ความต้านทาน พลังงานไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| resistance/rɪˈzɪstəns/ | ความต้านทาน |
| ohms/əʊmz/ | โอห์ม |
| filament lamp/ˈfɪləmənt læmp/ | หลอดไฟไส้ |
| diode/ˈdaɪəʊd/ | ไดโอด |
| fixed resistor/fɪkst rɪˈzɪstə/ | ตัวต้านทานคงที่ |
| kilowatt-hour/ˈkɪləwɒt ˈaʊə/ | กิโลวัตต์-ชั่วโมง |
การลดอัตราการไหล
- ดันกระแสผ่านลวดบาง มันจะร้อน; ผ่านลวดหนา จะร้อนน้อยกว่า
- ความต้านทาน วัดว่ากระแสไหลได้ยากแค่ไหน
- มันควบคุมกระแสไฟ ทำให้เครื่องปิ้งขนมปังของคุณร้อนขึ้น และกำหนดค่าไฟที่คุณต้องจ่าย
ความต้านทาน
- ความต้านทาน $R$ วัดเป็นหน่วย โอห์ม ($\Omega$). ความต้านทานยิ่งมาก กระแสยิ่ง น้อย down:
- ในการวัด: แอมมิเตอร์ต่อแบบอนุกรมอ่านค่า $I$, โวลต์มิเตอร์ข้ามส่วนประกอบอ่านค่า $V$, แล้วนำมาหาร
เสาไฟฟ้ารับสายเคเบิลที่นำไฟฟ้าแรงสูงมาก
การต่อต้าน
V = R·I
กฎของโอห์ม: แรงดันไฟฟ้า แปรผันตรง กับกระแส — ความชันคือความต้านทาน R
องค์ประกอบหนึ่งมี $12\ \text{V}$ ข้ามมันและมีกระแส $3.0\ \text{A}$ ไหลผ่าน ความต้านทานของ它有เท่าใด, ในหน่วย Ω?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{3.0} = 4.0\ \Omega$.
สิ่งที่เปลี่ยนความต้านทานของลวด
- ล ยาวขึ้น มีความต้านทาน มากขึ้น — ความต้านทานแปรผันตรงกับยาว ($R \propto l$).
- ล ยางขึ้น มีความต้านทาน น้อยลง — ความต้านทานแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัด ($R \propto \tfrac{1}{A}$).
- ดังนั้นการเพิ่มยาวเป็นสองเท่าจะทำให้ $R$ เพิ่มเป็นสองเท่า; เพิ่มพื้นที่เป็นสองเท่าจะทำให้ลดลงครึ่งหนึ่ง
กราฟ I-V สำหรับตัวต้านทาน หลอดไส้ และไดโอด
ลักษณะกราฟ I–V
ตัวต้านทานให้เส้นตรง; หลอดไส้และไดโอดไม่ demikian เลือกองค์ประกอบหนึ่งและอ่านค่า I และ R จากกราฟ
ลวดมีความยาวเป็นสองเท่า (ความหนาเท่าเดิม) ความต้านทานของมัน:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ความต้านทานแปรผันกับความยาว ดังนั้นการเพิ่มความยาวเป็นสองเท่าจะทำให้ความต้านทานเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
จับคู่ความสัมพันธ์ทางไฟฟ้าแต่ละข้อกับสูตรของมัน
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
แต่ละรายการเชื่อมโยงพจน์กับความหมายที่ถูกต้อง
กราฟกระแส-แรงดันไฟฟ้า
- ตัวต้านทานคงที่: เส้นตรงผ่านจุดกำเนิด — ความต้านทานคงที่ ดังนั้น $I \propto V$.
- หลอดไส้: รูปทรง S ที่แบนลง — ล heated up, ดังนั้นความต้านทานมัน เพิ่มขึ้น down:
- ไดโอด: กระแสไหลทางเดียวเท่านั้น — ความต้านทานสูงมากใน "ทางผิด"
กราฟ I–V ของตัวต้านทานคงที่ (ที่อุณหภูมิคงที่) คือ:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ตัวต้านทานคงที่มีค่าความต้านทานคงที่ ดังนั้น $I \propto V$ — เส้นตรงผ่านจุดกำเนิด
กำลังไฟฟ้าและพลังงาน
- กำลัง คือพลังงานที่ถ่ายโอนทุกวินาที, ในหน่วย วัตต์ (W):
- พลังงาน ที่ถ่ายโอนในช่วงเวลา $t$, ในหน่วย จูล (J), คือ:
อุปกรณ์ทำงานที่ $12\ \text{V}$ และใช้กระแส $2.0\ \text{A}$. กำลังไฟฟ้าของ它有เท่าใด, ในหน่วย W?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$P = IV = 2.0 \times 12 = 24\ \text{W}$.
กิโลวัตต์ชั่วโมง
- บิลค่าไฟใช้หน่วยที่ใหญ่กว่า, คือ กิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh): พลังงานที่อุปกรณ์ $1\ \text{kW}$ ใช้ใน $1$ ชั่วโมง
- ตัวอย่าง: เครื่องทำความร้อน $2\ \text{kW}$ ใช้ $3$ ชั่วโมง ใช้พลังงาน $6\ \text{kWh}$
เครื่องทำความร้อน $2.0\ \text{kW}$ เปิดใช้งานเป็น $3.0$ ชั่วโมง. ใช้พลังงานทั้งหมดเท่าใด, ในหน่วย kWh?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
พลังงาน = กำลัง × เวลา = $2.0 \times 3.0 = 6.0\ \text{kWh}$.
หาก 1 kWh มีราคา $20$ เซนต์, $6.0\ \text{kWh}$ มีราคาเท่าใด, ในหน่วยเซนต์?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ราคา = พลังงาน × ราคา = $6.0 \times 20 = 120$ เซนต์.
คุณเข้าใจแล้ว
- $R = \dfrac{V}{I}$ (ohms); ล yawn → more $R$, l thick → less $R$
- I-V graphs: resistor = straight line; lamp = S-curve (heats up); diode = one way
- power $P = IV$ (watts); energy $E = IVt$ (joules)
- กิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) = กำลังไฟ (kW) × เวลา (h); ค่าใช้จ่าย = กิโลวัตต์ชั่วโมง × ราคา