ใบความรู้ที่ 1

1 ใบความรทู้ ่ี 1 เร่อื ง กฎของโอห์ม กาลังไฟฟ้า และพลังงาน

2 ใบความรูท้ ี่ 1 เรื่อง กฎของโอห์ม กาลงั ไฟฟา้ และพลงั งาน กฎของโอหม์ กำหนดขึน้ มำจำกคำมสัมพันธ์ของแรงดัน กระแส และควำม ตำ้ นทำน เกิดข้ึนตำมควำมเปน็ จริงของกำรทำงำนในวงจรไฟฟำ้ คอื วงจรไฟฟำ้ ต้อง ประกอบด้วยส่วนประกอบอย่ำงนอ้ ย 3 สว่ น คอื แรงดนั กระแส และควำม ตำ้ นทำน วงจรไฟฟำ้ จงึ สำมำรถทำงำนได้ ควำมสมั พันธ์เป็นดังน้ี จำนนของกระแสที่ไหลใน วงจรไฟฟำ้ เปลีย่ นแปลงไปตำมคำ่ แรงดันท่ีจำ่ ยให้กับวงจรนัน้ แต่เปลยี่ นแปลงเปน็ สว่ นกลบั กบั ควำมต้ำนทำนในวงจร ศักยไ์ ฟฟา้ ศกั ยไ์ ฟฟา้ หรอื เรยี กวำ่ ศกั ดำไฟฟำ้ คอื ระดบั ของพลังงำนศักย์ไฟฟ้ำ ณ จุดใดๆ ใน สนำมไฟฟำ้ จำกรปู ศกั ยไ์ ฟฟำ้ ท่ี A สงู กวำ่ ศกั ยไ์ ฟฟำ้ ท่ี B เพรำะวำ่ พลงั งำนศักยไ์ ฟฟำ้ ที่ A สูง กวำ่ ที่ B ศักยไ์ ฟฟำ้ มี 2 ชนดิ คือ ศักยไ์ ฟฟำ้ บวก เปน็ ศกั ย์ของจดุ ที่อยใู่ นสนำมของประจุบวก และศกั ยไ์ ฟฟ้ำลบ เปน็ ศักย์ของจดุ ทอี่ ยใู่ นสนำมของประจลุ บ ศกั ยไ์ ฟฟ้ำจะมคี ่ำมำกทสี่ ดุ ที่ ประจุต้นกำเนดิ สนำม และมคี ่ำนอ้ ยลง เมอ่ื หำ่ งออกไป จนกระทงั่ เปน็ ศนู ย์ที่ ระยะอนนั ต์ (infinity) ในกำรวัดศกั ยไ์ ฟฟ้ำ ณ จดุ ใดๆ วัดจำกจำนวนพลังงำนศักยไ์ ฟฟำ้ ทเ่ี กดิ จำกกำร เคลอ่ื นประจทุ ดสอบ +1 หน่วย ไปยงั จดุ นนั้ ดงั นน้ั จงึ ใหน้ ยิ ำมของศกั ยไ์ ฟฟำ้ ไดว้ ำ่ ศกั ยไ์ ฟฟำ้ ณ จดุ ใดๆ ในสนำมไฟฟำ้ คือ พลงั งำนนี้สิ้นเปลอื งไปในกำรเคลื่อนประจุ ทดสอบ +1 หนว่ ย ประจจุ ำก infinity มำยงั จุดนั้น หรอื จำกจดุ นนั้ ไปยัง infinity ศกั ย์ไฟฟำ้ มีหน่วยเปน็ โวลต์

3 ควำมตำ่ งศักย์ไฟฟ้ำ( Potential difference) ควำมตำ่ งศักยข์ องศกั ย์ไฟฟำ้ ระหว่ำง จดุ 2 จุด มีคำ่ เท่ำกับกำรเปล่ียนแปลงพลงั งำนเม่อื ประจุไฟฟำ้ บวกหน่งึ หน่วยเคลื่อนท่ี จำกจุด หนงึ่ ไปยังอกี จุดหนงึ่ ในสนำมไฟฟำ้ หน่วยของควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ำคอื โวลต์ บำงทีเรยี กควำม ตำ่ งศักย์ไฟฟ้ำว่ำ โวลเตจ พลงั งำนไฟฟำ้ จะเปลย่ี น ไป 1 จูล เม่ือประจไุ ฟฟำ้ 1 คลู อมบ์ เคลื่อนทร่ี ะหวำ่ งจุดสองจุดทมี่ ีควำมตำ่ งศักย์ 1 โวลต์ มี กำรกำหนดจดุ อำ้ งอิง จดุ หนึง่ (ตอ่ ลงดิน) ใหม้ ีศกั ยไ์ ฟฟำ้ ศูนย์ จดุ สมศักย์( Equipotential) หมำยถึงผิวที่มศี กั ย์ไฟฟำ้ คงที่

4 กฏของโอห์ม ยอร์จ ซมี อน โอหม์ นักฟสิ กิ ส์ชำวเยอรมัน กฎของโอหม์ ในวงจรไฟฟำ้ ใด ๆ จะประกอบดว้ ยส่วนสำคญั 3 ส่วน คอื แหลง่ จ่ำย พลังงำนไฟฟำ้ และตวั ตำ้ นทำนหรอื อุปกรณ์ ไฟฟ้ำท่ีจะ ใส่เขำ้ ไปในวงจร ไฟฟำ้ นั้น ๆ เพรำะฉะนัน้ ควำมสำคญั ของ วงจร ท่ีจะต้องคำนงึ ถึงเม่อื มีกำรต่อวงจรไฟฟำ้ ใดๆ เกดิ ขน้ึ คอื ทำอยำ่ ง ไรจึงจะไมใ่ ห้กระแสไฟฟ้ำไหล ผำ่ นเขำ้ ไปในวงจรมำกเกนิ ไป ซง่ึ จะ ทำให้อุปกรณ์ ไฟฟำ้ ชำรุดเสยี หำย หรอื วงจรไหม้เสียหำยได ้ ยอร์จซมี อนโอหม์ นกั ฟสิ ิกส์ชำวเยอรมนั ให้ ควำม สำคัญ ของ วงจรไฟฟำ้ และสรปุ เป็นกฎออกมำดังน้ี คอื 1. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟำ้ ที่ไหลในวงจรน้นั จะเปน็ ปฏภิ ำคโดยตรงกบั แรงดนั ไฟฟำ้ 2. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟำ้ ทไ่ี หลในวงจรนั้นจะเป็นปฏิภำคโดยกลับกับควำมตำ้ นทำน ไฟฟำ้

5 เมอื่ รวมควำมสมั พันธ์ทง้ั 2 เข้ำดว้ ยกนั และเมอื่ K เปน็ ค่ำคงท่ีของตวั นำไฟฟ้ำ จะได้ สูตร ถำ้ ให้ควำมตำ้ นทำนไฟฟำ้ เท่ำเดมิ ตอ่ อยูก่ บั วงจรใด ๆ แรงดนั ไฟฟำ้ ท่เี พ่ิมขึ้นจะทำ ให้กระแสไฟฟ้ำเพม่ิ ขน้ึ ตำมควำมสมั พันธซ์ ึ่งกัน และกนั เช่น แรงดันไฟฟ้ำ 10 โวลต์ ไฟฟำ้ กระแสตรงตอ่ อย่กู ับควำมตำ้ นทำนไฟฟ้ำ 20 โอห์ม จะมีกระแส ไฟฟำ้ ไหลผำ่ นวงจร 1 แอมแปร์ ดังรูป แตถ่ ำ้ เปลี่ยนเปน็ แรงดันไฟฟำ้ 40 โวลต์ กระแสไฟฟำ้ กจ็ ะเพมิ่ ขน้ึ ตำมทนั ที หรอื ใน ทำนองเดยี วกัน ถำ้ ควำมต้ำนทำนไฟฟำ้ เปลย่ี นแปลงไป แรงดันไฟฟ้ำคงที่ กระแสไฟฟำ้ จะ เปลย่ี นตำมไปด้วย ควำมตำ้ นทำนไฟฟำ้ เพมิ่ ข้นึ กระแสไฟฟำ้ ที่ได้จะลดลง ควำมต้ำนทำนไฟฟำ้ ลดลง กระแสไฟฟำ้ ทไี่ ดจ้ ะเพม่ิ ข้ึน

6 การแกป้ ัญหาวงจรไฟฟ้าด้วยกฏของโอห์ม กำรนำกฎของโอหม์ ไปใชง้ ำน สิง่ สำคญั ทจ่ี ะตอ้ งจำเปน็ พ้นื ฐำน คอื หนว่ ยของ ปริมำณไฟฟำ้ ทใ่ี ช้งำนแต่ละชนิดตอ้ งอยู่ในหน่วยมำตรฐำนดังนี้ I = กระแส หน่วยมำตรฐำนเปน็ แอมแปร์ R = ควำมต้ำนทำน หนว่ ยมำตรฐำนเปน็ โอหม์ E = แรงดัน หนว่ ยมำตรฐำนเป็นโวลต์ ในกำรคำนวณค่ำแตล่ ะครั้งตอ้ งทำกำรแปลงหนว่ ยของปรมิ ำณไฟฟำ้ ทเ่ี ก่ยี วขอ้ งทงั้ หมดให้อยู่ในหนว่ ยมำตรฐำนกอ่ นจงึ สำมำรถคำนวณได้ เพ่อื ไมใ่ ห้เกดิ ควำมควำมผดิ พลำดจำก ผลลพั ธ์ทค่ี ำนวณออกมำได้ กาลังไฟฟ้าและพลงั งานไฟฟา้ กาลังไฟฟา้ (Electrical Power) กำลงั ไฟฟำ้ ในทำงไฟฟ้ำใชส้ ัญลักษณ์ P มีหนว่ ยเป็นวตั ต์ หมำยถึง ปรมิ ำณไฟฟำ้ ทีม่ ี แรงดนั ไฟฟำ้ และกระแสไฟฟ้ำใชไ้ ปให้กับอุปกรณ์ มีคำ่ เทำ่ กับแรงดันไฟฟำ้ คณู กบั กระแสไฟฟ้ำ

ควำมสมั พันธ์ P ~ E และ P ~ I 7 เพรำะฉะนน้ั P = E x I มีหน่วยเป็นวัตต์ ( W) แต่ I=E/R แทนค่ำ P = E • ( E / R ) เพรำะฉะนน้ั P = E2 / R แต่ E = I • R แทนคำ่ P = ( I • R ) • I เพรำะฉะนนั้ P = I 2 • R ในทางกลกาลงั จะวดั เปน็ หน่วยของแรงม้า(HP, Horse Power) ,1 HP = 746 วตั ต์ พลังงานไฟฟ้า (Electric Energy),W Kilowatt Hour Meter หมำยถงึ พลังงำนไฟฟ้ำ (W) เป็นปริมำณไฟฟำ้ ทอี่ ุปกรณไ์ ฟฟำ้ ใชไ้ ปทง้ั หมด หรือ แหล่งจำ่ ยไฟฟำ้ จ่ำยใหท้ ้ังหมด คิดในช่วงระยะเวลำใดเวลำหนึ่ง มหี นว่ ยเป็น วัตต์ – ชม.(Wh) W = P x t หน่วยวดั เปน็ W-h การคิดคา่ กระแสไฟฟ้าคดิ จากหน่วยยูนติ (KW –h) จะได้ 1,000 W – h = 1 Unit 1 KW-h = 1 Unit

8 หรอื พลงั งำนไฟฟำ้ อำจวัดเป็นหน่วย จลู (J) เมื่อ เมือ่ 1 J = 1 วตั ต์ – วินำที เพรำะฉะน้นั 1Wh(1 วัตต-์ ชวั่ โมง) = 1 W x 3600 วนิ ำที = 3600 W – s (วัตต์ - วินำที) 3600 W –s = 3600 J W = P x t เมอื่ P = V • I ดังนน้ั W = V • I x t