชาร์จ

ปรากฏการณ์ทางกายภาพที่สำคัญที่สุดในวงจรไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่ ค่าไฟฟ้า… มีประจุสองประเภทในธรรมชาติ—ประจุบวกและประจุลบ เหมือนประจุดึงดูด เหมือนประจุขับไล่ สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามีแนวโน้มที่จะจัดกลุ่มประจุบวกกับประจุลบในจำนวนที่เท่ากัน

อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกล้อมรอบด้วยเมฆของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ประจุลบทั้งหมดในค่าสัมบูรณ์จะเท่ากับประจุบวกของนิวเคลียส ดังนั้น อะตอมจึงมีประจุไฟฟ้าทั้งหมดเป็นศูนย์ จึงกล่าวได้ว่าเป็นกลางทางไฟฟ้า

ในวัสดุที่ถือได้ ไฟฟ้า, อิเล็กตรอนบางตัวถูกแยกออกจากอะตอมและมีความสามารถในการเคลื่อนที่ในวัสดุตัวนำ อิเล็กตรอนเหล่านี้เรียกว่าประจุเคลื่อนที่หรือตัวพาประจุ

เนื่องจากแต่ละอะตอมในสถานะเริ่มต้นเป็นกลาง หลังจากแยกอิเล็กตรอนที่มีประจุลบออกแล้ว มันจะกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวกไอออนบวกไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและสร้างระบบที่มีประจุคงที่คงที่ (ดู — สารอะไรนำไฟฟ้าได้).

ในเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ประกอบด้วยวัสดุประเภทหนึ่งที่สำคัญ เคลื่อนที่ได้สองวิธี: หรืออิเล็กตรอนทำตัวเป็นพาหะที่มีประจุลบ หรือกลุ่มอิเล็กตรอนจำนวนมากที่ซับซ้อนจะเคลื่อนที่ในลักษณะราวกับว่ามีพาหะเคลื่อนที่ที่มีประจุบวกอยู่ในวัสดุ ค่าใช้จ่ายคงที่สามารถเป็นอักขระใดก็ได้

วัสดุนำไฟฟ้าสามารถคิดได้ว่าเป็นวัสดุที่มีตัวพาประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ (ซึ่งอาจมีสัญญาณอย่างใดอย่างหนึ่งจากสองสัญญาณ) และประจุคงที่ซึ่งมีขั้วตรงข้ามกัน

นอกจากนี้ยังมีวัสดุที่เรียกว่าฉนวนที่ไม่นำไฟฟ้า ค่าใช้จ่ายทั้งหมดในฉนวนได้รับการแก้ไข ตัวอย่างของฉนวน ได้แก่ อากาศ ไมกา แก้ว ชั้นออกไซด์บางๆ ที่ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของโลหะหลายชนิด และแน่นอน สุญญากาศ (ซึ่งไม่มีประจุใดๆ เลย)

ประจุมีหน่วยวัดเป็นคูลอมบ์ (C) และมักจะเขียนแทนด้วย Q

ปริมาณประจุหรือปริมาณไฟฟ้าลบต่ออิเล็กตรอนได้รับการกำหนดขึ้นจากการทดลองหลายครั้ง และพบว่ามีค่าเท่ากับ 1.601 × 10-19 CL หรือ 4.803 x 10-10 ประจุไฟฟ้าสถิต

แนวคิดบางประการเกี่ยวกับจำนวนอิเล็กตรอนที่ไหลผ่านเส้นลวดแม้ในกระแสที่ค่อนข้างต่ำสามารถรับได้ดังต่อไปนี้ เนื่องจากประจุของอิเล็กตรอนคือ 1.601 • 10-19 CL ดังนั้นจำนวนของอิเล็กตรอนที่สร้างประจุเท่ากับคูลอมบ์จึงเป็นส่วนกลับของค่าที่กำหนด นั่นคือมีค่าโดยประมาณเท่ากับ 6 • 1018

กระแส 1 A สอดคล้องกับการไหลของ 1 C ต่อวินาที และที่กระแสเพียง 1 μmka (10-12 A) ผ่านหน้าตัดของเส้นลวด จะมีอิเล็กตรอนประมาณ 6 ล้านตัวต่อวินาทีกระแสที่มีขนาดดังกล่าวมีขนาดเล็กมากจนการตรวจจับและการวัดมีความเกี่ยวข้องกับความยากลำบากในการทดลองอย่างมาก

ประจุของไอออนบวกเป็นจำนวนเต็มทวีคูณของประจุบนอิเล็กตรอน แต่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม สำหรับอนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออนเพียงอย่างเดียว ประจุจะเท่ากับประจุของอิเล็กตรอน

ความหนาแน่นของนิวเคลียสนั้นสูงกว่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอน มาก ปริมาตรส่วนใหญ่ที่ครอบครองโดยอะตอมโดยรวมนั้นว่างเปล่า

แนวคิดของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า

โดยการถูวัตถุสองชิ้นที่ต่างกันเข้าด้วยกัน เช่นเดียวกับการเหนี่ยวนำ ร่างกายจะได้รับคุณสมบัติพิเศษคือไฟฟ้า ร่างกายดังกล่าวเรียกว่าไฟฟ้า

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันของร่างกายที่ถูกไฟฟ้าเรียกว่า ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า.

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุไฟฟ้าถูกกำหนดโดยสิ่งที่เรียกว่า แรงไฟฟ้าที่แตกต่างจากแรงของธรรมชาติอื่นตรงที่พวกมันทำให้วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าผลักกันและดึงดูดซึ่งกันและกัน โดยไม่คำนึงถึงความเร็วของการเคลื่อนที่

ด้วยวิธีนี้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุที่มีประจุจะแตกต่างกันไปเช่นจากแรงโน้มถ่วงซึ่งมีลักษณะโดยแรงดึงดูดของร่างกายเท่านั้นหรือจากแรงกำเนิดของแม่เหล็กซึ่งขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัทธ์ของการเคลื่อนที่ของประจุทำให้เกิดแม่เหล็ก ปรากฏการณ์.

วิศวกรรมไฟฟ้าส่วนใหญ่ศึกษากฎของการแสดงคุณสมบัติภายนอก ร่างกายไฟฟ้า — กฎของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้า

เนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างประจุตรงข้าม วัสดุส่วนใหญ่จึงเป็นกลางทางไฟฟ้า ต้องใช้พลังงานในการแยกประจุบวกและประจุลบ

ในรูป 1 แสดงแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นที่ตอนแรกไม่มีประจุซึ่งเว้นระยะห่างกันที่ระยะ dสันนิษฐานว่าช่องว่างระหว่างแผ่นนั้นเต็มไปด้วยฉนวน เช่น อากาศ หรืออยู่ในสุญญากาศ

ข้าว. 1. เพลตนำไฟฟ้าที่ไม่มีประจุสองแผ่นในขั้นต้น: a - เพลตเป็นกลางทางไฟฟ้า b — ประจุ -Q ถูกถ่ายโอนไปยังแผ่นด้านล่าง (มีความต่างศักย์และสนามไฟฟ้าระหว่างแผ่น)

ในรูป 1 เพลตทั้งสองเป็นกลาง และประจุรวมเป็นศูนย์บนเพลตบนสามารถแสดงเป็นผลรวมของประจุ +Q และ -Q ในรูป 1b, ประจุ -Q ถูกถ่ายโอนจากเพลตบนไปยังเพลตล่าง ถ้าในรูป 1b เราเชื่อมต่อจานด้วยลวดจากนั้นแรงดึงดูดของประจุตรงข้ามจะทำให้ประจุถ่ายโอนกลับอย่างรวดเร็วและเราจะกลับสู่สถานการณ์ที่แสดงในรูปที่ 1, ก. ประจุบวกจะเคลื่อนที่ไปยังแผ่นที่มีประจุลบ และประจุลบจะเคลื่อนที่ไปยังแผ่นที่มีประจุบวก

เราบอกว่าระหว่างแผ่นที่มีประจุที่แสดงในรูป 1b มีความต่างศักย์และบนเพลตบนที่มีประจุบวกมีศักย์สูงกว่าบนเพลตล่างที่มีประจุลบ โดยทั่วไป มีความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุด หากการนำไฟฟ้าระหว่างจุดเหล่านั้นส่งผลให้เกิดการถ่ายโอนประจุ

ประจุบวกเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์สูงไปยังจุดที่มีศักย์ต่ำ ทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุลบจะตรงกันข้าม — จากจุดที่มีศักย์ต่ำไปยังจุดที่มีศักย์สูง

หน่วยวัดความต่างศักย์คือโวลต์ (V) ความต่างศักย์เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าและมักจะเขียนแทนด้วยตัวอักษร U

ในการหาปริมาณความตึงเครียดระหว่างจุดสองจุด จะใช้แนวคิดนี้ สนามไฟฟ้า…ในกรณีที่แสดงในรูป1b มีสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอระหว่างเพลตซึ่งนำจากบริเวณที่มีศักย์สูงกว่า (จากเพลตบวก) ไปยังบริเวณที่มีศักย์ต่ำกว่า (ไปยังเพลตลบ)

ความแรงของสนามนี้แสดงเป็นโวลต์ต่อเมตร เป็นสัดส่วนกับประจุบนจานและสามารถคำนวณได้จากกฎของฟิสิกส์หากทราบการกระจายของประจุ ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของสนามไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า U ระหว่างแผ่นมีรูปแบบ U = E NS e (โวลต์ = โวลต์ / เมตร x เมตร)

ดังนั้น การเปลี่ยนจากศักย์ที่ต่ำกว่าไปสู่ศักย์ที่สูงกว่าจึงสอดคล้องกับการเคลื่อนที่สวนทางกับทิศทางของสนาม ในโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่านั้น สนามไฟฟ้าอาจไม่สม่ำเสมอในทุกที่ และเพื่อกำหนดความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุด จำเป็นต้องใช้สมการ U = E NS e ซ้ำๆ

ช่วงเวลาระหว่างจุดที่น่าสนใจสำหรับเราแบ่งออกเป็นหลายส่วนซึ่งแต่ละส่วนมีขนาดเล็กพอที่ฟิลด์จะเหมือนกัน จากนั้นสมการจะถูกนำไปใช้อย่างต่อเนื่องกับแต่ละส่วน U = E NS e และผลรวมของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นสำหรับแต่ละส่วน ดังนั้น สำหรับการกระจายประจุและสนามไฟฟ้า คุณสามารถหาค่าความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดใดก็ได้

เมื่อพิจารณาความต่างศักย์จำเป็นต้องระบุไม่เพียง แต่ขนาดของแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดเท่านั้น แต่ยังต้องระบุจุดที่มีศักยภาพสูงสุดด้วย อย่างไรก็ตาม ในวงจรไฟฟ้าที่มีองค์ประกอบต่างๆ มากมาย เราไม่สามารถระบุล่วงหน้าได้ว่าจุดใดมีศักย์ไฟฟ้าสูงสุด เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน จำเป็นต้องยอมรับเงื่อนไขสำหรับสัญญาณ (รูปที่ 2)

ข้าว. 2… การกำหนดขั้วของแรงดัน (แรงดันเป็นบวกหรือลบก็ได้)

องค์ประกอบวงจรสองขั้วจะแสดงด้วยกล่องที่มีขั้วต่อสองขั้ว (รูปที่ 2, a) เส้นที่ลากจากกล่องไปยังขั้วต่อถือเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าในอุดมคติ ขั้วหนึ่งมีเครื่องหมายบวก ส่วนอีกขั้วมีเครื่องหมายลบ อักขระเหล่านี้แก้ไขขั้วสัมพัทธ์ แรงดันไฟฟ้า U ในรูป 2 และถูกกำหนดโดยเงื่อนไข U = (ศักยภาพของเทอร์มินัล «+») — (ศักยภาพของเทอร์มินัล «-«)

ในรูป 2b แผ่นที่มีประจุเชื่อมต่อกับขั้วเพื่อให้ขั้ว «+» เชื่อมต่อกับแผ่นที่มีศักย์สูงกว่า ที่นี่แรงดันไฟฟ้า U เป็นจำนวนบวก ในรูป 2 ขั้ว «+» เชื่อมต่อกับแผ่นที่มีศักยภาพต่ำกว่า เป็นผลให้เราได้รับแรงดันลบ

สิ่งสำคัญคือต้องจำเกี่ยวกับรูปแบบพีชคณิตของการแสดงความเครียด เมื่อกำหนดขั้วได้แล้ว แรงดันบวกหมายความว่าขั้ว «+» มี (ศักย์สูงกว่า) และแรงดันลบหมายความว่าขั้ว «-» มีศักย์สูงกว่า

ปัจจุบัน

มีการระบุไว้ข้างต้นว่าพาหะที่มีประจุบวกจะย้ายจากบริเวณที่มีศักยภาพสูงไปยังบริเวณที่มีศักยภาพต่ำ ในขณะที่พาหะที่มีประจุลบจะย้ายจากบริเวณที่มีศักยภาพต่ำไปยังบริเวณที่มีศักยภาพสูง การโอนค่าธรรมเนียมใด ๆ หมายถึงการหมดอายุ ไฟฟ้า.

ในรูป 3 แสดงกรณีง่ายๆ ของการไหลของกระแสไฟฟ้า พื้นผิวถูกเลือก C และแสดงทิศทางบวกตามสัญญา หากเมื่อเวลาผ่านไป dt ผ่านส่วน S ประจุทั้งหมด Q จะผ่านไปในทิศทางที่เลือก ดังนั้นกระแส I ถึง S จะเท่ากับ I = dV/dT หน่วยวัดกระแสคือแอมแปร์ (A) (1A = 1C / s)

ข้าว. 3… ความสัมพันธ์ระหว่างทิศทางของกระแสและทิศทางการไหลของประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่กระแสเป็นบวก (a และ b) ถ้าการไหลของประจุบวกที่เกิดขึ้นผ่านพื้นผิว C บางส่วนตรงกับทิศทางที่เลือก กระแสเป็นลบ (b และ d) ถ้าการไหลของประจุบวกบนพื้นผิวตรงข้ามกับทิศทางที่เลือก

ความยากลำบากมักเกิดขึ้นในการกำหนดสัญลักษณ์ของ Iz ปัจจุบัน หากกระแสประจุไฟฟ้าเป็นบวก กระแสประจุบวกจะอธิบายการเคลื่อนที่ที่แท้จริงของประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในทิศทางที่เลือก ในขณะที่กระแสประจุลบจะอธิบายถึงการไหลของประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ตรงข้ามกับทิศทางที่เลือก

หากตัวดำเนินการเคลื่อนที่มีค่าเป็นลบ คุณต้องใช้ความระมัดระวังเมื่อกำหนดทิศทางของกระแส พิจารณามะเดื่อ 3 มิติ ที่พาหะประจุลบเคลื่อนที่ข้าม S ในทิศทางที่เลือก สมมติว่าแต่ละพาหะมีประจุ -q และอัตราการไหลผ่าน S คือ n พาหะต่อวินาที ระหว่าง dt คือเส้นทางทั้งหมดของประจุ C ในทิศทางที่เลือกจะเป็น dV = -n NS q NS dt ซึ่งสอดคล้องกับ I = dV/ dT ปัจจุบัน

ดังนั้นกระแสในรูปที่ 3 มิติจึงเป็นลบ นอกจากนี้กระแสนี้เกิดขึ้นพร้อมกับกระแสที่สร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของพาหะบวกที่มีประจุ + q ผ่านพื้นผิว S ด้วยความเร็ว n พาหะต่อวินาทีในทิศทางตรงกันข้ามกับที่เลือก (รูปที่ 3, b) ดังนั้น ประจุสองหลักจะสะท้อนให้เห็นในกระแสสองหลัก สำหรับกรณีส่วนใหญ่ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ สัญญาณของกระแสมีความสำคัญและไม่สำคัญว่าตัวพาประจุใด (บวกหรือลบ) จะมีกระแสนั้น ดังนั้น บ่อยครั้งเมื่อพูดถึงกระแสไฟฟ้า พวกเขาถือว่าตัวพาประจุเป็นบวก (ดู — ทิศทางของกระแสไฟฟ้า).

อย่างไรก็ตาม ในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ความแตกต่างระหว่างพาหะประจุบวกและลบมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของอุปกรณ์การตรวจสอบโดยละเอียดเกี่ยวกับการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ควรแยกสัญญาณของผู้ให้บริการชาร์จมือถือให้ชัดเจน แนวคิดของกระแสที่ไหลผ่านพื้นที่หนึ่งสามารถสรุปเป็นกระแสผ่านองค์ประกอบวงจรได้อย่างง่ายดาย

ในรูป 4 แสดงองค์ประกอบสองขั้ว ทิศทางของกระแสบวกจะแสดงด้วยลูกศร

ข้าว. 4. กระแสผ่านองค์ประกอบวงจร ประจุไฟฟ้าเข้าสู่เซลล์ผ่านขั้ว A ในอัตรา i (คูลอมบ์ต่อวินาที) และออกจากเซลล์ผ่านขั้ว A' ในอัตราเดียวกัน

ถ้ากระแสบวกไหลผ่านส่วนประกอบของวงจร ประจุบวกจะเข้าสู่ขั้ว A ด้วยอัตรา i คูลอมบ์ต่อวินาที แต่ตามที่ระบุไว้แล้ว วัสดุ (และส่วนประกอบของวงจร) มักจะยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้า (แม้แต่เซลล์ "มีประจุ" ในรูปที่ 1 ก็มีประจุรวมเป็นศูนย์) ดังนั้น หากประจุไหลเข้าสู่เซลล์ผ่านขั้ว A ประจุจำนวนเท่ากันจะต้องไหลออกจากเซลล์พร้อมกันผ่านขั้ว A' ความต่อเนื่องของกระแสไฟฟ้าไหลผ่านองค์ประกอบวงจรตามมาจากความเป็นกลางขององค์ประกอบโดยรวม

พลัง

องค์ประกอบสองขั้วในวงจรสามารถมีแรงดันระหว่างขั้วและกระแสสามารถไหลผ่านได้ สัญญาณของกระแสและแรงดันสามารถกำหนดได้อย่างอิสระ แต่มีความสัมพันธ์ทางกายภาพที่สำคัญระหว่างขั้วของแรงดันและกระแส สำหรับการชี้แจงซึ่งมักจะใช้เงื่อนไขเพิ่มเติมบางประการ

ในรูป 4 แสดงวิธีการกำหนดขั้วสัมพัทธ์ของแรงดันและกระแส เมื่อเลือกทิศทางปัจจุบัน มันจะไหลเข้าสู่ขั้ว «+» เมื่อตรงตามเงื่อนไขเพิ่มเติมนี้ จะสามารถกำหนดปริมาณไฟฟ้าที่สำคัญ—กำลังไฟฟ้า—ได้ พิจารณาองค์ประกอบวงจรในรูปที่ 4.

ถ้าแรงดันและกระแสเป็นบวก แสดงว่ามีประจุบวกไหลอย่างต่อเนื่องจากจุดที่มีศักยภาพสูงไปยังจุดที่มีศักย์ต่ำ เพื่อรักษากระแสนี้จำเป็นต้องแยกประจุบวกออกจากประจุลบและใส่ลงในเทอร์มินัล «+» การแยกอย่างต่อเนื่องนี้ต้องใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง

เมื่อประจุผ่านองค์ประกอบ พวกมันก็จะปล่อยพลังงานนี้ออกมา และเนื่องจากต้องเก็บพลังงานไว้ จึงปล่อยความร้อนออกมาในองค์ประกอบวงจร (เช่น ในเครื่องปิ้งขนมปัง) หรือเก็บไว้ในนั้น (เช่น เมื่อชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์) อัตราที่การแปลงพลังงานนี้เกิดขึ้นเรียกว่า พลัง และกำหนดโดยนิพจน์ P = U NS Az (วัตต์ = โวลต์ x แอมแปร์)

หน่วยวัดพลังงานคือวัตต์ (W) ซึ่งสอดคล้องกับการแปลงพลังงาน 1 J เป็น 1 วินาที กำลังเท่ากับผลคูณของแรงดันและกระแสที่มีขั้วที่กำหนดไว้ในรูปที่ 4 เป็นปริมาณเชิงพีชคณิต

ถ้า P > 0 ดังเช่นในกรณีข้างต้น พลังงานจะกระจายหรือถูกดูดซับในองค์ประกอบ ถ้า P < 0 แสดงว่าในกรณีนี้องค์ประกอบจ่ายพลังงานให้กับวงจรที่เชื่อมต่ออยู่

องค์ประกอบตัวต้านทาน

สำหรับแต่ละองค์ประกอบของวงจร คุณสามารถเขียนความสัมพันธ์เฉพาะระหว่างแรงดันที่ขั้วและกระแสที่ไหลผ่านองค์ประกอบได้ องค์ประกอบตัวต้านทานเป็นองค์ประกอบที่สามารถพล็อตความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสได้ กราฟนี้เรียกว่า คุณลักษณะของกระแส-แรงดัน ตัวอย่างของคุณสมบัติดังกล่าวแสดงในรูปที่ 5.

ข้าว. 5. ลักษณะแรงดันกระแสขององค์ประกอบตัวต้านทาน

หากทราบแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วขององค์ประกอบ D กราฟจะสามารถกำหนดกระแสผ่านองค์ประกอบ D ได้ในทำนองเดียวกันหากทราบกระแสก็สามารถกำหนดแรงดันไฟฟ้าได้

ความต้านทานที่สมบูรณ์แบบ

ความต้านทานในอุดมคติ (หรือตัวต้านทาน) คือ องค์ประกอบตัวต้านทานเชิงเส้น… ตามนิยามของความเป็นเชิงเส้น ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสในองค์ประกอบตัวต้านทานเชิงเส้นนั้นเป็นเช่นนั้น เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า แรงดันก็จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าด้วย โดยทั่วไป แรงดันควรเป็นสัดส่วนกับกระแส

เรียกความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างแรงดันและกระแส กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร และเขียนได้สองวิธี: U = I NS R โดยที่ R คือความต้านทานของธาตุ และ I = G NS U โดยที่ G = I / R คือค่าการนำไฟฟ้าของธาตุ หน่วยของความต้านทานคือโอห์ม (โอห์ม) และหน่วยของการนำไฟฟ้าคือซีเมนส์ (ซม.)

ลักษณะแรงดันกระแสของความต้านทานในอุดมคติแสดงในรูปที่ 6. กราฟเป็นเส้นตรงผ่านจุดกำเนิดที่มีความชันเท่ากับ Az/R

ข้าว. 6. การกำหนด (a) และลักษณะแรงดันกระแส (b) ของตัวต้านทานในอุดมคติ

พลังที่มีความต้านทานที่สมบูรณ์แบบ

แสดงพลังที่ดูดซับโดยความต้านทานในอุดมคติ:

P = U NS I = I2NS R, P = U2/ R

เช่นเดียวกับพลังงานที่ดูดซับในความต้านทานอุดมคติขึ้นอยู่กับกำลังสองของกระแส (หรือแรงดัน) เครื่องหมายของพลังงานที่ดูดซับ v ในความต้านทานอุดมคติขึ้นอยู่กับเครื่องหมายของ R แม้ว่าบางครั้งจะใช้ค่าความต้านทานเชิงลบ เมื่อจำลองอุปกรณ์บางประเภทที่ทำงานในบางโหมด ค่าความต้านทานจริงทั้งหมดมักจะเป็นค่าบวก สำหรับความต้านทานเหล่านี้ พลังงานที่ดูดซับจะเป็นบวกเสมอ

พลังงานไฟฟ้าที่ความต้านทานดูดกลืน ตามมาตรฐาน กฎการอนุรักษ์พลังงาน, ต้อง NS แปลงร่างเป็นสายพันธุ์อื่นส่วนใหญ่แล้วพลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ซึ่งเรียกว่าความร้อนของจูล อัตราการขับถ่าย จูลความร้อน ในแง่ของความต้านทานจะตรงกับอัตราการดูดซับพลังงานไฟฟ้า ข้อยกเว้นคือองค์ประกอบที่มีตัวต้านทาน (เช่น หลอดไฟหรือลำโพง) ซึ่งพลังงานที่ดูดซับส่วนหนึ่งจะถูกแปลงเป็นรูปแบบอื่น (พลังงานแสงและเสียง)

ความสัมพันธ์ของปริมาณทางไฟฟ้าหลัก

สำหรับไฟฟ้ากระแสตรง หน่วยพื้นฐานจะแสดงในรูปที่ 7.

ข้าว. 7. ความสัมพันธ์ของปริมาณไฟฟ้าหลัก

หน่วยพื้นฐานสี่หน่วย ได้แก่ กระแส แรงดัน ความต้านทาน และพลังงาน เชื่อมต่อกันด้วยความสัมพันธ์ที่เชื่อถือได้ ซึ่งช่วยให้เราไม่เพียงวัดโดยตรง แต่ยังวัดทางอ้อมหรือคำนวณค่าที่เราต้องการจากค่าที่วัดได้อื่นๆ ดังนั้นในการวัดแรงดันไฟฟ้าในส่วนของวงจรจะต้องมีโวลต์มิเตอร์ แต่ถึงแม้จะไม่มีอยู่ก็ตาม การรู้กระแสในวงจรและความต้านทานกระแสในส่วนนี้ คุณสามารถคำนวณค่าของแรงดันได้