กฎของโอห์ม(Ohm’s Law)คืออะไร

จอร์จ ไซมอน โอห์ม(George Simon Ohm) นักฟิสิกส์ ชาวเยอรมันได้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณของ ไฟฟ้าทั้ง 3 ตัว คือ ระหว่างกระแสไฟฟ้า ( I ) แรงดันไฟฟ้า (E) และตัวต้านทาน (R)และได้สรุปค่าความสัมพันธ์ ดังกล่าวไว้ว่า “กระแสไฟฟ้านั่นวงจรไฟฟ้านั้น จะแปรผัน ตรงกับ แรงดันของแหล่งจ่ายไฟฟ้าแต่จะแปรผกผันกับค่า ความต้านทานในวงจรไฟฟ้า” ดังสมการ

I = E / R

เมื่อ  I  =  กระแสไฟฟ้ามีหน่วยเป็น แอมป์แปร์ (A)
E =  แรงดันไฟฟ้ามีหน่วยเป็นโวลต์ (V)
R =  ความต้านทานมีหน่วยเป็น โอห์ม

จากกฎของโอห์มอธิบายได้ว่า กระแสไฟฟ้าในวงจรจะมีค่าเพิ่มขึ้น ถ้าแรงดันท่ีแหล่งจ่าย มีค่าเพิ่มขึ้น และในทางกลับกันถ้าแหล่งจ่ายไฟฟ้ามีค่าคงที่ กระแสไฟฟ้าจะมีค่าลดลง เมื่อค่าความต้านทานในวงจรไฟฟ้ามีค่ามากขึ้น ความสัมพันธ์ตามกฎของโอห์มอาจเขียน ในรูปสามเหลี่ยม ดังรูปที่ 1.1

ในการหาค่าความสัมพันธ์จากรูปที่ 1.1  ถ้าต้องการทราบค่าแรงดันไฟฟ้า ทำได้โดยใช้ นิ้วมือปิดที่ตัวอักษร  E  จะได้คาตอบคือ  E  เท่ากับ i  คูณ  R  ทำนองเดียวกัน จะหาค่า ความต้านทาน จะได้  R  เท่ากับ  I  หาร  E   เป็นต้น

ตัว V ที่พยายามดันตัว I ไปข้างหน้า นั่นคือตัว V มันแปรผันตรงกับตัว I (ถ้า I มีค่ามาก V ก็มีค่ามาก) เขียนเป็นสมการได้ว่า

I∝V

และ R ที่พยายามขัดขวาง I นั่นคือ R แปรผกผันกับ I (R มีค่ามาก I จะมีค่าน้อย) เขียนเป็นสมการได้ว่า

I∝1R

นำสมการทั้งสองมาเขียนรวมกันจะได้เป็น

I=VR

โดยที่ I คือ กระแสไฟฟ้า(A)

V คือ แรงดันไฟฟ้า (V)

R คือ ความต้านทาน (Ω)

กำลังไฟฟ้า

กำลังไฟฟ้า (Electrical Power) หมายถึง พลังงานไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้า ได้ใช้ไปในเวลา 1 วินาที

เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิด เช่น หม้อหุงข้าว เตารีด เครื่องซักผ้า พัดลม ฯลฯ จะมีป้ายบอก ตัวเลขกำกับไว้ที่เครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น พัดลม มีตัวเลขกำกับว่า  220V 100W  มีความหมายดังนี้

พัดลม เครื่องน้ี ใช้กับแรงดันไฟฟ้า 220 V พัดลมเครื่องนี้ ใช้กำลังไฟฟ้า 100 วัตต์

หรือ หมายความว่า พัดลมเครื่องน้ี จะใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวน 1000 J (Joule, จูล) ในเวลา 1 S (Second,วินาที)

กำลังไฟฟ้า คำนวณได้จาก พลังงานไฟฟ้าท่ีเครื่องใช้ไฟฟ้าใช้ไปในเวลา 1 วินาที

กําลังไฟฟ้า x เวลา = พลังงานไฟฟ้า

กำลังไฟฟ้า คำนวณได้จากปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้า ถ้ามีกระแส ไฟฟ้า ไหลผ่านมาก แสดงว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าน้ันใช้พลังงานไฟฟ้ามาก นั่นคือ ได้ใช้กำลังไฟฟ้ามากไปด้วย กำลังไฟฟ้า จะแปรผันตรงกับค่าของกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะเปลี่ยนไปตามความสัมพันธ์ จากกฎของโอห์มด้วย เมื่อสมการกำลังไฟฟ้าแสดง ดังสมการที่ 2

P = E x I        (watt, w)

จากกฎของโอห์มเมื่อ I = E / R นำค่า I ไปแทนค่าใน สมการที่ 2 จะได้

P = E x (E / R)

ดังนั้น P = ( E x E ) / R

จากกฎของโอห์มเมื่อ  E = I x R  แทนค่า  E  ใน สมการท่ี 2 จะได้

ดังนั้น P = I x ( I x R )

พลังงานไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้า (Electrical Energy) คือพลังงานที่ใช้ไป หรือ สร้างขึ้นมาใหม่จากกำลังไฟฟ้าที่ส่งเข้ามาหรือส่งออกไป โดย มีความสัมพันธ์กับเวลา มีหน่วยวัดค่าพลังงานเป็นจุล (J)

พลังงานไฟฟ้าใช้สัญลักษณ์  W  สามารถเขียนสมการได้ดังนี้

W = Pt

เมื่อ  W =  พลังงานไฟฟ้า หน่วยจูล (J)
P =  กำลังไฟฟ้า หน่วยวัตต์ (W)
I =  เวลา หน่วยวินาที (s)

ไฟฟ้ากระแสสลับที่ถูกนามาใช้งานในชีวิตประจาวัน เราต้องซื้อมาจากหน่วยงานท่ีผลิต กระแสไฟฟ้าออกจาหน่าย เช่น การไฟฟ้าฝ่ายผลิต การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค และการไฟฟ้านคร หลวง เป็นต้น

พลังงานไฟฟ้าเหล่านี้มิได้ถูกคิดออกมาเป็นหน่วยจูล (J) แต่จะคิดออกมาเป็น หน่วยกิโลวัตต์-ชั่วโมง (Kilowatt-hour,kWh) หรือเรียกว่า หน่วยไฟฟ้า(UNIT,ยูนิต) โดย คิดค่ากาลังไฟฟ้าที่ใช้เป็นกิโลวัตต์ (kW) คิดในเวลาเป็นชั่วโมง(h) เขียนสมการออกมาได้ ดังน้ี

W (kWh) = P (kW) x t (h)