แรงดันไฟฟ้าคืออะไร?

แรงดันไฟฟ้าคืออะไร? หน้านี้นำเสนอคำอธิบายที่เข้าใจง่ายว่าแรงดันแตกต่างจากกระแส หน่วยที่ใช้วัด และข้อมูลอื่นๆ อย่างไร

ภาพรวม

ก่อนที่คุณจะเริ่มใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณต้องพัฒนาความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับกระแส ความต้านทาน แรงดันไฟ และหัวข้อที่เกี่ยวข้อง หากคุณเป็นเหมือนคนส่วนใหญ่ คุณคุ้นเคยกับคำศัพท์แต่ขาดความเข้าใจในรายละเอียดเกี่ยวกับแนวคิดพื้นฐาน หน้านี้ให้ข้อมูลเบื้องต้นที่เข้าใจง่าย ซึ่งจะสำรวจว่าแรงดันไฟฟ้าและข้อกำหนดอื่นๆ ถูกกำหนดอย่างไร ศักย์ไฟฟ้าและศักย์ไฟฟ้าต่างกันอย่างไร และสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าได้อย่างไร

แรงดันไฟฟ้าคืออะไร?

แรงดันไฟฟ้าอธิบาย "แรงดัน" ที่ผลักไฟฟ้า ปริมาณของแรงดันไฟฟ้าจะแสดงโดยหน่วยที่เรียกว่าโวลต์ (V) และแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าเฉพาะ แรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปอาจทำให้วงจรเสียหายได้
ในทางตรงกันข้าม แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาได้เช่นกัน โดยการป้องกันไม่ให้วงจรทำงานและทำให้อุปกรณ์ที่สร้างขึ้นรอบตัวไร้ประโยชน์ จำเป็นต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าและวิธีแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องเพื่อจัดการกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างเหมาะสมและระบุปัญหาพื้นฐานเมื่อเกิดปัญหาขึ้น

ความแตกต่างระหว่างแรงดันและกระแส

ตามที่แนะนำข้างต้น คำอธิบายง่ายๆ ของแรงดันไฟฟ้าคือ "ความสามารถในการทำให้กระแสไฟฟ้าไหล" หากคุณเป็นเหมือนคนส่วนใหญ่ คุณมีปัญหาในการมองเห็นแรงดันไฟเนื่องจากคุณไม่สามารถมองเห็นโดยตรงด้วยตาของคุณ คุณต้องเข้าใจไฟฟ้าก่อนจึงจะเข้าใจแรงดันไฟฟ้าได้
กระแสไฟฟ้าไหลเป็นกระแส คุณสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นกระแสน้ำเหมือนในแม่น้ำ น้ำในแม่น้ำไหลจากภูเขาต้นน้ำสู่ปลายน้ำมหาสมุทร กล่าวอีกนัยหนึ่ง น้ำไหลจากสถานที่ที่มีน้ำสูงไปยังที่ที่มีน้ำต่ำ ไฟฟ้าทำหน้าที่คล้ายคลึงกัน: แนวคิดเรื่องความสูงของน้ำคล้ายคลึงกับศักย์ไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าจะไหลจากสถานที่ที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังสถานที่ที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำ

ไฟฟ้ามีลักษณะการไหลของน้ำ

ความต่างศักย์ระหว่างสองตำแหน่งสามารถแสดงเป็นแรงดันไฟฟ้าได้ แรงดันคือ “แรงดัน” อย่างที่เคยเป็นมา ที่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหล ในทางฟิสิกส์ แรงดันสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎของโอห์ม ซึ่งบอกเราว่าแรงดันเท่ากับความต้านทานคูณกระแส

ความต้านทานบ่งบอกถึงความยากลำบากในการไหลของกระแสไฟฟ้า ลองนึกภาพสายน้ำ เมื่อท่อมีขนาดเล็กลง ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น และทำให้น้ำไหลได้ยากขึ้น ในขณะเดียวกันความแรงของการไหลก็เพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม เมื่อท่อมีขนาดใหญ่ขึ้น น้ำก็จะไหลได้ง่ายขึ้น แต่ความแรงของการไหลจะลดลง สถานการณ์ที่คล้ายกันนำไปใช้กับปัจจุบัน ความต้านทานและกระแสเป็นสัดส่วนกับแรงดัน ซึ่งหมายความว่าเมื่อทั้งสองเพิ่มขึ้น แรงดันก็จะสูงขึ้นเช่นกัน

วิธีการวัดแรงดัน

มัลติมิเตอร์ (มัลติเทสเตอร์) ใช้สำหรับวัดแรงดันไฟ นอกจากแรงดันไฟฟ้าแล้ว มัลติมิเตอร์ยังสามารถตรวจสอบความต่อเนื่องและวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น กระแส ความต้านทาน อุณหภูมิ และความจุได้ มัลติมิเตอร์มีทั้งแบบแอนะล็อกและดิจิทัล แต่รุ่นดิจิทัลใช้ง่ายที่สุดโดยไม่ต้องอ่านค่าผิดพลาด เนื่องจากจะแสดงค่าโดยตรง

ในการวัดแรงดันไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์ คุณจะต้องเชื่อมต่อสายวัดทดสอบบวกและลบ แล้วเลือกช่วงการวัดแรงดันไฟฟ้า จากนั้นคุณวางลีดให้สัมผัสกับปลายทั้งสองของวงจรที่คุณต้องการวัด เมื่อใช้เครื่องทดสอบแบบแอนะล็อก คุณจะเริ่มต้นด้วยช่วงการวัดแรงดันไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุด
หากเครื่องมือไม่ตอบสนอง ให้ลองลดช่วงการวัดไปเรื่อยๆ จนกว่าจะถึงช่วงที่สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าของวงจรได้ เมื่อใช้เครื่องทดสอบแบบดิจิตอล หลายรุ่นจะทำให้กระบวนการวัดง่ายขึ้นโดยการปรับช่วงการวัดโดยอัตโนมัติ

ความแตกต่างระหว่างกระแสตรงและกระแสสลับ

คุณอาจรู้ว่ามีกระแสสองประเภท: กระแสตรงหรือกระแสตรงและกระแสสลับหรือไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสตรงไหลโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงในทิศทางหรือขนาดของกระแสหรือในขนาดของแรงดันไฟฟ้า ตัวอย่างที่คุ้นเคยของกระแสประเภทนี้คือแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ผลิตแรงดันและกระแสในทิศทางเดียว
หากคุณเชื่อมต่อหลอดไฟขนาดเล็กเข้ากับแบตเตอรี่ หลอดไฟจะสร้างปริมาณแสงที่สม่ำเสมอตราบเท่าที่ยังมีพลังงานเหลืออยู่ในแบตเตอรี่ และนั่นเป็นลักษณะเฉพาะของกระแสตรง กระแสตรงไหลในรูปคลื่นแบนหรือเป็นจังหวะ

ตัวอย่างรูปคลื่น DC

ในทางตรงกันข้าม กระแสสลับจะมีลักษณะเฉพาะโดยแรงดันและกระแสซึ่งทิศทางและขนาดจะแปรผันเป็นระยะๆ สัมพันธ์กับตำแหน่งศูนย์ ตัวอย่างที่เป็นตัวแทนจะเป็นกระแสที่จ่ายโดยเต้ารับไฟฟ้าในครัวเรือน แรงดันและกระแสจะแปรผันตามจังหวะที่กำหนดในลักษณะของคลื่นไซน์ คลื่นสามเหลี่ยม หรือคลื่นพัลส์

ตัวอย่างรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ

ต้องต่อวงจรไฟฟ้ากระแสตรงเข้ากับขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ในลักษณะที่เหมาะสม วงจรบางวงจรจะทำงานไม่ถูกต้องหากต่อแบตเตอรี่กลับด้าน
แต่สำหรับเต้ารับไฟฟ้าในครัวเรือน กระแสไฟฟ้าจะไหลแม้ว่าคุณจะกลับขาปลั๊กด้านซ้ายและขวาของปลั๊ก เนื่องจากไฟฟ้าในกระแสไฟ AC ไหลทั้งสองทิศทาง ขนาดของไฟฟ้าจึงแปรผันตามช่วงเวลา ค่าเหล่านี้เรียกว่าค่าทันที และสามารถอธิบายได้ด้วยค่าต่างๆ เช่น ค่าสูงสุด ค่าต่ำสุด ค่าเฉลี่ย ค่าพีคทูพีค และค่า RMS

ใช้มัลติมิเตอร์เมื่อคุณต้องการวัดแรงดันไฟ

แรงดันไฟฟ้าเป็นตัวบ่งชี้ความสามารถในการเคลื่อนย้ายกระแสไฟฟ้า แนวคิดนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับแนวคิดอื่นๆ เช่น ความต่างศักย์ กระแส และความต้านทาน ดังนั้นจึงควรพัฒนาความเข้าใจโดยรวมของตัวแบบ ในการวัดแรงดันไฟ คุณจะต้องใช้มัลติมิเตอร์ มัลติมิเตอร์ใช้งานง่าย ดังนั้นอย่าลืมใช้งานเมื่อคุณต้องการวัดแรงดันไฟ

แรงดันไฟฟ้าคืออะไร?

ภาพรวม