วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น

วงจรไฟฟ้าเบ้ืองตน้

จุดประสงค์  1. อธิบายองคป์ ระกอบของวงจรไฟฟ้าได้  2. ประกอบวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม ขนาน และผสมได้  3. คานวนค่าแรงดนั กระแส และความตา้ นทานรวมของวงจรไฟฟ้าได้

องคป์ ระกอบของวงจรไฟฟ้า  วงจรไฟฟ้าคือการนาแหล่งจ่ายไฟฟ้า จ่ายแรงดนั และกระแสใหก้ บั โหลดโดยใชล้ วดตวั นา ซ่ึงในวงจรไฟฟ้ากระแสตรรงจะต่อ จากขวั่ บวกไปยงั ขว่ั ลบ และใชส้ วติ ชเ์ ป็นการปิ ดเปิ ดการไหลของกระแสไฟฟ้า การท่ีจะทาใหแ้ รงดนั ไหลผา่ นโหลดไดจ้ ะตอ้ ง ตอ้ งมีองคป์ ระกอบของวงจรไฟฟ้าดงั น้ี  1. แหล่งจ่าย  2. ลวดตวั นา  3. โหลดทางไฟฟ้า  4. สวติ ช์  5. ฟิ วส์

ตวั ตา้ นทาน  ตวั ตา้ นทานไฟฟ้า (Resistor) เป็นอุปกรณ์ท่ีผลิตข้ึนมามีค่าเฉพาะค่าค่าหน่ึงที่ใชใ้ นการตา้ นการไหลของกระแสไฟฟ้าซ่ึงเป็นอุปกรณ์ท่ีมีใชม้ าก ที่สุดใน วงจรอิเลก็ ทรอนิกส์มกั เรียกส้นั ๆ วา่ อาร์ “R” มีคุณสมบตั ิในการลดกระแสและแรงดนั ไฟฟ้า โดยสามารถนาไปใช้ ไดท้ ้งั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรง และแรงดนั ไฟฟ้ากระแสสลบั สญั ลกั ษณ์ของความตา้ นทาน

หน่วยของความตา้ นทาน (Resistance)  คา่ ความตา้ นทานของตวั ตา้ นทาน ถูกกาหนดใหม้ ีหน่วยเรียกเป็น โอห์ม (OHM) เขียนแทนดว้ ยเคร่ืองหมายอกั ษรกรีก โบราณ คือ Ω (โอ เมกา้ หรือ โอห์ม) ซ่ึงไดจ้ ากค่ามาตรฐาน โดยการเอาแรงดนั ไฟฟ้า 1 โวลต์ ต่อกบั ความตา้ นทาน 1 โอห์ม และทาใหม้ ีกระแสไหลในวงจร 1 แอมแปร์ ประกอบดว้ ย หน่วยค่าความตา้ นทานต่าง ๆ ดงั น้ี 1000 Ω(โอห์ม) เท่ากบั 1 KΩ (กิโลโอห์ม) 1000 KΩ (กิโลโอห์ม) เท่ากบั 1 MΩ (เมกกะโอห์ม) ตวั ตา้ นทาน บอกคา่ ความสามารถในการทนกาลงั ไฟฟ้ามีหน่วยเป็น วตั ต์ (Watt)

ชนิดของตวั ความตา้ นทาน  เมื่อพิจารณาถึงตวั ความตา้ นทานใหด้ ีแลว้ เราพอท่ีจะแบ่งตวั ความตา้ นทานออกเป็น 2 ลกั ษณะ คือ 1.1 แบ่งตามชนิดของวสั ดุที่ใชท้ าตวั ความตา้ นทาน 1.2 แบ่งตามชนิดการใชง้ านของตวั ความตา้ นทาน

1.1แบ่งตามชนิดของวสั ดุท่ีใชท้ าตวั ความตา้ นทาน  ตัวความตา้ นทานท่แี บ่งตามวสั ดทุ ใี่ ห้ทานน้ั มอี ยู่ 2 ชนดิ คือ วสั ดปุ ระเภทโลหะ (Metallic) และวสั ดปุ ระเภท อโลหะ (No Metallic) วสั ดุ ประเภทโลหะ ท่ใี ชท้ าตัวความต้านทานน้ีส่วนมากจะใชเ้ ส้นลวดเลก็ ๆ หรือแถบลวด (Ribbon) พนั บนฉนวนทเ่ี ปน็ แกนของ ตวั ความตา้ นทาน และท่ปี ลายท้งั สองขา้ งของขดลวดจะตอ่ ขาออกมาใช้งาน แล้วเคลอื บดว้ ยฉนวนอกี ทหี นึ่ง อปุ กรณ์ ตัวความ ตา้ นทาน ทีใ่ ช้เสน้ ลวดพนั ใหเ้ กดิ คา่ ความต้านทานน้สี ่วนมากจะเปน็ พวกไวร์วาวดร์ ซี ี สเตอร์ (Wire Wound Resistors) ตวั ความ ต้านทานแบบน้ีจะมคี า่ ความตา้ นทานทแ่ี นน่ อนและคา่ ความคลาดเคลอ่ื น น้อย ทส่ี ดุ แตจ่ ะเป็นตัวความตา้ นทานท่ีมีขนาดใหญ่ และอตั ราทนกาลังไฟฟ้า (วตั ต)์ ได้สงู วัสดุประเภทอโลหะ ท่ีใช้ทาตวั ความต้านทานน้ี ได้แก่ ผงคาร์บอน (Carbon) หรอื ผงการไฟต์ (Graphite) ทอ่ี ดั ตัวกันแนน่ เปน็ แทง่ และใช้ฉนวนหุม้ เพือ่ ปอ้ งกันความชนื้ แลว้ ตอ่ ขาออกมาใชง้ านจากคุณสมบัติเฉพาะตัวของผลคารบ์ อน และกราไฟตท์ ่มี ีค่า ความตา้ นทานสงู มากๆ นจ้ี งึ สามารถนามาใช้ทาเปน็ ตวั ความต้านทานทมี่ คี า่ สงู ๆ ได้ แตจ่ ะมขี นาดเล็กลง ตวั ความต้านทานประเภทนี้ จะมีค่าความคลาดเคลือ่ นของความต้านทานมาก และอัตราทนกาลังไฟฟา้ ได้ไม่สงู มากนัก

1.2 แบ่งตามชนิด การใชง้ านของตวั ความตา้ นทาน  ตัวความตา้ นทานในการใชง้ านของวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ พอทจ่ี ะแบง่ เปน็ ชนดิ ต่าง ๆ ดังรายละเอยี ดทจี่ ะกล่าวถึงตอ่ ไป โดยไม่ถือ ว่าตวั ความตา้ นทานนั้น จะทามาจากวัสดุประเภท โลหะ หรอื อโลหะ ก็ตาม ซ่งึ สามารถแบ่งไดด้ ังนี้  1. ตัวความตา้ นทาน ชนดิ คา่ คงท่ี (Fixed Resistors)  2. ตัวความต้านทาน ชนดิ เปล่ียนค่าได้ (Variable Resistors)  3. ตวั ความต้านทาน ชนิดปรบั แต่งค่าได้ (Adjustable Resistors)  4. ตวั ความต้านทาน ชนดิ แบ่งค่าได้ (Tapped Resistors)  5. ตัวความต้านทานชนดิ พิเศษ (Special Resistors)

การอ่านคา่ ความตา้ นทาน  ค่าความตา้ นทานโดยส่วนใหญจ่ ะใชร้ หสั แถบสีหรืออาจจะพมิ พค์ ่าติดไวบ้ น ตวั ตา้ นทาน ถา้ เป็นการพิมพค์ ่าติดไวบ้ นตวั ตา้ นทานมกั จะเป็นตวั ตา้ นทานท่ี มีอตั ราทนกาลงั วตั ตส์ ูง ส่วนตวั ตา้ นทานที่มีอตั ราทนกาลงั วตั ตต์ ่ามกั จะใช้ รหสั แถบสี ที่นิยมใชม้ ี 4 แถบสีและ 5 แถบสี

ตวั อยา่ ง ตวั ตา้ นทานมีรหสั แถบสี สม้ แดง น้าตาล และทอง มีความตา้ นทานก่ีโอห์ม ? ตวั ตา้ นทานน้ีมีความตา้ นทาน 320 คา่ ผดิ พลาด 5 เปอร์เซ็นต์

ตวั อยา่ ง ตวั ตา้ นทานมีรหสั แถบสี เหลือง เทา แดง สม้ และน้าตาล มีความตา้ นทานก่ีโอห์ม ? ตวั ตา้ นทานน้ีมีความตา้ นทาน482 K คา่ ผดิ พลาด 1 เปอร์เซ็นต์

วงจรอนุกรม  วงจรอนุกรมคือ การนาโหลดมาต่อ เรียงกนั โดยใหป้ ลายตวั แรกต่อกบั ปลายตวั ถดั ไป หรือการนาโหลดต้งั แต่ สองตวั มาเรียงต่อกนั แบบอนั ดบั ทาให้ เกิดกระแสไหลไปในทิศทางเดียวกนั

วธิ ีการคานวณ

วงจรขนาน  วงจรขนานคือ การนาโหลดมาต่อขนานกนั หรือต่อคร่อมกนั ต้งั แต่สองตวั ข้ึนไป โดยนาปลายของโหลดท้งั สอง ขา้ งมาต่อรวมกนั

วธิ ีการคานวณ

วงจรผสม  วงจรผสมคือ การนาโหลดมาต่ออนุกรมและขนานร่วมกนั ภายในวงจรเดียวกนั

วธิ ีการคานวณ

สูตรการคานวนค่าแรงดนั และ กระแสไฟฟ้า  กาลงั ไฟฟ้า (P) มีหน่วยเป็น วัตต์ (W)  แรงดันไฟฟ้า (E) มีหน่วยเปน็ โวลท์ (V)  กระแสไฟฟา้ (I) มหี นว่ ยเป็น แอมป์ (A) ทง้ั 3 คา่ ดา้ นบน จะมีความสัมพนั ธก์ ัน โดยสามารถเขียนเปน็ สตู ร สมการไดด้ ังนี้ กาลงั ไฟฟา้ = แรงดนั ไฟฟ้า x กระแสไฟฟ้า ==> P = E I กระแสไฟฟ้า = กาลังไฟฟ้า ÷ แรงดนั ไฟฟา้ ==> I = P/E แรงดนั ไฟฟ้า = กาลงั ไฟฟ้า ÷ กระแสไฟฟา้ ==> E = P/I