A2 Basic Laws

Updated 4 Oct 2026

Ohm’s Law

  • Materials in general have a characteristic behavior of resisting the flow of electric charge. This is known as resistance and is represented by the symbol RR.
  • The circuit element used to model the current-resisting behavior of a material is called resistor.
  • Ohm’s Law: the voltage VV across a resistor is directly proportional to the current II flowing through the resistor (V∝IV \propto I). V=IR\boxed{V=IR} Where RR is the resistance of an element denotes its ability to resist the flow of electric current. It is measured in ohms (\ohm\ohm)
  • To apply Ohm’s law, the direction of II and the polarity of VV must conform with the passive sign convention.
  • There are two possible extreme values of RR.
    1. A short circuit is a circuit element with resistance approaching zero (R=0R = 0).
      • For a short circuit, V=IR=0V = IR = 0, shows that the voltage is zero but the current could be anything.
    2. An open circuit is a circuit element with resistance approaching infinity (R=∞R = \infty).
      • For an open circuit, I=lim⁡R→∞VR=0I = \lim_{R\to\infty}\frac{V}{R}=0, indicates that the current is zero although the voltage could be anything.
  • The reciprocal of resistance RR is known as conductance and denoted by GG. G=1R=IVG=\frac{1}{R}=\frac{I}{V} Where the unit of GG is the mho (℧\mho) or siemens (SS).
  • The power dissipated by a resistor can be represented in terms of RR as follows.
    • กำลังไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียในตัวต้านทาน
    \ceP=\ceIV=\ceI2R=\ceV2\ceR\boxed{\ce{P}=\ce{IV}=\ce{I^2R}=\frac{\ce{V^2}}{\ce{R}}}

Node, Branches and Loops

  • In network topology, we study the properties relating to the placement of elements in the network and the geometric configuration of the network. Such elements include branches, nodes, and loops.
  • A branch is a single element such as voltage source or a resistor. A branch represents any two terminals element.
    • จำนวนอุปกรณ์แค่นั้นแหละ (จะ Dependent, Independent นับหมด)
  • A node is the point of connection between two or more branches. It is usually indicated by a dot in a circuit.
    • จุดต่อของอุปกรณ์มากกว่า 2 ชิ้นขึ้นไป
    • Reference node, เป็น Node ที่เอาไว้วิเคราะห์ใน Node Analysis → Voltage = 0
      • ปกติแล้วจะเลือกด้านล่าง + จุดที่มี Branch connect กันมากที่สุด
  • Loop is any closed path in a circuit. A closed path formed by starting at a node, passing through a set of nodes and returning to starting node without passing through any node more than once.
  • Mesh is a closed path in a circuit with no other paths inside it. In other words, a loop with no other loops inside it.

  • Series: two or more elements are in series if they are cascaded or connected sequentially and consequently carry the same current.
  • Parallel: two or more elements are in parallel if they are connected to the same two nodes and consequently have the same voltage across them.

Kirchhoff’s Laws

  • ใช้แก้โจทย์วงจรไฟฟ้าที่มีหลาย Loop ซึ่งไม่สามารถยุบให้เหลือ Loop เดียวได้
  • Ohm’s law by itself is not sufficient to analyze circuits. → ก็เลยต้องมี Kirchhoff’s Laws มาช่วย

Kirchhoff’s Current Law (KCL)

  • ==A Kirchhoff’s Current Law (KCL): based on the law of conservation of charge, the algebraic sum of current entering a node (or a closed boundary) is zero.== It is mathematically represented as follows.
    • คิดเป็น Closed boundary ก็ได้ ไม่จำเป็นต้องเป็นจุด ๆ เดียว
    ∑n=1NIn=0\sum_{n=1}^{N}I_{n}=0 ∑Iin=∑Iout\sum I_{in}=\sum I_{out} Where NN is the number of branches connected to the node and in is the nnth current entering (or leaving) the node.
  • The sum of currents entering a node is equal to the sum of the currents leaving the node.
  • Point Rule: ที่จุดใด ๆ ในวงจร ผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าเท่ากับที่ไหลออก

Kirchhoff’s Voltage Law (KVL)

  • ==A Kirchhoff’s Voltage Law (KVL): based on the principle of conservation of energy, the algebraic sum of all voltage around a closed path (or loop/mesh) is zero.== It is mathematically represented as follows. ∑m=1MVm=0\sum_{m=1}^{M}V_{m}=0 Where MM is the number of voltages in the loop (or the number of branches in the loop) and VmV_m is the mmth voltage.
  • It can be interpreted as; in a loop, the sum of voltage drops is equal to the sum of voltage rises.

อย่าลืมถ้าเค้าไม่กำหนดขั้วของ RR มาให้ ไหลเข้าให้เป็น + เสมอ จำไว้!

  • อย่างข้อนี้ ให้หา V1,V2,V3V_1,V_2,V_3 จะหายังไง ก็บอกแล้ว ΣV=0\Sigma V = 0 ใช้ได้กับ Closed Path, ก็เลือก Loop ที่มันเป็นมีค่าบอกอยู่แล้ว ไม่ต้องไปคิด Loop เล็ก ติด 3 ตัวแปร มีแค่ 1 สมการ!

Series Resistors and Voltage Division

  • The equivalent resistance of any number of resistors connected in series is the sum of the individual resistances. For NN resistors in series,
    • ก็แค่รวม RR ธรรมดาแบบอนุกรม
    Req=R1+R2+…+RN=∑n=1NRnR_{eq}=R_1+R_2+\dotso+R_N=\sum_{n=1}^{N}R_n
  • The principle of voltage division states that the source voltage VV is divided among the resistors in direct proportion to their resistances.
  • In general, if a voltage divider has NN resistors in series with the source voltage VV, the nnth resistor RnR_n will have a voltage drop as follows. Vn=RnR1+R2+…+RnVV_n=\frac{R_n}{R_1+R_2+\dotso+R_n}V

Parallel Resistors and Current Division

  • The equivalent resistance for the general case of a circuit with NN resistors in parallel is as follows.
    • ก็แค่รวม RR ธรรมดาแบบขนาน
    1Req=1R1+1R2+…+1RN\frac{1}{R_{eq}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\dotso+\frac{1}{R_N} Geq=G1+G2+…+GNG_{eq}=G_1+G_2+\dotso+G_N
  • The principle of current divider states that the total current ii is shared by the resistors in inverse proportion to their resistances.
  • Current Divider (N=2N=2)
    • ก็เหมือนเอา V=IRV=IR มา Substitute เข้า VV อีกรอบนึง แล้วก็กระจายคูณส่วนบวก
I_1=\frac{V}{R_1}=\frac{R_{eq}}{R_1}I=\frac{R_2}{R_1+R_2}I $$

I_2=\frac{V}{R_2}=\frac{R_{eq}}{R_2}I=\frac{R_1}{R_1+R_2}I

![[Pasted image 20250128093413.png|center|400]] ___ # Series Voltage Sources and Parallel Current ![[Screenshot 2025-02-12 at 10.14.25 AM.png]] ___ # Wye-Delta Transformation - มันจะมีวงจรประเภทนึงที่เราไม่สามารถบอกตรง ๆ ได้ว่า มันต่อกันแบบ Series หรือว่า Parallel— เราสามารถทำให้วงจรเหล่านี้มองง่ายขึ้นได้ด้วยการใช้ Three-terminal equivalent networks - ซึ่งก็คือ Wye (Y) or Tee (T) และ Delta ($\Delta$) or pi ($\Pi$) นั่นเอง ![[Pasted image 20250128161102.png|center|500]] >จริง ๆ ที่เราเรียนจากมอปลายมาจาก *Figure 14* มันคล้าย ๆ กับ Wheatstone แต่เนื่องจากว่า ถ้าเราเช็คแล้ว $R_2\times R_6 \ne R_3 \times R_5$ ดังนั้นเราจะ Neglect $R_4$ (ตัด $R$ ตรงกลาง) ไม่ได้นะ!!! - ซึ่งเราก็มีสูตรที่จะแปลงกลับไปมาระหว่าง Wye (Y) กับ Delta ($\Delta$) ![[Pasted image 20250128161325.png]] ## Delta ($\Delta$) to Wye (Y) Conversion - เราใช้วิธีการ **“หนีบ”** เอานะ! - คือกำหนดให้ $\Delta$ เป็นตัวแปรค่านึง โดยที่ $\Delta = R_a+R_b+R_c$ - แล้วเราจะได้ $R$ แต่ละตัวใน Wye Form เป็น

R_1=\frac{R_b\times R_c}{\Delta}

R_2=\frac{R_a\times R_c}{\Delta}

R_3=\frac{R_a\times R_b}{\Delta}

> [!NOTE] > Each resistor in the Y network is the product of the resistors in the two adjacent $\Delta$ branches, divided by the sum of the three $\Delta$ resistors. (แค่ก๊อปมาให้มันดูดี แต่จริง ๆ อธิบายด้วยการ **“หนีบ”** ไปหมดแล้ว) ## Wye (Y) to Delta ($\Delta$) Conversion - ก็แค่เหมือนทำตรงข้ามกัน (เอามาส่วนด้วย “ด้านตรงข้าม” เลย)

R_a=\frac{R_1R_2+R_2R_3+R_1R_3}{R_1}

R_b=\frac{R_1R_2+R_2R_3+R_1R_3}{R_2}

R_c=\frac{R_1R_2+R_2R_3+R_1R_3}{R_3}

> [!NOTE] > Each resistor in the $\Delta$ network is the **SUM** of all possible products of Y resistors taken two at a time, divided by the **OPPOSITE** Y resistor.