หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า...

31
1 ใบเนื้อหา หน่วยที1 หน้าที1/23 วิชา วงจรไฟฟ้ากระแสตรง รหัสวิชา 21042202 เวลาเรียนรวม 72 คาบ ชื่อหน่วย แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ความ- ต้านทานไฟฟ้าและแหล่งกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง สอนครั้งที1/18 ทฤษฎี 2.5 คาบ ปฏิบัติ 1.5 คาบ หน่วยที1 แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้า และแหล่งกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง หัวข้อเรื่อง 1.1 แรงดันไฟฟ้า 1.2 กระแสไฟฟ้า 1.3 ความต้านทานไฟฟ้า 1.4 แหล่งกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง 1.5 วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น 1.6 เครื่องมือวัดวงจรไฟฟ้า 1.7 สรุปสาระสาคัญของหน่วยที1 จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. อธิบายความหมายของแรงดันไฟฟ้าได2. คานวณแรงดันไฟฟ้าได3. อธิบายความหมายของกระแสไฟฟ้าได4. คานวณกระแสไฟฟ้าได5. บอกความหมายของความต้านทานได้ 6. คานวณค่าความนาไฟฟ้าได7. บอกชนิดของตัวต้านทานได้ 8. อธิบายแหล่งกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรงได้ไม่ตากว่า 2 ชนิด 9. บอกส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้าได10. อธิบายวงจรปิดวงจรเปิดได้ 11. อธิบายการใช้โวลต์มิเตอร์วัดค่าในวงจรไฟฟ้าได12. อธิบายการใช้แอมมิเตอร์วัดค่าในวงจรไฟฟ้าได13. อธิบายการใช้โอห์มมิเตอร์วัดค่าในวงจรไฟฟ้าได

Upload: others

Post on 09-Mar-2020

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

1

ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 1/23 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง รหสวชา 2104–2202 เวลาเรยนรวม 72 คาบ ชอหนวย แรงดนไฟฟา กระแสไฟฟา ความ-ตานทานไฟฟาและแหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง

สอนครงท 1/18

ทฤษฎ 2.5 คาบ ปฏบต 1.5 คาบ

หนวยท 1 แรงดนไฟฟา กระแสไฟฟา ความตานทานไฟฟา

และแหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง

หวขอเรอง 1.1 แรงดนไฟฟา 1.2 กระแสไฟฟา 1.3 ความตานทานไฟฟา 1.4 แหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง 1.5 วงจรไฟฟาเบองตน 1.6 เครองมอวดวงจรไฟฟา 1.7 สรปสาระส าคญของหนวยท 1

จดประสงคเชงพฤตกรรม 1. อธบายความหมายของแรงดนไฟฟาได

2. ค านวณแรงดนไฟฟาได 3. อธบายความหมายของกระแสไฟฟาได

4. ค านวณกระแสไฟฟาได 5. บอกความหมายของความตานทานได

6. ค านวณคาความน าไฟฟาได 7. บอกชนดของตวตานทานได

8. อธบายแหลงก าเนดไฟฟากระแสตรงไดไมต ากวา 2 ชนด 9. บอกสวนประกอบของวงจรไฟฟาได

10. อธบายวงจรปดวงจรเปดได 11. อธบายการใชโวลตมเตอรวดคาในวงจรไฟฟาได 12. อธบายการใชแอมมเตอรวดคาในวงจรไฟฟาได 13. อธบายการใชโอหมมเตอรวดคาในวงจรไฟฟาได

Page 2: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

2

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 2/23

ในหนวยนจะศกษาทบทวนถงแรงดนไฟฟา กระแสไฟฟา ความตานทานไฟฟาและแหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง ซงเปนปรมาณทางไฟฟาพนฐานทส าคญทเครองใชไฟฟาและอเลกทรอนกสจะตองใชในการท างาน และ ศกษาถงวงจรไฟฟาเบองตนกบการใชเครองมอวดแรงดนไฟฟา กระแสไฟฟ า และความตานทานไฟฟา

1.1 แรงดนไฟฟา แรงดนไฟฟาหรอโวลเตจ (Voltage) หมายถง ความตางศกยทเกดขนระหวางจดสองจด ความตาง ศกย มหนวยเปนโวลต (Volt) ถาเราแทนความตางศกยระหวางจดสองจดในวงจรไฟฟาดวยคาของแรงดนไฟฟา ความแตกตางของคาทไดน เองคอ แรงดนไฟฟา ซงเปนแรงผลกในวงจรไฟฟาและเปน แรงผลกใหเกดการเคลอนทของอเลกตรอน

1.1.1 โวลต: หนวยของแรงดนไฟฟา โวลต (Volt) คอ ปรมาณของพลงงานตอหนงหนวยประจ ไฟฟา เขยนแทนดวยสญลกษณตวอกษร “V” และเขยนความสมพนธไดดงสมการท 1.1 (Floyd, Thomas L. 2001: 34)

V = QW

---------------------- ------------------------ (1.1)

หรอ 1 โวลต = 1 จล/คลอมบ เมอ V แทน แรงดนไฟฟา หนวยเปน โวลต (V) W แทน พลงงาน หนวยเปน จล (J) Q แทน ประจไฟฟา หนวยเปน คลอมบ (C)

ตวอยางท 1.1 ถาพลงงาน 50 จล ท าใหประจไฟฟา 10 คลอมบ เคลอนท จะมแรงดนไฟฟาเทาใด

วธท า V = QW

= C 10J 50

V = 5 V ตอบ

Page 3: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

3

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 3/23

1.1.2 ความสมพนธของหนวยของแรงดนไฟฟา ขนาดของแรงดนไฟฟาทก าหนดอาจมคาแตกตางกนออกไป ในการค านวณบางครงอาจจะตองแปลงหนวย ซงสามารถใชความสมพนธของหนวยแรงดนไฟฟาไดตามตารางท 1.1

ตารางท 1.1 หนวยของแรงดนไฟฟา

ชอ สญลกษณ คาเปน โวลต (V)

1 พโกโวลต pV 10–12 = 000,000,000,000,11

1 นาโนโวลต nV 10–9 = 000,000,000,11

1 ไมโครโวลต V 10–6 = 000,000,11

1 มลลโวลต mV 10–3 = 000,11

1 โวลต V 10O = 1 1 กโลโวลต kV 103 = 1,000 1 เมกะโวลต MV 106 = 1,000,000 1 จกะโวลต JV 109 = 1,000,000,000 1 ทราโวลต TV 1012 = 1,000,000,000,000

1.1.3 ขวหรอทศทางของแรงดนไฟฟา ขวหรอ ทศทาง ของแรงดนไฟฟาก าหน ดจากศกยไฟฟาต าไปสจดศกยไฟฟาสง ดงนนเซลลไฟฟาจะก าหนดทศทางเปนมาตรฐานตามทศทางกระแสไฟฟาทวไปและแรงดนไฟฟาตกครอมจะมทศทางตรงกนขามกบทศทางของกระแสไฟฟา ทไหลผานโหลดนน ดรปท 1.1 ความตางศกยไฟฟาทจด A สงกวาทจด B

E VI E I

V I

A

B

A

B รปท 1.1 ขวหรอทศทางของแรงดนไฟฟา

Page 4: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

4

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 4/23

1.2 กระแสไฟฟา กระแสไฟฟา (Current) หมายถง การเคลอนทของอเลกตรอนอสระอยางตอเนอง เมอมแหลงจายหรอแรงดนไฟฟาตออยในวงจร ใชสญลกษณตวอกษร “I”

1.2.1 แอมแปร: หนวยของกระแสไฟฟา แอมแปร (Ampere) เปนหนวยของกระแสไฟฟา กระแสไฟฟา 1 แอมแปร จะเกดขนไดกตอ เมอมประจ ไฟฟา 1 คลอมบ ไหลผานจดในเวลา 1 วนาท และใชสญลกษณ ตวอกษร “A” และเขยนสมการความสมพนธไดดงสมการท 1.2 (Floyd, Thomas L. 2001: 38)

I = tQ

----------------------------- --------------- (1.2)

เมอ I แทน กระแสไฟฟา หนวยเปน แอมแปร (A) Q แทน ประจไฟฟา หนวยเปน คลอมบ (C) t แทน เวลา หนวยเปน วนาท (s) และประจไฟฟา 1 คลอมบ เทากบอเลกตรอน 6.25 1018 ตว

ตวอยางท 1.2 ประจไฟฟา 10 คลอมบ ไหลผานจด ๆ หนงในสายไฟฟา เปนเวลา 2 วนาท จะมกระแสไฟฟาไหลเทาใด

วธท า I = tQ

= s 2C 10

I = 5 A ตอบ

1.2.2 ความสมพนธของหนวยของกระแสไฟฟา ขนาดของกระแสไฟฟาทก าหนดอาจมคาแตกตางกนออกไป ในการค านวณบางครงอาจจะตองแปลงหนวย ซงสามารถใชความสมพนธของหนวยกระแสไฟฟาไดตามตารางท 1.2

Page 5: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

5

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 5/23

ตารางท 1.2 หนวยของกระแสไฟฟา

ชอ สญลกษณ คาเปน แอมแปร (A)

1 พโกแอมแปร pA 10–12 = 000,000,000,000,11

1 นาโนแอมแปร nA 10–9 = 000,000,000,11

1 ไมโครแอมแปร A 10–6 = 000,000,11

1 มลลแอมแปร mA 10–3 = 000,11

1 แอมแปร A 10O = 1 1 กโลแอมแปร kA 103 = 1,000 1 เมกะแอมแปร MA 106 = 1,000,000 1 จกะแอมแปร JA 109 = 1,000,000,000 1 ทราแอมแปร TA 1012 = 1,000,000,000,000

1.2.3 ทศทางของกระแสไฟฟา ทศทางของกระแสไฟฟานนมอย 2 ทศทาง คอ ทศทางกระแสอเลกตรอน ซงประจไฟฟาเคลอนทจากขวทมศกยไฟฟาต ากวา (ขวทมประจลบ) ผานลวดตวน าไปยงขวทมศกยไฟฟาสงกวา (ขวทมประจบวก) และทศทางกระแสทวไป (ต าราหลายเลมอาจใช กระแสนยม หรอ กระแสสมมต ) ก าหนดใหประจไฟฟาเคลอนทจากขวทมศกยไฟฟาสงกวาผานลวดตวน าไปยงขวทมศกยไฟฟาต ากวา (ทบทวนจาก รปท 1.1) แตทศทางของกระแสไฟฟาทก าหนดเปนมาตรฐานเพอใหงายตอการท าควา มเขาใจและงายตอการค านวณจะก าหนดทศทางเปนกระแสทวไป (เปนทศทางของประจไฟฟาบวก ) ซงจะตรงกนขามกบทศทางกระแสอเลกตรอน

1.3 ความตานทานไฟฟา เมอกระแสไฟฟาไหลในสาร อเลกตรอนอสระทเคลอนทในสารนนบางคราวจะชนกบอะตอม การชนนเปนเหตใหอเลกตรอนสญเสยพลงงานไป การเคลอนทจงถกจ ากดลง เมอชนกนมากการเคลอนทจะถกจ ากดมากขนดวย การจ ากดการไหลของอเลกตรอนจะเปลยนแปลงตามชนดของสาร คณสมบตของสารทจ ากดการไหลของอเลกตรอน เรยกวา ความตานทาน (Resistance) ใชสญลกษณตวอกษร “R”

Page 6: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

6

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 6/23

1.3.1 โอหม: หนวยของความตานทานไฟฟา ความตานทาน ไฟฟา มหนวยเปน โอหม (Ohm) และใชสญลกษณอกษรกรกเรยกวา โอเมกา () อธบายไดวา ความตานทาน ไฟฟา 1 โอหม คอ ความตานทาน ไฟฟา ของสาร ทยอมใหกระแสไฟฟา 1 แอมแปรไหลผานและมแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทานไฟฟานน 1 โวลต ความน าไฟฟา (Conductance) จะบอกคณสมบตของสารวาสารทมความน า ไฟฟาสงจะยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไดงาย ถาสารมความน าไฟฟาต าจะไมยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไดงาย ความน าไฟฟาใชสญลกษณตวอกษร “G” มหนวยวดเปน ซเมนส (Siemens: S) เขยนเปนสตรไดคอ

G = R1

------------------------------------------ (1.3)

เมอ G แทน ความน าไฟฟา หนวยเปน ซเมนส (S) R แทน ความตานทานไฟฟา หนวยเปน โอหม ()

ตวอยางท 1.3 ถาตวตานทานมความตานทาน 22 กโลโอหม จะมความน าไฟฟาเทาใด

วธท า G = R1

= Ω k22

1

= Ω 1022

13

= 45.45 10–6 S G = 45.45 S ตอบ

1.3.2 ตวตานทาน อปกรณทมองคประกอบทออกแบบเปนพเศษใหมความตานทานไฟฟา เรยกวา ตวตานทาน (Resistors) โดยหลกการแลวตวตานทานท าหนาทจ ากดการไหลของกระแสไฟฟา แบงแรงดนไฟฟาและในกรณอนคอ ก า เนดความรอน ชนดของตวตานทานมมากมายหลายชนด หลายขนาดหลายรปราง แตโดยมากแลวจะแบงออกเปน 2 ชนด คอ ชนดคาคงทและชนดทเปลยนแปลงคาได 1) ตวตานทานคาคงท (Fixed Resistors) มหลากหลายชนด โครงสรางจะเปลยนแปลงตามการน าไปใชงานและสารทใชท า แสดงตวอยางดงรปท 1.2 (Floyd, Thomas L. 2001: 40)

Page 7: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

7

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 7/23

1/8

1/4

1/2

1

2

ก) ตวตานทานแบบถาน ข) ตวตานทานแบบชพ ค) ตวตานทานแบบฟลมโลหะ

ง) ตวตานทานแบบเรเดยนลด จ) ตวตานทานแบบโครงขาย ฉ) ตวตานทานแบบโครงขาย รปท 1.2 ตวอยางชนดของตวตานทานคาคงท

1.1) ตวตานทานแบบถาน (Carbon-composition Resistor) ตวตานทานแบบนจะใชมากทสดในวงจรไฟฟาและอเลกทรอนกส สว นทใหความตานทานท าจากสารผสมของถานหรอ กราไฟตกบผงฝนของสารทเปนฉนวนแลวอดเปนแทง ตวอยางตวตานทานแบบถาน ดงรปท 1.3

รปท 1.3 รปตดของตวตานทานแบบถาน

1.2) ตวตานทานแบบฟลม (Film type Resistor) ตวตานทานแบบนอาจเปนถาน (ฟลมถาน ) หรอนเกลโครเมยม (ฟลมโลหะ ) ความหนาของฟลมบาง ๆ จะควบคมไดงายท าใหคาความตานทานมความแมนย ากวาแบบถาน สามารถน าไปใชกบสภาพแวดลอมทเปลยนแปลงอณหภมหรอม ความชนมาก ๆ ตวตานทานนจะปรบคาความตานทานโดยการหมน แกนปรบใหฟลมสวนทเปนวงขดเคลอนท ดงรปท 1.4 (Floyd, Thomas L. 2001: 41)

Page 8: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

8

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 8/23

รปท 1.4 โครงสรางของตวตานทานแบบฟลม

1.3) ตวตานทานแบบไวรวาวด (Wire Wound Resistor) ตวตานทานแบบนมโครงสรางดวยลวดพนรอบแทงฉนวน ออกแบบไวเพอใชงานทกระแสไฟฟาสง ๆ จงมอตราก าลงไฟฟาสง ความยาวของลวดและความตานทานจ าเพาะจะเปนตวก าหนดคาความตานทาน ตวอยางดงรปท 1.5

รปท 1.5 ตวอยางตวตานทานแบบไวรวาวด

2) ตวตานทานแบบเปลยนแปลงคาได (Variable Resistors) ตวตานทานแบบนออกแบบมาเพอใหเปลยนแปลงคาความตานทานไฟฟาไดงายดวยมอหรอปรบอตโนมต การน าไปใชงานม 2 พนฐานหลก ๆ คอ แบงแรงดนในวงจรไฟฟาและควบคมก ระแสไฟฟา ถาใชแบงแรงดนไฟฟา จะเรยกวา โพเทนชโ อมเตอร (Potentiometer) ถาใชควบคมกระแสไฟฟา เรยกวา รโอสแตด (Rheostat) มสญลกษณดงรปท 1.6 (Floyd, Thomas L. 2001: 46)

1

2

3

1

2

1

2

3

1 23

ก) โพเทนชโอมเตอร ข) รโอสแตด ค) โพเทนชโอมเตอรตอเปน ง) โครงสรางของโพเทนชโอมเตอร รโอสแตด

รปท 1.6 สญลกษณของโพเทนชโอมเตอร รโอสแตดและตวอยางโครงสรางของโพเทนชโอมเตอร

Page 9: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

9

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 9/23

2.1) ตวตานทานเ ปลยนแปลงคาไดดวยมอ โพเทนชโ อมเตอรและรโอสแตด เปนชนดหนงทเปลยนแปลงคาไดดวยมอ มทงทปรบเปนแบบเชงเสน (Linear) และแบบไมเปนเชงเสน (Nonlinear) โพเทนชโ อมเตอรใชควบคมการแบง แรงดนไฟฟาและใชกบกระแสไฟฟานอย ๆ และ รโอสแตดใชกบงานทตองการใชกระแสไฟฟามาก ๆ ซงทง 2 ชนดมสวนประกอบและลกษณะการใชงานคลายกน ตวอยางชนดของโพเทนชโ อมเตอร ทปรบแบบเชงเสนและแบบเทป (Tapered) ซงไมเปนเชงเสนดงรปท 1.7

รปท 1.7 ชนดของโพเทนชออมเตอรทง 2 โครงสราง

2.2) ตวตานทานเปลยนแปลงคาไดอตโนมต ตวตานทานแบบนเปลยนแปลงคาไดอตโนมตทใชมากมอย 2 ชนดคอ เทอรมสเตอร (Thermistor) จะท างานโดยอาศยอณหภมโดยรอบตวทเปลยนแปลงไป ถาอณหภมสงขนคาความตานทานไฟฟาจะเปลยนแปลงอตโนมตในทางทสงขนดวย และ โฟโตคอนดกตฟเซลล (Photoconductive cell) จะท างานโดยอาศยแสงและเปลยนแปลงคาความตานทานไฟฟาอตโนมตตามแสงทไดรบ ถาแสงสวางมากคาความตานทานไฟฟา จะลดลง แ สดงสญลกษณดงรปท 1.8

T

ก) เทอรมสเตอร ข) โฟโตคอนดกตฟเซลล รปท 1.8 เทอรมสเตอรและโฟโตคอนดกตฟเซลล

Page 10: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

10

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 10/23

1.3.3 ความสมพนธของหนวยของความตานทานไฟฟา ความสมพนธของหนวยของความตานทาน ไฟฟาจะใชเพอใหเกดความสะดวกในการใชงานเพอหาคาตาง ๆ ดงตารางท 1.3

ตารางท 1.3 หนวยของความตานทานไฟฟา

ชอ สญลกษณ คาเปน โอหม ()

1 มลลโอหม m 10–3 = 000,11

= 0.001

1 โอหม 10O = 1 1 กโลโอหม k 103 = 1,000 1 เมกะโอหม M 106 = 1,000,000 1 จกะโอหม J 109 = 1,000,000,000

แบบฝกหดท 1.1 แรงดนไฟฟา กระแสไฟฟาและความตานทานไฟฟา

จงตอบค าถามตอไปน 1. จงอธบายความหมายของแรงดนไฟฟา

2. ถาพลงงาน 100 จล ท าใหประจไฟฟา 10 คลอมบ เคลอนท จะเกดแรงดนไฟฟาเทาใด 3. จงอธบายความหมายของกระแสไฟฟา 4. ประจไฟฟา 15 คลอมบ ไหลผานจด ๆ หนงในสายไฟฟา เปนเวลา 6 วนาท จะมกระแสไฟฟา ไหลในสายไฟฟาเทาใด 5. จงบอกความหมายของความตานทานไฟฟา 6. จงบอกชนดของตวตานทานพรอมยกตวอยาง

7. ถาตวตานทานมความตานทาน 4.7 กโลโอหม จะมความน าไฟฟาเทาใด

Page 11: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

11

1.4 แหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง แหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง คอ แหลงพ ลงงานไฟฟากระแสตรงทสามารถจายพลงงานไฟฟาใหกบเครองใชไฟฟาได แหลงก าเนดไฟฟากระแสตรงทใชอยทวไป คอ ถานไฟฉาย แบตเตอร เซลล-แสงอาทตย เครองก าเนดไฟฟาและเพาเวอรซพพลาย (Floyd, Thomas L. 2001: 35–37)

1.4.1 เซลลไฟฟา เซลลไฟฟาทเ กดจากปฏกรยาเคมหรอเซลลไฟฟาเคม แบงออกได 2 ประเภทใหญ ๆ คอ เซลลกลวานก และเซลลอเลกทรอไลต 1) เซลลกลวานก (Galvanic Cell) หรอเซลลโวตาอก (Voltaic Cell) เปนเซลลไฟฟาทสามารถผลตไฟฟาใหเกดขนไดเองดวยปฏกรยารดอกซ แตใน เซลลไฟฟ าเคมแผนโลหะทเกดปฏกรยา กบสารละลายจะอยตางภาช นะกนแลวน ามาตอเชอมกน เซลลไฟฟาจงประกอบดวยภาชนะ 2 ใบ เรยกภาชนะแตละใบวา ครงเซลล แผนโลหะทจมในสารละลายของไอออนของโลหะนนเรยกวา ขวไฟฟา เมอน าครงเซลลทตางกน 2 ครงเซลลมาตอเชอมวงจรภายในดวยสะพานไอออนแลวน าโหลดมาตอเปนวงจรภายนอกจะเกดการไหลของอเลกตรอนขน อเลกตรอนไหลไปทางใดเขมของโวลตมเตอรจะเบนไปทศทางนน เซลลกลวานก แบงออกเปน 2 ชนด คอ 1.1) เซลลปฐมภม (Primary Cells) หมายถง เซลลกลวานกทเกดปฏกรยาเคมภายในเซลลอยางสมบรณ แตท าใหเกดปฏกรยาเคมยอนกลบไมได หรอเปนเซลลทใชไฟหมดแลวไมสามารถน ามาประจไฟใหมได เชน ถานไฟฉาย แบตเตอรแบบเซลลแหง แบตเตอรแบบปรอท เปนตน แสดงชนดของเซลลปฐมภมดงตารางท 1.4 (Cook, Nigel P. 2004: 27)

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 11/23

Page 12: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

12

ตารางท 1.4 ชนดของเซลลปฐมภม

ชนดของเซลล ลกษณะ แรงดนเซลล (V)

การน าไปใชงาน

โครงสราง

1. คารบอน-สงกะส (Carbon-Zinc)

ประชาชนสวนใหญนยมใชเนองจากราคาถก ขนาดเซลลทใชมากคอ ขนาด D และ C มเซลลทตออนกรมเปนชดมแรงดนเซลลมากกวา 1.5 V เชนแบตเตอร 9 V

1.5 วทย AM-FM เครองเลนเทป โทรทศน

เครองเลนเดก

( )

ก) คารบอน-สงกะส

6 1.5 V 9 V

คารบอน-สงกะส

2. อลคาไลน -แมงกานส (นยมเรยกวาAlkaline)

ชวงใชงานและความจมากกวาแบบคารบอน-สงกะสประมาณ 3 เทา มทงทรงกระบอกและแผนเซลลขนาดเลกใหสะดวกในการเลอกใช

1.4 วทย AM-FM เครองเลนเทป โทรทศน

เครองเลนเดก คาความจสงท าใหตนทน

สง

ข) อลคาไลน-แมงกานส

-

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 12/23

Page 13: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

13

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 13/23

ตารางท 1.4 (ตอ)

ชนดของเซลล ลกษณะ แรงดนเซลล (V)

การน าไปใชงาน โครงสราง

3. เมอควร (Mercury) สวนใหญเรยกวา เมอควร-ออกไซน

ใหพลงงานสงกวา 2 ชนดแรก และมชวงใชงานดกวา มขนาดเลกกวา ใชกบเครอง ใชไฟฟาทมก าลงต า มทงแบบแผนและทรง กระบอกใหสะดวกในการเลอกใชงาน

1.35 และ 1.4

นาฬกา เครองชวยฟง อปกรณการแพทย กลองถายรป ทดสอบอปกรณ

ไฟฟา

( )

( )

ค) เมอรควร

4. ซลเวอร- ออกไซน (Silver-oxide)

ความจสง ตนทนการผลตสงเนองจากวสดทใช จายกระแส ไดสง ชวงเวลานอยกวาชนดอน ใชกบเครองใชไฟฟาทมก าลงต า

1.5 นาฬกา เครองชวยฟง อปกรณการแพทย กลองถายรป

( )

( - )

ง) ซลเวอร-ออกไซน

5. ลเทยม (Lithium)

อตราการคายประจสง ชวงเวลาการใชงานนานกวา น าหนกเบา แรงดนเอาตพตสง มทงแบบแผนและทรง กระบอก ใหสะดวกในการเลอกใชงาน

1.9 นาฬกา อปกรณ

หนวยความจ า เครองค านวณ วงจรเซนเซอร

( )

( )

จ) ลเทยม

เซลลปฐมภม เปนเซลลไฟฟาทไมสามารถอดประจใหมได ทใชมากคอถานไฟฉาย มหลายขนาดแตทนยมใช คอ ขนาด D เปนขนาดใหญสด ขนาด C เปนขนาดกลาง ขนาด AA เปนขนาดเลก ขนาด AAA เปนขนาดเลก และขนาด AAAA เปนขนาดเลกมาก ซงจะหาซอยากและราคาแพง

Page 14: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

14

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 14/23

ถานไฟฉายชนดพเศษผลตออกมาเพอสะดวกกบสงประดษฐใหมๆ และเกบประจไวไดนาน เชน ถานไฟฉาย "เฮฟวดวต" (Heavy Duty) และ "ซเปอรเฮฟวดวต " (Super Heavy Duty) สรางมาจากสาร อลคาไลน หรอเรยกวาถาน "อลคาไลน " อายการใชงาน จะนานกวาถานไฟฉายธรรมดา ตวอยางเซลล ปฐมภม ดงรปท 1.9

รปท 1.9 ตวอยางเซลลปฐมภม

1.2) เซลลทตยภม (Secondary Cells) หมายถง เซลลกลวานกทปฏกรยาภายในเซลลเกดขนแลวสามารถท าใหเกดปฏกรยายอน กลบไดอกโดยการประจไฟเขาไปใหม เชน แบตเตอรสะสมไฟฟาแบบตะกว แบตเตอรลเทยมแขง เปนตน เซลลทตยภมทพบบอย ๆ คอ เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว และเซลลนเกล –แคดเมยม หรอเรยนสน ๆ วา เซลลนแคด ตวอยางเซลลทตยภม ดง รปท 1.10 จะมสวนประกอบดวยโลหะ 2 แผน คอ แผนตะกว dioxide และแผนตะกว spongy โดยสารเคมคอ กรดซลฟรกและน ากลน (น ายาอเลกทรอไลต ) เปนตวท าปฏกรยาเคมภายในชองเซลลไฟฟา โดยแตละชองจะมแรงดนไฟฟาประมาณ 2.1 โวลต และแสดงชนดของเซลลทตยภมดงตารางท 1.5 (Cook, Nigel P. 2004: 29)

รปท 1.10 โครงสรางของแบตเตอร

ตวถง

ขวลบ

ขวบวกตวถง

แผนตะกว dioxide

แผนตะกว spongy

น ายาอเลกทรอไลน

Page 15: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

15

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 15/23

ตารางท 1.5 ชนดของเซลลทตยภม

ชนดของเซลล ลกษณะ การน าไปใชงาน โครงสราง 1. ตะกว-กรด (เซลลตะกว)

รอบของการเกบ ประจและคายประจนานและมกระแสไฟฟาสง แรงดน 2.1 โวลต /เซลล จะตองเตมน ากลนถาเปนแบบเซลลเปยก

- เซลลแหง สวนใหญใชกบโทรทศน อปกรณบนทกตาง ๆ หนยนต แขนกล - เซลลเปยก สวนใหญใชเปนแหลงจายสตารตเครองยนต ก าลงของหนยนต

ขวอเลกโทร ดเปนตะกวออกไซนแชอยในน ายาอเลกทรอไลตท าใหเจอจางโดยเตมกรดซนฟรก

ชนดตะกว-กรดแบบเปยก ม 6 เซลล ๆ ละ 2.1 V รวม 12.6 V

2. นเกล-แคดเมยม (Ni-Cd)

ความจสงและตนทนสง ใชกร ะแสการประจมากกวาชนดแรกถง 3 เทาทแอมป-ชวโมงเทากน แรงดน 1.2 โวลต /เซลล กอนการประจใหมจะตองคายประจเดมทมอยใหหมดกอน

- นเกล- แคดเมยมแบบเซลลแหงสวนใหญน าไปใชกบโทรทศน วทย เครองเลนส าหรบเดก - นเกล-แคดเมยม แบบเปยกใชเชน เดยวกบชนดตะกว-กรด

( )

( )

3. นเกล-เมตลไฮไดร (Ni-MH) และลเทยมไอออน

คณสมบตการประจเหมอนกบชนดนเกล-แคดเมยม แรงดนทวไป 1.2 โวลต

ใชมากในระบบโทรศพท คอมพวเตอร และระบบอเลกทรอนกส

Page 16: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

16

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 16/23

ตวอยางเซลลทตยภม ดงรปท 1.11

รปท 1.11 ตวอยางเซลลทตยภม

จากทกลาวมาขางตนแบตเตอร (เซลลทตยภม ) จะใหก าเนดพลงงานไฟฟาโดยเปลยนพลงงานเคมมาเปนพลงงานไฟฟา จะนยมก าหนดความจพลงงานไฟฟาเปน แอมแปร –ชวโมง (Ampere–hour: Ah) โดยผผลต เชน แบตเตอรรถยนตมขนาด 24 โวลต มความจ 100 แอมแปร –ชวโมง เปนตน เมอน าไปใชงานจนหมดพลงงานกสามารถอดประจไฟฟาใหมได แบตเตอรมชวงเวลาการใชงานตามสมการท 1.4

ชวงเวลาใชงาน = )A(ชเฉลยทใกระแสไฟฟา)Ah(บตเตอรความจของแ

-------------------------- (1.4)

ตวอยางท 1.4 แบตเตอรมความจพลงงานเคม 2.5 เมกะจล มแรงดนไฟฟาระหวางสองขว 12 โวลต น าไป ใชงานกบโหลดทใชกระแสไฟฟา 7 แอมแปร อยางตอเนอง แบตเตอรนจะน าไปใชงานไดนานเทาใด วธท า จากโจทยเราไมทราบคาความจของแบตเตอร จงตองหาคากอนโดยประยกตใชสมการท 1.1 จะได

Q = VW

= V12J102.5 6

= 0.21 106 C

แตประจไฟฟา 1 C คอ การไหลของกระแสไฟฟา 1 A ในเวลา 1 s เมอ 1 h = 60 60 s = 3600 s

1 C = 1 A–s = 36001

Ah

ดงนน Q = (0.21 106) 36001

Ah = 58.33 Ah

Page 17: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

17

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 17/23

ชวงเวลาใชงาน = )A(ชเฉลยทใกระแสไฟฟา)Ah(บตเตอรความจของแ

= A7Ah33.58

= 8.33 h ตอบ

ตวอยางท 1.5 แบตเตอรมขนาดความจท 70 Ah จายโหลด 2 A จะจายโหลดไดนานเทาใด วธท า อตราแอมแปร–ชวโมงคอเวลาทใชกระแสไฟฟาเปน x ชวโมง ประยกตใชสมการท 1.4 จะได Ah = (2 A)(x h) 70 Ah = (2 A)(x h)

x = A2Ah70

= 35 h

ดงนนแบตเตอรนจายโหลด 2 แอมแปร จะจายโหลดไดนาน 35 ชวโมง ตอบ

2) เซลลอเลกทรอไลต (Electrolytic Cells) เปนเซลลทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานเคม ไดแก กระบวนการท าสารใหบรสทธดวยกระแสไฟฟา หรอ การชบโลหะดวยกระแสไฟฟา เปนการท าใหโลหะมความคงทนและสวยงามและการแยกสารบรสทธดวยกระแสไฟฟา เชน การท าทองแดงใหบรสทธ การผลตโลหะแมกนเซยม เปนตน

1.4.2 เซลลแสงอาทตย พนฐานของเซลแสงอาทตย (Solar Cells) ประกอบดวยช นทตางกนของสารกงตวน า 2 ชนด มาประกบกน เมอชนท 1 ไดรบแสงจะเกดพลงงานทท าใหอเลกตรอนจ านวนมากหลดจากอะตอมและตกครอมรอยตอ กระบวนการนท าใหดานบนของรอยตอเปนไอออนลบและอกดานหนงเปน ไอออนบวก ดงนนจงเกดความตางศกยไฟฟาขน แสดงดงรปท 1.12

+ + + + + + + + + + + + + + + + +– – – – – – – – – – – – – – – – – – –

รปท 1.12 โครงสรางพนฐานของเซลลแสงอาทตย

Page 18: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

18

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 18/23

1.4.3 เครองก าเนดไฟฟา เครองก าเนดไฟฟา (Generator) จะเปลยนพลงงานกลเปนพลงงา นไฟฟา โดยใชหลกการเหนยวน าแมเหลกไฟฟา เมอขดลวดตวน าหมนตดผานสนามแมเหลกจะท าใหเกดแรงดนไฟฟาตกครอม ตวเหนยวน านน และแรงดนไฟฟานจะสงตอผานคอมมวเตเตอร ไปเพอใชงานกบโหลดไฟฟากระแสตรงตอไป แสดงรปตดของเครองก าเนดไฟฟาดงรปท 1.13

รปท 1.13 รปตดของเครองก าเนดไฟฟา

1.4.4 เพาเวอรซพพลาย เพาเวอรซพพลายจะไมผลตพลงงานไฟฟาเหมอนแหลงจายอนแตจะกลบแรงดนไฟฟากระแสสลบเปนแรงดนไฟฟากระแสตรงและสามารถปรบคาไดระหวาง 2 ขว แสดงตวอยาง เพาเวอร – ซพพลายและไดอะแกรม ดงรปท 1.14

ก) ตวอยางเพาเวอรซพพลาย

Electronic power supply DC Voltage

ข) ไดอะแกรมของเพาเวอรซพพลาย รปท 1.14 เพาเวอรซพพลาย

Page 19: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

19

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 19/23

1.5 วงจรไฟฟาเบองตน ในพนฐานทางไฟฟา นนวงจรไฟฟาจะประกอบดวยสวนส าคญ 3 สวน คอ แหลงจายไฟฟา (Source) ตวน าไฟฟา (Wire) และภาระทางไฟฟา (Load) ซงภาระทางไฟฟาในเอกสาร เลมนจะใช ค าวา “โหลด ” หมายถง เครองใชไฟฟาใด ๆ ทเปลยนพลงงานไฟฟ าเปนพลงงานรปอน เชน หลอดไฟฟาเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานแสงสวาง มอเตอรไฟฟาเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานกล เปนตน แสดงวงจรไฟฟาดงรปท 1.15

( ) ( )

( )

ก) ตวอยางวงจรไฟฟา ข) วงจรไฟฟาแสดงโดยใชสญลกษณจากรป ก)

รปท 1.15 วงจรไฟฟาเบองตน

วงจรปดและวงจรเปด จากตวอยางวงจรไฟฟา รปท 1.15 ถาใสสวตชเขาไปในวงจรเพอควบคมการท างานของวงจร ถาเปดสวตช (On Switch) กระแสไฟฟาสามารถไหลในวงจรนนได ลกษณะนเรยกวา “วงจรปด” แตถาปดสวตช (Off Switch) กระแสไฟฟาไมสามารถไหลในวงจรนนได ลกษณะนเรยกวา “วงจรเปด” แสดงดงรปท 1.16 (Floyd, Thomas L. 2001: 49)

On Switch

E

ก) วงจรปด กระแสไฟฟาจะไหลในวงจรได รปท 1.16 วงจรปดและวงจรเปด

E

Page 20: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

20

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 20/23

Off Switch

E

ข) วงจรเปด กระแสไฟฟาไมสามารถไหลในวงจรได รปท 1.16 (ตอ) วงจรปดและวงจรเปด

1.6 เครองมอวดวงจรไฟฟา เครองมอวดทเปนพนฐานในการวดคาตาง ๆ ในวงจรไฟฟาไดแก โวลตมเตอร แอมม เตอร และโอหมมเตอร (Floyd, Thomas L. 2001: 56–57)

1.6.1 ชนดของมลตมเตอร มลตมเตอรทใชทวไป จะมอย 2 ชนด คอ มลตมเตอรชนดแอนะลอก และมลตมเตอรชนดดจตอล (ถามเตอรใน 1 ตว สามารถวดคาตาง ๆ ทางไฟฟาไดหลายคา จะเรยกวา มลตมเ ตอร) แสดงตวอยางดงรปท 1.17

ก) มลตมเตอรชนดแอนะลอก ข) มลตมเตอรชนดดจตอล รปท 1.17 ตวอยางมลตมเตอร

Page 21: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

21

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 21/23

1.6.2 การวดกระแสไฟฟา การวดกระแสไฟฟาจะใชแอมมเตอรเปนเครองมอวด โดยตออนกรมกบโหลด อธบายได ดงรปท 1.18

RE

EI

ก) วงจรไฟฟาจะมกระแสไฟฟาทตองการวดไหลอย

RE

E

ข) เปดวงจรไฟฟาระหวางขวของตวตานทานกบขวบวกของแหลงจายไฟฟาหรอ ระหวางขวของตวตานทานกบขวลบของแหลงจายไฟฟา

A

RE

EI

1 A

ค) ตอแอมมเตอรเขาไปในวงจรไฟฟา โดยขวบวกตอเขาขวบวกและขวลบตอเขาขวลบ รปท 1.18 การวดกระแสไฟฟา

Page 22: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

22

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 22/23

1.6.3 การวดแรงดนไฟฟา การวดแรงดนไฟฟาจะใชโวลตมเตอรเปนเครองมอวด โดยวดครอมอปกรณทตองการวดและตองค านงถงขวแรงดนไฟฟาระหวางอปกรณทตองการวดกบโวลตมเตอรใหถกตองดวย ดรปท 1.19

VRE

EI

9 V

I

รปท 1.19 การวดแรงดนไฟฟา

1.6.4 การวดความตานทานไฟฟา การวดความตานทานไฟฟาจะใชโอหมมเตอรเปนเครองมอวด โดยวดครอมตวตานทานทตองการวด มขอควรระวงคอตวตานทานทจะวดจะตองถอดออ กจากวงจรไฟฟาหรอจะตองไมมกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทานนนและไมตองค านงถงขวบวกขวลบ อธบายไดดงรปท 1.20

E

2.2 kΩ

ก) ถอดตวตานทานออกจากวงจรไฟฟา ข) วดคาความตานทาน (ไมตองค านงถงขว) รปท 1.20 การวดความตานทานไฟฟา

Page 23: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

23

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบเนอหา หนวยท 1 หนาท 23/23

แบบฝกหดท 1.2 แหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง วงจรไฟฟาเบองตนและการวดทางไฟฟา

จงตอบค าถามตอไปน 1. จงอธบายแหลงก าเนดไฟฟากระแสตรงมา 2 ชนด

2. จงบอกสวนประกอบของวงจรไฟฟา 3. จงอธบายลกษณะของวงจรปดวงจรเปด 4. จงอธบายการใชโวลตมเตอรวดคาในวงจรไฟฟาพรอมวาดรปประกอบการอธบาย 5. จงอธบายการใชแอมมเตอรวดคาในวงจรไฟฟาพรอมวาดรปประกอบการอธบาย 6. จงอธบายการใชโอหมมเตอรวดคาในวงจรไฟฟาพรอมวาดรปประกอบการอธบาย

1.7 สรปสาระส าคญ 1.7.1 แรงดนไฟฟา หมายถง ความตางศกยทเกดขนระหวางจดสองจด ถาเปนแรงดนไฟฟา ตกครอมตวตานทาน ใชสญลกษณ “V” ถาเปนแรงดนไฟฟาทแหลงจายไฟฟา ใชสญลกษณ “E” มหนวยเปน โวลต (V) และกระแสไฟฟา หมายถง การเคลอนท ของอเลกตรอนอสระอยางตอเนอง ใชสญลกษณ “I” มหนวยเปน แอมแปร (A) 1.7.2 ความตานทาน หมายถง การจ ากด การไหลของกระแสไฟฟา มหนวยเปน โอหม (Ohm) และใชสญลกษณอกษรกรกเรยกวา โอเมกา () 1.7.3 ตวตานทานแบงออกเปน 2 ชนด คอชนดคาคงท เชน ต วตานทานแบบถาน แบบฟลมและแบบไวรวาวด เปนตน และชนดทเปลยนแปลงคาได เชน ตวตานทานเปลยนแปลงคาไดดวยมอ (โพเทนชออมเตอรและรโอสแตด ) และตวตานทานเปลยนแปลงคาไดอตโนมต (เทอรมสเตอร และโฟโตคอนดกตฟ-เซลล) เปนตน 1.7.4 แหลงก าเนดไฟฟ ากระแสตรง คอ แหลงพลงงานไฟฟากระแสตรงทสามารถจายพลงงานไฟฟาใหกบเครองใชไฟฟาได แหลงก าเนดไฟฟากระแสตรงทใชอยทวไป คอ ถานไฟฉาย แบตเตอร เซลลแสงอาทตย เครองก าเนดไฟฟาและเพาเวอรซพพลาย 1.7.5 วงจรไฟฟาจะประกอบดวยสวนส าคญ 3 สวน คอ แหลงจายไฟฟา (Source) ตวน าไฟฟา (Wire) และภาระทางไฟฟา (Load) 1.7.6 แอมมเตอรใชวดกระแสไฟฟา โดยตออนกรมกบโหลดทตองการวด และโวลตมเตอรใชวดแรงดนไฟฟา โดยตอครอม (ขนาน) กบโหลดทตองการวด 1.7.7 โอหมมเตอรใชวดความตานทานไฟฟา โดยตอคร อม (ขนาน) กบโหลดทตองการวดและโหลดนนตองไมมกระแสไฟฟาไหลผาน

Page 24: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

24

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบงานท 1 หนาท 1/6

ใบงานท 1 เซลลไฟฟาและการวดทางไฟฟา

ชอ - สกล....................................................................................สาขา/ชน/กลม.......................................... ทดลองวนท...........เดอน.....................พ.ศ. ............... เวลาทดลอง..1.5 คาบ.. ก าหนดสงงาน.....................

สาระส าคญ เซลลไฟฟาเปนแหลงจายไฟฟากระแสตรง เซลลไฟฟาเพยงเซลลเดยวอยางเชนถานไฟฉายจะใหแรงดนไฟฟาต าและจายกระแสไฟฟาไดนอย ถาน าเซลลไฟฟาตงแต 2 เซลลขนไปมาตอกน จะเกดผลดงน 1. การตอเซลลไฟฟาแบบอนกรม จะท าใหแรงดนไฟฟาเพมขน แตจะจายกระแสไฟฟาไดเทากบเซลลไฟฟาตวทจายกระแสไฟฟาไดนอยทสด ดงรปท 1.1

4.5 V

1.5 V 1.5 V 1.5 VE = E + E + E321T

E3E2E1

รปท 1.1 เซลลไฟฟาตอแบบอนกรม 3 เซลล แรงดนไฟฟารวม ET = E1 + E2 +E3

2. การตอเซลลไฟฟาแบบขนาน แรงดนไฟฟาเทากน แตจะจายกระแสไฟฟาไดเทากบกระแสไฟฟาของแตละเซลลน ามารวมกน ดงรปท 1.2

E1 E2 E31.5 V 1.5 V 1.5 V= + I2I1 IT I3 +

E = E = E = E321T

รปท 1.2 เซลลไฟฟาตอแบบขนาน 3 เซลล

3. การตอเซลลไฟฟาแบบ ผสม จะอาศยคณสมบตของเซลลตอแบบอนกรมและแบบขนานรวมกน จะท าใหแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟามคาเพมขน

จดประสงคเชงพฤตกรรม 1. ตอเซลลไฟฟาแบบอนกรมได 2. ตอเซลลไฟฟาแบบขนานได 3. ตอเซลลไฟฟาแบบผสมได 4. ใชมลตมเตอรวดคาแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาได

Page 25: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

25

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบงานท 1 หนาท 2/6

คณธรรม จรยธรรม เจตคตและคานยมทพงประสงค 1. ความมวนยในการท างาน

2. ความรบผดชอบในการท างาน 3. ความเชอมนในตนเอง

เครองมอ/อปกรณและวสดในการทดลอง

เครองมอ/อปกรณ วสด 1. แผงทดลองวงจรไฟฟา จ านวน 1 ชด 2. มลตมเตอรแบบดจตอล จ านวน 1 เครอง

1. รางถานไฟฉาย ขนาด AA แรงดนไฟฟา 1.5 V 1.1 รางถานไฟฉาย แบบใส 1 กอน จ านวน 4 อน 1.2 รางถานไฟฉาย แบบใส 2 กอน จ านวน 2 อน 2. ถานไฟฉาย ขนาด AA แรงดนไฟฟา 1.5 V จ านวน 4 กอน 3. ตวตานทาน 5 จ านวน 1 ตว

ล าดบขนการทดลอง 1. การทดลองท 1.1 การตอเซลลไฟฟาแบบอนกรม

1.1 ตอถานไฟฉาย จ านวน 4 กอน ตามรปท 1.3

ก) รางถานไฟฉายแบบใส 1 กอน ส าหรบตอทดลอง

1.5 V 1.5 V 1.5 V

E3E2E1

1.5 V

E4

V

A B C D E

VA-E

ข) ถานไฟฉายตออนกรมกน 4 กอน รปท 1.3 การทดลองท 1.1

Page 26: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

26

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบงานท 1 หนาท 3/6

1.2 วดแรงดนไฟฟาระหวางจดทก าหนด บนทกคาทวดไดลงในตารางท 1.1 1.3 ค านวณคาแรงดนไฟฟาระหวางจดทก าหนด บนทกคาทค านวณไดลงในตารางท 1.1 1.4 ค านวณรอยละของความแตกตางระหวางคาทวดไดกบคาทค านวณได

ตารางท 1.1 บนทกผลการทดลอง

แรงดนไฟฟา ระหวางจดทวด

A-B A-C A-D A-E

คาทวดได (V) VA-B = ..........V VA-C = ..........V VA-D = ..........V VA-E = ..........V คาทค านวณได (V) VA-B = ..........V VA-C = ..........V VA-D = ..........V VA-E = ..........V รอยละของความแตกตาง

1.5 ตอถานไฟฉาย จ านวน 4 กอน โดยสลบขวกอนท 4 ตามรปท 1.4

1.5 V 1.5 V 1.5 V

E3E2E1

1.5 V

E4

V

A B C D E

VA-E รปท 1.4

ผลการวด VA-E = ................V แรงดนไฟฟาเพมขน เนองจาก................................................................................. แรงดนไฟฟาลดลง เนองจาก................................................................................... 1.6 ตอถานไฟฉาย และน าตวตานทาน 5 มาตอ ท าการวดกระแสไฟฟาตามรปท 1.5

R 5

1.5 V 1.5 V 1.5 V

E3E2E1

A

1.5 V

E4

= I รปท 1.5

ผลการวดกระแสไฟฟา I = ....................A

Page 27: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

27

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบงานท 1 หนาท 4/6

2. การทดลองท 1.2 การตอเซลลไฟฟาแบบขนาน 2.1 ตอถานไฟฉาย จ านวน 4 กอน โดยตอขนานครงละ 1 กอน ตามรปท 1.6

E3 E2 E11.5 V 1.5 V 1.5 VE4 1.5 V VA

B

รปท 1.6 การทดลองท 1.2

2.2 วดแรงดนไฟฟาระหวางจด A-B ครงละเซลล บนทกคาทวดไดลงในตารางท 1.2 2.3 ค านวณคาแรงดนไฟฟาระหวางจด A-B บนทกคาทค านวณไดลงในตารางท 1.2 2.4 ค านวณรอยละของความแตกตางระหวางคาทวดไดกบคาทค านวณได

ตารางท 1.2 บนทกผลการทดลอง

จ านวนเซลลทตอขนาน 1 เซลล 2 เซลล 3 เซลล 4 เซลล คาทวดได (V) .................V .................V .................V .................V คาทค านวณได (V) .................V .................V .................V .................V รอยละของความแตกตาง ..................... ..................... ..................... .....................

2.5 ตอถานไฟฉาย และน าตวตานทาน 5 มาตอ ท าการวดกระแสไฟฟาตามรปท 1.7

E3 E2 E11.5 V 1.5 V 1.5 VE4 1.5 V A

R 5=

I

รปท 1.7

ผลการวดกระแสไฟฟา I = ....................A

Page 28: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

28

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบงานท 1 หนาท 5/6

3. การทดลองท 1.3 การตอเซลลไฟฟาแบบผสม 3.1 ตอถานไฟฉาย จ านวน 4 กอน ตามรปท 1.8

ก) รางถานไฟฉายแบบใส 2 กอน จ านวน 2 อน ส าหรบตอทดลอง E1

1.5 V

V

A B E2

1.5 V

E3

1.5 VE4

1.5 V

C

ข) ถานไฟฉายตอแบบผสม รปท 1.8 การทดลองท 1.3

3.2 วดแรงดนไฟฟาระหวางจดทก าหนด บนทกคาทวดไดลงในตารางท 1.3 3.3 ค านวณคาแรงดนไฟฟาระหวางจดทก าหนด บนทกคาทค านวณไดลงในตารางท 1.3 3.4 ค านวณรอยละของความแตกตางระหวางคาทวดไดกบคาทค านวณได

ตารางท 1.3 บนทกผลการทดลอง

แรงดนไฟฟาระหวางจด A-B B-C A-C คาทวดได (V) VA-B = ...............V VB-C = ...............V VA-C = ...............V คาทค านวณได (V) VA-B = ...............V VB-C = ...............V VA-C = ...............V รอยละของความแตกตาง ..................... ..................... .....................

Page 29: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

29

วงจรไฟฟากระแสตรง (2104–2202) ใบงานท 1 หนาท 6/6

ค าถามหลงการทดลอง 1.1 จากตารางท 1.1 แรงดนไฟฟารวมของเซลล เปนไปตามสมการ ET = E1 + E2 +E3 หรอไม อยางไร

1.2 จากตารางท 1.2 แรงดนไฟฟารวมของเซลลทตอขนาน มคาเทากน จรงหรอไม เพราะอะไร

1.3 จากตารางท 1.3 จงอธบายผลการทดลอง วาเปนไปตามคณสมบตของการตอเซลลแบบอนกรมและแบบขนานรวมกนหรอไม อยางไร

1.4 กระแสไฟฟาตามการทดลองขอ 1.6 กบขอ 2.5 มคาเทากนหรอตางกนหรอไม เพราะอะไร

สรปผลการทดลอง

จงสรปคณสมบตของเซลลไฟฟาเมอตออนกรม ขนานและผสม โดยใชผลจากการทดลอง

Page 30: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

30

แบบประเมนผล ใบงานท 1 เซลลไฟฟาและการวดทางไฟฟา

ชอ - สกล....................................................................................สาขา/ชน/กลม...........................................

รายการ คะแนน หมายเหต

ขนกอนการทดลอง 1) จดเตรยมเครองมอ/อปกรณ 2) ตรวจเครองมอ/อปกรณกอนทดลอง

2 2

1 1

ขนการทดลอง 3) การทดลองท 1.1 4) การทดลองท 1.2 5) การทดลองท 1.3

7 7 7

5 5 5

3 3 3

1 1 1

ขนสรปผล 6) ตอบค าถามหลงการทดลอง 7) สรปผลการทดลอง 8) น าเสนอผลการทดลอง

4 7 4

3 5 3

2 3 2

1 1 1

ขนหลงการทดลอง 9) จดเกบเครองมอ/อปกรณและวสด 10) ท าความสะอาดบรเวณปฏบตการทดลอง 11) สงใบงานตามก าหนด

4 4

3 3

2 2 2

1 1 1

คะแนนทได รวมคะแนน

ผลการประเมน (คะแนนเตม 50 คะแนน)

ดมาก (คะแนนอยในชวง 40–50 คะแนน) ด (คะแนนอยในชวง 35–39 คะแนน) พอใช (คะแนนอยในชวง 30–34 คะแนน) ปรบปรง (คะแนนอยในชวง 25–29 คะแนน) ไมผาน (คะแนนต ากวา 25 คะแนน)

ลงชอ (.....................................................) ผประเมน

Page 31: หน่วยที่ 1 - kroobannok.com · แรงดันไฟฟ้า ความแตกต่างของค่าที่ได้นี้เองคือ แรงดันไฟฟ้า

31

แบบประเมนคณธรรม จรยธรรม เจตคตและคานยมทพงประสงค ใบงานท 1 เซลลไฟฟาและการวดทางไฟฟา

ชอ – สกล สมาชกในกลม วนท..........เดอน................. พ.ศ. ................. 1. นาย/น.ส. .........................................................................สาขา/ชน/กลม........................................ 2. นาย/น.ส. .........................................................................สาขา/ชน/กลม........................................ 3. นาย/น.ส. .........................................................................สาขา/ชน/กลม........................................ 4. นาย/น.ส. .........................................................................สาขา/ชน/กลม........................................

ค าชแจง 1. ใหผเรยนประเมนตนเองและใหสมาชกในกลมหนงคนประเมนซงกนและกนในหวขอทผสอน ไดก าหนดและแจงไว 2. การประเมนแตละขอมคะแนนขอละ 4 คะแนน ก าหนดเกณฑการใหคะแนน คอ

4 คะแนน หมายถง ดมาก , 3 คะแนน หมายถง ด , 2 คะแนน หมายถง พอใช 1 คะแนน หมายถง ตองปรบปรง

3. ผสอนท าการประเมนและหาคะแนนเฉลยของผเรยนแตละคนตอไป

ท คณธรรม จรยธรรม เจตคตและคานยมทพงประสงค

สงเกตจากพฤตกรรม ผประเมน

ตนเอง

สม

าชก

ผสอน

1. ความมมนษยสมพนธ ชวยเหลอเพอนสมาชกใหความรวมมอท างานกลม พดจาสภาพ ฯลฯ 2. ความมวนย ตรงตอเวลาทงการเขาเรยนและการสงงาน ท างานตามขนตอน

ค านงถงความปลอดภยฯลฯ

3. ความรบผดชอบ กลารบผดและรบชอบในสงทตนท า รกษาความสะอาด ฯลฯ 4. ความเชอมนในตนเอง กลาแสดงออกในการปฏบตงาน กลาแสดงความคดเหน ฯลฯ 5. ความซอสตยสจรต ไมคดลอกผลงานคนอน ตรวจผลงานของตนเองและของผอนดวย

ความซอสตย ฯลฯ

6. ความประหยด ใชวสดอปกรณ เครองมอและใชพลงงานไฟฟาในการเรยนอยางประหยด ฯลฯ

7. ความสนใจใฝร กระตอรอรน พงตนเองเปนหลก ศกษาหาความรเพมเตม ฯลฯ 8. ความรกสามคค รบฟงความเหนผอน รวมใจกนท างาน รจกแบงบน มน าใจฯลฯ 9. ความคดรเรมสรางสรรค ปรบวธการเรยนของตนเองใหดขน คดแกปญหาแปลกใหม ฯลฯ 10 ความพงพอใจในผลงานทท า พอใจในผลงานของตนเองทตงใจท างานอยางดทสด ฯลฯ

รวม รวมเฉลย

(ทมา: มงคล ธระ. 2541: 39)