สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง Zimzim DIY
วันนี้ผมจะมาอธิบายถึง ความสัมพันธ์ทางไฟฟ้า จาก กฎของโอห์ม กันครับ
ก่อนที่จะเข้าสูตร กฎของโอห์ม เดี่ยวผมจะขอเล่าย้อนความ ที่มาที่ไปของสูตรนี้ แบบสรุปสั้นๆ ละกันนะครับเพื่อเป็นเกียรติกับผู้คิดค้นทฤษฎีดีนี้
ย้อนเวลา ในปี ค.ศ. 1800 มีนักฟิสิกส์ ชาวอิตาลี่ผู้หนึ่ง นามว่า Alessandro Volta ได้พัฒนาแบตเตอร์รี่ตัวหนึ่ง ทำให้เขาสร้างแบตเตอร์รี่ได้เป็นครั้งแรก
และเป็นแบตเตอร์รี่ก้อนแรกที่ให้ กระแสไฟฟ้าคงที่ ในยุคนั้น แต่ศักยภาพก็ยังไม่ค่อยดีนัก
ในปี 1820 คุณ จอร์จ ไซมอน โอห์ม ได้เริ่มการทดลองบางอย่างในห้องปฎิบัติการฟิสิกส์ที่วิทยาลัย เยซูอิต(Jesuit) โดยใช้แบตเตอร์รี่แบบเดียวกับคุณ Volta ประดิษฐ์ขึ้น
ระหว่างที่ทำการทดลอง นักวิทยาศาสตร์รุ่นพี่ในยุคนั้น ยังมีความเชื่อว่า แรงดันไฟฟ้าในแบตเตอร์รี่ และ กระแสไฟฟ้า ที่ไหลผ่านสายไฟ เป็นปรากฎการ อิสระสองปรากฎการณ์ เกิดขึ้น
แล้วปรากฎการณ์อิสระที่ว่าคืออะไร
ผมจะสมมุติว่า มีแบตเตอร์รี่ลูกหนึ่ง 12V มันอาจจะปล่อยไฟได้ 50A/h แต่ใช้งานไปสักพักโวลต์อาจจะต่ำลง เหลือ 10V 5V แต่กระแสมันยังปล่อย 50A/h เท่าเดิม
หรือบางทีอาจะสูงกว่า 50A/h เพิ่มก็ได้ เพราะ แรงดันและกระแส อิสระต่อกัน
แต่ คุณ จอร์จ ไซมอน โอห์ม คิดตรงกันข้าม เขาเชื่อว่า แรงดัน และ กระ แสไฟฟ้า มันต้องเชื่อมโยงกันมันต้องสัมพันธ์กัน ด้วยกฎทางกายภาพอะไรบางอย่าง
ผมยกตัวอย่างให้เข้าใจง่ายๆก็อย่างเช่น แบตเตอร์รี่ 12V 50A/h เท่าเดิม เมื่อใช้ไปสักพัก เมื่อโวลต์มันลด แอมป์มันก็ต้องลดไปด้วยซิ มันถึงจะสมเหตุสมผล มากกว่าใช่ไหมครับ
แต่การทดลองของเขา ก็ยังไม่ค่อยเข้าข้างเขาสักเท่าไหร่เพราะว่า แบตเตอร์รี่ที่เป็นแบบ Voltaic เมื่อเชื่อมต่อกับ ตัวนำที่มีลักษณะค่อนข้างหนาสองเส้น มันจะเกิดการพังทลาย
เขาก็เลย พัฒนาแหล่งพลังงานใหม่ เป็นตัว เทอร์โมคัปเปิล และการทดลองของเขาถือว่าประสบความสำเร็จ ลักษณะเครื่องก็จะเป็นแบบนี้นะครับ ถ้าเพื่อนๆอยากศึกษารายละเอียดเจาะลึก เครื่องนี้ทำงานยังไงสามารถศึกษาต่อได้ใน Google เลยนะครับ
thermocouple georg simon ohm
หลักการทำงานคร่าวๆ ของเขาก็คือ ใช้โลหะชนิดหนึ่ง ด้านหนึ่งทำให้ร้อน อีกด้านทำให้เย็น อิเล็กตรอน ในโลหะร้อนจะมีพลังงานที่สูงกว่า โลหะเย็น ทำให้มันเคลื่อนที่ได้
ซึงปกติอิเล็กตรอน มันพยายามจะสร้าง ความสมดุลของตัวมันเอง จากความแตกต่างของอุณหภูมิอยู่แล้ว หรือเรียกง่ายๆว่า อิเล็กตรอนมันจะไหลจาก ร้อนไปเย็น นั้นเอง
หลังจากนั้น เขาก็ได้ลองทดสอบ อย่างหลากหลาย เพื่อทดสอบสมมุติฐานของเขาเอง เขาใช้เวลากับมันอย่างหนักและก็อย่างยาวนาน
จนเขาสามารถพิสูจน์ได้ว่า กระแสมันไหลผ่านสายไฟที่หนา มากกว่า สายไฟที่บาง และ สายไฟสั้น นำไฟฟ้าได้ดีมากกว่า สายไฟยาว
นอกจากนี้เขายังค้นพบว่า ไม่ใช่โลหะทุกชนิดที่จะนำไฟฟ้าได้ดี มันจะมีข้อแแตกต่างกัน
การที่กระแสผ่านวัสดุอะไรบางอย่างแล้วเกิดการเคลื่อนที่ช้าลงใน ความแตกต่างนี้ใน ตอนแรกเขาเรียกมันว่า คุณสมบัติของการดูดซับ แต่ ชื่อที่เราคุ้นหูปัจจุบันก็คือ "ค่าความต้านทาน"
คุณ georg simon ohm ได้จนบันทึกผลการทดลองของเขาไว้ ทั้ง ขนาด ของวัสดุ เส้นผ่านศุนย์กลางของวัสดุ ความหนา ความบาง ความสั้นความยาว ความลึกตื้น เรียกได้ว่าบันทึกไว้อย่างละเอียด
และเขาได้ค้นพบว่า อัตราส่วนของกระแส ต่อแรงดัน มันจะคงที่เสมอ เมื่อกำหนด ความต้านทาน เป็นอัตราส่วนคงที่เอาไว้ ผมจะยกตัวอย่างอย่างงี้ครับ
สมมุติผมกำหนดค่าความต้านทาน คงที่เอาไว้ที่ 10ohm แล้วแหล่งจ่ายผมมี ขนาดแรงดัน 12V เพราะฉะนั้นกระแสผมจะไหล อยู่ที่ 1.2 A
ทีนี้ผมจะใช้ตัวต้านทาน คงที่ตัวเดิมแต่ ลดแหล่งจ่ายแรงดันเป็น 10V กระแสผมจะไหลอยู่ที่ 1A อีกตัวอย่างหนึ่ง
ผมจะใช้ตัวต้านทาน คงที่ตัวเดิมแต่ เพิ่มแหล่งจ่ายแรงดันเป็น 20V กระแสผมจะไหลอยู่ที่ 2A
สังเกตุว่า โวลต์กับแอมป์ เป็นสัดส่วนที่แปรผันตรง เมื่อความต้านทาน คงที่ ซึ่งแนวคิดของเขาถูกต้อง
ซึ่งปัจจุบัน สูตรของเขาก็ได้รับการพัฒนาแก้ไข ให้ดีขึ้นและ ในปี 1881 มีการประชุมทางไฟฟ้าระหว่างประเทศ ที่ปารีส ได้จัดตั้งระบบหน่วยไฟฟ้า ให้ถูกต้องและดูเป็นสากลมากขึ้น
หน่วยของแรงดัน ก็เลยตั้งชื่ว่า Volt ตัวย่อ V ตั้งชื่อมาจาก Alessandro Volta ผู้คิดค้นแบตเตอร์ก้อนแรก(แบบเซลล์ไฟฟ้าเคมี)
หน่วยวัดกระแสไฟฟ้า ก็คือ ampere ตั้งชื่อมาจาก อังเดร มารี แอมแปร์ หนึ่งในผู้ค้นพบแม่เหล็กไฟฟ้า สัญลักษณ์ตัวย่อก็คือ A
และหน่วยของความต้านทาน ก็ได้ตั้งชื่อว่า Ohm โดยสัญลักษณ์ตัวย่อก็คือ ตัวโอเมก้า ตั้งชื่อตามคุณ จอร์จ ไซมอน โอห์ม เป็นผู้คิดค้นการคำนวณหาความต้านทานของเส้นลวดนำไฟฟ้า
ซึ่งเมื่อนำมาแทนค่าก็ได้กลายมาเป็นสูตร กฎของโอห์มนั้นก็คือ V = I x R
ซึ่งกฎนี้เปลี่ยนแปลง ทางด้านวิศวกรรม จนมาถึงทุกวันนี้ ต้องขอบคุณ
คุณ อังเดร มารี แอมแปร์ ที่ได้อุทิศตัวเอง ในการพัฒนาครั้งนั้นทำให้เรา มีนวัตกรรมใหม่ๆและ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ทันสมัยที่เราใช้ได้ถึงทุกวันนี้
ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ