บทที่ 4

เอกสารประกอบการเรียน แผนการเรยี นท่ี 4 เรือ่ ง สื่อและฉนวนไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าเบือ้ งต้น กฎของโอหม์ และการตอ่ วงจรไฟฟ้าแบบต่าง ๆ สื่อและฉนวนไฟฟ้า (Conductor & Insulator) วตั ถุทย่ี อมใหอ้ ิเลก็ ตรอนเป็นจำนวนมำกเคลื่อนที่ผ่ำนไปไดอ้ ย่ำงอิสระ เรยี กวำ่ “ตัวนา” (Conductor) สำยทองแดงเป็นตวั นำไดด้ ี เพรำะแรงดงึ ดดู ระหวำ่ งอเิ ลก็ ตรอนกบั นวิ เคลยี สมนี อ้ ย วตั ถทุ ่ียอมใหอ้ ิเล็กตรอน เคล่ือนทผี่ ำ่ นไดเ้ ป็นจำนวนมำกนี้ เมือ่ ไดร้ บั พลงั งำนเล็กนอ้ ยจะเป็นตวั นำไฟฟ้ำทีด่ ี เป็นวตั ถทุ มี่ ีควำมตำ้ นทำน ตอ่ กำรไหลของอิเล็กตรอนหรอื กระแสไฟฟ้ำนอ้ ยน่นั เอง ฉนวน (Insulator) คือ สำรทอี่ เิ ล็กตรอนหลดุ เป็นอิสระไดย้ ำก เชน่ แกว้ ไมกำ้ ยำง เป็นตน้ ซงึ่ จะมแี รง ดึงดดู ระหวำ่ งอเิ ลก็ ตรอนกบั นิวเคลยี สมำกกว่ำวตั ถุทเ่ี ป็นตวั นำ โดยตอ้ งมพี ลงั งำนจำนวนมำกมำกระทำจึงเกิด อเิ ลก็ ตรอนอิสระหลดุ วง่ิ ไปได้ ซงึ่ อำจเรยี กอกี อย่ำงหน่งึ ไดว้ ่ำ ตัวนาทเ่ี ลว สารกึ่งตัวนา (Semi Conductor) เป็นสำรซ่งึ จะนำไฟฟำ้ ไดด้ กี ว่ำฉนวน แตจ่ ะไมด่ เี ท่ำตวั นำ เช่น เยอรมนั เนียม ซลิ ิกอน ซลิ เิ นยี ม เป็นตน้ ในงำนไฟฟ้ำจะตอ้ งใชต้ วั นำทด่ี เี ป็นสำยตวั นำไฟฟ้ำ และใชฉ้ นวนเป็นเครือ่ งมอื ปอ้ งกนั กำรร่วั ไหลของ ไฟฟ้ำไม่ใหอ้ อกจำกสำยตวั นำ ฉะนน้ั จงึ สรุปไดว้ ่ำ ตัวนาไฟฟ้าหรอื ส่อื ไฟฟ้า หมำยถึง สำรหรือวตั ถทุ ่ยี อมใหก้ ระแสไฟฟ้ำไหลผ่ำนได้ ตวั อย่ำงเชน่ เงนิ ทองแดง อะลมู ิเนียม สงั กะสี ทองเหลอื ง นิเกิล ถ่ำน และนำ้ ผสมกรด เป็นตน้ สว่ น ฉนวนไฟฟ้า หมำยถงึ สำรหรือวตั ถุที่ไม่ยอมใหก้ ระแสไฟฟำ้ ไหลผ่ำน ตวั อยำ่ งเชน่ แกว้ ยำง ไมกำ้ กระเบือ้ ง กระดำษ แอสเบสทอส เบคำไลท์ ไมแ้ หง้ อำกำศบรสิ ทุ ธ์ิ และนำ้ กล่นั เป็นตน้ และสารกงึ่ ตวั นา หมำยถึง สำรท่ี มีคณุ สมบตั เิ ป็นไดท้ งั้ ตวั นำและฉนวน ซงึ่ จะนำไปใชใ้ นกำรทำไดโอด และทรำนซิสเตอร์ เช่น เยอรมนั เนยี ม ซลิ กิ อน และซลิ เิ นยี ม เป็นตน้

วงจรไฟฟ้า (Electric Circuit) วงจรไฟฟ้ำ คือ กำรต่อไฟฟ้ำสำหรบั นำไปใชง้ ำนตำมลกั ษณะงำนในรูปแบบตำ่ ง ๆ กนั วงจรเบือ้ งตน้ ของทำงไฟฟำ้ จะตอ้ งประกอบขนึ้ ดว้ ย (1) แหล่งจา่ ยกาลังไฟฟ้า เชน่ ถำ่ นไฟฉำย แบตเตอรี่ ไดนำโม ไฟฟ้ำจำกโรงไฟฟ้ำ เป็นตน้ (2) สายตัวนา ซ่ึงกค็ ือ สำยไฟฟำ้ น่นั เอง ส่วนมำกใชท้ องแดงทำเป็นสำยตวั นำ (3) อุปกรณท์ ่ีใช้ ซึ่งเรยี กว่ำ ตวั ตา้ นทานหรือโหลด (Load) เช่น หลอดไฟฟ้ำตำ่ ง ๆ พดั ลม ตเู้ ยน็ วิทยุ โทรทศั น์ เป็นตน้ (4) สวติ ช์ (Switch) เป็นอปุ กรณไ์ ฟฟำ้ สำหรบั ตดั หรอื ต่อวงจรใหก้ ระแสไฟฟ้ำไหลหรือ หยดุ ไหล สวติ ชป์ ระกอบดว้ ยชนิ้ โลหะตวั นำสองชนิ้ สำมำรถท่ีจะสมั ผสั กนั หรือแยกออกจำกกนั ได้ เรยี กวำ่ คอน แทค (Contact) เม่ือคอนแทคแตะกนั กระแสไฟฟำ้ จะไหลในวงจร และเมื่อคอนแทคทงั้ สองแยกออกจำกกนั กระแสไฟฟ้ำจะหยดุ ไหล กระแสไฟฟำ้ ไหลในวงจรเมอื่ ต่อวงจรครบหรือเรยี กวำ่ วงจรปิ ด ถำ้ ทใ่ี ดทห่ี นง่ึ ขำดวงจร เชน่ สำยเชือ่ มโยงอำจจะชำรุดขำดหรอื ขวั้ ต่อสำยไม่แนน่ หรอื โหลดขำด เป็นตน้ กท็ ำใหก้ ระแสไฟฟ้ำไหลไม่ ครบวงจรซงึ่ กระแสไฟฟ้ำกจ็ ะหยดุ ไหล หรอื เรยี กว่ำ วงจรเปิ ด กฎของโอหม์ (Ohm’s Law) ในวงจรไฟฟ้ำใด ๆ จะประกอบดว้ ยส่วนสำคญั 3 ส่วน คอื แหล่งจ่ำยพลงั งำนตวั นำไฟฟำ้ และตวั ตำ้ นทำนหรืออปุ กรณไ์ ฟฟ้ำทจี่ ะใสเ่ ขำ้ ไปในวงจรไฟฟำ้ นน้ั ๆ เพรำะฉะนน้ั ควำมสำคญั ของวงจรทจ่ี ะตอ้ ง คำนงึ ถึงเม่ือมีกำรตอ่ วงจรไฟฟ้ำใด ๆ เกดิ ขนึ้ คอื ทำอยำ่ งไรจึงจะไม่ใหก้ ระแสไฟฟ้ำไหลผำ่ นเขำ้ ไปในวงจรมำก เกินไป ซึ่งจะทำใหอ้ ปุ กรณไ์ ฟฟำ้ ชำรุดเสยี หำย หรือวงจรไหมเ้ สยี หำยได้ ยอรจ์ ซี โอหม์ นกั วิทยำศำสตรช์ ำวองั กฤษ ใหค้ วำมสำคญั ของวงจรไฟฟำ้ และสรุปเป็นกฎออกมำ ดงั นี้ คอื 1. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟำ้ ที่ไหลในวงจรนน้ั จะเป็นปฏภิ ำคโดยตรงกบั แรงดนั ไฟฟ้ำ I (กระแสไฟฟ้า)  E (แรงดนั ไฟฟ้า) 1

2. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟ้ำท่ไี หลในวงจรนนั้ จะเป็นปฏภิ ำคโดยกลบั กบั ควำมตำ้ นทำน ไฟฟ้ำ I  1 (ความตา้ นทานไฟฟ้า) 2 R เม่อื รวมควำมสมั พนั ธท์ ง้ั 2 เขำ้ ดว้ ยกนั และเมือ่ K เป็นค่ำคงทีข่ องตวั นำไฟฟ้ำ จะไดส้ ตู ร I 1 R I = K1 R (เพราะวา่ K = 1)  I E R  หมายถึง แปรผัน K หมายถงึ คา่ คงท่ี ถำ้ ใหค้ วำมตำ้ นทำนไฟฟำ้ เทำ่ เดิมต่ออยกู่ บั วงจรใด ๆ แรงดนั ไฟฟำ้ ที่เพ่มิ ขนึ้ จะทำใหก้ ระแสไฟฟำ้ เพ่ิมขนึ้ ตำมควำมสมั พนั ธซ์ งึ่ กนั และกนั เชน่ แรงดนั ไฟฟ้ำ 10 โวลต์ ไฟฟ้ำกระแสตรงต่ออยกู่ บั ควำมตำ้ นทำน ไฟฟ้ำ 20 โอหม์ จะมีกระแสไฟฟำ้ ไหลผำ่ นวงจร 1 แอมแปร์ แต่ถำ้ เปลยี่ นแรงดนั ไฟฟำ้ 40 โวลต์ กระแสไฟฟำ้ กจ็ ะเพ่ิมขนึ้ ตำมทนั ที หรือในทำนองเดยี วกนั ถำ้ ควำม ตำ้ นทำไฟฟำ้ เปลยี่ นแปลงไป แรงดนั ไฟฟ้ำคงที่ กระแสไฟฟ้ำจะเปลยี่ นแปลงตำมไปดว้ ย คอื ความตา้ นทานไฟฟ้าเพม่ิ ขนึ้ กระแสไฟฟ้าทไ่ี ดจ้ ะลดลง ควำมตำ้ นทำนไฟฟ้ำลดลง กระแสไฟฟ้ำทีไ่ ดจ้ ะเพมิ่ ขนึ้

การนากฎของโอหม์ ไปใชง้ าน กระแสไฟฟำ้ (I) = แรงดนั ไฟฟ้ำ (E) . ควำมตำ้ นทำนไฟฟ้ำ (R) การเปล่ียนหนว่ ย โวลต์ โอหม์ แอมแปร์ 1,000,000 โวลต์ = 1 เมกะโวลต์ 1,000 โวลต์ = 1 กโิ ลวตั ต์ 1 โวลต์ = 1,000 มิลลโิ วลต์ 1 โวลต์ = 1,000,000 ไมโครโวลต์ 1,000,000 โอหม์ = 1 เมกะโอหม์ 1,000 โอหม์ = 1 กโิ ลโอหม์ 1 โอหม์ = 1,000 มิลลโิ อหม์ 1 โอหม์ = 1,000,000 ไมโครโอหม์ 1 แอมแปร์ = 1,000 มิลลิแอมแปร์ 1 แอมแปร์ = 1,000,000 ไมโครแอมแปร์ ขอ้ ควรสังเกต เมกะ กโิ ล เป็นหนว่ ยทสี่ งู กว่ำหน่วย 1 และตอ้ งคณู ดว้ ย 1,000 และ 1,000,000 ตำมลำดบั มิลลิ ไมโคร เป็นหนว่ ยทต่ี ำ่ กว่ำหนว่ ย 1 ถำ้ ตอ้ งกำรทำใหเ้ ป็นหนว่ ยงำนปกตติ อ้ งหำรดว้ ย 1,000 และ 1,000,000 ตำมลำดบั เชน่ กนั ข้อควรสังเกตในทางปฏิบตั ิจรงิ (1) หน่วยท่ีสงู กว่ำท่ีมใี ชอ้ ยู่บอ่ ย ๆ จะพบแต่ โวลต์ โอหม์ และวตั ต์ ส่วนแอมแปรไ์ มค่ ่อย จะมีกำรใชม้ ำก (2) หนว่ ยทเี่ ล็กกว่ำท่มี ีใชอ้ ยบู่ อ่ ย ๆ คอื แอมแปรแ์ ละโวลตเ์ ท่ำนน้ั สว่ นโอหม์ ไม่มคี วำม

จำเป็นทจ่ี ะตอ้ งทำใหล้ ะเอยี ดมำก ๆ (3) ในกำรศกึ ษำกฎของโอหม์ จะตอ้ งจำกฎหรอื ควำมสมั พนั ธใ์ หแ้ มน่ ยำ เพรำะจะมีใหใ้ ช้ อยู่เสมอในวงจร ไฟฟำ้ กระแสตรงท่วั ๆ ไป กำรจำกฎทนี่ ำ่ จะทำใหจ้ ำง่ำยขนึ้ คือเขยี นเป็นวงกลม E I R (4) ในกำรทำควำมเขำ้ ใจเก่ียวกบั เรอื่ งนี้ อำจเปรียบเทยี บกบั กำรไหลของนำ้ ในทอ่ หรือ แทง็ กน็ ำ้ ได้ เมอื่ พจิ ำรณำเกยี่ วกบั ตวั แปร ถำ้ หนว่ ยท่ไี ดม้ ำไมต่ รงกบั หนว่ ยปกติ ตอ้ งเปลยี่ นมำใหอ้ ยู่ในหน่วย ปกติ คือ โวลต์ โอหม์ แอมแปรเ์ สียกอ่ น จึงจะนำไปคำนวณได้ การต่อวงจรไฟฟา้ แบบตา่ ง ๆ ตำมปกติวงจรไฟฟำ้ ใด ๆ จะมคี วำมเปล่ียนแปลงและคณุ สมบตั ติ อ่ กระแสไฟฟ้ำ แรงดนั ไฟฟำ้ แตกตำ่ ง กนั ไปตำมแต่วธิ ีกำรตอ่ วงจรนน้ั ๆ และตำมกำรเปลีย่ นแปลงตวั ตำ้ นทำนหรืออปุ กรณไ์ ฟฟ้ำนนั้ ๆ ดว้ ย ซ่งึ เรำมี วธิ ีกำรต่อวงจรไฟฟ้ำไดเ้ ป็น 3 แบบ คอื 1. วงจรอนกุ รม (Series Circuit) 2. วงจรขนำน (Parallel Circuit) 3. วงจรผสม (Compound Circuit) วงจรอนุกรม (Series Circuit) วงจรอนกุ รม เป็นวงจรทีต่ ่อตวั ตำ้ นทำนแบบอนกุ รม (อนั ดบั ) โดยเอำปลำยดำ้ นหนง่ึ ต่อกบั ปลำยอกี ดำ้ นหนง่ึ ไปเร่อื ย ๆ ดงั นน้ั จะเหน็ ไดว้ ่ำ กำรตอ่ ตวั ตำ้ นทำนแบบนจี้ งึ มีกระแสไฟฟ้ำไหลไปทำงเดยี วและผำ่ น ตวั ตำ้ นทำนแตล่ ะตวั โดยลำดบั ดงั นนั้ เรำจงึ สรุปไดว้ ำ่ (1) ควำมตำ้ นทำนรวมของวงจรเท่ำกบั ค่ำของตวั ตำ้ นทำนยอ่ ยทั้งหมดรวมกนั (2) กระแสไฟฟำ้ ท่ไี หลในวงจรเท่ำกนั ตลอดหรือกระแสไฟฟ้ำทไี่ หลผ่ำนจุดแต่ละจดุ ใน วงจรมคี ำ่ เดยี วกนั (3) แรงดนั ไฟฟ้ำทีต่ กครอ่ มตวั ตำ้ นทำนแต่ละตวั รวมกนั เท่ำกบั แรงดนั ไฟฟำ้ ทป่ี ้อนใหก้ บั

วงจร การหาความตา้ นทานรวม รวม ตำมบทสรุปค่ำควำมตำ้ นทำนรวมทงั้ หมดของวงจร มคี ำ่ เทำ่ กบั คำ่ ของควำมตำ้ นทำนแต่ละตวั รวมกนั เพรำะฉะนน้ั จึงไดส้ ตู รว่ำ Rt = R1 + R2 + R3 + ….. Rn Rt = ค่ำควำมตำ้ นทำนรวมของวงจร (t = total) R1 = ค่ำควำมตำ้ นทำนที่กำหนดใหต้ วั ทห่ี นึ่ง R2 = ค่ำควำมตำ้ นทำนตวั ท่สี อง R3 = คำ่ ควำมตำ้ นทำนตวั ทส่ี ำม Rn = ค่ำควำมตำ้ นทำนตวั ท่ี n กระแสในวงจรอนุกรม กระแสไฟฟำ้ ในวงจรอนุกรมทกุ ๆ จุดจะมีค่ำเป็นค่ำเดยี วกนั เพรำะเหตทุ วี่ ่ำกระแสไฟฟำ้ จะไหลจำก ขว้ั บวกของแบตเตอร่ี ผำ่ นตวั ตำ้ นทำนแตล่ ะตวั จดุ ที่กระแสไฟฟำ้ ไหลเขำ้ จะเทำ่ กบั ทกี่ ระแสไฟฟำ้ ไหลออก แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมในวงจรอนุกรม

จนกระท่งั ไหลกลบั เขำ้ ส่วู งจรทำงขว้ั ลบ เป็นกำรครบวงจร ถำ้ เป็นไปไดต้ ำมบทสรุปจะไดก้ ระแสไฟฟำ้ ทีไ่ หลใน วงจรเท่ำกบั 1 แอมแปร์ ตำมบทสรุปทว่ี ำ่ แรงดนั ไฟฟำ้ ตกคร่อมตวั ตำ้ นทำนแต่ละตวั รวมกนั จะเทำ่ กบั แรงดนั ของแหล่งจำ่ ย ตวั ตำ้ นทำน 3 ตวั คอื 2,4 และ 6 โอหม์ ตำมลำดบั ต่ออยกู่ บั แหล่งจำ่ ยไฟตรง 12 โวลต์ ย่อมมแี รงดนั ไฟฟำ้ ตก ครอ่ มไม่เทำ่ กนั ตวั ทีม่ ีค่ำมำกยอ่ มมีแรงดนั ไฟฟำ้ ตกคร่อมมำก เรำนำกฎของโอหม์ มำพิสจู นไ์ ดด้ งั นี้ จำกกฎของโอหม์ E = IxR หำแรงดนั ตกคร่อมของ R t = จะได้ E1 = I x R1 และเน่อื งจำกกระแสเท่ำกบั 1 A  E1 = 1 x 2 = 2V ในทำนองเดยี วกนั จะได้ E2 = 1 x 4 = 4V และ E3 = 1 x 6 = 6V ดงั นนั้ รวมแรงดนั ทง้ั หมดได้ = 2+4+6 = 12 V ซ่ึงจะเหน็ ไดว้ ่ำเทำ่ กบั แหลง่ กำเนดิ หรอื แหล่งจ่ำยพอดี หมายเหตุ : ในทำนองคลำ้ ย ๆ กนั สำมำรถนำแบตเตอรห่ี รือถำ่ นไฟฉำยมำตอ่ อนกุ รมกนั ได้ เพอ่ื เพ่ิม แรงดนั ไฟฟ้ำ เชน่ ถ่ำนไฟฉำยธรรมดำ 3 กอ้ น จะรวมกนั ไดเ้ ป็น 4.5 โวลต์ หรอื 2 กอ้ นรวมกนั ไดเ้ ป็น 3 โวลต์ เป็นตน้

วงจรขนาน วงจรขนำน เป็นวงจรทีม่ ีกระแสไฟฟ้ำไหลผำ่ นปลำยทำง หรือตงั้ แตส่ องทำงขึน้ ไปจนครบวงจร ดงั นน้ั พอจะสรุปเป็นกฎไดว้ ำ่ (1) แรงดนั ไฟฟ้ำตกคร่อมท่ีมำจำกวงจรยอ่ ยเทำ่ กบั แรงดนั ไฟฟ้ำของแหล่งจำ่ ยน่นั เอง เพรำะว่ำควำมตำ้ นทำนแต่ละตวั ต่ำงกข็ นำนกบั แหล่งกำเนิด (2) กระแสไฟฟำ้ รวมในวงจรขนำนเทำ่ กบั กระแสไฟฟ้ำยอ่ ยทง้ั หมดรวมกนั กลำ่ วคอื It = I1 + I2 + I3 (3) ควำมตำ้ นทำนรวมของวงจรขนำนจะมีนอ้ ยกวำ่ หรอื เทำ่ กบั ตวั ตำ้ นทำนทีม่ คี ่ำนอ้ ย ทีส่ ดุ ในวงจร หมายเหตุ : ในทำนองเดยี วกนั เรำสำมำรถนำเซลลห์ รอื แบตเตอรีม่ ำต่อขนำนกนั ไดเ้ พอ่ื เสริมกำลงั กนั แตม่ ี ขอ้ คำนึงทีว่ ำ่ แรงดนั ไฟฟ้ำของเซลลห์ รือแบตเตอร่ีแตล่ ะตวั จะตอ้ งเทำ่ กนั ถำ้ ไม่เทำ่ กนั จะทำใหไ้ ม่มี กระแสไฟฟำ้ ไหลผำ่ นหลอดไฟ เพรำะจะมกี ระแสไฟฟ้ำจำกแรงดนั แบตเตอร่ีทีม่ คี ่ำสงู กว่ำไปยงั แรงดนั แบตเตอร่ี ทม่ี คี ำ่ ตำ่ กวำ่ เรยี กว่ำ เป็นกำรสญู เสียกระแสไฟฟำ้ โดยเปลำ่ ประโยชน์ เพรำะฉะนนั้ จึงสรุปไดว้ ำ่ (1) แรงดนั ไฟฟำ้ ที่จำ่ ยออกมำจะเท่ำกบั แรงดนั ไฟฟำ้ ของแบตเตอรนี่ ่นั เอง (2) กระแสไฟฟำ้ ท่จี ่ำยออกมำจะมำกเทำ่ กบั ผลรวมของกระแสไฟฟำ้ ของแบตเตอรห่ี รือ ของเซลลแ์ ต่ละตวั (3) จะทำใหแ้ บตเตอรห่ี รอื เซลลส์ ำมำรถใชง้ ำนไดน้ ำน (4) สำมำรถจะนำไปใชง้ ำนกบั อปุ กรณไ์ ฟฟ้ำท่มี กี ำลงั ไฟฟำ้ สงู ๆ ได้ (5) ตอ้ งใหแ้ รงดนั ไฟฟำ้ ของเซลลห์ รือแบตเตอรีเ่ ท่ำกนั วงจรผสม วงจรผสม หมำยถงึ กำรต่อวงจรทง้ั แบบอนุกรมและขนำนเขำ้ ไปในวงจรเดียวกนั เช่น ตวั ตำ้ นทำนตวั หน่งึ ต่ออนกุ รมกบั ตวั ตำ้ นทำนอีกตวั หนง่ึ แลว้ นำตวั ตำ้ นทำนทงั้ สองไปต่อขนำนกบั ตวั ตำ้ นทำนอีกตวั หนึ่ง

วิธีการคานวณหาค่ากระแสไฟฟา้ แรงดนั ไฟฟา้ หรือความตา้ นทานไฟฟ้า ตอ้ งพจิ ารณาการต่อทีละจุด แลว้ ยุบตวั ตา้ นทานทลี ะตวั ตามลกั ษณะการตอ่ จะไดว้ ่า 1. สว่ นทีเ่ ป็นวงจรอนุกรม คือ R1 กบั R2 ตอ้ งรวมกนั ตำมหลกั กำรรวมกนั แบบอนกุ รม โดยใชส้ ตู ร Rt = R1 + R2+ R3 2. นำผลท่ีไดจ้ ำกขอ้ 1 มำรวมกนั แบบขนำนกบั R ตวั ทเี่ หลอื คอื ตำมหลกั กำรรวมกนั แบบขนำน กลำ่ วคือ ใชส้ ตู ร 1 = 1 + 1 Rt R1 + R2 R3 3.จะได้ R รวมของวงจรทงั้ หมด 4. และจะหำกระแสไฟฟ้ำรวมของวงจรไดโ้ ดยใชส้ ตู ร I t = E เชน่ เดมิ Rt กาลังไฟฟ้า (Electric Power) กาลงั ไฟฟ้า หมำยถึง พลงั งำนทนี่ ำไปใชใ้ นงำน มหี น่วยเป็น วัตต์ (Watt) ใชต้ วั ย่อ W กาลงั งาน ไฟฟ้า 1 วัตต์ หมำยถึง กำลงั งำนที่ใชไ้ ปเมอื่ มีแรงดนั ไฟฟำ้ 1 โวลต์ ดนั กระแสไฟฟำ้ 1 แอมแปร์ ใหไ้ หลผ่ำน ควำมตำ้ นทำน ทำใหเ้ กิดกำลงั ไฟฟำ้ 1 วตั ต์ เชน่ หลอดไฟฟ้ำหลอดหนง่ึ เขยี นบอกไวว้ ่ำ 100 W 220 V หมำยควำมว่ำ หลอดไฟฟำ้ หลอดนสี้ นิ้ เปลอื งพลงั งำน 100 วตั ต์ ใชก้ บั ไฟฟำ้ ไดไ้ ม่เกนิ 220 โวลต์ เมื่อกอ่ นนิยม เปรยี บเทยี บกำลงั ส่องสว่ำงของหลอดไฟฟำ้ เป็นแรงเทยี น ซงึ่ เมื่อเปรยี บเทยี บกำลงั ส่องสวำ่ งของหลอดไฟฟ้ำ จรงิ ๆ แลว้ อำจจะไม่เทำ่ กนั ก็ได้ เชน่ นยิ มเรียกว่ำ 100 W (วตั ต)์ เป็น 100 แรงเทียน เป็นตน้ ซึง่ เป็นควำม เขำ้ ใจท่ีผดิ หลอดไฟฟ้ำจะสว่ำงมำกหรอื นอ้ ยนน้ั ควำมหมำยจรงิ ๆ เปรยี บเทยี บกบั กำลังสอ่ งสว่ำง ซงึ่ มหี น่วย วดั เป็น ลูเมน (Lumens) หลอดไฟฟ้ำธรรมดำ ทเี่ รียกว่ำ หลอดไอโซเดยี ม ที่นยิ มใชต้ ำมสีแ่ ยกหรอื จุดสำคญั บนทอ้ งถนน ควำมจริงมวี ตั ตจ์ รงิ ๆ เพยี ง 18 W เทำ่ นนั้ แตม่ กี ำลงั ส่องสวำ่ งมำกกว่ำหลอดธรรมดำ 100 W หลำย ๆ หลอดรวมกนั

การคานวณ เม่ือพจิ ำรณำเปรยี บเทยี บกำลงั ไฟฟ้ำของหลอดไฟเป็นวตั ต์ (W) ตำ่ ง ๆ กนั แลว้ จะเหน็ ได้ ว่ำหลอดท่มี วี ตั ตส์ งู เชน่ 100 W ย่อมจะมกี ำรสนิ้ เปลืองมำกกว่ำหลอดท่ีมีวตั ตต์ ำ่ เชน่ 40 W น่นั คอื กระแสไฟฟำ้ (I) จะถกู ใชเ้ พม่ิ ขนึ้ ตำมกำลงั ทส่ี งู ขนึ้ น่นั เอง จึงไดส้ ตู รกำรคำนวณดงั นี้ กำลงั ไฟฟ้ำ (P) = แรงดนั ไฟฟำ้ (E) x กระแสไฟฟำ้ (I) P = E xI P หมำยถงึ กำลงั ไฟฟ้ำมีหนว่ ยเป็น วตั ต์ E หมำยถึง แรงดนั ไฟฟำ้ มหี น่วยเป็น โวลต์ I หมำยถึง กระแสไฟฟ้ำมหี นว่ ยเป็น แอมแปร์ เปรยี บเทียบกาลังไฟฟ้ากบั กาลงั งาน เคร่อื งจกั รกล กำรเปรียบเทยี บกำลงั งำนของเครื่องจกั รกล เรำนยิ มเปรยี บเทยี บเป็น กาลังม้า (Horse Power) เชน่ เปรียบเทยี บวำ่ รถยนตค์ นั นีม้ ีกำลงั 100 แรงมำ้ หรอื โรงสขี ำ้ วมีกำลงั 80 แรงมำ้ เป็นตน้ 1 กาลังมา้ (Horse Power = H.P.) หมำยถึง กำรใชง้ ำน 550 ปอนด์ ยกของไดส้ งู จำกพืน้ 1 ฟตุ ในเวลำ 1 วนิ ำที เพ่อื ใหก้ ำรเปรยี บเทยี บกำลงั ของเคร่ืองจกั รกบั กำลงั งำนไฟฟ้ำ ไปดว้ ยกนั ได้ เมือ่ คำนวณแลว้ จะได้ 1 กำลงั มำ้ เทำ่ กบั 746 วตั ตพ์ อดี เพรำะฉะนน้ั เม่ือบอกว่ำมอเตอรไ์ ฟฟำ้ เครอ่ื งนมี้ ีกำลงั 2 แรงมำ้ กห็ มำยควำมว่ำ มอเตอรม์ ีกำลงั ไฟฟ้ำ 1,492 วตั ต์

(746 x 2 = 1,492 วตั ต)์ น่นั เอง สำหรบั หนว่ ยท่ีเป็นวตั ตใ์ ชเ้ รียกหน่วยกำลงั ไฟฟำ้ ท่มี จี ำนวนไม่มำก เชน่ หลอดไฟฟ้ำ เตำรดี ไฟฟำ้ เรยี กเป็นวตั ต์ (W) เครอ่ื งกำเนิดไฟฟำ้ เรยี กเป็นกโิ ลวตั ต์ (KW) ซึง่ ปัจจุบนั ไมน่ ยิ มใชห้ นว่ ยแรงมำ้ แลว้ งานไฟฟ้า (Electric Work) งำนไฟฟ้ำ หมำยถงึ กำลงั ไฟฟ้ำท่ถี ูกใชไ้ ปใน 1 หน่วยเวลำ ตวั อย่ำง เช่น ใชห้ ลอดไฟฟ้ำ 100 วตั ตใ์ นเวลำ 2 ช่วั โมง หมำยควำมวำ่ หลอดไฟฟำ้ 100 วตั ต์ ถกู ใชไ้ ปในเวลำทเี่ พม่ิ ขนึ้ คอื 2 ช่วั โมง เมอ่ื พิจำรณำแลว้ จะไดง้ ำนไฟฟำ้ ดงั นี้ 100 วตั ต์ ในเวลำ 2 ช่วั โมง = 200 วตั ต-์ ช่วั โมง สตู รงำนไฟฟ้ำ W = PxT W = งำนไฟฟ้ำ มีหนว่ ยเป็น วตั ต-์ วินำที, กโิ ลวตั ต-์ ช่วั โมง P = กำลงั งำนไฟฟ้ำ มหี น่วยเป็นวตั ต์ หรือกิโลวตั ต์ T = เวลำ (time) หน่วยเป็น วนิ ำที นำที หรือช่วั โมง การคิดคา่ ไฟฟ้า ตำมปกตกิ ำรคำนวณคำ่ ใชจ้ ำ่ ยในกำรใชไ้ ฟฟ้ำตำมบำ้ น จะมีมเิ ตอรว์ ดั ไฟฟำ้ ท่ีติดอยทู่ ี่หนำ้ บำ้ นเป็นตวั วดั ซง่ึ เรยี กว่ำ วัตต-์ เอาเวอร-์ มิเตอร์ (Watt-Hour-Meter) ภำษำชำวบำ้ นเรยี กวำ่ หม้อยนู ติ (Unit) หรอื วตั ต์ มิเตอร์ การทางาน

สตู รกำรหำกำลงั งำนไฟฟ้ำคือ กาลงั งาน = แรงดนั ไฟฟ้า x กระแสไฟฟ้า เพรำะฉะนนั้ หมอ้ ยนู ติ หรือวตั ตม์ ิเตอรก์ เ็ ปรยี บเสมอื นกบั มมี เิ ตอร์ 2 ตวั รวมกนั คือ โวลตม์ เิ ตอร์ ซง่ึ ใชส้ ำหรบั วดั แรงดนั ไฟฟ้ำ และแอมป์ มิเตอร์ ซึ่งใชส้ ำหรบั วดั กระแสไฟฟ้ำน่นั เอง เพยี งแต่ ออกแบบไวเ้ พื่อใหส้ ะดวกในกำรคดิ ค่ำออกมำเป็นตวั เลขไดเ้ ลย เชน่ เดอื นที่แลว้ วตั ตม์ เิ ตอรห์ นำ้ บำ้ นบอกตวั เลขเป็น 1 2 2 4 0 พอถงึ วนั สิน้ เดอื นตวั เลขของมเิ ตอรข์ นึ้ เป็น 1 2 3 4 0 หมำยควำมว่ำ บำ้ นเรำใชไ้ ฟฟ้ำไป 100 หนว่ ย (12340 – 12240 = 100 Kw – h) 1 หนว่ ย (ยูนิต) หมำยถงึ กำลงั ไฟฟำ้ ทถี่ กู ใชไ้ ป 1,000 วัตต์ หรอื 1 กิโลวตั ตใ์ นเวลำ 1 ช่วั โมง ดงั ตวั อย่ำงขำ้ งตน้ จะเหน็ ไดว้ ่ำ เรำไดใ้ ชไ้ ฟฟ้ำไป 100 กิโลวตั ต-์ ช่วั โมง หรอื เท่ำกบั 100 ยูนิตน่นั เอง และถา้ หากการไฟฟา้ คดิ คา่ ไฟฟ้ายนู ติ ละ 90 สตางค์ เราจะเสยี ค่าไฟฟา้ เป็นเงินดงั นี้ = 100 x 0.90 บำท = 90 บำท ใบงาน แผนการเรยี นที่ 4

เร่ือง สอื่ และฉนวนไฟฟ้ำ วงจรไฟฟ้ำเบอื้ งตน้ กฎของโอหม์ และกำร ต่อวงจรไฟฟ้ำแบบตำ่ ง ๆ 1. เตำรีดไฟฟ้ำเครอื่ งหน่ึง ใชก้ บั แรงดนั ไฟฟ้ำ 220 โวลท์ กินกระแสไฟฟ้ำ 2.2 แอมแปร์ จงหำ ควำมตำ้ นทำนไฟฟ้ำของไสเ้ ตำรดี 2. กำตม้ นำ้ รอ้ นไฟฟ้ำมีควำมตำ้ นทำนของไส้ 55 โอหม์ มีกระแสไฟฟำ้ ไหลในวงจร 4 แอมแปร์ ตอ้ งนำไปใช้ กบั แรงดนั ไฟฟำ้ สงู สดุ กี่โวลทไ์ สเ้ ตำรดี จงึ ไมข่ ำด 3. แบตเตอร่ี 24 โวลท์ ตอ่ อยกู่ บั ค่ำควำมตำ้ นทำน 20 โอหม์ มกี ระแสไฟฟ้ำไหลกแี่ อมแปร์