วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย

1 วงจรไฟฟาอยางงา ย ศนู ยวทิ ยาศาสตรแ ละวฒั นธรรมเพอ่ื การศึกษารอ ยเอด็

2 ไฟฟา คืออะไร ไฟฟา คอื พลังงานรูปแบบหน่งึ ท่เี กิดจากการเคลอ่ื นที่ของ อเิ ล็กตรอน หรอื โปรตอน ใชประโยชนในการสรางพลงั งาน อนื่ เชน พลังงานความรอ น พลงั งานกล ไฟฟา เกิดจากขึ้นไดอ ยางไร 1. การเสยี ดสีของวัตถุ ไฟฟาท่ีเกดิ จากการเสียดสีของวตั ถุสองชนิดมาเสียดสีหรอื ถูกัน แลวเกดิ การถา ยเทประจุไฟฟา เรยี กวา ไฟฟาสถิต 2. พลงั งานทางเคมี ไฟฟาท่ีไดจากพลังงานเคมี หรอื จากปฏกิ ริ ิยาเคมี เรียกวา ไฟฟา กระแสตรง ไดแ ก ถานไฟฉาย แบตเตอรี่ เซลลป รอท เปน ตน 3. พลังงานแมเหลก็ ไฟฟา ไฟฟาทีไ่ ดม าจากพลังงานแมเ หล็ก มที ัง้ ไฟฟากระแสตรงและ ไฟฟากระแสสลบั ไดแ ก ไดนาโม ซง่ึ ใชหลกั การใหขดลวดตัวนาํ เคลอ่ื นทีต่ ดั ผาน สนามแมเ หลก็ หรอื สนามแมเหลก็ ตัดผานขดลวดตัวนาํ ทจ่ี ะเกดิ กระแสฟา 4. พลังงานแสง ไฟฟา ทไ่ี ดจากพลังงานแสงอาทิตย เกดิ จากเครือ่ งกําเนิดไฟฟา ทีเ่ รยี กวา โซลารเ ซลล (Solar Cell) ซ่งึ ทําหนา ท่เี ปล่ียนพลงั งานแสงอาทิตยเปน พลังงานไฟฟา 5. พลงั งานนํา้ โรงไฟฟาพลังงานนํ้าผลติ กระแสไฟฟา ไดโ ดยใชห ลกั การปลอยนา้ํ ในเขือ่ น ใหไปหมนุ กงั หันนํา้ ซง่ึ กงั หนั นํา้ จะไปดึงเครื่องกาํ เนดิ ไฟฟาใหท าํ งาน เพอื่ ผลติ กระแสไฟฟา 6. พลังงานจากลม เปนพลังงานตามธรรมชาติท่เี กิดจากความแตกตา งของอณุ หภูมิ ความ กดดนั ของบรรยากาศและแรงจากการหมุนของโลก สิ่งเหลา น้เี ปน ปจจยั ทกี่ อ ใหเ กดิ ความเรว็ ลมและกําลังลม 7. พลงั งานจากความรอ น โรงไฟฟา พลังงานไอนา้ํ ผลติ กระแสไฟฟา โดยใชหลกั การตมนํา้ จนไดแรงดนั ท่มี ากพอท่ีจะไปหมุนกังหันท่ีจะไปดึงเครอ่ื งกาํ เนดิ ไฟฟาใหท ํางาน

3 8. พลงั งานนวิ เคลยี ร อาศยั ความรอ นจากปฏกิ ิรยิ าการแตกตัวหรอื ปฏกิ ริ ิยาฟชชันของ เชอื้ เพลิงยูเรเนียม โดยนาํ ความรอ นท่ีไดไปตม นา้ํ โดยใหไดไอนาํ้ ไฟขบั กงั หนั ไอนํ้าทตี่ อเขา กับแกนเครื่องกําเนดิ ไฟฟาผลติ ไฟฟาออกมาใชง าน วงจรไฟฟา อยางงาย วงจรไฟฟา หมายถึง ทางเดินของกระแสไฟฟาซึ่งไหลมาจากแหลงกาํ เนิดผา นตวั นาํ และ เครอ่ื งใชไ ฟฟาหรอื โหลดและไหลกลับไปยงั แหลงกาํ เนิดตามเดิม วงจรไฟฟา ประกอบไปดว ยสวนที่สําคญั 3 สว นคือ 1. แหลงกําเนดิ ไฟฟา หมายถึง แหลง จายแรงดันไฟฟา ไปยงั วงจรไฟฟา เชน แบตเตอรี่ 2. ตัวนาํ ไฟฟา หมายถึง สายไฟฟา หรือสื่อทีจ่ ะเปนตัวนาํ ใหก ระแสไฟฟา ไหลผานไปยงั เครือ่ งใชไ ฟฟาซงึ่ ตอ ระหวา งแหลง กาํ เนดิ กับเคร่ืองไฟฟา 3. ตวั โหลดหรอื ภาระทางไฟฟา หมายถงึ อปุ กรณท างไฟฟาและอิเลก็ ทรอนิกสทนี่ าํ มาตอใน วงจรเพื่อ ใช งาน เชน ตูเย็น โทรทศั น พัดลม เคร่อื งปรบั อากาศ ตัวตานทาน เปน ตน การไหลของไฟฟา สายไฟโดยทวั่ ไปทําดวยลวดตัวนํา คือ โลหะทองแดงและอะลูมเิ นยี ม อะตอม ของโลหะมีอิเล็กตรอนอสิ ระ ไมยึดแนน กับอะตอม จงึ เคลอ่ื นไหวไดอ ยางอสิ ระ ถามีประจุลบ เพมิ่ ขึ้นในสายไฟ อิเล็กตรอนอิสระ 1 ตัวจะถกู ดึงเขาหาประจุไฟฟาบวก และรวมตัวกบั ประจุ ไฟฟา บวกที่เปน กลาง ดังน้นั อิเล็กตรอนจะเคลอื่ นที่ เม่ือเกิดสภาพขาดอเิ ล็กตรอนจึงจา ยประจุ ไฟฟา ลบออกไปแทนท่ี ทําใหเ กดิ การไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟจนกวาประจไุ ฟฟาบวกจะถูกทาํ ใหเปน กลางหมด การเคลือ่ นทขี่ องอเิ ลก็ ตรอนหรือการไหลของอเิ ลก็ ตรอนเรยี กวากระแสไฟฟา

4 สําหรับตัวนําทเ่ี ปนของแขง็ กระแสไฟฟา จะเกดิ การไหลของอิเลก็ ตรอน โดยอิเลก็ ตรอน จะไหลจากขัว้ ลบไปหาขว้ั บวกเสมอ ตัวนําท่ีเปนของเหลวและแกส็ กระแสไฟฟาเกิดจากการเคล่อื นท่ขี องอิเลก็ ตรอนกบั โปรตอน โดยจะเคลอ่ื นทีเ่ ขา หาข้ัวไฟฟาทม่ี ีประจตุ รงขาม แตทิศทางของกระแสไฟฟา จะตรงขาม กับการไหลของอเิ ลก็ ตรอน การเขยี นวงจรไฟฟา โดยใชสญั ลักษณ สัญลกั ษณแทนอุปกรณไฟฟา ตัวอยางการเขยี นวงจรไฟฟา

5 วงจรไฟฟาแบบปด คอื เมอื่ กระแสไฟฟาออกจากแหลงกาํ เนดิ ไฟฟา (ถาน)ทางข้วั บวกผานอุปกรณ ไฟฟา ในวงจรไปยังข้ัวลบของแหลง กาํ เนดิ ไฟฟา เปนการเคลือ่ นทค่ี รบวงจรของกระแสไฟฟา วงจรไฟฟาแบบเปด คอื วงจรท่ไี มมีกระแสไฟฟาไหลออกจากขวั้ บวกของแหลง กาํ เนิดไฟฟา ผาน อปุ กรณไ ฟฟาไปยงั ขัว้ ลบ ซึง่ อาจเกดิ จากสว นใดสว นหนง่ึ ของวงจรไฟฟา ขาดหรอื ไมส ัมผัสกัน

6 วงจรไฟฟา แบบอนกุ รม เปนการนําเอาเครื่องใชไฟฟา หรอื โหลดหลายๆ อนั มาตอเรียงกันไป เหมือนลูกโซ คอื ปลายของเครอื่ งใชไฟฟาตัวที่ 1 นําไปตอ กับตน ของเครอ่ื งใชไฟฟาตวั ท่ี 2 และตอ เรียงกนั ไปเรอ่ื ยๆ จนหมด แลวนาํ ไปตอ เขากับแหลง กาํ เนดิ การตอ วงจรแบบอนุกรมจะมีทางเดิน ของกระแสไฟฟา ไดท างเดียวเทา นนั้ ถา เกิดเครอ่ื งใชไ ฟฟาตวั ใดตวั หน่งึ เปด วงจรหรอื ขาด จะทาํ ให วงจรทั้งหมดไมท ํางาน วงจรไฟฟา แบบขนาน เปน การนําเอาตน ของเครอ่ื งใชไฟฟาทกุ ๆ ตวั มาตอ รวมกนั และตอเขา กบั แหลง กําเนดิ ทีจ่ ุดหน่ึง นําปลายสายของทกุ ๆ ตัวมาตอ รวมกนั และนําไปตอกบั แหลง กําเนิดอีกจุด หน่งึ ทเี่ หลอื ซ่ึงเมอ่ื เครอื่ งใชไฟฟาแตล ะอนั ตอเรยี บรอ ยแลวจะกลายเปนวงจรยอ ย กระแสไฟฟา ที่ ไหลจะสามารถไหลไดห ลายทางขน้ึ อยูก ับตวั ของเครอ่ื งใชไฟฟาทีน่ ํามาตอขนานกนั ถา เกิดในวงจร มเี คร่อื งใชไ ฟฟาตัวหนง่ึ ขาดหรือเปดวงจร เครอ่ื งใชไ ฟฟาทเ่ี หลือก็ยงั สามารถทํางานได ใน บา นเรือนทีอ่ ยูอ าศยั ปจ จบุ นั จะเปน การตอวงจรแบบนที้ งั้ สิ้น

7 ตัวนําไฟฟาและฉนวนไฟฟา ตวั นาํ ไฟฟา คอื สารท่ยี อมใหกระแสไฟฟาผานไดงายเพราะเปน สารท่มี อี ิเลก็ ตรอนอิสระ เปน จํานวนมาก ทําใหส ามารถรับสงพลงั งานไฟฟา ได สวนมากจะเปนโลหะ โดยโลหะทนี่ าํ ไฟฟาได ดที ่ีสุดคอื เงนิ รองลงมาคือ ทองแดง ทองคํา อลมู เิ นียม สังกะสี เปน ตน สมบัติของตัวนําไฟฟา 1. ชนดิ ของลวดตัวนํา ตัวนําทเ่ี ปน วตั ถุตางชนดิ กนั จะมีความตา นทานไฟฟาตา งกนั แมจ ะมี ขนาดและความยาวเทากนั 2. ความยาวของลวดตวั นํา ลวดตวั นาํ ท่ีมีความยาวเพ่ิมข้ึนจะมีความตานทานมากขนึ้ ดงั นน้ั ความตานทานจะเปนสดั สวนโดยตรง ฉนวนไฟฟา คอื วัตถทุ มี่ คี วามตานทานตอ การไหลของไฟฟา กันไมใหกระแสไฟฟา ผานตัวนาํ ได เชน แกว กระดาษ พลาสติก เปน ตน โดยปกตฉิ นวนจะมคี วามเปนกลางทางไฟฟา คือมี อเิ ล็กตรอนเทา กับประจุบวก เมอ่ื เอาประจุบวกมาเหนี่ยวนํา จะไมส ามารถทําใหอ เิ ลก็ ตรอน เคลือ่ นทไ่ี ด ฉนวนจะตองสามารถปอ งกันตัวนําไฟฟาจากความรอนหรือของเหลวที่สามารถกดั กรอน ฉนวนทีใ่ ชห มุ ตวั นาํ ไฟฟาตองมีความตา นทานสงู ตอ งไมถ ูกกรดหรือดางกดั กรอ นไดท ่ี อุณหภูมิ 0ถงึ 200องศาฟาเรนไฮต และตอ งไมด ูดความชื้นในอากาศ ฉนวนท่ใี ชหุม ตัวนําไฟฟา มอี ยู หลายชนดิ ไดแก แรใยแกว ยางทนความรอ น