ใบความรู้

1 ใบความรู้ เรือ่ ง กฎของโอหม์ กาลงั ไฟฟ้า และพลังงาน

2 ใบความรู้ เรอ่ื ง กฎของโอห์ม กาลงั ไฟฟ้า และพลงั งาน กฎของโอหม์ กำหนดขึ้นมำจำกคำมสัมพนั ธ์ของแรงดัน กระแส และควำม ตำ้ นทำน เกิดขึน้ ตำมควำมเป็นจริงของกำรทำงำนในวงจรไฟฟ้ำ คือ วงจรไฟฟ้ำต้อง ประกอบดว้ ยส่วนประกอบอยำ่ งนอ้ ย 3 ส่วน คือ แรงดนั กระแส และควำม ต้ำนทำน วงจรไฟฟำ้ จงึ สำมำรถทำงำนได้ ควำมสัมพันธ์เปน็ ดงั น้ี จำนนของกระแสทไี่ หลใน วงจรไฟฟ้ำ เปล่ยี นแปลงไปตำมคำ่ แรงดันทจ่ี ำ่ ยให้กับวงจรน้นั แตเ่ ปลย่ี นแปลงเปน็ ส่วนกลบั กบั ควำมต้ำนทำนในวงจร ศักย์ไฟฟา้ ศักยไ์ ฟฟา้ หรอื เรียกวำ่ ศักดำไฟฟำ้ คอื ระดับของพลงั งำนศกั ย์ไฟฟ้ำ ณ จุดใดๆ ใน สนำมไฟฟำ้ จำกรปู ศักยไ์ ฟฟ้ำที่ A สงู กว่ำศกั ยไ์ ฟฟำ้ ที่ B เพรำะว่ำพลงั งำนศักยไ์ ฟฟำ้ ท่ี A สูง กวำ่ ท่ี B ศกั ย์ไฟฟำ้ มี 2 ชนิด คอื ศักยไ์ ฟฟำ้ บวก เป็นศักยข์ องจดุ ทอี่ ยู่ในสนำมของประจุบวก และศกั ย์ไฟฟ้ำลบ เป็นศักยข์ องจุดทอ่ี ยใู่ นสนำมของประจลุ บ ศกั ย์ไฟฟ้ำจะมคี ำ่ มำกทสี่ ุดที่ ประจตุ น้ กำเนิดสนำม และมคี ำ่ นอ้ ยลง เมื่อหำ่ งออกไป จนกระทั่งเป็นศนู ยท์ ่ี ระยะอนนั ต์ (infinity) ในกำรวัดศักย์ไฟฟำ้ ณ จดุ ใดๆ วัดจำกจำนวนพลงั งำนศักยไ์ ฟฟำ้ ทเ่ี กิดจำกกำร เคลอื่ นประจุทดสอบ +1 หนว่ ย ไปยงั จดุ นนั้ ดงั นนั้ จงึ ใหน้ ิยำมของศักย์ไฟฟ้ำไดว้ ำ่ ศกั ยไ์ ฟฟำ้ ณ จุดใดๆ ในสนำมไฟฟำ้ คอื พลังงำนน้สี ิ้นเปลอื งไปในกำรเคลอ่ื นประจุ ทดสอบ +1 หน่วย ประจุจำก infinity มำยงั จดุ น้นั หรอื จำกจดุ น้ันไปยงั infinity ศักย์ไฟฟำ้ มหี นว่ ยเปน็ 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 และตัวตำ้ นทำนหรอื อุปกรณ์ ไฟฟ้ำท่ีจะ ใส่เขำ้ ไปในวงจร ไฟฟำ้ นั้น ๆ เพรำะฉะนัน้ ควำมสำคญั ของ วงจร ท่ีจะต้องคำนงึ ถึงเม่อื มีกำรต่อวงจรไฟฟำ้ ใดๆ เกดิ ขน้ึ คอื ทำอยำ่ ง ไรจึงจะไมใ่ ห้กระแสไฟฟำ้ ไหล ผำ่ นเขำ้ ไปในวงจรมำกเกนิ ไป ซง่ึ จะ ทำให้อุปกรณ์ ไฟฟำ้ ชำรุดเสยี หำย หรอื วงจรไหมเ้ สียหำยได ้ ยอร์จซีมอนโอหม์ 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