แรงดันไฟฟ้าคืออะไร และแตกต่างกับกระแสไฟฟ้าอย่างไร

แรงดันไฟฟ้า (Voltage) คือ

ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดในวงจรไฟฟ้า หรือที่มักเรียกกันว่า ความดันไฟฟ้า ซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าเป็นแรงที่ผลักดันให้อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในวงจรไฟฟ้า เพื่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า (Electric Current) การที่มีแรงดันไฟฟ้าจะทำให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำ

ในหน่วยของระบบ SI แรงดันไฟฟ้าวัดเป็น โวลต์ (Volt) ซึ่ง 1 โวลต์ = 1 จูลต่อคูลอมบ์ (1V = 1J/C)

ตัวอย่างเช่น หากมีแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 โวลต์ แบตเตอรี่นี้จะสามารถดันกระแสไฟฟ้าให้ไหลในวงจรได้เมื่อมีการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เช่น หลอดไฟ หรือมอเตอร์.
ในภาพรวม แรงดันไฟฟ้าคือปัจจัยที่ทำให้กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้า.

ความแตกต่างระหว่างแรงดัน (V) และกระแส (A)

แรงดันไฟฟ้า (Voltage) และ กระแสไฟฟ้า (Current) เป็นสองสิ่งที่สำคัญในวงจรไฟฟ้า และทั้งสองมีบทบาทที่แตกต่างกันในการทำงานของวงจร แต่ก็มีความสัมพันธ์กัน:

1. แรงดันไฟฟ้า (Voltage)
นิยาม: แรงดันไฟฟ้าคือความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างสองจุดในวงจร ซึ่งเป็นแรงที่ผลักดันให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปในวงจร
หน่วยวัด: โวลต์ (Volt)
เปรียบเทียบ: แรงดันไฟฟ้าคือเหมือนกับแรงดันน้ำในท่อที่ผลักดันให้น้ำไหลไปข้างหน้า
ตัวอย่าง: แบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 โวลต์

2. กระแสไฟฟ้า (Current)
นิยาม: กระแสไฟฟ้าคือการไหลของประจุไฟฟ้าผ่านตัวนำในวงจร ซึ่งเกิดจากแรงดันไฟฟ้าที่ผลักดันประจุให้เคลื่อนที่
หน่วยวัด: แอมแปร์ (Ampere หรือ A)
เปรียบเทียบ: กระแสไฟฟ้าคือเหมือนกับการไหลของน้ำในท่อ ที่มีจำนวนมากหรือน้อยตามปริมาณน้ำที่ไหลผ่าน

จากรูป เปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ให้เป็นน้ำ

รูปซ้าย : จะหมายความว่าหากแก้วทั้ง 2 อยู่ในระดับเดียวกัน แรงดันของแก้วทั้งสองจะเท่ากัน จึงไม่เกิดประแสน้ำไหลไปมาระกว่าแก้วทั้ง 2 นี้

รูปขวา : จะเห็นว่าหากมีแก้ว 1 ใบสูงกว่า แก้วอีกใบหนึ่ง จะทำให้เกิดแรงดันที่ไม่เท่ากัน จึงเกิดกระแสน้ำไหลจากแก้วที่สูงกว่าสู่แก้วที่ต่ำกว่า

เช่นเดียวกับระบบไฟฟ้า หากมี 2 อุปกรณ์ต่อถึงกัน แล้วอุปกรณ์ทั้ง 2 มีศักย์ไฟฟ้าที่ไม่เท่ากัน จะเกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า จากตัวที่สูงกว่าไปยังตัวที่ต่ำกว่าเสมอ

เปรียบเทียบการไหลของกระแสไฟฟ้า กับการไหลของน้ำ

การเปรียบเทียบ ไฟฟ้า กับ การไหลของน้ำ เป็นวิธีที่ช่วยให้เข้าใจง่ายขึ้นถึงลักษณะการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า ต่อไปนี้คือการเปรียบเทียบที่ช่วยอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและน้ำ:

แรงดันไฟฟ้า (Voltage) = ความดันน้ำ

แรงดันไฟฟ้าคือความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างสองจุดในวงจร ซึ่งผลักดันให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่
เปรียบเทียบกับความดันน้ำในท่อที่ผลักดันให้น้ำไหลจากที่ที่มีความดันสูงไปยังที่ที่มีความดันต่ำ

กระแสไฟฟ้า (Current) = การไหลของน้ำ

กระแสไฟฟ้าคือการไหลของประจุไฟฟ้าในวงจร เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าผลักดัน
เปรียบเทียบกับการไหลของน้ำในท่อ เมื่อมีแรงดันน้ำที่ทำให้โมเลกุลของน้ำเคลื่อนที่ไป

ความต้านทาน (Resistance) = ความต้านทานของท่อ

ความต้านทานคืออุปสรรคที่จำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์ต่างๆ ในวงจร
เปรียบเทียบกับความต้านทานของท่อที่อาจจะมีการบีบแคบหรือมีอุปสรรคที่ทำให้น้ำไหลได้ช้าลง
สรุปการเปรียบเทียบ:
แรงดันไฟฟ้า (Voltage) เป็นเหมือน ความดันน้ำ ที่ผลักดันให้น้ำไหล
กระแสไฟฟ้า (Current) เป็นเหมือน การไหลของน้ำ ที่ไหลผ่านท่อ
ความต้านทาน (Resistance) เป็นเหมือน ขนาดของท่อ หรืออุปสรรคที่จำกัดการไหล
การเปรียบเทียบนี้ช่วยให้เห็นภาพว่าเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าผ่านความต้านทานในวงจรจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลเหมือนกับน้ำที่ไหลผ่านท่อจากจุดที่มีความดันสูงไปยังจุดที่มีความดันต่ำ