1

หน่วยท่ี 1 เร่ือง ความรู้พ้นื ฐานงานไฟฟ้ า สาระสาคัญ พลงั งานไฟฟ้ าเป็นสิ่งที่มองไมเ่ ห็น แตม่ ีอานาจสามารถเปลี่ยนรูปพลงั งานไดห้ ลายรูปแบบ มนุษยร์ ู้จกั ประยกุ ตน์ าไฟฟ้ ามาใชใ้ หเ้ กิดประโยชนไ์ ด้ ไม่วา่ จะเป็นอุปกรณ์อานวยความสะดวกตา่ งๆ ภายในบา้ น เคร่ืองมือ เคร่ืองจกั รในโรงงานอุตสาหกรรม หรือแมก้ ระทงั่ อุปกรณ์ไฟฟ้ าในรถยนต์ ไฟฟ้ าท่ีใชต้ ามบา้ นกบั ไฟฟ้ าท่ีใชใ้ นรถยนตเ์ ป็นไฟฟ้ าคนละชนิด เพราะไฟฟ้ าท้งั สองมีองคป์ ระกอบ ปลีกยอ่ ยที่แตกต่างกนั อุปกรณ์ไฟฟ้ าท่ีใชใ้ นบา้ นจะนาไปใชก้ บั ไฟฟ้ าในรถยนตเ์ ลยไมไ่ ด้ อุปกรณ์ ไฟฟ้ าท่ีใชใ้ นรถยนต์ จะนาไปใชก้ บั ไฟฟ้ าในบา้ นเลยก็ไมไ่ ดเ้ ช่นกนั ดงั น้นั การเป็นช่างซ่อมระบบ ไฟฟ้ ารถยนต์ จึงควรจะตอ้ งมีความรู้ความเขา้ ใจในหลกั การพ้นื ฐานของระบบไฟฟ้ า เช่น การกาเนิด ของไฟฟ้ า การนาไฟฟ้ ามาใชง้ าน ชนิดของกระแสไฟฟ้ า การอา่ นคา่ และการคานวณ หาค่าต่าง ๆ ทางไฟฟ้ า จึงจะสามารถนาความรู้ ไปใชใ้ นการแกไ้ ขปัญหาขอ้ ขดั ขอ้ งตา่ งๆ ท่ีเกิดข้ึน กบั อุปกรณ์ และวงจรไฟฟ้ าน้นั ๆ ได้ โดยไมเ่ กิดความเสียหาย ในหน่วยการเรียนน้ีไดก้ าหนดเน้ือหาและ จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ตามลาดบั ดงั น้ี สาระการเรียนรู้ 1. การเกิดกระแสไฟฟ้ า 2. ชนิดของไฟฟ้ า 3. หน่วยวดั ทางไฟฟ้ า 4. ความสัมพนั ธ์ทางไฟฟ้ า 5. วงจรไฟฟ้ าท่ีใชใ้ นรถยนต์ 6. แม่เหลก็ ไฟฟ้ า

จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. นกั เรียนสามารถบอกแหล่งกาเนิดไฟฟ้ าได้ 2. นกั เรียนสามารถแยกชนิดของไฟฟ้ าได้ 3. นกั เรียนบอกหน่วยวดั ทางไฟฟ้ าได้ 4. นกั เรียนใชก้ ฎของโอห์มคานวณหาค่าความสัมพนั ธ์ทางไฟฟ้ าได้ 5. นกั เรียนสามารถต่อวงจรไฟฟ้ าแบบอนุกรม แบบขนาน และแบบผสมได้ 6. นกั เรียนอธิบายหลกั การเกิดแม่เหล็กไฟฟ้ าได้

แบบทดสอบก่อนเรียน หน่วยท่ี 1 เร่ือง ความรู้พ้นื ฐานงานไฟฟ้ า คาสงั่ : ใหน้ กั เรียนเลือกคาตอบที่ถูกตอ้ งที่สุดเพียงคาตอบเดียว โดยทาเครื่องหมาย (X) ลงใน กระดาษคาตอบ 1. การไหลของกระแสไฟฟ้ า คือการเคลื่อนท่ีของขอ้ ใด ก. โปรตอน ข. โมเลกลุ ค. นิวตรอน ง. อิเลก็ ตรอน 2. อุปกรณ์ไฟฟ้ า ท่ีระบุวา่ AC 220V 50HZ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้ าท่ีใชก้ บั ขอ้ ใด ก. ไฟฟ้ าสถิต ข. รถยนต์ ค. ไฟฟ้ ากระแสตรง ง. ไฟฟ้ ากระแสสลบั 3. หน่วยวดั แรงดนั ไฟฟ้ า คือขอ้ ใด ก. วตั ต์ ข. โวลต์ ค. โอห์ม ง. แอมแปร์ 4. กฎของโอห์ม ใหค้ วามสัมพนั ธ์ระหวา่ ง I และ E เป็นอยา่ งไร ก. แปรผนั ตรง ข. แปรผกผนั ค. ไมม่ ีความสมั พนั ธ์ตอ่ กนั ง. ความสมั พนั ธ์ตรงขา้ มกนั 5. การตอ่ วงจรไฟฟ้ าจะสมบูรณ์ตอ้ งประกอบไปดว้ ย ก. สวติ ช์ สายไฟ เคร่ืองใชไ้ ฟฟ้ า ข. แบตเตอรี่ สวติ ช์ เครื่องใชไ้ ฟฟ้ า ค. แบตเตอรี่ สายไฟ เคร่ืองใชไ้ ฟฟ้ า ง. แบตเตอร่ี สวติ ช์ สายไฟ 6. วงจรเปิ ดมีความหมายตามขอ้ ใด ก. วงจรท่ีกระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นไดท้ าใหเ้ ครื่องใชไ้ ฟฟ้ าสามารถทางานได้ ข. วงจรที่กระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นไม่ไดท้ าใหเ้ คร่ืองใชไ้ ฟฟ้ าไม่สามารถทางานได้ ค. การเปิ ดสวติ ชเ์ พื่อให้เครื่องใชไ้ ฟฟ้ าทางานได้ ง. การเปิ ดวงจรเพื่อใหเ้ คร่ืองใชไ้ ฟฟ้ าทางานได้

7. จากรูปกาหนดให้ R1 มีคา่ เทา่ กบั 3 โอห์ม R2 มีคา่ เทา่ กบั 5 โอห์ม ความตา้ นทานรวมในวงจร มีคา่ เท่ากบั ขอ้ ใด ก. 0.25 โอห์ม ข. 1.9 โอห์ม ค. 4 โอห์ม ง. 8 โอห์ม 8. จากขอ้ 7 หากแบตเตอรี่มีแรงเคล่ือน 12 โวลต์ จะมีกระแสไฟฟ้ าไหลในวงจรเทา่ กบั ขอ้ ใด ก. 1.5 แอมแปร์ ข. 6.3 แอมแปร์ ค. 12.25 แอมแปร์ ง. 48 แอมแปร์ 9. ตวั อกั ษร E ในทางไฟฟ้ าเป็นสัญลกั ษณ์ของขอ้ ใด ก. ความตา้ นทาน ข. กระแสไฟฟ้ า ค. หน่วยวดั แรงเคล่ือนไฟฟ้ า ง. แรงเคล่ือนไฟฟ้ า 10. การนาลวดตวั นามาพนั รอบแท่งเหล็กอ่อน แลว้ ใหก้ ระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นขดลวดตวั นา เป็น หลกั การของ ขอ้ ใด ก. การผลิตไฟฟ้ า ข. การทาแม่เหลก็ ไฟฟ้ า ค. การทาหลอดไฟฟ้ า ง. ตวั ทาความร้อน Heater

หน่วยที่ 1 ความรู้พ้ืนฐานงานไฟฟ้ า ไฟฟ้ า (Ellectric) เป็นพลงั งานรูปหน่ึงซ่ึงเก่ียวขอ้ งกบั การแยกตวั หรือการเคล่ือนที่ของ อิเล็กตรอน หรือโปรตรอน หรืออนุภาคอื่นๆ ท่ีมีอานาจคลา้ ยคลึงกนั ใชป้ ระโยชน์เพื่อเปล่ียน เป็น พลงั งานรูปอ่ืนๆ เช่น พลงั งานความร้อนจากเตาไฟฟ้ า แสงสวา่ งจากหลอดไฟฟ้ า พลงั งานกลหรือ การเคลื่อนท่ีจากมอเตอร์ไฟฟ้ า สนามแม่เหลก็ จากแมเ่ หล็กไฟฟ้ า เป็นตน้ 1. การเกดิ กระแสไฟฟ้ า ก่อนทาความเขา้ ใจเกี่ยวกบั การเกิดกระแสไฟฟ้ า ตอ้ งทาความเขา้ ใจก่อนวา่ สสารทุกชนิดใน โลกจะประกอบข้ึนดว้ ยอนุภาคเลก็ ๆจานวนมาก ซ่ึงเรียกวา่ “ โมเลกุล (Molecules) ” แตล่ ะโมเลกลุ จะประกอบดว้ ยอะตอม ตวั อยา่ งเช่น น้า มีโครงสร้างทางเคมี คือ (H2O) หมายความวา่ ใน 1 โมเลกุล ของน้า จะประกอบดว้ ยไฮโดรเจน (H) 2 อะตอมและออกซิเจน (O) 1 อะตอม ภายในอะตอมจะ ประกอบ ดว้ ย นิวเคลียส (Nucleus) เป็นศนู ยก์ ลาง ภายในนิวเคลียสจะมีโปรตอน (Protons) ซ่ึงมีค่า ประจุไฟฟ้ าเป็นบวก (+) และนิวตรอน (Neutrons) ที่ไม่มีคา่ ประจุไฟฟ้ าใดๆ (เป็นกลางทางไฟฟ้ า) รวมอยดู่ ว้ ย ส่วนอิเล็กตรอน (Electrons) ซ่ึงมีค่าประจุไฟฟ้ าเป็นลบ (-) จะวงิ่ เป็นวงโคจร อยรู่ อบๆ นิวเคลียส อิเลก็ ตรอนที่วง่ิ อยวู่ งโคจรรอบนอกของอะตอม ไดร้ ับแรงดูดจากนิวเคลียสเพียงเลก็ นอ้ ย อิเล็กตรอนเหล่าน้ีจะพยายามหนีจากวงโคจรตลอดเวลาจึงไดช้ ื่อวา่ “ อิเลก็ ตรอนอิสระ” การเคลื่อนที่ ของอิเล็กตรอนอิสระจากอะตอมหน่ึงไปยงั อะตอมหน่ึง เรียกวา่ “การไหลของกระแส ไฟฟ้ า” ซ่ึง เป็นการกาเนิดของไฟฟ้ า อิเลก็ ตรอนเซลล์ อิเลก็ ตรอน นิวเคลียส รูปที่ 1.1 ภาพตดั ขวางของคาร์บอนอะตอม ท่ีมา : www.rit.ac.th/homepage-sc/physics

1.1 การเคลื่อนที่ของอิเลก็ ตรอนในตวั นา เม่ือนาลวดตวั นาไฟฟ้ าตอ่ เขา้ กบั เซลลไ์ ฟฟ้ า (แบตเตอร่ี) จะทาใหเ้ กิดการผลกั ใหอ้ ิเลก็ ตรอนใน ตวั นาเคล่ือนที่ เม่ือเกิดการเคล่ือนที่ของอิเล็กตรอนจะทาใหเ้ กิดการไหลของกระแสไฟฟ้ าข้ึนในลวด ตวั นา ดงั น้นั จึงสรุปไดว้ า่ “กระแสไฟฟ้ าเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในตวั นา” ทิศทางการไหลของกระแส ทิศทางการไหลของอิเลก็ ตรอน รูปที่ 1.2 แสดงทิศทางการเคลื่อนท่ีของอิเล็กตรอนและกระแสไฟในวงจร 1.2 แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า ในปัจจุบนั แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าที่นิยมนามาใชง้ าน ไดแ้ ก่ 1.2.1 ไฟฟ้ าเกิดจากปฏิกิริยาเคมี เช่น แบตเตอรี่ 1.2.2 ไฟฟ้ าเกิดจากการเหนี่ยวนาโดยการหมุนขดลวดตดั กบั สนามแมเ่ หล็ก เช่นเจนเนอเรเตอร์ 1.2.3 ไฟฟ้ าเกิดจากเซลแสงอาทิตย์ 2. ชนิดของไฟฟ้ า 2.1 ไฟฟ้ าสถิต (Static Electricity) สสารหรือวตั ถุใดๆ สามารถแสดงอานาจของประจุไฟฟ้ าออกมาได้ ถา้ วตั ถุน้นั มีอนุภาค อิเลก็ ตรอนมากกวา่ อนุภาคโปรตรอน จะแสดงอานาจประจุไฟฟ้ าเป็นลบ (-) แต่ถา้ วตั ถุน้นั มีอนุภาค โปรตรอนมากกวา่ อนุภาคอิเลก็ ตรอนจะแสดงอานาจประจุไฟฟ้ าเป็นบวก (+) เม่ือไฟฟ้ าถูกแยกประจุ บวกและประจุลบออกจากกนั แลว้ เกบ็ ประจุท้งั สองไวใ้ นตาแหน่งท่ีไม่สามารถเคลื่อนท่ีเขา้ หากนั ได้ เวน้ แตจ่ ะนาสารท้งั สองไปสมั ผสั กนั หรือต่อถึงกนั ดว้ ยตวั นา จึงจะสามารถเคลื่อนท่ีเขา้ หากนั ได้ ตวั อยา่ งตามรูปท่ี 1.3 นาแทง่ แกว้ ถูกบั ผา้ ไหม แทง่ แกว้ จะเกิดไฟฟ้ าสถิตประจุบวก ผา้ ไหมจะเกิด

ไฟฟ้ าสถิตประจุลบ ไฟฟ้ าประจุเหมือนกนั เม่ือเขา้ ใกลก้ นั จะเกิดการผลกั กนั และไฟฟ้ าประจุต่างกนั เม่ือเขา้ ใกลก้ นั จะเกิดการดูดกนั แท่งแกว้ ดึงดูดกนั ผา้ ไหม รูปที่ 1.3 แสดงการเกิดไฟฟ้ าสถิต 2.2 ไฟฟ้ ากระแส (Dynamic Electrical) เป็นไฟฟ้ าท่ีเกิดจากการเคล่ือนที่ของอิเลก็ ตรอนอิสระภายในตวั นาจากแหล่งกาเนิดไฟฟ้ าไหล หรือเคล่ือนท่ีไปตามตวั นาในวงจร ไฟฟ้ ากระแสเป็ นไฟฟ้ าท่ีเรานามาเปล่ียนรูปพลงั งานเพอื่ ใช้ ประโยชน์ในบา้ นเรือน โรงงานอุตสาหกรรมและในยานพาหนะตา่ งๆ การเคล่ือนที่ของอเิ ลก็ ตรอน รูปท่ี 1.4 แสดงการเคลื่อนท่ีของอิเล็กตรอนอิสระ 2.2.1 ไฟฟ้ ากระแสตรง (Direct Current) ไฟฟ้ ากระแสตรง หมายถึง ไฟฟ้ าที่มีกระแสไหลไปในทิศทางเดียวกนั ตลอดเวลา เป็ น กระแสไฟฟ้ าที่ไดจ้ ากเซลลไ์ ฟฟ้ าต่างๆ เช่น แบตเตอร่ี แผงโซล่าเซล ซ่ึงจะมีข้วั บวกและข้วั ลบท่ี แน่นอน เป็ นระบบไฟที่ใชใ้ นรถยนต์

เวลา กระแสตรง รูปที่ 1.5 แสดงการเคลื่อนที่ของอิเลก็ ตรอนอิสระ ไฟฟ้ ากระแสตรง 2.2.2 ไฟฟ้ ากระแสสลบั (Alternating Current) ไฟฟ้ ากระแสสลบั หมายถึง การที่กระแสไฟฟ้ าไหลเปล่ียนทิศทางตลอดเวลาไมม่ ีข้วั บวกข้วั ลบที่แน่นอน (ข้วั บวกและข้วั ลบสลบั กนั ไปมาตลอดเวลา) เช่น กระแสไฟฟ้ าที่ใชต้ ามบา้ น ซ่ึงไดม้ า จากเครื่องกาเนิดไฟฟ้ าหรือที่เรียกวา่ “ไดนาโม (Dynamo)” เวลา รูปท่ี 1.6 แสดงการเคล่ือนที่ของอิเลก็ ตรอนอิสระ ไฟฟ้ ากระแสสลบั 3. หน่วยวดั ทางไฟฟ้ า หน่วยวดั ทางไฟฟ้ า หมายถึง หน่วยท่ีใชส้ าหรับกาหนดคา่ คุณสมบตั ิทางไฟฟ้ า ซ่ึงไดแ้ ก่ 3.1 แรงดนั ไฟฟ้ า (Electromotive Force) แรงดนั ไฟฟ้ า หรือ แรงเคล่ือนไฟฟ้ า (Voltage) หมายถึง แรงดนั ท่ีสามารถผลกั อิเลก็ ตรอนให้ เคล่ือนท่ีไปตามตวั นาจากจุดท่ีมีศกั ยไ์ ฟฟ้ าสูงข้วั ลบ (-) ไปยงั จุดที่มีศกั ยไ์ ฟฟ้ าต่าข้วั บวก (+) เขียน สัญลกั ษณ์แทนดว้ ยตวั V เป็นความดนั (Pressure) หรือแรง (Force) เปรียบเทียบไดก้ บั น้าจากถงั สูง ไหลลงไปใชง้ านตามจุดตา่ งๆ ในบา้ นเรือน หน่วยท่ีใชใ้ นการวดั แรงเคล่ือนไฟฟ้ าคือโวลต์ เครื่องมือท่ี ใชใ้ นการวดั คือ โวลตม์ ิเตอร์

กระแสไฟฟ้ า ศกั ยไ์ ฟฟ้ าสูง แบตเตอร่ี ศกั ยไ์ ฟฟ้ าต่า แรงดนั ไฟฟ้ า รูปที่ 1.7 แสดงแรงดนั ไฟฟ้ าทาใหอ้ ิเล็กตรอนอิสระเคล่ือนท่ีในตวั นา ตารางท่ี 1.1 หน่วยวดั แรงดนั ไฟฟ้ า หน่วยพ้นื ฐาน หน่วยสาหรับขนาดที่นอ้ ย หน่วยสาหรับขนาดท่ีมาก kV MV สัญลกั ษณ์ V  V mV กิโลโวลต์ เมกะโวลต์ การออกเสียง โวลต์ ไมโครโวลต์ มิลลิโวลต์ 1x103 1x106 ตวั คูณ 1 1x10-6 1x10-3 แรงดนั ไฟฟ้ า 1 โวลต์ คือ แรงดนั ที่สามารถทาใหก้ ระแส 1 แอมแปร์ ไหลผา่ นตวั นาไฟฟ้ า ซ่ึงมีค่าความตา้ นทาน 1 โอห์ม 3.2 กระแสไฟฟ้ า (Electrical Current) กระแสไฟฟ้ า เกิดจากการเคลื่อนท่ีของอิเลก็ ตรอน ไหลไปตามตวั นา กระแสไฟฟ้ ามีหน่วยเป็น แอมแปร์ (Ampere, Amp.) กระแสไฟฟ้ า 1 แอมแปร์ เกิดจากการเคล่ือนที่ของอิเล็กตรอนจานวน 1 คูลอมบ์ ในเวลา 1 วนิ าที (1 คูลอมบเ์ ทา่ กบั อิเลก็ ตรอนจานวน 6.25 × 1016 อนุภาค) เคร่ืองมือท่ีใชใ้ น การวดั คือ แอมป์ มิเตอร์

การไหลของอิเลก็ ตรอนในลวดทองแดง ทิศทางการไหลของกระแส หลอดไฟ หลอดไฟ ทิศทางการไหลของอเิ ลก็ ตรอน แบตเตอรี่ รูปที่ 1.8 แสดงภาพการไหลของกระแส ตารางท่ี 1.2 หน่วยวดั กระแสไฟฟ้ า หน่วยพ้นื ฐาน หน่วยสาหรับขนาดที่นอ้ ย หน่วยสาหรับขนาดที่มาก kA MA สญั ลกั ษณ์ A  A mA กิโล แอมแปร์ เมกะแอมแปร์ การออก แอมแปร์ ไมโคร มิลลิ 1x103 1x106 เสียง แอมแปร์ แอมแปร์ ตวั คูณ 1 1x10-6 1x10-3 1 วนิ าที รูปท่ี 1.9 แสดงภาพการเคลื่อนที่อิเลก็ ตรอนอิสระต่อ 1 หน่วยเวลา 3.3 ความตา้ นทานไฟฟ้ า (Electrical Resistance) ความตา้ นทานไฟฟ้ า หมายถึง แรงตา้ นทานการไหลของกระแสไฟฟ้ าที่ไหลผา่ น สารน้นั ๆ ความตา้ นทานไฟฟ้ าของสารใดจะมากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั องคป์ ระกอบต่างๆ ดงั ต่อ ไปน้ี

แรงดนั แรงดนั ไฟฟ้ าเขา้ ไฟฟ้ าออก ความตา้ นทาน รูปที่ 1.10 แสดงภาพที่มีการตา้ นทานการเคล่ือนท่ีกระแสไฟฟ้ า 3.3.1 ชนิดของสาร สารหรือวสั ดุแตล่ ะชนิดมีคุณสมบตั ิในการนาไฟฟ้ าแตกตา่ งกนั สารท่ียอมใหก้ ระแสไฟฟ้ าไหล ผา่ นไดง้ ่ายเรียกวา่ ตวั นาไฟฟ้ า (มีความตา้ นทานไฟฟ้ านอ้ ย) สารท่ียอมใหก้ ระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นยาก เรียกวา่ ฉนวนไฟฟ้ า (มีความตา้ นทานไฟฟ้ ามาก) สารสงั เคราะห์ไวน่ิง(ฉนวน) ลวดทองแดง(ตวั นา) รูปท่ี 1.11 แสดงโครงสร้างของสายไฟ 3.3.2 ขนาดของสาร สารที่มีพ้นื ที่หนา้ ตดั เล็กจะมีคา่ ความตา้ นทานไฟฟ้ ามากกวา่ สารที่มี พ้นื ท่ีหนา้ ตดั ใหญ่ ขนาดเลก็ ขนาดใหญ่ รูปที่ 1.12 แสดงภาพขนาดเส้นผา่ ศนู ยก์ ลางตวั นาท่ีมีผลตอ่ การไหลของกระแส

3.3.3 ความยาวของสาร สารชนิดเดียวกนั ที่มีพ้นื ท่ีหนา้ ตดั เท่ากนั ถา้ มีความยาวมากจะมีความตา้ นทานไฟฟ้ ามากกวา่ สารท่ีมีความยาวนอ้ ย ความตา้ นทาน ยาว ส้นั รูปท่ี 1.13 แสดงภาพขนาดความยาวตวั นาท่ีมีผลต่อการไหลของกระแส 3.3.4 อุณหภูมิ เมื่อสารมีอุณหภมู ิเปลี่ยนแปลงจะทาใหค้ วามตา้ นทานไฟฟ้ าของสารเกิดการ เปล่ียนแปลงใน ตวั นาไฟฟ้ า ปกติสารเม่ือไดร้ ับความร้อนอุณหภูมิจะสูงข้ึน คา่ ความตา้ นทานจะเพ่มิ ข้ึนตาม ถา้ อุณหภูมิลดลงคา่ ความตา้ นทานจะลดลงดว้ ย ยกเวน้ คาร์บอน (C) ซ่ึงมีคุณสมบตั ิตรงกนั ขา้ ม คือ ถา้ อุณหภูมิสูงข้ึน คา่ ความตา้ นทานจะลดลง แบตเตอร่ี ขดลวดทองแดง ตะเกียง รูปที่ 1.14 แสดงภาพอุณหภูมิท่ีมีผลตอ่ การไหลของกระแส 3.3.5 สภาพทางกายภาพ สภาพทางกายภาพหรือผวิ สัมผสั หากไม่สนิท สกปรก มีรอยไหม้ คา่ ความตา้ นทานจะมาก ทาใหก้ ระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นไดน้ อ้ ยลง

การผกุ ร่อน กระแสไฟฟ้ า รูปท่ี 1.15 แสดงภาพหนา้ สมั ผสั กบั ความตา้ นทานทางไฟฟ้ า ตารางที่ 1.3 หน่วยวดั ความตา้ นทานไฟฟ้ า หน่วยพ้ืนฐาน หน่วยสาหรับขนาดท่ีนอ้ ยมาก หน่วยสาหรับขนาดที่มาก สญั ลกั ษณ์   m k M การออกเสียง โอห์ม ไมโครโอห์ม มิลลิโอห์ม กิโลโอห์ม เมกะโอห์ม ตวั คูณ 1 1x10-6 1x10-3 1x103 1x106 ความตา้ นทาน 1 โอห์ม คือ คา่ ความตา้ นทานไฟฟ้ าซ่ึงตา้ นทานการไหลของกระแสไฟฟ้ า 1 แอมแปร์ ซ่ึงมีแรงดนั ไฟฟ้ า 1 โวลต์ 3.4 กาลงั ไฟฟ้ า (Electrical Resistance) กาลงั ไฟฟ้ า หมายถึง พลงั งานไฟฟ้ าที่เครื่องใชไ้ ฟฟ้ า ใชใ้ นเวลา 1 วนิ าที มีสญั ลกั ษณ์แทนดว้ ย ตวั P มีหน่วยวดั เป็น “วตั ต์ (W)” เมื่อถูกนามาใชค้ านวณร่วมกบั คุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าอื่นๆ สามารถ สรุปผลได้ ดงั น้ี ตารางที่ 1.4 หน่วยกาลงั ไฟฟ้ า หน่วยพนื้ ฐาน หน่วยสาหรับปริมาณมาก สัญลกั ษณ์ W kW MW การออกเสียง วตั ต์ กิโลวตั ต์ เมกะวตั ต์ 1x103 1x106 ตวั คูณ 1

4. ความสัมพนั ธ์ทางไฟฟ้ า คุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าสามารถหาไดจ้ ากความสัมพนั ธ์ทางไฟฟ้ า โดยใชท้ ฤษฎีความสัมพนั ธ์ทาง ไฟฟ้ า เช่น 4.1 กฎของโอห์ม (Ohm’s law) จอร์จ ไซมอนโอห์ม (George SimonOhm) นกั ฟิ สิกส์ชาวเยอรมนั กล่าววา่ “กระแสไฟฟ้ าท่ี ไหลผา่ นตวั นาจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกบั แรงเคล่ือนไฟฟ้ าและจะเป็นปฏิภาคผกผนั กบั ความตา้ นทาน ไฟฟ้ า” จากกฎของโอห์มสามารถสรุปเป็นสมการ ไดต้ าม รูปท่ี 1.16 กล่าวคือ เม่ือจ่ายแรงดนั ไฟฟ้ า ใหว้ งจร จะมีกระแสไฟฟ้ าไหลภายในวงจร เกิดความสัมพนั ธ์ระหวา่ งแรงดนั ไฟฟ้ า กระแสไฟฟ้ า และความตา้ นทานภายในวงจร คือ ความเขม้ ของกระแสไฟฟ้ าซ่ึงไหลภายในวงจรเป็นปฏิภาค โดยตรงกบั แรงดนั ไฟฟ้ าซ่ึงจ่ายใหแ้ ก่วงจรและเป็นปฏิภาคกลบั กนั กบั ค่าความตา้ นทานของวตั ถุที่ กระแสไฟฟ้ าไหลผา่ น ความสัมพนั ธ์ดงั กล่าวเรียกวา่ “ กฎของโอห์ม ” ซ่ึงสามารถแสดงใหเ้ ห็นเป็ น สมการไดด้ งั น้ี รูปที่ 1.16 แสดงความสมั พนั ธ์ทางไฟฟ้ าตามกฎของโอห์ม จะได้ สมการท่ี 1 I = E R สมการที่ 2 E = I x R E สมการที่ 3 R= I โดยกาหนดให้ I = กระแสไฟฟ้ าท่ีไหลในวงจร มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) E = แรงดนั ไฟฟ้ าซ่ึงจ่ายใหว้ งจร มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) R = ความตา้ นทานในวงจร มีหน่วยเป็ นโอห์ม (Ω)

วงจรท่ี 1 ความตา้ นทานคงที่ กระแสจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกบั แรงดนั รูปที่ 1.17 แสดงภาพของกระแสที่เป็นปฏิภาคโดยตรงกบั แรงดนั ตวั อยา่ งที่ 1 จากวงจรหากใชแ้ รงเคลื่อนไฟฟ้ า 6 V ไหลผา่ นตวั ตา้ นทาน ขนาด 10 Ω กจ็ ะใช้ สูตรความสัมพนั ธ์ทางไฟฟ้ า ตามกฎของโอห์ม E R คือ I = จะได้ I = 6 10 ฉะน้นั I = 0.6 A น้นั หมายความวา่ ในวงจรจะมีกระแสไหล เท่ากบั 0.6 แอมแปร์ จากกฎของโอห์ม เราสามารถนาไปใชค้ านวณหาค่ากระแส แรงดนั และค่าความตา้ นทานใน วงจรต่าง ๆ และยงั สามารถนาไปใชห้ ากาลงั ไฟฟ้ าได้ โดยใชว้ งลอ้ ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งคุณสมบตั ิ ทางไฟฟ้ า รูปท่ี 1.18 วงลอ้ แสดงความสัมพนั ธ์คุณสมบตั ิทางไฟฟ้ า

ตวั อยา่ งท่ี 2 หลอดไฟเล้ียวรถยนต์ กาหนดรายละเอียดการใชง้ านไวท้ ี่ข้วั หลอดดงั น้ี 12V 21W ดงั น้นั หากตอ้ งการหาคา่ ของการกินกระแสของหลอดไฟเพอื่ เลือกใชข้ นาดของฟิ วส์หรือขนาดของ สายไฟสาหรับเดินวงจร ก็จะใชส้ มการของความสัมพนั ธ์ ดงั น้ี P คือ I = E จะได้ I = 21 12 ฉะน้นั I = 1.75 A น้นั หมายความวา่ ในวงจรจะมีกระแสไหล เทา่ กบั 1.75 แอมแปร์ ตอ่ 1 หลอด ดงั น้นั หากวงจร ไฟเล้ียวใชท้ ้งั หมด 4 หลอด ก็จะมีกระแสไหลในวงจร เท่ากบั 7 แอมแปร์ หมายความวา่ ในวงจรตอ้ ง ใชฟ้ ิ วส์ป้ องกนั วงจรไม่นอ้ ยกวา่ 7 แอมแปร์ ฟิ วส์จึงจะไม่ขาด 5. วงจรไฟฟ้ าทใ่ี ช้ในรถยนต์ วงจรไฟฟ้ า หมายถึง ทางเดินของกระแสไฟฟ้ าซ่ึงไหลมาจากแหล่งกาเนิดไปตามตวั นา ผา่ น เครื่องใชไ้ ฟฟ้ าหรือโหลดแลว้ ไหลกลบั ไปยงั แหล่งกาเนิดเดิม ฟิ วส์และสวติ ช์เป็นตวั นาอีกแบบหน่ึง ไมม่ ีผลกบั วงจร เพียงแต่เป็นอุปกรณ์ใชส้ าหรับป้ องกนั ความเสียหายที่จะเกิด ข้ึนและเพ่ือความ สะดวกสบายในการควบคุมวงจร 5.1 ส่วนประกอบของวงจร วงจรไฟฟ้ าประกอบดว้ ยส่วนท่ีสาคญั 3 ส่วน ไดแ้ ก่ 5.1.1 แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า (Power Source) แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าหรือแหล่งจา่ ยไฟฟ้ า หมายถึง แหล่งที่จา่ ยพลงั งาน ศกั ยไ์ ฟฟ้ า หรืออาจ เรียกวา่ แรงเคลื่อนหรือแรงดนั ไฟฟ้ าออกมาใชง้ านกบั อุปกรณ์ไฟฟ้ าทว่ั ๆ ไปสามารถแบง่ ออกเป็ น 3 ชนิดใหญ่ๆคือ 5.1.1.1 แบตเตอร่ี 5.1.1.2 เซลลแ์ สงอาทิตย์ 5.1.1.3 เจนเนอเรเตอร์ (อลั เทอเนเตอร์) ในรถยนตใ์ ชแ้ หล่งจา่ ยไฟฟ้ าจาก 2 แหล่ง ไดแ้ ก่ แบตเตอร่ีและอลั เทอเนเตอร์ 5.1.2 ตวั นาไฟฟ้ า (Conductor) ตวั นาไฟฟ้ า หมายถึง สายไฟฟ้ าหรือสื่อท่ีจะเป็นตวั นาให้กระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นไปยงั เครื่องใชไ้ ฟฟ้ า ซ่ึงต่อระหวา่ งแหล่งกาเนิดกบั เครื่องใชไ้ ฟฟ้ า ท้งั น้ีรวมถึงอุปกรณ์ที่ใชใ้ นการ ควบคุมและป้ องกนั วงจรดว้ ย เช่น สวติ ช์ ฟิ วส์ เป็ นตน้

5.1.3 เครื่องใชไ้ ฟฟ้ า (Electric Equipment) เครื่องใชไ้ ฟฟ้ าหมายถึง เครื่องใชท้ ่ีสามารถเปล่ียนพลงั งานไฟฟ้ าใหเ้ ป็นพลงั งานรูปอ่ืน เพอื่ ใช้ ประโยชน์ตามที่ตอ้ งการ หรือ เรียกอีกอยา่ งหน่ึงวา่ “โหลด” เช่นหลอดไฟใหแ้ สงสวา่ ง มอเตอร์ให้ พลงั งานกล แตรใหพ้ ลงั งานเสียงหรือหวั เผาใหพ้ ลงั งานความร้อนเพ่ืออุ่นอากาศ เป็นตน้ 5.2 การต่อวงจรไฟฟ้ า โดยทว่ั ไปการตอ่ วงจรไฟฟ้ ามีการตอ่ ใชง้ าน 3 แบบ ไดแ้ ก่ 5.2.1 วงจรแบบอนุกรม (Series Circuit) การตอ่ วงจรแบบอนุกรม เป็ นการต่อโดยนาความตา้ นทานหรือภาระ (Load) มาตอ่ เรียงลาดบั กนั บางคร้ังเรียกวา่ การต่อแบบอนั ดบั กนั ความตา้ นทานรวม (R) = R1 + R2 ความตา้ นทานรวม (R0) = 10Ω + 10Ω = 20 Ω (โอห์ม) R1 =10 Ω II R1 หลอดไฟ R0 (ความตา้ นทานรวม) R2 R2 =10 Ω รูปที่ 1.19 แสดงภาพการต่อวงจรแบบอนุกรม การตอ่ วงจรไฟฟ้ าแบบอนุกรมจะมีคุณสมบตั ิดงั น้ี 5.2.1.1 จานวนของกระแสไฟฟ้ าท่ีไหลผา่ นความตา้ นทานทุกตวั จะเท่ากนั 5.2.1.2 ความตา้ นรวมในวงจรจะเท่ากบั ผลบวกของความตา้ นทานท้งั หมด 5.2.1.3 ผลรวมของแรงเคล่ือนไฟฟ้ าตกคร่อมท่ีความตา้ นทานแตล่ ะตวั จะเทา่ กบั ค่าแรง เคลื่อนไฟฟ้ าจากแหล่งจ่าย การต่อแบบอนุกรมจะไมน่ ิยมตอ่ ในวงจรไฟฟ้ ารถยนต์ เน่ืองจาก ถา้ ยง่ิ ต่ออุปกรณ์มากความ ตา้ นทานรวมจะมากข้ึน ทาใหก้ ระแสไหลในวงจรไดน้ อ้ ยลง วงจรทวั่ ไปจึงนิยมตอ่ แบบขนานเพราะ คา่ ความตา้ นทานรวมจะนอ้ ยทาใหไ้ ฟสม่าเสมอ

5.2.2 วงจรแบบขนาน (Parallel Circuit) การตอ่ ท่ีกระแสไฟฟ้ ามีการแยกไหลออกไดห้ ลายทางและสุดทา้ ยจะไหลมารวมกนั ระบบ ไฟฟ้ าในรถยนตน์ ิยมต่อแบบน้ี 1 = 1 + 1 ความตา้ นทานรวม Rt R1 R2 1 = 1+1 = 2 Rt 10 10 10 ความตา้ นทานรวม (R0) = 10 2 = 5  (โอห์ม) รูปที่ 1.20 แสดงภาพการต่อวงจรแบบขนาน ตวั อยา่ งที่ 3 จากวงจร จงหาคา่ ความตา้ นทานรวม (Rt) กระแสไฟฟ้ าท่ีไหลผา่ นตวั ตา้ นทานแต่ ละตวั (IR1 , IR2 , IR3 ) และกระแสไฟฟ้ ารวม (It) รูปท่ี 1.21 การต่อวงจรแบบขนาน

วธิ ีทา คานวณหาค่าความตา้ นทานรวมท้งั หมดของวงจร (Rt) จากสมการ 1 = 1 + 1 + 1 Rt R1 R2 R3 1 = 1+1+1 Rt 2.7 5.6 7.2 1 = 0.37 + 0.179 + 0.38 Rt 1 Rt = 0.687 Rt 1 0.687 Rt = 1.455 kΩ ค่าความตา้ นทานรวม (Rt) เทา่ กบั 1.455 kΩ 5.2.3 วงจรแบบผสม (Hybrid Circuit) การตอ่ วงจรแบบผสมเป็นการต่อวงจรท่ีมีท้งั แบบอนุกรมและแบบขนานในวงจรเดียวกนั ใน รถยนตใ์ ชต้ ่อในวงจรไฟส่องสวา่ งเรือนไมลท์ ่ีสามารถปรับความสวา่ งได้ ความตา้ นทานรวม รูปที่ 1.22 แสดงภาพการต่อวงจรแบบผสม วธิ ีทา คานวณหาค่าความตา้ นทานรวมท้งั หมดของวงจร ตอ้ งแยกหาทีละแบบ โดยเร่ิมจาก อุปกรณ์ไฟฟ้ าหรือโหลดท่ีต่อแบบขนานก่อน

จากรูป 1.22 กาหนดให้ R1 = 10  , R2 = 10  , R3 = 10  ความตา้ นทานรวมแบบขนาน 1 1 1 R 23 = R2 + R3 1 = 1+1 = 2 R 23 10 10 10 R23 = 5  ความตา้ นทานรวมท้งั หมด R t = R1 + R23 Rt = 10 + 5 = 15  5.3 วงจรเปิ ด – วงจรปิ ด เป็นการบอกลกั ษณะความตอ่ เน่ืองของวงจร 5.3.1 วงจรเปิ ด วงจรเปิ ด หมายถึง วงจรท่ีกระแสไฟฟ้ าไมส่ ามารถไหลไดค้ รบวงจร ซ่ึงเป็นผลทาให้ เครื่องใชไ้ ฟฟ้ าไมท่ างาน สาเหตุของวงจรเปิ ดอาจเกิดจากสายหลุด สายขาด สายหลวม สวติ ซ์ไม่ต่อ วงจร เป็นตน้ รูปท่ี 1.23 ภาพแสดงลกั ษณะของวงจรเปิ ด 5.3.2 วงจรปิ ด วงจรปิ ด หมายถึง วงจรท่ีกระแสไฟฟ้ าไหลไดค้ รบวงจร ทาใหโ้ หลดหรือเคร่ืองใชไ้ ฟฟ้ าท่ีต่อ อยใู่ นวงจรน้นั ๆ ทางานได้ รูปท่ี 1.24 ภาพแสดงลกั ษณะของวงจรปิ ด

6. แม่เหลก็ ไฟฟ้ า (Electromagnetic) แม่เหลก็ ไฟฟ้ า เป็นแมเ่ หล็กที่เกิดจากการนาลวดตวั นามาพนั รอบแท่ง เหล็กอ่อน เม่ือปล่อย กระแสไฟฟ้ าใหไ้ หลผา่ นขดลวดตวั นา ท่ีพนั รอบแกนเหลก็ อ่อน จะเหนี่ยวนาใหแ้ กนเหล็กอ่อนน้นั มี อานาจเป็นแม่เหล็ก แมเ่ หล็กที่เกิดข้ึนโดยวธิ ีน้ีเรียกวา่ “แมเ่ หลก็ ไฟฟ้ า” แตเ่ มื่อหยดุ ให้กระแสไฟฟ้ า ไหลผา่ นอานาจแมเ่ หลก็ น้นั จะหมดไป สนามแมเ่ หลก็ ทิศทางการไหลของกระแส รูปท่ี 1.25 การเกิดแม่เหล็กไฟฟ้ า แม่เหล็กไฟฟ้ า ถูกนามาใชเ้ ป็นหลกั การทางานของ รีเลย์ โซลินอยดแ์ ละมอเตอร์ไฟฟ้ า เป็นตน้ ข้วั ของแม่เหลก็ ไฟฟ้ าหาไดจ้ ากกฎมือขวา โดยใชม้ ือขวาการอบแกนเหล็กออ่ น ใหน้ ิ้วท้งั ส่ี ช้ีทิศทางของสนามแมเ่ หลก็ นิ้วหวั แม่มือจะช้ีไปในทิศทางการไหลของกระแส ทิศทางของกระแสไฟฟ้ า ทิศทางสนามแม่เหลก็ รูปที่ 1.26 ทิศทางของเส้นแรงแมเ่ หล็กท่ีเกิดรอบตวั นา หาไดจ้ ากกฎมือขวา 1.6.1 กฎมือขวา (Right Hand Ruld) เม่ือปล่อยกระแสไฟฟ้ าผา่ นลวดตวั นา จะทาใหเ้ กิดเส้นแรงแมเ่ หล็กข้ึนรอบๆ ขดลวดตวั นา ทิศทางของ เส้นแรงแม่เหล็กหาไดจ้ ากกฎมือขวา โดยใชม้ ือขวาการอบลวดตวั นาใหน้ ิ้วหวั แม่มือ ช้ีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ า นิ้วท้งั สี่ท่ีกาอยจู่ ะแสดงทิศทางของสนามแม่เหลก็ ที่เกิดข้ึนรอบ ขดลวดตวั นาน้นั

1.6.2 เส้นแรงแม่เหลก็ (Magnetic Line of Force) แท่งแม่เหลก็ จะมีปลายดา้ นหน่ึงเป็นข้วั เหนือ (N) และปลายอีกดา้ นหน่ึงเป็นข้วั ใต้ (S) เสมอ ทิศทางของเส้นแรงแมเ่ หล็กภายนอกแท่งจะมีทิศทางจากข้วั เหนือไปข้วั ใต้ (ภายในแทง่ จากข้วั ใตไ้ ป ข้วั เหนือ) จานวนเส้นแรงแม่เหล็กจะมากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั อานาจแรงดึงดูดของแม่เหล็ก บริเวณที่มี เส้นแรงแม่เหล็กเรียกวา่ “สนามแมเ่ หลก็ (Magnetic field)” รูปที่ 1.27 แสดงลกั ษณะของเส้นแรงแม่เหล็กของแท่งแมเ่ หล็ก ท่ีมา : http://www.myfirstbrain.com/student_view 1.6.3 คุณสมบตั ิของแม่เหลก็ (Magnetic Line of Force) 1.6.3.1 แท่งแม่เหลก็ จะประกอบดว้ ยข้วั เหนือ (N) และข้วั ใต้ (S) 1.6.3.2 แมเ่ หล็กข้วั เหมือนกนั จะผลกั กนั ข้วั ต่างกนั จะดูดกนั 1.6.3.3 สามารถเหน่ียวนาแท่งเหล็กอ่อนใหก้ ลายเป็นแม่เหลก็ ได้ 1.6.3.4 สามารถเหน่ียวนาให้เกิดกระแสไฟฟ้ าในขดลวดตวั นาได้ 1.6.3.5 สามารถดูดโลหะบางชนิดได้ 1.6.4 กระเสไฟฟ้ าเหน่ียวนา (Electromagnetic Induction) กระแสไฟฟ้ าเหน่ียวนา หมายถึง กระแสไฟฟ้ าที่เกิดจากการเหนี่ยวนาระหวา่ งขดลวดตวั นากบั สนามแม่เหลก็ ซ่ึงนามาใชใ้ นหลกั การทางานของเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ า (อลั เทอเนเตอร์) และคอยลจ์ ุด ระเบิดในรถยนต์

สรุป การกาเนิดไฟฟ้ าสามารถกาเนิดไดจ้ ากหลายแหล่ง ท้งั เกิดข้ึนเองตามธรรมชาติ และจาก ที่มนุษยเ์ ป็นผสู้ ร้าง เพ่ือใหไ้ ดม้ าซ่ึงพลงั งานทางไฟฟ้ า แตท่ ี่นิยมนามาใชเ้ ป็นประโยชน์มากใน ปัจจุบนั คือ การเกิดโดยปฏิกิริยาทางเคมี เซลแสงอาทิตย์ และไฟฟ้ าท่ีเกิดจากการเหน่ียวนาของ สนามแมเ่ หล็ก ไฟฟ้ า มี 2 ชนิด 1. ไฟฟ้ าสถิต 2. ไฟฟ้ ากระแส มี 2 ชนิด คือ 2.1 ไฟฟ้ ากระแสตรง ใชใ้ นรถยนต์ 2.2 ไฟฟ้ ากระแสสลบั ใชต้ ามบา้ นเรือน แรงเคลื่อน เป็ นตวั ผลกั ดนั ทาใหก้ ระแสไฟฟ้ าเกิดการเคลื่อนท่ีไปในตวั นา ซ่ึงจะเคล่ือนท่ี ในตาแหน่งแรงเคลื่อนสูงไปแรงเคล่ือนต่า และจะเคล่ือนที่ไปไดด้ ีหรือไม่ ข้ึนอยกู่ บั ชนิดของตวั นา เพราะในตวั นาทุกตวั จะมีความตา้ นทานไฟฟ้ าท่ีแตกตา่ งกนั ถา้ มีความตา้ นทานนอ้ ยกระแสไฟฟ้ าก็จะ ไหลไดด้ ี ถา้ ความตา้ นมากกระแสไฟฟ้ าก็จะไหลไดน้ อ้ ย และความตา้ นทานในตวั นาจะมากหรือ นอ้ ย นอกจากจะข้ึนอยกู่ บั ชนิดของตวั นาแลว้ ยงั ข้ึนอยกู่ บั อุณหภมู ิ ขนาด และ ความสะอาดของผวิ หนา้ สมั ผสั ของตวั นาในกรณีที่เป็นตาแหน่งสวติ ช์หรือข้วั ตอ่ ต่างๆ หน่วยวดั ทางไฟฟ้ า 1. กระแสไฟฟ้ า (Current) ใชส้ ญั ลกั ษณ์แทนดว้ ย I มีหน่วยวดั เป็นแอมแปร์ (Ampare) หรือ A 2. แรงดนั ไฟฟ้ า (Electromotive force) หรือ แรงเคล่ือนไฟฟ้ า ใชส้ ญั ลกั ษณ์แทนดว้ ย E มี หน่วยวดั เป็ นโวลต์ (Voltage) หรือ V 3. กาลงั ไฟฟ้ า (Power) ใชส้ ญั ลกั ษณ์แทนดว้ ย P มีหน่วยวดั เป็น วตั ต์ (Watt) หรือ W 4. ความตา้ นทาน (Resistance) ใชส้ ัญลกั ษณ์แทนดว้ ย R มีหน่วยวดั เป็ นโอห์ม หรือ Ω 5. กฎของโอห์ม (Ohm ’s Law) ใชส้ ูตรความสมั พนั ธ์ E = I x R แม่เหล็กไฟฟ้ า (Electromagnetic) เป็นแม่เหล็กที่เกิดจากการนาลวดตวั นามาพนั รอบแท่งเหลก็ อ่อน เม่ือปล่อยกระแสไฟฟ้ าใหไ้ หลผา่ นขดลวดตวั นาที่พนั รอบแกนเหล็กอ่อนจะเหน่ียวนาใหแ้ กน เหล็กออ่ นน้นั มีอานาจเป็นแม่เหลก็ แต่เม่ือหยดุ ใหก้ ระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นอานาจแมเ่ หลก็ น้นั จะหมด ไป

แบบฝึ กหัดท่ี 1 การหาค่าความสัมพนั ธท์ างไฟฟ้ า ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- คาสั่ง ใหน้ กั เรียนแสดงวธิ ีการหาคา่ ความสัมพนั ธ์ทางไฟฟ้ า 1. จากภาพวงจรท่ีกาหนด ใหน้ กั เรียนแสดงวธิ ีคานวณหากระแสไฟฟ้ าในวงจร R = 10Ω E = 12 V I=? A 2. วงจรไฟเบรกรถยนตค์ นั หน่ึงใชห้ ลอดไฟขนาด 25W 2 หลอด และหลอดไฟขนาด 10 W อีก 1 หลอด รถยนตค์ นั น้ีใชแ้ หล่งจา่ ยไฟจากแบตเตอร่ี 12 V ใหน้ กั เรียนแสดงวธิ ีคานวณหาขนาดของฟิ วส์ ที่จะใชป้ ้ องกนั วงจรโดยใหเ้ ผ่ือค่าการใชง้ านเพม่ิ อีก 30 เปอร์เซ็นต์

ใบงานที่ 1.1 การต่อวงจรแบบอนุกรม จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. นกั เรียนสามารถตอ่ วงจรแบบอนุกรมได้ 2, นกั เรียนสามารถอธิบายคุณสมบตั ิของการต่อวงจรแบบอนุกรมได้ 3. นกั เรียนสามารถลาดบั ข้นั ตอนการปฏิบตั ิงานได้ 4. นกั เรียนสามารถทางานร่วมกนั ได้ เคร่ืองมือ / อุปกรณ์ 1. ชุดฝึกพ้ืนฐานงานไฟฟ้ ารถยนต์ 2. แหล่งจา่ ยไฟฟ้ ากระแสตรง (D.C. Power Supply) 0 - 12 V หรือ แบตเตอร่ี 12 V 3. สายไฟสาหรับต่อวงจร 4. มลั ติมิเตอร์แบบเขม็ วงจรทดลอง วงจรทดลองท่ี 1 ลาดบั ข้นั การปฏิบตั ิ 1. จดั นกั เรียนออกเป็ นกลุ่ม ๆ ละ 4 - 5 คน โดยคละคนเก่งคนอ่อน 2. นกั เรียนศึกษาวงจรจากใบงานที่ 1.1

3. นกั เรียนต่อแหล่งจา่ ยไฟเขา้ กบั หลอดไฟโดยเร่ิมจาก 1 หลอดแลว้ เพิม่ หลอดไฟ ทีละ 1 หลอดจนครบตามวงจรทดลองที่ 1 สงั เกตความเปลี่ยนแปลงของหลอดไฟ ในทุกคร้ังที่เพมิ่ จานวน 4. นกั เรียนเลือกถอดหลอดไฟทีละ 1 หลอด ออกจากข้วั หลอด สงั เกตการเปลี่ยนแปลงท่ี เกิดข้ึนบนั ทึกลงใบงานแลว้ ใส่กลบั คืนที่เดิม 5. นกั เรียนในกลุ่มช่วยกนั สรุปผลของการต่อวงจรแบบอนุกรม บนั ทกึ ผลการทดลอง ความสวา่ งของหลอดไฟ เม่ือต่อเฉพาะ L1…………………………………………………………………..…..… เม่ือต่อ L2 เพมิ่ ………………………………………………………………………..… เมื่อต่อ L3 เพมิ่ …………………………………………………………………..…..… เม่ือต่อ L4 เพิ่ม …………………………………………………………………..…..… เมื่อถอดหลอดไฟออกทีละหลอด เม่ือถอดหลอด L1 ………………………………………………………………..…...… เมื่อถอดหลอด L2 …………………………………………………………………….… เมื่อถอดหลอด L3 …………………………………………………………………….… เม่ือถอดหลอด L4 …………………………………………………………………….… สรุปผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………..… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

เกณฑ์ประเมนิ ผลการปฏิบตั ิงาน ใบงานท่ี 1.1 การต่อวงจรแบบอนุกรม ผปู้ ฏิบตั ิงาน ช่ือ…………………………………..เลขท่ี……….กลุ่ม………….. หวั ขอ้ การประเมิน ระดบั คะแนน หมายเหตุ เตม็ ได้ 1. การเตรียมเครื่องมืออุปกรณ์ 2 ผล / คะแนน 2. ความถูกตอ้ งของการต่อวงจร 5 ดีมาก = 18 - 20 3. ความปลอดภยั ในการทดลอง 5 ปานกลาง = 15 - 17 4. ความถูกตอ้ งขอ้ มูลและสรุปผลในใบงาน 3 พอใช้ = 11 - 14 5. ความสามคั คีในกลุ่ม 2 ปรับปรุง = 0 - 10 6. ทาความสะอาด เก็บวสั ดุอุปกรณ์และพ้นื ที่ ปฏิบตั ิงาน 3 รวม 20 ครูผสู้ อน

ใบงานที่ 1.2 การต่อวงจรแบบขนาน จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. นกั เรียนสามารถต่อวงจรแบบขนานได้ 2, นกั เรียนสามารถอธิบายคุณสมบตั ิของการตอ่ วงจรแบบขนานได้ 3. นกั เรียนสามารถลาดบั ข้นั ตอนการปฏิบตั ิงานได้ 4. นกั เรียนสามารถทางานร่วมกนั ได้ เครื่องมอื / อปุ กรณ์ 1. ชุดฝึกพ้ืนฐานงานไฟฟ้ ารถยนต์ 2. แหล่งจ่ายไฟฟ้ ากระแสตรง (D.C. Power Supply) 0 - 12 V หรือ แบตเตอรี่ 12 V 3. สายไฟสาหรับตอ่ วงจร วงจรทดลอง วงจรทดลองท่ี 2 ลาดบั ข้นั การปฏิบัติ 1. จดั นกั เรียนออกเป็ นกลุ่ม ๆ ละ 4 - 5 คน โดยคละคนเก่งคนอ่อน 2. นกั เรียนศึกษาวงจรจากใบงานที่ 1.2

3. นกั เรียนต่อแหล่งจ่ายไฟเขา้ กบั หลอดไฟตามวงจรทดลองที่ 2 โดยเร่ิมจากหลอด L1 L2 L3 และ L4 สงั เกตความสวา่ งของหลอดในทุกคร้ังที่เพิม่ จานวนหลอดไฟ 4. นกั เรียนถอดหลอดไฟทีละ1 หลอด ออกจากข้วั หลอดสังเกตผลท่ีเกิดข้ึนบนั ทึกลงใบงาน แลว้ ใส่กลบั คืนที่เดิม 5. นกั เรียนในกลุ่มช่วยกนั สรุปผลของการต่อวงจรแบบขนาน บันทกึ ผลการทดลอง ความสวา่ งของหลอดไฟ เม่ือต่อเฉพาะ L1 ……………………………………………………… เมื่อต่อ L2 เพมิ่ ……………………………………………………… เมื่อต่อ L3 เพมิ่ ……………………………………………………… เมื่อต่อ L4 เพ่มิ ……………………………………………………… เม่ือถอดหลอดไฟออกทีละหลอด เม่ือถอดหลอด L1 …………………………………………………… เมื่อถอดหลอด L2 …………………………………………………… เมื่อถอดหลอด L3 …………………………………………………… เมื่อถอดหลอด L4 …………………………………………………… สรุปผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

เกณฑ์ประเมนิ ผลการปฏิบตั ิงาน ใบงานที่ 1.2 การต่อวงจรแบบขนาน ผปู้ ฏิบตั ิงาน ช่ือ…………………………………..เลขท่ี……….กลุ่ม………….. หวั ขอ้ การประเมิน ระดบั คะแนน หมายเหตุ เตม็ ได้ 1. การเตรียมเครื่องมืออุปกรณ์ 2 ผล/คะแนน 2. ความถูกตอ้ งของการต่อวงจร 5 ดีมาก = 18 - 20 3. ความปลอดภยั ในการทดลอง 5 ปานกลาง = 15 - 17 4. ความถูกตอ้ งขอ้ มลู และสรุปผลในใบงาน 3 พอใช้ = 11 - 14 5. ความสามคั คีในกลุ่ม 2 ปรับปรุง = 0 - 10 6. ทาความสะอาด เก็บวสั ดุอุปกรณ์และพ้ืนท่ี ปฏิบตั ิงาน 3 รวม 20 ครูผสู้ อน

แบบทดสอบหลงั เรียน หน่วยที่ 1 เรื่อง ความรู้พ้ืนฐานงานไฟฟ้ า คาสั่ง : ใหน้ กั เรียนเลือกคาตอบท่ีถูกตอ้ งที่สุดเพียงคาตอบเดียว โดยทาเครื่องหมาย (X) ลงใน กระดาษคาตอบ 1. การไหลของกระแสไฟฟ้ า คือการเคลื่อนท่ีของขอ้ ใด ก. โปรตอน ข. อิเลก็ ตรอน ค. นิวตรอน ง. โมเลกลุ 2. อุปกรณ์ไฟฟ้ า ที่ระบุวา่ AC 220V 50HZ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้ าท่ีใชก้ บั ขอ้ ใด ก. ไฟฟ้ าสถิต ข. ไฟฟ้ ากระแสสลบั ค. ไฟฟ้ ากระแสตรง ง. รถยนต์ 3. หน่วยวดั แรงดนั ไฟฟ้ า คือขอ้ ใด ก. วตั ต์ ข. โอห์ม ค. โวลต์ ง. แอมแปร์ 4. กฎของโอห์ม ใหค้ วามสมั พนั ธ์ระหวา่ ง I และ E เป็นอยา่ งไร ก. แปรผนั ตรง ข. แปรผกผนั ค. ไมม่ ีความสมั พนั ธ์ต่อกนั ง. ความสัมพนั ธ์ตรงขา้ มกนั 5. การต่อวงจรไฟฟ้ าจะสมบูรณ์ตอ้ งประกอบไปดว้ ย ก. แบตเตอรี่ สายไฟ เครื่องใชไ้ ฟฟ้ า ข. แบตเตอรี่ สวติ ช์ เคร่ืองใชไ้ ฟฟ้ า ค. สวติ ช์ สายไฟ เครื่องใชไ้ ฟฟ้ า ง. แบตเตอร่ี สวติ ช์ สายไฟ 6. วงจรเปิ ดมีความหมายตามขอ้ ใด ก. การเปิ ดวงจรเพื่อใหเ้ ครื่องใชไ้ ฟฟ้ าทางานได้ ข. การเปิ ดสวิตชเ์ พ่อื ให้เคร่ืองใชไ้ ฟฟ้ าทางานได้ ค. วงจรที่กระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นไดท้ าใหเ้ คร่ืองใชไ้ ฟฟ้ าทางานได้ ง. วงจรที่กระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นไม่ไดท้ าใหเ้ คร่ืองใชไ้ ฟฟ้ าไม่ทางานได้

7. จากรูปกาหนดให้ R1 มีคา่ เท่ากบั 3 โอห์ม R2 มีคา่ เท่ากบั 5 โอห์ม ความตา้ นทานรวมในวงจร มีค่าเทา่ กบั เท่าขอ้ ใด ก. 0.25 โอห์ม ข. 1.9 โอห์ม ค. 4 โอห์ม ง. 8 โอห์ม 8. จากขอ้ 7 หากแบตเตอร่ีมีแรงเคล่ือน 12 โวลต์ จะมีกระแสไหลในวงจรเท่ากบั ขอ้ ใด ก. 1.5 แอมป์ ข. 6.3 แอมป์ ค. 12.25 แอมป์ ง. 48 แอมป์ 9. ตวั อกั ษร E ในทางไฟฟ้ าเป็นสญั ลกั ษณ์ของขอ้ ใด ก. แรงเคลื่อนไฟฟ้ า ข. กระแสไฟฟ้ า ค. หน่วยวดั แรงเคล่ือนไฟฟ้ า ง. ความตา้ นทาน 10. การนาลวดตวั นามาพนั รอบแท่งเหล็กอ่อน แลว้ ใหก้ ระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นขดลวดตวั นา เป็น หลกั การของ ขอ้ ใด ก. การผลิตไฟฟ้ า ข. การทาแมเ่ หล็กไฟฟ้ า ค. การทาหลอดไฟฟ้ า ง. ตวั ทาความร้อน Heater