elect lesson1

2100-1006 งานไฟฟา และอิเลก็ ทรอนกิ สเ บ้อื งตน 1-3-2คําอธิบายรายวิชา ศึกษาและปฏบิ ตั ิงานเกี่ยวกับหลกั ความปลอดภยั ในการปฏิบตั งิ านไฟฟาและอิเลก็ ทรอนิกสแหลง กําเนิดไฟฟา กฎของโอหม พลงั งานไฟฟา วงจรไฟฟาเบอื้ งตน วงจรไฟฟาแสงสวา ง การควบคมุ มอเตอรเบ้ืองตน อุปกรณปองกันไฟฟาและการตอสายดิน อุปกรณอิเล็กทรอนกิ ส R L C หมอแปลงไฟฟา รเี ลยไมโครโฟน ลาํ โพง อุปกรณสารกง่ึ ตัวนํา การบัดกรี การใชมัลตมิ ิเตอร เคร่ืองกําเนิดสญั ญาณ ออสซิลโลสโคปการประกอบวงจรไฟฟาและอิเล็กทรอนิกสเ บื้องตนวเิ คราะหคําอธบิ ายรายวชิ า ศึกษาเกย่ี วกับบทที่ 1 ความรเู บอ้ื งตน เกี่ยวกับไฟฟา - ความปลอดภัยในการปฏบิ ตั ิงานไฟฟา และอเิ ล็กทรอนกิ ส - การใชไฟฟา อยางปลอดภัยในบานอยอู าศยั - อะตอมและอเิ ล็กตรอน - แหลงกาํ เนิดไฟฟา - กฎของโอหม - กําลงั งานไฟฟา - พลังงานไฟฟาบทที่ 2 วงจรไฟฟา เบื้องตน - สว นประกอบของวงจรไฟฟา - วงจรไฟฟาแสงสวาง การตอ หลอดฟลอู อเรสเซนต - การควบคุมมอเตอรเบอ้ื งตนบทท่ี 3 อปุ กรณปองกนั วงจรไฟฟา - ฟว ส - เซอรก ิตเบรคเกอร - การตอสายดินบทท่ี 4 เครื่องวัดไฟฟาเบ้อื งตน

- มัลตมิ เิ ตอร *ความรเู บอ้ื งตน เกยี่ วกบั มัลติมิเตอร *ฝกใชมลั ติมิเตอรวดั ความตา นทาน - เคร่อื งกําเนิดสญั ญาณ - ออสซลิ โลสโคปบทท่ี 5 อปุ กรณไฟฟาและอิเล็กทรอนิกส - ตัวตา นทาน * การอานคาความตา นทาน - ตวั เหน่ียวนาํ - ตัวเกบ็ ประจุ - หมอ แปลงไฟฟา - รเี ลย - ไมโครโฟน - ลาํ โพง - ไดโอด - ทรานซสิ เตอร - แบบทดสอบอปุ กรณไ ฟฟา และอิเล็กทรอนกิ สบทที่ 6 การประกอบวงจรไฟฟาและอเิ ลก็ ทรอนิกสเ บื้องตน - การบัดกรี - การประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส - ฝกประกอบวงจรบนแผน ปรนิ้

จากทฤษฎีของอะตอมและอเิ ลก็ ตรอน เราสามารถสรุปไดวา อะตอมเปน สวนทเ่ี ลก็ ทส่ี ดุ ของสสาร ประกอบดว ยสวนสาํ คัญ 2 สว น คอื 1. สวนท่ีอยูกับท่ี เรียกวา นวิ เคลียส (Nucleus) 2. สวนทีเ่ คลอ่ื นท่ี ซง่ึ จะเคลื่อนท่ีอยรู อบๆ นวิ เคลียส เรยี กวา อเิ ล็กตรอน (Electron) มปี ระจุไฟฟาเปน ลบ สวนทีอ่ ยกู ับท่ี หรอื นิวเคลียส ยังประกอบไปดวย โปรตอน (Proton) ซ่งึ จะมีประจไุ ฟฟาเปน บวก และนิวตรอน(Neutron) ซงึ่ จะมีประจไุ ฟฟา เปน กลาง สวนทเ่ี คล่ือนท่ี หรอื อิเลก็ ตรอน จะเคลื่อนทร่ี อบนวิ เคลยี ส โดยจะแบง เปน ชน้ั ๆ แตล ะช้ันจะมีจํานวนอเิ ลก็ ตรอนเทา กบั 2n2 โดย n คือช้นั ทข่ี องอิเล็กตรอน เชน ช้นั ท่ี 2 จะมอี เิ ลก็ ตรอนเทา กับ 2 x 22 = 2 x 4 = 8 ตวั ช้นั ท่ี 3 จะมีอเิ ลก็ ตรอนเทา กบั 2 x 32 = 2 x 9 = 18 ตัวแตช้ันนอกสดุ เราเรยี กวา วงวาเลนซจะมีอเิ ล็กตรอนไดไ มเ กิน 8 ตวั สวนอเิ ลก็ ตรอนท่อี ยูชน้ั นอกสุดเราเรยี กวา วาเลนซอเิ ล็กตรอน หรืออเิ ล็กตรอนอสิ ระ ( Free Electron) ภาพท่ี 1 แสดงสวนประกอบของอะตอม

โดยธรรมชาติของอะตอมของสารทกุ ชนดิ จะมีจาํ นวนโปรตอนและอเิ ลก็ ตรอนเทา กัน จงึ จบั คูแ ละดงึ ดดู ซ่งึ กนั และกนั แตอิเล็กตรอนจะไมสามารถเขา มาหาโปรตอนไดเนื่องจากมแี รงเหวย่ี งจากการหมุนรอบนวิ เคลยี สท่ีมคี วามสมดุลกันอยู มลี ักษณะคลายกับระบบสุริยะจักรวาลท่ีดาวเคราะหหมุนรอบดวงอาทิตย ดงั น้ันในธรรมชาตอิ เิ ลก็ ตรอนจะไมสามารถเหวี่ยงตวั เองใหห ลดุ ออกมาจากอะตอมของมนั ได แตเราสามารถทาํ ใหอเิ ลก็ ตรอนในชน้ั นอกสดุ หลดุ ออกมาจากวงโคจรของมนั ได เพราะมันจะมแี รงดึงดูดจากโปรตอนนอ ยทีส่ ดุ โดยการจา ยแรงดนั ไฟฟาใหก ับมัน เมอื่ อิเล็กตรอนหลดุ จากอะตอมหนง่ึ โปรตอนของมันจะไปดดูอเิ ลก็ ตรอนจากอะตอมอื่นมาแทนท่ี และอะตอมที่ขาดอิเลก็ ตรอนก็จะไปดดู อเิ ลก็ ตรอนจากอะตอมอื่นๆ อกี เปน ไปตามลําดบั การที่อเิ ลก็ ตรอนถกู ดดู ไปเร่ือยๆ นีเ้ อง เราเรยี กวาเกดิ กระแสไฟฟาไหล อะตอมของสารท่มี จี ํานวนอเิ ล็กตรอนวงนอกสดุ 1 - 3 ตัว จะสามารถทาํ ใหหลุดจากวงไดง า ย เราเรยี กวา พวกตวั นาํ ไดแ กอ ะตอมของโลหะตา งๆ อะตอมของสารทมี่ จี ํานวนอิเลก็ ตรอนวงนอกสดุ 4 ตวั จะสามารถทาํ ใหหลุดจากวงไดป านกลาง เราเรียกวา พวกสารกงึ่ ตวั นําซงึ่ จะนาํ มาทาํ อุปกรณอเิ ลก็ ทรอนกิ ส เชน ทรานซิสเตอร ไดโอด เปนตน อะตอมของสารทมี่ ีจํานวนอิเลก็ ตรอนวงนอกสดุ 5 - 7 ตวั จะสามารถทาํ ใหห ลดุ จากวงไดย าก เราเรยี กวา พวกฉนวน ในทางไฟฟา เราจะนํามาทาํ เปน ฉนวนหุมตัวนาํ อะตอมของสารทมี่ จี าํ นวนอิเลก็ ตรอนวงนอกสดุ 8 ตัว จะไมสามารถทาํ ใหห ลุดจากวงได เราเรยี กวา พวกกา ซเฉอ่ื ยเน่อื งจากจะเปนอะตอมของกา ซ ซึง่ เราจะใชบ รรจใุ นหลอดไฟตา งๆ ดังนั้น ไฟฟา จึงหมายถึงการเคลื่อนท่ขี องอิเลก็ ตรอนจากอะตอมหน่ึงไปยงั อีกอะตอนหนง่ึ ภายในตวั นาํ ไฟฟา

กฎของโอหมจาํ นวนผเู ยย่ี มชมหนาน้ี กฎของโอหม เปน กฎทนี่ ักวทิ ยาศาสตรชาวเยอรมัน ชือ่ ยอส ไซมอน โอหม (Georg SimonOhm) ไดท ดลองเกี่ยวกบั ไฟฟาและไดคนพบความสัมพันธของแรงดนั ไฟฟา ความตานทานไฟฟา และกระแสไฟฟา จงึ ไดต ง้ั เปนกฎข้นึ มาใชห าคา ทางไฟฟาทั้งสามคา ขน้ึ มา และเรียกวากฎของโอหม โดยกฎของโอหมกลาววา “ ในวงจรไฟฟา ใดๆ กระแสไฟฟา จะแปรผันตรงกบั แรงดันไฟฟา และแปรผกผนั กบั ความตานทานไฟฟา ” ถาให I = กระแสไฟฟา มีหนว ยเปน แอมแปร (A) E = แรงดันไฟฟา มีหนวยเปน โวลท (V) R = ความตานทานไฟฟา มีหนว ยเปนโอหม (Ω) จะได I = E / R หรือ E = IR หรือ R = E / I จากคา ทางไฟฟาท้งั สามคา หากเราทราบคา 2 คา เราจะสามารถหาคาที่เหลอื ได จากสตู รทงั้ สามตวั อยางที่ 1 จากวงจรจงหาคากระแสไฟฟาท่ไี หลในวงจรวธิ ีทาํ จากวงจร คาท่ีทราบ E = 10 V R = 100 Ωจากกฎของโอหม สูตรหาคา กระแส I=E/Rแทนคาท่ที ราบลงในสูตร จะได I = 10 / 100 = 0.1 A ตอบ

ตัวอยา งท่ี 2 จากวงจรจงหาคาแรงดันไฟฟา ท่จี ายใหก บั วงจรวธิ ีทาํ จากวงจร คา ที่ทราบ I=2A R = 100 Ωจากกฎของโอหม สตู รหาคา แรงดันไฟฟา E = IRแทนคา ท่ีทราบลงในสตู ร จะได E = 2 X 100 = 200 V ตอบตวั อยา งท่ี 3 จากวงจรจงหาคา ความตา นทานไฟฟาของวงจรวิธที าํ จากวงจร คา ท่ีทราบ I=2A E = 50 Vจากกฎของโอหม สูตรหาคา ความตา นทานไฟฟา R=E/Iแทนคาทีท่ ราบลงในสตู ร จะได R = 50 / 2 = 25 Ω ตอบ

เราสามารถจาํ สตู รกฎของโอหมไดงายขึน้ ดว ยการเขียนใหอยใู นรปู สามเหลี่ยมกฎของโอหม ดงั นี้ วธิ กี ารใชง านสามเหลี่ยมกฎของโอหม เมื่อเราตองการหาคา อะไร ก็ใหปดคานั้นไว คา ทเี่ รามองเหน็ ก็จะเปน คาท่เี ราทราบคา ท้งั สอง ตอ งใชคาท้ังสองมาคูณหรอื หารกัน กจ็ ะไดคาํ ตอบเปนคาที่เราปดเอาไว หากคา ท้ังสองอยูในแนวเดยี วกัน กใ็ ชคาที่ทราบคาท้ังสองคูณกัน หากคา ทง้ั สองอยูในแนวบนลา ง กใ็ ชค าที่ทราบคาท้งั สองหารกนั โดยคาท่ีอยบู นเปน ตวั ตงั้ และคา ที่อยลู า งเปน ตวั หาร หรอื จาํ ไวว าคาแรงดนั ไฟฟา ( E ) ตอ งเปน ตัวต้ังเทา นน้ั หรอื จะใชวิธีอ่นื ใดทท่ี า นเขา ใจก็ได

กาํ ลงั ไฟฟาจาํ นวนผเู ย่ยี มชมหนานี้ กําลงั ไฟฟา หมายถงึ กาํ ลงั งานทีเ่ กิดขน้ึ ที่อปุ กรณไฟฟา เม่ือกระแสไฟฟา ไหลผา นอุปกรณไฟฟา มีหนว ยเปน วตั ต ( W ) ในวงจรไฟฟา กระแสตรงสามารถหาคาไดจ ากกระแสไฟฟาที่ไหลผานอุปกรณไฟฟา คณูดวยแรงดันไฟฟาทต่ี กครอมอุปกรณนั้น หรอื เขยี นเปนสูตรไดวา P = EI เมือ่ ให P = กําลงั ไฟฟา E = แรงดันไฟฟา ทต่ี กครอมอปุ กรณน ้นั I = กระแสไฟฟาท่ีไหลผา นอปุ กรณน้ันตัวอยางที่ 1 จากวงจรจงหาคา กระแสไฟฟา และกําลังไฟฟา ของวงจรวธิ ีทํา จากวงจร คาท่ีทราบ E = 10 V R = 100 Ωหาคา กระแสไฟฟา I=E/R = 10 / 100 = 0.1 Aหาคา กําลงั ไฟฟา P = EI = 10 x 0.1 = 1 W ตอบ

นอกจากนี้เรายงั สามารถนํากฎของโอหม มาประยุกตใชร วมกับกําลงั ไฟฟา ทาํ ใหสามารถหากาํ ลงั ไฟฟา ไดเ พม่ิ ขึน้ อกี 2 สูตร คอื กาํ ลังไฟฟา P = EIจากกฎของโอหม เราสามารถหาแรงดนั ไฟฟา ไดจ ากสตู ร E = IR เรานาํ คา E จากกฎของโอหมไปแทนคา E ในสูตรกาํ ลงั ไฟฟา จะได P = IRI = I2Rตัวอยา งที่ 2 จากวงจรจงหาคา กาํ ลังไฟฟา ของวงจรวธิ ีทาํ จากสูตร P = I2R จากวงจร I = 2 A R = 10 Ωแทนคา ในสตู ร P = 22 x 10 = 4 x 10 = 40 W 2. กําลงั ไฟฟา P = EIจากกฎของโอหม เราสามารถหากระแสไฟฟาไดจ ากสตู ร เรานํา คา I จากกฎของโอหม ไปแทนคา I ในสตู รกําลงั ไฟฟา จะได

ตัวอยางท่ี 3 จากวงจรจงหาคา กาํ ลังไฟฟาของวงจรจากวงจรเราไมจ าํ เปน ตอ งหา กระแสไฟฟา กอน สามารถหาไดจากสูตรประยุกตไดเ ลย ดงั นี้วธิ ที ํา จากสตู ร จากวงจร E = 10 V R = 10 Ωแทนคาในสูตร สรุป เราสามารถหาคา กําลงั ไฟฟา ในวงจรไฟฟา กระแสตรงได 3 สูตร คอื 1. P = EI 2. P = I2Rและ 3.

พลงั งานไฟฟาพลงั งานไฟฟา หมายถงึ กาํ ลังงานไฟฟา ที่อุปกรณไฟฟา ใชไปตอ หนว ยเวลา ในทนี่ พี้ ลงั งานไฟฟาคิดเปน หนวยหรือยนู ติ โดยพลงั งานไฟฟาท่ีใชไป 1 หนว ย มคี าเทา กับการใชกําลังไฟฟา 1,000 วัตต เปน เวลา 1ชว่ั โมง ( KW-h ) การคดิ คาพลงั งาน เพอื่ ใชใ นการเก็บเงินคาใชไฟฟาของการไฟฟา จากผใู ชไ ฟฟาตัวอยาง การคิดคาพลังงานไฟฟา จงหาจาํ นวนหนวยของการใชไฟฟาตอ เดือน ของบานหลงั หนึง่ เมื่อมีเครื่องใชไ ฟฟา ดงั ตอไปน้ี 1. หลอดไฟฟา ขนาด 45 วตั ต จาํ นวน 5 หลอด ใชว ันละ 4 ชวั่ โมง 2. ตเู ยน็ ขนาด 250 วัตต จาํ นวน 1 หลัง 3. เครอ่ื งซกั ผา ขนาด 300 วตั ต ใชวันละ 1ช่วั โมง 30 นาที 4. โทรทัศน ขนาด 250 วัตต ใชว นั ละ 5 ช่วั โมง หากการไฟฟาคิดคาไฟฟา หนว ยละ 4 บาท จงคํานวณหาคา ไฟฟา ท่ตี องจายตอเดือนวิธกี ารคดิ 1. พลังงานทใ่ี ชไ ปของหลอดไฟ ตอวนั = 45 x 5 x 4 = 900 วตั ต – ช่วั โมง 2. พลังงานที่ใชไ ปของตเู ย็น ตอวัน = 250 x 1 x 24 = 1,200 วัตต – ช่วั โมง 3. พลังงานที่ใชไปของเครื่องซักผา ตอ วัน = 300 x 1 x 1.5 = 450 วตั ต – ชั่วโมง 4. พลังงานทีใ่ ชไปของโทรทศั น ตอวนั = 250 x 1 x 5 = 1,250 วตั ต – ชว่ั โมง รวมพลงั งานท่ใี ชไปทง้ั หมดตอวัน = 900 + 1,200 + 450 + 1,250 = 3,800 วัตต – ช่ัวโมง 1 หนว ยทางไฟฟา มคี า 1,000 วัตต – ชัว่ โมง ∴ ใชไ ฟไปตอวัน = 3,800 / 1,000 = 3.8 หนวย ตอวัน เวลา 1 เดอื น ใชไฟฟาไป = 3.8 x 30 = 114 หนวย คิดคาไฟฟา หนวยละ 4 บาท ดังน้ันตองจายคา ไฟฟา ตอ เดือน = 114 x 4 = 456 บาท ตอบ