พื้นฐานไฟฟ้า

จุดแยกสายซ่อนอยู่ในชุดสายมีบทบาทอย่างไรในผัง

อ่านจุดรวมและจุดแยกกระแสเพื่อแยกส่วนร่วมจากแขนง พร้อมคำนวณผลของความต้านทานก่อนจุดแยก

จุดแยกสายอาจไม่ได้อยู่บนปลั๊กที่มองเห็นจากภายนอก แต่อยู่ภายในชุดสายที่พันรวมกัน ผังใช้จุดร่วมหรือรหัสแยกสายเพื่อบอกว่าวงจรหลายแขนงมีส่วนที่เชื่อมถึงกัน การเข้าใจจุดนี้ช่วยจัดลำดับตรวจเมื่อโหลดหลายตัวเปลี่ยนพร้อมกัน แต่ต้องไม่รีบแกะชุดสายเพียงเพราะผังแสดงจุดร่วมโดยยังไม่มีหลักฐานว่าความผิดปกติอยู่ช่วงนั้น

จุดร่วมกำหนดการแบ่งหรือรวมกระแส

ในสภาวะคงตัว กระแสที่เข้าจุดร่วมรวมต้องเท่ากับกระแสที่ออก ถ้าด้านจ่ายแยกไปสองโหลด สายก่อนจุดแยกจึงรับผลรวมกระแสทั้งสอง ส่วนสายแต่ละแขนงรับกระแสของโหลดตนเอง ทางกลับก็อาจมีจุดรวมในลักษณะเดียวกัน การพูดว่ากระแสแบ่งครึ่งจึงถูกเฉพาะเงื่อนไขแขนงที่ทำให้กระแสเท่ากัน ไม่ใช่กฎของจุดแยกทุกจุด

สัญลักษณ์จุดร่วมในผังบอกการเชื่อมทางไฟฟ้า แต่ไม่ได้บอกตำแหน่งจริงหรือวิธีผลิตจุดต่อเสมอ ต้องดูรหัสและข้อมูลชุดสายประกอบ หากมีจุดร่วมหลายจุดที่ชื่อคล้ายกัน ต้องระบุให้ตรงก่อนใช้สรุปว่าสองโหลดร่วมกัน เพราะการวาดเส้นใกล้กันไม่ใช่หลักฐานว่าใช้รอยต่อทางกายภาพเดียวกัน

ภาพอธิบาย 1กระแสรวมที่จุดแยก
  1. สายร่วม

    กระแสก่อนแยกเท่ากับผลรวมแขนง

  2. จุดแยก

    เป็นการเชื่อมทางไฟฟ้า ไม่ระบุตำแหน่งจริงเสมอ

  3. แขนงโหลด

    กระแสไม่จำเป็นต้องเท่ากัน

  4. ทางกลับ

    ต้องตามจุดรวมกลับถึงแหล่งจ่ายด้วย

สภาวะคงตัว กระแสแบ่งตามวงจรแต่ละแขนง

ส่วนร่วมกับแขนงสร้างผลต่างกัน

ความต้านทานเพิ่มก่อนจุดแยกด้านจ่ายทำให้แรงดันของทุกแขนงด้านหลังได้รับผล แต่ความต้านทานที่เพิ่มเฉพาะแขนงหนึ่งอาจกระทบโหลดนั้นเด่นกว่า อย่างไรก็ตามหากแหล่งจ่ายหรือสายร่วมมีความต้านทานอยู่แล้ว การเปลี่ยนกระแสแขนงหนึ่งยังเปลี่ยนแรงดันจุดร่วมและกระทบแขนงอื่นได้ จึงต้องพิจารณาวงจรทั้งหมด ไม่ใช้คำว่าอยู่คนละแขนงเท่ากับไม่เกี่ยวกันเด็ดขาด

จุดร่วมด้านกลับก็มีความสำคัญเหมือนด้านจ่าย หากเกิดแรงดันตกที่ทางกลับร่วม ศักย์ด้านกลับของโหลดหลายตัวอาจสูงขึ้นพร้อมกัน การพบด้านจ่ายยังมีไฟจึงไม่ตัดส่วนร่วมด้านกลับออก ต้องระบุว่าตรวจศักย์เทียบจุดไหนและคร่อมโหลดจริงหรือยัง การตามผังต้องกลับถึงแหล่งจ่ายทั้งสองขั้ว

ตัวอย่างสมมติของสองแขนงไม่เท่ากัน

ให้แหล่งจ่าย 12 โวลต์ผ่านส่วนร่วม 2 โอห์มแล้วแยกไปโหลด ก 6 โอห์มกับโหลด ข 3 โอห์มกลับศูนย์โวลต์ ความต้านทานขนานเป็น 6 × 3 ÷ (6 + 3) = 2 โอห์ม รวมส่วนร่วมเป็น 4 โอห์ม กระแสรวมจึงเท่ากับ 3 แอมป์ ส่วนร่วมตก 3 × 2 = 6 โวลต์ ทำให้จุดแยกเหลือ 6 โวลต์

โหลด ก รับ 6 ÷ 6 = 1 แอมป์ ส่วน ข รับ 6 ÷ 3 = 2 แอมป์ รวม 3 แอมป์ตรงกับสายก่อนแยก กระแสไม่ได้แบ่งเท่ากันเพราะความต้านทานแขนงต่างกัน ตัวเลขทั้งหมดเป็นสมมติ โดยเฉพาะส่วนร่วม 2 โอห์มมีไว้ขยายผลให้เห็นง่าย ไม่ใช่ค่าปกติของจุดแยกสายรถหรือค่าที่อนุญาตให้ใช้งานต่อ

ภาพอธิบาย 2โหลดหนึ่งมีผลต่ออีกโหลด
  1. โหลดขนาน

    6 × 3 ÷ 9 = 2 โอห์ม

  2. ต่อทั้งคู่

    รวม 4 โอห์ม; กระแส 3 แอมป์; จุดแยก 6 โวลต์

  3. กระแสแขนง

    ก 1 แอมป์ + ข 2 แอมป์ = 3 แอมป์

  4. เปิด ข ในโจทย์

    รวม 8 โอห์ม; ก 1.5 แอมป์และ 9 โวลต์

ค่า2โอห์มส่วนร่วมเป็นสมมติ ไม่ใช่พิกัดรอยต่อ

เมื่อถอดแขนงหนึ่ง แรงดันอีกแขนงอาจเปลี่ยน

ถ้าในแบบจำลองเปิดแขนง ข ออก จะเหลือโหลด ก 6 โอห์มอนุกรมกับส่วนร่วม 2 โอห์ม รวม 8 โอห์ม กระแสเป็น 12 ÷ 8 = 1.5 แอมป์ และแรงดันที่ ก เป็น 1.5 × 6 = 9 โวลต์ เพิ่มจากเดิม 6 โวลต์ ทั้งที่ไม่ได้แก้โหลด ก เลย ผลมาจากกระแสรวมลดทำให้แรงดันตกในส่วนร่วมน้อยลง

การเห็นโหลดหนึ่งดีขึ้นหลังเปลี่ยนสถานะอีกโหลดจึงเป็นข้อมูลเกี่ยวกับความสัมพันธ์ ไม่ใช่หลักฐานว่าโหลดที่ปิดเสียโดยตัวมันเอง ในรถจริงการถอดปลั๊กอาจเปลี่ยนการควบคุมหรือทำให้เกิดสถานะวินิจฉัย จึงไม่ทำตามโจทย์โดยไม่มีขั้นตอนอนุญาต ตัวอย่างเป็นการเปลี่ยนเงื่อนไขบนแบบจำลองเพื่อฝึกอธิบายเหตุ ไม่ใช่คำสั่งถอดโหลดเพื่อทดลองทุกระบบ

ใช้ผังจำกัดบริเวณก่อนเปิดชุดสาย

เริ่มจากระบุว่ามีโหลดใดร่วมจุดเดียวกัน แล้วเก็บผลการทำงานในสถานะเดียวกันของแต่ละแขนง ถ้าเป็นไปได้ตามวิธีตรวจให้วัดแรงดันตกช่วงร่วมโดยใช้จุดเข้าถึงที่ทราบแน่นอน การพบความสูญเสียคร่อมช่วงหนึ่งช่วยจำกัดพื้นที่ แต่ยังอาจรวมปลั๊ก สาย และรอยแยกอยู่ภายใน จึงไม่ระบุว่าจุดแยกเสียจนกว่าจะแยกช่วงได้

เมื่อจำเป็นต้องคืนสภาพจุดต่อ ต้องอ้างวิธีซ่อมชุดสายที่กำหนดทั้งหน้าตัดรวม ฉนวน การประคองและการป้องกันสภาพแวดล้อม ไม่ใช้สูตรกระแสรวมอย่างเดียวออกแบบรอยต่อใหม่ จุดร่วมที่วาดเป็นจุดเล็กในผังอาจต้องรับกระแสหลายแขนงและแรงทางกลจากหลายทิศ การคืนสภาพจึงเป็นงานทั้งไฟฟ้าและโครงสร้าง

การบันทึกควรระบุรหัสจุดร่วม รายชื่อแขนง และผลเมื่อเปลี่ยนสถานะโหลด พร้อมค่าจุดอ้างอิง ในโจทย์นี้หลักฐานตรวจทานคือ 1 + 2 = 3 แอมป์ก่อนเปิด ข และเมื่อเหลือ ก เพียงตัวเดียว แรงดันเพิ่มเป็น 9 โวลต์ การคงสองกรณีไว้คู่กันช่วยอธิบายว่าทำไมโหลดหนึ่งเปลี่ยนตามอีกโหลดโดยไม่ต้องแต่งประสบการณ์ซ่อมจริงประกอบ

แหล่งอ้างอิงและอ่านเพิ่มเติม

เรียบเรียงคำอธิบายและตัวอย่างขึ้นใหม่จากหลักการในแหล่งข้อมูลต่อไปนี้

  1. 10.3 Kirchhoff's Rules · OpenStax, Rice University
  2. Lessons In Electric Circuits: Series and Parallel Circuits · Tony R. Kuphaldt / ibiblio

อ่านต่อเรื่องใกล้กัน

ถามเรื่องหนังสือ ตะกร้า