ผลต่างระหว่างรุ่นของ "แรงดันไฟฟ้า"
แรงดันไฟฟ้า ถูกเปลี่ยนชื่อเป็น โวลต์: บทความกล่าวถึงหน่วยโวลต์เป็นหลัก |
ย้ายมาจากหน้า โวลเตจ ป้ายระบุ: ลบหน้าเปลี่ยนทาง ผู้ใช้แก้หน้าเปลี่ยนทาง |
||
| บรรทัด 1: | บรรทัด 1: | ||
{{ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า}} |
|||
| ⚫ | |||
'''แรงดันไฟฟ้า''' ({{lang-en|Voltage}}) หรือ '''ความต่างศักย์ไฟฟ้า''' ({{lang-en|electric potential difference}}), หรือ '''โวลเทจ''' หรือ '''แรงตึงไฟฟ้า''' ({{lang-en|electric tension}}), หรือ '''ความดันไฟฟ้า''' ({{lang-en|electric pressure}}) (สัญลักษณ์ {{math|∆''V''}} หรือ {{math|∆''U''}})) คือความแตกต่างในพลังงานศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดต่อหน่วยประจุไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดจะมีค่าเท่ากับงานที่ทำต่อหน่วยประจุต้านกับสนามไฟฟ้าคงที่เพื่อเคลื่อนย้ายประจุระหว่างจุดสองจุดและมีการวัดในหน่วยเป็น ''[[โวลต์]]'' (จูลต่อคูลอมบ์) |
|||
แรงดันไฟฟ้าอาจเกิดจากสนามไฟฟ้าสถิต หรือจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็ก หรือจากสนามแม่เหล็กที่แปรตามเวลาหรือทั้งสามอย่างรวมกัน<ref>Demetrius T. Paris and F. Kenneth Hurd, ''Basic Electromagnetic Theory'', McGraw-Hill, New York 1969, ISBN 0-07-048470-8, pp. 512, 546</ref><ref>P. Hammond, ''Electromagnetism for Engineers'', p. 135, Pergamon Press 1969 {{OCLC|854336}}.</ref> โวลต์มิเตอร์สามารถใช้ในการวัดแรงดันไฟฟ้า (หรือความต่างศักย์) ระหว่างจุดสองจุดในระบบ; บ่อยครั้งที่ศักย์อ้างอิงทั่วไปเช่น[[กราวด์ (ไฟฟ้า)|กราวด์]]ของระบบจะถูกนำมาใช้เป็นหนึ่งในจุดที่ใช้วัด แรงดันไฟฟ้าอาจหมายถึงแหล่งที่มาของพลังงาน (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) หรือพลังงานที่หายไป, ที่ถูกใช้หรือที่ถูกเก็บไว้ (แรงดันตกคร่อม) |
|||
== นิยาม == |
|||
กำหนดให้จุดสองจุดในที่ว่างเป็น A และ B, แรงดันไฟฟ้าที่มี [[ศักย์ไฟฟ้า]] แตกต่างกันระหว่างจุดสองจุดนั้น จากนิยามของศักย์ไฟฟ้าว่า: |
|||
:<math>\Delta V_{BA} = V_B - V_A = - \int_{r_0}^{B} \vec{E} \cdot d\vec{l} - \left( - \int_{r_0}^{A} \vec{E} \cdot d\vec{l} \right) </math> |
|||
::::<math> = \int_{B}^{r_0} \vec{E} \cdot d\vec{l} + \int_{r_0}^{A} \vec{E} \cdot d\vec{l} = \int_{B}^{A} \vec{E} \cdot d\vec{l}</math> |
|||
[[ไฟล์:Opfindelsernes bog3 fig282.png|thumb|สนามไฟฟ้ารอบแท่งทำการออกแรงบังคับบนลูกบอลที่มีประจุ ในเครื่อง [[electroscope]]]] |
|||
[[ไฟล์:Electrostatic definition of voltage.svg|thumb|ในสนามไฟฟ้าสถิต งานเป็นอิสระจากเส้นทาง]] |
|||
แรงดันไฟฟ้าเป็นพลังงานศักย์ไฟฟ้าต่อหน่วยประจุ มีหน่วยวัดเป็นจูลต่อคูลอมบ์ (= โวลต์) มันก็มักจะหมายถึง "ศักย์ไฟฟ้า" ด้วยเช่นกัน ซึ่งมันจะต้องแตกต่างจากพลังงานศักย์ไฟฟ้าโดยการสังเกตว่า "ศักย์" เป็นปริมาณ "ต่อหน่วยประจุ" เช่นเดียวกับพลังงานศักย์กล ศักย์ที่เป็นศูนย์สามารถถูกเลือกที่จุดใด ๆ ก็ได้ ดังนั้นความแตกต่างในแรงดันไฟฟ้าเป็นปริมาณที่มีความหมายทางกายภาพ ความแตกต่างในแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้เมื่อมีการเคลื่อนที่จากจุด A ไปยังจุด B จะเท่ากับงานที่จะต้องทำ ต่อหน่วยประจุ ต้านกับสนามไฟฟ้าที่จะเคลื่อนย้ายประจุจาก A ไป B. แรงดันไฟฟ้าระหว่างปลายทั้งสองข้างของเส้นทางหนึ่งเป็นพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าขนาดเล็กไปตามเส้นทางนั้น หารด้วยขนาดของประจุ ตามการคำนวนนี้จะถูกแสดงเป็น [[เส้นผลรวม]] ของ [[สนามไฟฟ้า]] และอัตราเวลาของการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กไปตามเส้นทางนั้น ในกรณีทั่วไปทั้งสนามไฟฟ้าแบบคงที่ (ไม่เปลี่ยนแปลง) และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไดนามิก (เปลี่ยนตามเวลา) จะต้องถูกรวมอยู่ในการกำหนดแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุด |
|||
ในอดีตปริมาณนี้ยังได้ถูกเรียกว่า "tension" <ref>{{Cite encyclopedia | title = Tension | url = http://www.collinslanguage.com/results.aspx?context=3&reversed=False&action=define&homonym=0&text=tension | encyclopedia = CollinsLanguage}}</ref> และ "pressure" pressure ในขณะนี้ล้าสมัยไปแล้ว แต่ tension ยังคงใช้อยู่ ตัวอย่างเช่นในวลี "[[ไฟฟ้าแรงสูง|high tension]]" (HT) ซึ่งเป็นที่นิยมใช้ในด้านอิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวกับ thermionic วาล์ว ([[หลอดสุญญากาศ]]) |
|||
แรงดันไฟฟ้าถูกกำหนดเพื่อให้วัตถุที่มีประจุลบถูกดึงไปทางแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ในขณะที่วัตถุที่มีประจุบวกจะถูกดึงไปทางแรงดันไฟฟ้าที่ต่กว่าำ ดังนั้น [[กระแสไฟฟ้า|กระแสตามธรรมเนียมปฏิบัติ]] ({{lang-en|conventional current}}) ในลวดหรือ [[ตัวต้านทาน]] มักจะไหลจากแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าไปยังแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า กระแสสามารถจะไหลจากแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าไปสู่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ แต่เฉพาะเมื่อ [[แรงเคลื่อนไฟฟ้า|แหล่งจ่ายพลังงาน]] จะปรากฏเพื่อ "ผลัก" มันต้านกับสนามไฟฟ้าฝ่ายตรงข้าม ยกตัวอย่างเช่นภายใน [[แบตเตอรี่ (ไฟฟ้า)|แบตเตอรี่]] ปฏิกิริยาเคมีให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับกระแสให้ไหลจากขั้วลบไปขั้วบวก |
|||
สนามไฟฟ้าไม่ได้เป็นเพียงปัจจัยเดียวในการกำหนดการไหลของประจุในวัสดุหนึ่ง และวัสดุที่แตกต่างกันจะพัฒนาโดยธรรมชาติเพื่อสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าที่สมดุล (ดูเพิ่มเติมใน[[ศักย์ของกัลวานี]] ศักย์ไฟฟ้าของวัสดุหนึ่งไม่ได้แม้แต่จะมีการกำหนดปริมาณไว้เป็นอย่างดี เนื่องจากมันแปรไปตามขนาดของโมเลกุล แทนที่จะเป็นอย่างนั้นนิยามของแรงดันไฟฟ้าที่ให้ความสะดวกมากขึ้นสามารถพบได้ในหลักการของ [[ระดับของแฟร์มี]] ({{lang-en|Fermi level}}) ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าระหว่างสองบอดี้เป็น [[งานทางอุณหพลศาสตร์]] ที่จำเป็นต้องใช้เพื่อเคลื่อนย้ายหนึ่งหน่วยของประจุระหว่างบอดี้นั้น คำนิยามนี้เป็นจริงเนื่องจากโวลต์มิเตอร์สามารถวัดงานนี้ได้จริง ๆ ไม่ใช่ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า |
|||
| ⚫ | |||
== อ้างอิง == |
|||
{{รายการอ้างอิง}} |
|||
[[หมวดหมู่:แม่เหล็กไฟฟ้า]] |
|||
[[หมวดหมู่:ปริมาณทางกายภาพ]] |
|||
รุ่นแก้ไขเมื่อ 21:54, 14 มิถุนายน 2562
| ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า |
|---|
 |
แรงดันไฟฟ้า (อังกฤษ: Voltage) หรือ ความต่างศักย์ไฟฟ้า (อังกฤษ: electric potential difference), หรือ โวลเทจ หรือ แรงตึงไฟฟ้า (อังกฤษ: electric tension), หรือ ความดันไฟฟ้า (อังกฤษ: electric pressure) (สัญลักษณ์ ∆V หรือ ∆U)) คือความแตกต่างในพลังงานศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดต่อหน่วยประจุไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดจะมีค่าเท่ากับงานที่ทำต่อหน่วยประจุต้านกับสนามไฟฟ้าคงที่เพื่อเคลื่อนย้ายประจุระหว่างจุดสองจุดและมีการวัดในหน่วยเป็น โวลต์ (จูลต่อคูลอมบ์)
แรงดันไฟฟ้าอาจเกิดจากสนามไฟฟ้าสถิต หรือจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็ก หรือจากสนามแม่เหล็กที่แปรตามเวลาหรือทั้งสามอย่างรวมกัน[1][2] โวลต์มิเตอร์สามารถใช้ในการวัดแรงดันไฟฟ้า (หรือความต่างศักย์) ระหว่างจุดสองจุดในระบบ; บ่อยครั้งที่ศักย์อ้างอิงทั่วไปเช่นกราวด์ของระบบจะถูกนำมาใช้เป็นหนึ่งในจุดที่ใช้วัด แรงดันไฟฟ้าอาจหมายถึงแหล่งที่มาของพลังงาน (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) หรือพลังงานที่หายไป, ที่ถูกใช้หรือที่ถูกเก็บไว้ (แรงดันตกคร่อม)
นิยาม
กำหนดให้จุดสองจุดในที่ว่างเป็น A และ B, แรงดันไฟฟ้าที่มี ศักย์ไฟฟ้า แตกต่างกันระหว่างจุดสองจุดนั้น จากนิยามของศักย์ไฟฟ้าว่า:
แรงดันไฟฟ้าเป็นพลังงานศักย์ไฟฟ้าต่อหน่วยประจุ มีหน่วยวัดเป็นจูลต่อคูลอมบ์ (= โวลต์) มันก็มักจะหมายถึง "ศักย์ไฟฟ้า" ด้วยเช่นกัน ซึ่งมันจะต้องแตกต่างจากพลังงานศักย์ไฟฟ้าโดยการสังเกตว่า "ศักย์" เป็นปริมาณ "ต่อหน่วยประจุ" เช่นเดียวกับพลังงานศักย์กล ศักย์ที่เป็นศูนย์สามารถถูกเลือกที่จุดใด ๆ ก็ได้ ดังนั้นความแตกต่างในแรงดันไฟฟ้าเป็นปริมาณที่มีความหมายทางกายภาพ ความแตกต่างในแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้เมื่อมีการเคลื่อนที่จากจุด A ไปยังจุด B จะเท่ากับงานที่จะต้องทำ ต่อหน่วยประจุ ต้านกับสนามไฟฟ้าที่จะเคลื่อนย้ายประจุจาก A ไป B. แรงดันไฟฟ้าระหว่างปลายทั้งสองข้างของเส้นทางหนึ่งเป็นพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าขนาดเล็กไปตามเส้นทางนั้น หารด้วยขนาดของประจุ ตามการคำนวนนี้จะถูกแสดงเป็น เส้นผลรวม ของ สนามไฟฟ้า และอัตราเวลาของการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กไปตามเส้นทางนั้น ในกรณีทั่วไปทั้งสนามไฟฟ้าแบบคงที่ (ไม่เปลี่ยนแปลง) และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไดนามิก (เปลี่ยนตามเวลา) จะต้องถูกรวมอยู่ในการกำหนดแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุด
ในอดีตปริมาณนี้ยังได้ถูกเรียกว่า "tension" [3] และ "pressure" pressure ในขณะนี้ล้าสมัยไปแล้ว แต่ tension ยังคงใช้อยู่ ตัวอย่างเช่นในวลี "high tension" (HT) ซึ่งเป็นที่นิยมใช้ในด้านอิเล็กทรอนิกส์เกี่ยวกับ thermionic วาล์ว (หลอดสุญญากาศ)
แรงดันไฟฟ้าถูกกำหนดเพื่อให้วัตถุที่มีประจุลบถูกดึงไปทางแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ในขณะที่วัตถุที่มีประจุบวกจะถูกดึงไปทางแรงดันไฟฟ้าที่ต่กว่าำ ดังนั้น กระแสตามธรรมเนียมปฏิบัติ (อังกฤษ: conventional current) ในลวดหรือ ตัวต้านทาน มักจะไหลจากแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าไปยังแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า กระแสสามารถจะไหลจากแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าไปสู่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ แต่เฉพาะเมื่อ แหล่งจ่ายพลังงาน จะปรากฏเพื่อ "ผลัก" มันต้านกับสนามไฟฟ้าฝ่ายตรงข้าม ยกตัวอย่างเช่นภายใน แบตเตอรี่ ปฏิกิริยาเคมีให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับกระแสให้ไหลจากขั้วลบไปขั้วบวก
สนามไฟฟ้าไม่ได้เป็นเพียงปัจจัยเดียวในการกำหนดการไหลของประจุในวัสดุหนึ่ง และวัสดุที่แตกต่างกันจะพัฒนาโดยธรรมชาติเพื่อสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าที่สมดุล (ดูเพิ่มเติมในศักย์ของกัลวานี ศักย์ไฟฟ้าของวัสดุหนึ่งไม่ได้แม้แต่จะมีการกำหนดปริมาณไว้เป็นอย่างดี เนื่องจากมันแปรไปตามขนาดของโมเลกุล แทนที่จะเป็นอย่างนั้นนิยามของแรงดันไฟฟ้าที่ให้ความสะดวกมากขึ้นสามารถพบได้ในหลักการของ ระดับของแฟร์มี (อังกฤษ: Fermi level) ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าระหว่างสองบอดี้เป็น งานทางอุณหพลศาสตร์ ที่จำเป็นต้องใช้เพื่อเคลื่อนย้ายหนึ่งหน่วยของประจุระหว่างบอดี้นั้น คำนิยามนี้เป็นจริงเนื่องจากโวลต์มิเตอร์สามารถวัดงานนี้ได้จริง ๆ ไม่ใช่ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า