boom

รายงาน เร่ือง ไฟฟ้ ากระแสตรง จัดทาโดย น.ส.จนั ทร์จริ า บรรยง แผนกวชิ าช่าง อเิ ลก็ ทรอนิกส์ ปวช.2 เสนอ คุณครู นริศรา ทองยศ วทิ ยาลัยเทคโนโลยีและการจดั การหนองสองห้อง ภาคเรียนท่ี 1 ปี การศึกษา 2562 รายงานเล่มนีเ้ ป็ นส่วนหน่ึงของการศกึ ษาวชิ าไฟฟ้ า

ไฟฟ้ ากระแสตรง ไฟฟ้ ากระแสตรง หมายถงึ \"กระแสไฟฟ้ าท่มี ีทศิ ทางไหลไปในทศิ ทางเดียวเสมอคอื ไหลจากขัว้ บวกไปสู่ขัว้ ลบ (กระแสสมมุต)ิ กระแสจะไหลจากแหล่งกาเนิดไฟฟ้ าผ่านตวั นาเข้าไปทางานยังอุปกรณ์ไฟฟ้ าแล้วไหลกลับ แหล่งกาเนิดโดยไม่มีการไหลกลบั ขวั้ จากลบไปบวก\" แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า แหลง่ กำเนิดไฟฟ้ ำ คอื แหลง่ กำเนดิ ทท่ี ำให้เกิดควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำระหวำ่ งปลำยทงั้ สองของตวั นำอยู่ ตลอดเวลำและทำให้เกดิ กระแสไฟฟ้ ำผำ่ นตวั นำอยตู่ ลอดเวลำ ได้แก่ ถำ่ นไฟฉำย แบตเตอร่ี เคร่ือง กำเนดิ ไฟฟ้ ำ เป็ นต้น แหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำ ทคี่ วรทรำบมดี งั นี ้ 1. เซลล์ไฟฟ้ าฟ้ าเคมี เซลล์ไฟฟ้ ำเคมี ประกอบด้วย ขวั้ ไฟฟ้ ำบวก ขวั้ ไฟฟ้ ำลบและสำรเคมีภำยในเซลล์ เมื่อเกิดปฏกิ ิริยำเคมี ภำยในเซลลจ์ ะทำให้เกิดควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำระหวำ่ งขวั้ เซลล์ เม่อื ตอ่ เซลลไ์ ฟฟ้ ำเคมเี ข้ำกบั วงจรไฟฟ้ ำ จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ ำในวงจได้ เซลลไ์ ฟฟ้ ำเคมี แบง่ ออกได้ 2 ประเภท ได้แก่ 1. เซลล์ปฐมภมู ิ (primary cell) โดยลกั ษณะของ เซลลไ์ ฟฟ้ ำปฐมภมู ิ เม่ือใช้ไปนำนๆ ควำมตำ่ ง ศกั ย์ไฟฟ้ ำจะลดลงจนกระทงั่ ใช้ตอ่ ไปไมไ่ ด้ เชน่ ถำ่ นไฟฉำยทวั่ ๆ ไป 2. เซลล์ทตุ ยิ ภมู ิ (secondary cell) เมอื่ ใช้ไฟฟ้ ำลดลงแล้วสำมำรถทำให้ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำเพมิ่ ขนึ ้ ได้ โดยกำรอดั ไฟหรือประจไุ ฟ (charge) เชน่ แบตเตอรี่รถยนต์

เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ า เคร่ืองกำเนดิ ไฟฟ้ ำเป็ นอปุ กรณ์ทแี่ ปลงพลงั งำนกลให้เป็ นพลงั งำนไฟฟ้ ำโดยอำศยั หลกั กำรเหน่ยี วนำ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้ ำ เชน่ ไดนำไม หลกั กำรทำงำนเมอื่ ทำให้แกนไดนำโมหมนุ จะเกิดควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำทขี่ วั้ ทงั้ สองของไดนำโม คู่ควบความร้อน (thermocouple) ค่คู วบความร้อน เป็ นแหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำท่ีประกอบด้วยโลหะ 2 ชนิด โลหะหนงึ่ พร้อมที่จะให้ อเิ ลก็ ตรอนอิสระ มำกกวำ่ อกี โลหะหนงึ่ เชน่ เม่อื นำทองแดงและเหลก็ มำตอ่ ปลำยทงั้ สองข้ำงเข้ำ ด้วยกนั ดงั รูป ทำให้ปลำยทงั้ สองมอี ณุ หภมู ิตำ่ งกนั ปลำยข้ำงหนงึ่ เยน็ ปลำยอีกข้ำงหนง่ึ ร้อน จึงเป็ น เหตใุ ห้เกิดควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำขนึ ้ ปรำกฏกำรณ์นเี ้รียกวำ่ Thermoelectric effect ทำให้มี กระแสไฟฟ้ ำเกิดขนึ ้ เลก็ น้อย คคู่ วบควำมร้อนสำมำรถนำไปสร้ำงเป็ นอปุ กรณ์วดั อณุ หภมู ทิ ่เี รียกวำ่ เทอร์ มอมิเตอร์คคู่ วบควำมร้อน ซง่ึ ใช้วดั ในท่ีทม่ี ีอณุ หภมู ิ เช่น ในเตำอบ เป็ นต้น

เซลล์สุริยะ (solar cell) เซลล์สุริยะ เป็ นเซลล์ไฟฟ้ ำท่ีสำมำรถแปลงรูปพลงั งำนจำกแสงอำทิตย์ให้เป็ นพลงั งำนไฟฟ้ ำได้ โดยตรง โดยทวั่ ไปเซลลส์ รุ ิยะ ประกอบด้วยแผน่ ก่งึ ตวั นำ 2 ชนั้ ดงั รูป ชนั้ บนทำด้วยซลิ คิ อนผสม ฟอสฟอรัสและชนั้ ลำ่ งเซลลส์ รุ ิยะถกู นำมำใช้งำนในหลำยด้ำน เชน่ เครื่องคำนวณ นำฬกิ ำ และแม้กระทงั่ ดำวเทยี ม ได้แก่ ดำวเทียมไทยคม เป็ นต้น แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าจากส่งิ มีชวี ติ สตั ว์บำงชนดิ เชน่ ปลำไหลไฟฟ้ ำ สำมำรถผลติ กระแสไฟฟ้ ำได้ เม่อื มนั ตกใจศตั รู ของมนั ซงึ่ บำงครงั้ อำจมคี วำมตำ่ งศกั ย์สงู เป็ นร้อยๆ โวลต์ นอกจำกปลำไหลไฟฟ้ ำแล้ว นกั วทิ ยำศำสตร์ยงั พบวำ่ มคี วำมตำ่ ง ศกั ย์ไฟฟ้ ำเกิดขนึ ้ ในสตั ว์อ่ืนๆ อีก รวมทงั้ ในร่ำงกำยของมนษุ ย์ด้วย ถ้ำวดั ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำระหวำ่ งจดุ สองจดุ บนร่ำงกำยของมนษุ ย์ เชน่ ทแ่ี ขนและขำ จะพบวำ่ มีควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำเกิดขนึ ้ ทกุ ครัง้ ทหี่ วั ใจเต้น จำกควำมรู้นไี ้ ด้นำมำพฒั นำสร้ำงเคร่ืองช่วยหวั ใจท่ีเรียกวำ่ “อเิ ลก็ โทรคาร์ดิโอก ราฟ” (electrocardiograph) ซงึ่ ช่วยให้แพทย์สำมำรถวิจยั โรคหวั ใจได้อยำ่ งถกู ต้อง

การนาไฟฟ้ า การนากระแสไฟฟ้ าในโลหะโลหะทกุ ชนดิ เป็ นตวั นำไฟฟ้ ำทด่ี ี เนื่องจำกมี “อิเลก็ ตรอนอสิ ระ” (Free electron) โดยอิเลก็ ตรอนเหลำ่ นจี ้ ะเคลอื่ นทโี่ ดยเสรีไมเ่ ป็ นระเบยี บ ไมม่ ที ิศทำงแนน่ อน เรียก “การ เคล่อื นท่แี บบ Brownian” ดงั นนั้ ควำมเร็วเฉลยี่ ของอเิ ลก็ ตรอนอิสระทกุ ตวั จงึ เป็ นศนู ย์ แตเ่ มอื่ ทำให้ ปลำยทงั้ สองของแทง่ โลหะมคี วำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ เชน่ ตอ่ ไว้กบั แหลง่ กำเนิดไฟฟ้ ำ จะทำให้เกิด สนำมไฟฟ้ ำภำยในแทง่ โลหะ แรงจำกสนำมไฟฟ้ ำจะทำให้อเิ ลก็ ตรอนอสิ ระเคลอ่ื นทอ่ี ยำ่ งเป็ น ระเบยี บ โดยมคี วำมเร็วเฉลย่ี ไมเ่ ป็ นศนู ย์ เรียกวำ่ “ความเร็วลอยเล่อื น” (drift velocity) จงึ มี กระแสไฟฟ้ ำในแทง่ โลหะ ดงั นนั้ กระแสไฟฟ้ ำในโลหะจึงเกิดจำกกำรเคลอื่ นท่ีของอิเลก็ ตรอนอิสระ ลักษณะการเคล่อื นท่ขี องอิเลก็ ตรอนอิสระในแท่งโลหะ ลักษณะการเคล่อื นท่ขี องอิเลก็ ตรอนในแท่งโลหะ เม่อื ปลายทัง้ สองมคี วามต่างศกั ย์ การนาไฟฟ้ าในหลอดสุญญากาศ หลอดสุญญากาศ เป็ นหลอดแก้วที่สบู อำกำศภำยในออกเกือบหมด ภำยในหลอดมขี วั้ สำหรับให้ อิเลก็ ตรอนเรียกวำ่ แคโทด (Cathode) สว่ นขวั้ สำหรับรับอเิ ลก็ ตรอน เรียกวำ่ แอโนด (anode) โดย ปกติมกั มรี ูปร่ำงเป็ นแผน่ โลหะธรรมดำ เรียกวำ่ เพลต (plate) กำรนำไฟฟ้ ำในหลอดสญุ ญำกำศ ทำได้ โดยกำรทำให้ศกั ย์ไฟฟ้ ำของแอโนดสงู กวำ่ แคโทดอเิ ลก็ ตรอนก็จะถกู เร่งจำกแคโทดผำ่ นบริเวณ สญุ ญำกำศมำยงั แคโทด จึงมีกระแสไฟฟ้ ำในหลอดสญุ ญำกำศ แตถ่ ้ำทำให้แคโทดมีศกั ย์ไฟฟ้ ำสงู กวำ่ แอโนด ก็จะไมม่ ีอเิ ลก็ ตรอนเคลอ่ื นท่ีจำกแคโทดไปยงั แอโนดเลย เรียกหลอดสญุ ญำกำศนวี ้ ำ่ “หลอด

ไดโอด” (diode tube) ดงั นนั้ กระแสไฟฟ้ ำในหลอดสญุ ญำกำศจงึ เกิดจำกกำรเคลอ่ื นทข่ี อง อเิ ลก็ ตรอน กำรนำกระแสไฟฟ้ ำในสำรละลำยอเิ ลก็ โทรไลต์ ลกั ษณะเดน่ ของกำรนำไฟฟ้ ำอเิ ลก็ โทรไลต์ 1. อิเลก็ โทรไลต์ เป็ นสำรละลำยทสี่ ำมำรถนำไฟฟ้ ำได้ 2. อเิ ลก็ โทรไลต์ เป็ นสำรละลำยของกรด เบส หรอเกลอื 3. กำรนำไฟฟ้ ำในอิเลก็ โทรไลต์ ทำให้เกิดได้โดยกำรจ่มุ แผน่ โลหะ 2 แผน่ ลงในอเิ ลก็ โทร ไลต์ แล้ว แสดงวำ่ กระแสไฟฟ้ ำในอิเลก็ โทรไลต์ จะเกิดจำกกำรเคลอื่ นที่ของประจไุ ฟฟ้ ำบวก (ไอออน บวก) และประจไุ ฟฟ้ ำลบ (ไอออนลบ)

กำรนำกระแสไฟฟ้ ำในหลอดบรรจแุ ก๊ส หลอดบรรจแุ ก๊ส (gas - filled tube) เป็ นอปุ กรณ์ทที่ ำให้อำกำศหรือแก๊สนำไฟฟ้ ำได้กระแสไฟฟ้ ำใน หลอดบรรจแุ ก๊ส เกิดจำกกำรเคลอ่ื นท่ขี องอิเลก็ ตรอนอิสระและไอออนบวก การนากระแสไฟฟ้ าในสารก่งึ ตวั นา 1. โครงสร้ำงของสำรกงึ่ ตวั นำบริสทุ ธิ์ เช่น ซิลคิ อนบริสทุ ธ์ิ พบวำ่ เวเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนของแตล่ ะอะตอม จะมีพนั ธะกบั เวเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนของอะตอมข้ำงเคยี ง จงึ ไมม่ อี เิ ลก็ ตรอนอิสระ ดงั รูป 2. แรงเน่ืองจำกสนำมไฟฟ้ ำ ทำให้อิเลก็ ตรอนอสิ ระเคลอ่ื นทใี่ นทิศตรงข้ำมกบั สนำมไฟฟ้ ำ และ โฮล เคลอื่ นทใี่ นทศิ เดียวกบั สนำมไฟฟ้ ำ แสดงวำ่ กำรนำไฟฟ้ ำในสำรกึ่งตวั นำ เกิดจำกกำรเคลอ่ื นท่ขี องอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระและโฮล กระแสไฟฟ้ ำในตวั นำใดๆ “กระแสไฟฟ้ ำ คือ ปริมำณของประจไุ ฟฟ้ ำที่เคลอ่ื นทีผ่ ำ่ นพนื ้ ทภ่ี ำคตดั ขวำงของตวั นำในเวลำ 1 วนิ ำที” ถ้ำ … Q = จำนวนประจทุ ผ่ี ำ่ นพนื ้ ทีห่ น้ำตดั ไปในเวลำ t วนิ ำที (คลู อมบ์ ; C) t = เวลำท่ีประจผุ ำ่ นไป (วินำที ; s)

I = กระแสไฟฟ้ ำท่ไี หลในตวั นำนนั้ (แอมแปร์ ; A หรือ คลู อมบ์ตอ่ วินำท)ี จะได้วำ่ … ดงั นนั้ ..... ทศิ ของกระแสไฟฟ้ า 1.กระแสไฟฟ้ ำ จะมีทศิ เดยี วกบั ทิศกำรเคลอื่ นท่ีของอนภุ ำคท่ีมีประจไุ ฟฟ้ ำบวก หรือมีทศิ ตรงข้ำมกบั ทศิ กำร เคลอื่ นท่ขี องอนภุ ำคที่มปี ระจไุ ฟฟ้ ำลบ 2.กระแสไฟฟ้ ำ มที ิศจำกจดุ ท่มี ีศกั ย์ไฟฟ้ ำสงู ไปยงั จดุ ทมี่ ศี กั ย์ไฟฟ้ ำตำ่ กวำ่ กระแสไฟฟ้ ำในตวั นำโลหะ พจิ ำรณำจำกรูป เม่ือ … I = กระแสไฟฟ้ ำในลวดตวั นำ (A) n = จำนวนอเิ ลก็ ตรอนใน 1 หนว่ ยปริมำตร (อนภุ ำค/m3)

e = ประจขุ องอเิ ลก็ ตรอน = 1.6 x 10-19 คลู อมบ์ v = ควำมเร็วลอยเลอ่ื นของอเิ ลก็ ตรอน (m/s) A = พนื ้ ท่ีภำคตดั ขวำงของลวดตวั นำ (m2) จะได้วำ่ … กำรหำปริมำณประจไุ ฟฟ้ ำท่ีผำ่ นตวั นำ เมอื่ กระแสไฟฟ้ ำไมส่ มำ่ เสมอ พจิ ำรณำจำก ... I = Q/t ดงั นนั้ ... กฎของโอห์มและความต้านทาน กฎของโอห์ม George Simon Ohm นกั ฟิสกิ ส์ชำวเยอรมนั พบวำ่ เม่อื ทำให้ปลำยทงั้ สองของลวด โลหะมคี วำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำจะมกี ระแสไฟฟ้ ำผำ่ นลวดโลหะนี ้ซงึ่ จำกกำรทดลองจะได้ควำมสมั พนั ธ์ของ กระแสไฟฟ้ ำและควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ กระแสไฟฟ้ ำท่ผี ำ่ นลวดโลหะมีคำ่ แปรผนั ตรงกบั ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ ระหวำ่ งปลำยทงั้ สองของลวดโลหะ เขยี นควำมสมั พนั ธ์ได้ดงั นี ้… I µV ดงั นนั้ … I = kV (k เป็นคำ่ คงตวั ของกำรแปรผนั ) จะได้วำ่ …

กฎของโอห์ม \"เมื่ออณุ หภมู คิ งท่ี คำ่ ของกระแสไฟฟ้ ำท่ีผำ่ นโลหะตวั นำหนง่ึ จะมีคำ่ แปรผนั ตรงกบั ควำม ตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำระหวำ่ งปลำยทงั้ สองของตวั นำนนั้ โดยอตั รำสว่ นระหวำ่ งควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำกบั กระแสไฟฟ้ ำยอ่ มมคี ำ่ คงที่ เรียกวำ่ ควำมต้ำนทำน\" เม่ืออณุ หภมู ิคงตวั กฎของโอห์มใช้ได้กบั ตวั นำทีเ่ ป็ นโลหะเทำ่ นนั้ ความต้านทาน (Resistance ; R) มหี นว่ ยเป็ น โวลต์ตอ่ แอมแปร์ หรือ โอห์ม แทนด้วยสญั ลกั ษณ์ ซง่ึ ควำมต้ำนทำน 1 โอห์ม คอื ควำมต้ำนทำนของตวั นำ ซงึ่ เมื่อตอ่ ปลำยทงั้ สองของ ตวั นำนนั้ เข้ำกบั ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ 1 โวลต์ จะมกี ระแสไฟฟ้ ำผำ่ นตวั นำนนั้ 1 แอมแปร์ ความต้านทานไฟฟ้ า (electrical resistance) ควำมต้ำนทำนไฟฟ้ ำ เป็ นกำรบอกคณุ สมบตั ขิ องสำรในกำรต้ำนกระแสไฟฟ้ ำทจ่ี ะผำ่ นได้ มำกน้อย เพยี งใด โดยสำรที่มีควำมต้ำนทำนมำกกระแสผำ่ นได้น้อย สว่ นสำรทม่ี ีควำมต้ำนทำนน้อยกระแสผำ่ นได้ มำก ตัวต้านทาน (resistor) เป็ นอปุ กรณ์ที่ชว่ ยปรับควำมต้ำนทำนให้กบั วงจร เพอ่ื ช่วยปรับให้ กระแสไฟฟ้ ำหรือควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำพอเหมำะกบั วงจรนนั้ ๆ ชนดิ ของตวั ต้ำนทำน แบง่ ออกได้ 2 ชนดิ 1. ตวั ต้ำนทำนคำ่ คงตวั (fixed resistor) เป็ นตวั ต้ำนทำนทม่ี คี ำ่ ตวั ต้ำนทำนคงตวั พบในวงจรไฟฟ้ ำ และวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกสท์ วั่ ไป 2. ตวั ต้ำนทำนแปรคำ่ (variable resistor) เป็ นตวั ต้ำนทำนทส่ี ำมำรถปรับคำ่ ควำมต้ำนทำนได้

แถบสที ่คี าดไว้บนตวั ต้านทานมคี วามหมายดังนี้ แถบสีท่ี 1 บอกเลขตวั แรก แถบสีท่ี 2 บอกเลขตวั ท่สี อง แถบสที ่ี 3 บอกเลขยกกาลังของสิบ แถบสที ่ี 4 บอกความคาดเคล่อื นของค่าความต้านทานท่อี ่านได้จากสามแถบแรกโดยบอก เป็ นร้อยละ สภาพต้านทานและสภาพนาไฟฟ้ า ควำมสมั พนั ธ์ของควำมตำ่ งศกั ยไ์ ฟฟ้ ำ (V) และกระแสไฟฟ้ ำ ( I ) เพื่อหำควำมต้ำนทำนของลวดโลหะ ตำมกฎของโอห์ม จะได้วำ่ ... 1. ควำมต้ำนทำน (R) ของลวดโลหะแปรผนั กบั ควำมยำว ( ) ของลวดโลหะ เม่ือภำคตดั ขวำง (A) มคี ำ่ คงตวั

2. ควำมต้ำนทำน (R) ของลวดโลหะจะแปรผกผนั กบั ภำคตดั ขวำง(A)ของลวดโลหะ เมื่อควำม ยำว ( ) ของลวดคงที่ เขียนควำมสมั พนั ธ์ได้วำ่ … สภำพต้ำนทำนเป็ นสมบตั เิ ฉพำะของสำรหนงึ่ ๆ สว่ นควำมต้ำนทำน เป็ นสมบตั ิของสำรแตล่ ะชิน้ สำรใดมี ควำมต้ำนทำนมำก แสดงวำ่ มีกระแสไฟฟ้ ำผำ่ นน้อยหรือกลำ่ ววำ่ มคี วำมนำไฟฟ้ ำ (electrical conductance) น้อย ควำมนำไฟฟ้ ำ เป็ นสมบตั ิทำงไฟฟ้ ำทต่ี รงข้ำมกบั ควำมต้ำนทำนไฟฟ้ ำของ สำร หรือกลำ่ วได้วำ่ ควำมนำไฟฟ้ ำเป็ นสว่ นกลบั ของควำมต้ำนทำน สัญลกั ษณ์ ความนา ไฟฟ้ า แทนด้วย \"G“ จะได้ว่า……. มีหนว่ ยเป็ น โอห์ม –1 หรือ ซเี มนส์ (S) สำหรับสำรทีม่ ีสภำพต้ำนทำนมำก จะมีสภำพนำไฟฟ้ ำ (electrical conductivity) น้อย สภำพนำ ไฟฟ้ ำ จงึ เป็ นสว่ นกลบั ของสภำพต้ำนทำน สญั ลกั ษณ์ สภำพนำไฟฟ้ ำ แทนด้วย s การคานวณหาความต้านทานเม่ืออุณหภมู เิ ปล่ียนแปลง ถ้ำกำหนดให้ … R0 = ความตา้ นทานของโลหะตวั นาทีอ่ ณุ หภูมิ 0 องศาเซลเซียส Rt = ความตา้ นทานของโลหะตวั นาทีอ่ ณุ หภูมิ t องศาเซลเซียส t = อณุ หภูมิของโลหะตวั นาในหน่วยองศาเซลเซียส a = สมั ประสิทธิ์อณุ หภูมิของความตา้ นทานเมื่ออณุ หภูมิเปลีย่ นไป 1 องศาเซลเซียส มีหน่วยเป็น (0C)-1 จะได้ควำมสมั พนั ธ์ดงั นี ้…

ไดโอด ไดโอด เป็ นอปุ กรณ์ชนิดหนงึ่ ท่ีใช้ในวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ทวั่ ๆ ไป ที่จำกดั ทิศทำงกำรไหลของประจไุ ฟฟ้ ำมนั จะยอมให้กระแสไฟฟ้ ำไหลในทศิ ทำงเดยี ว และกนั้ การไหลในทศิ ทำงตรงกนั ข้ำม เชน่ ใช้เป็ นอปุ กรณ์ กรองแรงดนั ไฟฟ้ ำในวงจรภำคจำ่ ยไฟ เป็ นต้น ไดโอดประกอบด้วยขวั้ 2 ขวั้ คือ แอโนด (Anode ; A) ซง่ึ ตอ่ อยกู่ บั สำรก่ึงตวั นำชนดิ p และ แคโทด (Cathode; K) ซง่ึ ตอ่ อยกู่ บั สำรกึง่ ตวั นำชนิด n ชนิดของสารก่งึ ตวั นา เนอื่ งจำกสำรกงึ่ ตวั นำที่บริสทุ ธิ์ จะมอี ิเลก็ ตรอนอสิ ระน้อย กระแสไฟฟ้ ำทีผ่ ำ่ นจึงมี น้อยถ้ำต้องกำรให้มกี ระแสไฟฟ้ ำไหลเป็ นจำนวนมำก ต้องทำกำรเจือปนอะตอมของธำตอุ ืน่ ลงไปในสำร เหลำ่ นนั้ เรียกวำ่ “สารก่งึ ตวั นาไม่บริสุทธ์ิ” นอกจำกนยี ้ งั มีสำรก่ึงตวั นำแบบสำรประกอบ สารก่ึงตวั นาไม่บริสทุ ธ์ิ แบง่ ออกเป็ น 2 ประเภท 1. สารก่งึ ตวั นาประเภท N - type เป็ นสำรก่ึงตวั นำ ท่เี กิดจำกกำรจบั ตวั ของอะตอม ซิลกิ อนกบั อะตอมของสำรหนทู ำให้มอี เิ ลก็ ตรอนอิสระขนึ ้ มำหนงึ่ ตวั ซงึ่ สำมำรถเคลอื่ นที่ในผลกึ จึงยอมให้ กระแสไฟฟ้ ำไหลได้

2. สารก่งึ ตวั นาประเภท P - type เป็ นสำรกงึ่ ตวั นำ ทเ่ี กิดจำกกำรจบั ตวั ของอะตอมซิลกิ อนกบั อะตอมของ อะลมู เิ นียม ทำให้เกิดท่ีวำ่ งเรียกวำ่ Hole ขนึ ้ อิเลก็ ตรอนทอี่ ยขู่ ้ำง Hole จะเคลอ่ื นทไ่ี ปอยใู่ น Hole ทำ ให้ดคู ล้ำยวำ่ Hole เคลอื่ นทไี่ ด้ในทศิ ทำงตรงข้ำมกบั ทิศกำรเคลอื่ นท่ขี องอิเลก็ ตรอน จึงทำให้เกิด กระแสไฟฟ้ ำได้ แรงเคล่ือนไฟฟ้ าและความต่างศกั ย์ไฟฟ้ า วงจรไฟฟ้ า วงจรไฟฟ้ ำ ประกอบด้วย ควำมต้ำนทำนหลำยตวั ตอ่ เข้ำด้วยกนั แบบตำ่ งๆ เซลล์ไฟฟ้ ำหลำยๆ เซลล์ตอ่ เข้ำ ด้วยกนั มกี ำรใช้แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์วดั ในจดุ ตำ่ งๆ ซง่ึ เมอ่ื ตอ่ ตวั นำหรือตวั ต้ำนทำนเข้ำกบั แหลง่ กำเนิดไฟฟ้ ำจะมกี ระแสไฟฟ้ ำไหลผำ่ นตวั ต้ำนทำนและแหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำนนั้ กระแสไฟฟ้ ำท่ีเกิด ก็เนือ่ งจำกกำรเคลอ่ื นทข่ี องประจไุ ฟฟ้ ำ โดยประจไุ ฟฟ้ ำได้รับพลงั งำนจำกแหลง่ กำเนิดไฟฟ้ ำ แรงเคล่อื นไฟฟ้ า (electromotive force ; e.m.f.) แรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำ หรือ electromotive force (emf ; E) ของแหลง่ กำเนิดไฟฟ้ ำใดๆ นยิ ำมวำ่ เป็ นพลงั งำน ทแ่ี หลง่ กำเนิดนนั้ จะสำมำรถให้ได้ตอ่ หนว่ ยประจไุ ฟฟ้ ำ ตวั อยำ่ งเช่นถำ่ นไฟฉำยก้อนหนงึ่ มี แรงเคลอ่ื นไฟฟ้ ำ 1.5 โวลต์ (V) หรือจลู ตอ่ คลู อมบ์ (J/C) หมำยควำมวำ่ ให้พลงั งำนได้ 1.5 จลู ตอ่ ประจุ ไฟฟ้ ำทกุ ๆ 1 คลู อมบ์ ท่ีเคลอ่ื นท่ีระหวำ่ งขวั้ ไฟฟ้ ำ

จำกรูป สญั ลกั ษณ์ หมำยถงึ เซลล์ไฟฟ้ ำ นำโวลต์มิเตอร์ (เคร่ืองมือวดั ควำมตำ่ งศกั ยไ์ ฟฟ้ ำ) V มำวดั ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ ระหวำ่ งขวั้ ของถำ่ นไฟฉำย ปรำกฏวำ่ วดั ได้คำ่ V1 ตำมควำมหมำยของแรงเคลอ่ื นไฟฟ้ ำ จะได้ ... V1 = E = 1.5 โวลต์ ถ้ำวงจรเปลย่ี นไปเป็ นรูป (ข) โวลต์มิเตอร์อำ่ นได้ V2 ตอนนี ้ V2 จะเป็ นควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำที่ตกคร่อม ควำมต้ำนทำน R และเป็ นควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำระหวำ่ งขวั้ ของเซลล์ไฟฟ้ ำ เม่อื มีควำมต้ำนทำน R ตอ่ รวมอยู่ พบวำ่ V2 น้อยกวำ่ แรงเคลอ่ื นไฟฟ้ ำ E อธิบำยได้วำ่ เพรำะเซลล์ไฟฟ้ ำมคี วำมต้ำนทำน ภำยใน r ทำให้พลงั งำนไฟฟ้ ำบำงสว่ นสญู เสยี ไป โดยกำรอำศยั กฎของโอห์ม และควำมหมำยของ แรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำ และควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ จะได้ ... E = IR + Ir หรือ... I = E/R+r เม่อื ... I เป็ นกระแสไฟฟ้ ำ

สรุปนยิ ำม แรงเคลอ่ื นไฟฟ้ ำ (electromotive force “e.m.f.”) หมำยถงึ พลงั งำนไฟฟ้ ำท่ี แหลง่ กำเนิด (เซลล์ไฟฟ้ ำ) ใช้ในกำรเคลอ่ื นประจุ +1 คลู อมบ์ ครบวงจรพอดี จำกขวั้ บวกไปยงั ขวั้ ลบผำ่ น ตวั ต้ำนทำน (R) ภำยนอกเซลลแ์ ละจำกขวั้ ลบไปยงั ขวั้ บวก ผำ่ นเซลล์ไฟฟ้ ำภำยใน มหี นว่ ยเป็ น จลู ตอ่ คู ลอมบ์ หรือ โวลต์ ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำภำยนอกเซลล์ (VR) หมำยถงึ พลงั งำนไฟฟ้ ำทีใ่ ช้ในกำรเคลอ่ื นประจุ +1 คลู อมบ์ จำก ขวั้ บวกไปยงั ขวั้ ลบของเซลล์ โดยผำ่ นตวั ต้ำนทำนภำยนอกเซลล์ (R) มีหนว่ ยเป็ น จลู ตอ่ คู ลอมบ์ หรือ โวลต์ ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำภำยในเซลล์ (Vr) หมำยถงึ พลงั งำนไฟฟ้ ำที่ใช้ในกำรเคลอ่ื นประจุ +1 คู ลอมบ์ จำกขวั้ ลบไปยงั ขวั้ บวกของเซลล์ โดยผำ่ นภำยในเซลลไ์ ฟฟ้ ำ มีหนว่ ย เป็ น จลู ตอ่ คู ลอมบ์ หรือ โวลต์ ควำมต้ำนทำนภำยใน (r) หมำยถงึ ควำมต้ำนทำนภำยในเซลล์ไฟฟ้ ำ มีหนว่ ย เป็ น โวลต์ตอ่ แอมแปร์ หรือ โอห์ม ความต่างศักย์ไฟฟ้ า (electrical potential difference) ความต่างศกั ย์ (Potential difference) คอื ปริมำณในฟิสกิ สท์ ่ีเกี่ยวข้องกบั ปริมำณพลงั งำนในกำร ย้ำย วตั ถจุ ำกจดุ หนง่ึ ไปยงั อีกจดุ โดยต้ำนแรงท่มี ำกระทำ คำนมี ้ กั ใช้เป็ นคำยอ่ ของคำวำ่ ความต่าง ศกั ย์ไฟฟ้ า (electrical potential difference) กลำ่ วอกี อยำ่ งหนงึ่ ว่ำ ควำมตำ่ งศกั ย์ คอื ควำม แตกตำ่ งของปริมำณหนง่ึ ระหวำ่ งจดุ สองจดุ ในสนำมเวกเตอร์อนรุ กั ษ์ ตวั อยำ่ งเช่น ... ในวิศวกรรมไฟฟ้ ำ ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ คอื พลงั งำนในกำรย้ำยประจไุ ฟฟ้ ำจำกจดุ หนง่ึ ไปยงั อกี จดุ ภำยใต้ สนำมไฟฟ้ ำสถิต มหี นว่ ยเป็ นจลู ตอ่ คลู อมบ์ หรือ โวลต์ ในระบบของไหล ควำมตำ่ งศกั ย์ คือ ควำมแตกตำ่ งของควำมดนั มีหนว่ ยเป็ น พำสคลั ในระบบอณุ หภมู ิ ควำมตำ่ งศกั ย์ คือ ควำมแตกตำ่ งของอณุ หภมู ิ มีหนว่ ยเป็ น เคลวิน จำกนยิ ำมของแรงเคลอ่ื นไฟฟ้ ำ ควำมตำ่ งศกั ย์ภำยนอกเซลล์ และควำมตำ่ งศกั ย์ภำยในเซลล์

กำหนดให้ … R = ควำมต้ำนทำนทตี่ อ่ กบั เซลล์ไฟฟ้ ำ…(โอห์ม) r = ควำมต้ำนทำนภำยในของเซลลไ์ ฟฟ้ ำ…(โอห์ม) E = แรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำของเซลลไ์ ฟฟ้ ำ…(โวลต์) VR = ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำภำยนอกเซลล์…(โวลต์) Vr = ควำมตำ่ งศกั ย์ภำยในเซลล์…(โวลต์) จะได้วำ่ … E= VR + Vr (เม่อื V = IR) E= IR + Ir E= I(R + r) ดงั นนั้ … ถ้ำมเี ซลล์ไฟฟ้ ำ (E) หลำยเซลล์ มตี วั ต้ำนทำนหลำยตวั เขียนสมกำรได้ดงั นี ้… เม่อื …. Se = แรงเคลอ่ื นไฟฟฟ้ ำรวม S(R+r) = ควำมต้ำนทำนภำยนอกและภำยในรวม I = กระแสไฟฟ้ ำในวงจร ข้อสงั เกต กระแสไฟฟ้ ำ (I) ทผี่ ำ่ นในวงจรไฟฟ้ ำ ทศิ ทำงของกระแสไฟฟ้ ำจำกเซลล์ไฟฟ้ ำ จะมที ศิ ทำงออก จำกขวั้ บวกของเซลลไ์ ฟฟ้ ำและเข้ำสขู่ วั้ ลบของเซลลไ์ ฟฟ้ ำ ค่าความต่างศกั ย์ระหว่างขวั้ เซลล์ เม่อื วงจรเปิ ดและวงจรปิ ด

เมอ่ื วงจรปิ ด ดงั รูป (ก) กระแสไฟฟ้ ำจะผำ่ นครบวงจร เมอ่ื นำโวลต์มเิ ตอร์มำวดั ระหวำ่ งปลำยทงั้ สองของ ตวั ต้ำนทำน และวดั ระหวำ่ งขวั้ เซลลท์ งั้ สองคำ่ ที่อำ่ นได้จะมีคำ่ เทำ่ กนั สรุปได้ว่า “เม่อื วงจร ปิ ด ความต่างศักย์ไฟฟ้ าระหว่างขวั้ เซลล์ไฟฟ้ า มีค่าเท่ากบั ความต่างศักย์ไฟฟ้ าภายนอก เซลล์ไฟฟ้ า (VR)” การวัดความต่างศกั ย์ไฟฟ้ าระหว่างขัว้ เซลล์ไฟฟ้ า เมือ่ วงจรเปิ ด ดงั รูป (ข) วดั ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำทีป่ ลำยทงั้ สองของตวั ต้ำนทำน คำ่ ที่อำ่ นได้เป็ น ศนู ย์ เพรำะไมม่ กี ระแสไฟฟ้ ำไหลผำ่ นตวั ต้ำนทำน R แตเ่ ม่อื วดั ที่ขวั้ เซลลไ์ ฟฟ้ ำทงั้ สอง คำ่ ท่อี ำ่ น ได้ คอื คำ่ ของแรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำ สรุปได้ว่า “เม่อื วงจรเปิ ด ความต่างศักย์ไฟฟ้ าระหว่างขัว้ เซลล์ไฟฟ้ ามคี ่าเท่ากับแรงเคล่ือนไฟฟ้ า \" การต่อเซลล์ไฟฟ้ า การต่อเซลล์ไฟฟ้ า คอื การนาเอาเซลล์ไฟฟ้ ามากกว่า 1 เซลล์ มาต่อร่วมกนั เพ่อื ให้ได้ขนาดของ แรงเคล่อื นไฟฟ้ า หรือกระแสไฟฟ้ าตามต้องการ ดงั นี้ 1. การต่อเซลล์ไฟฟ้ าแบบอนุกรม 2. การต่อเซลล์ไฟฟ้ าแบบขนาน

การต่อเซลล์ไฟฟ้ าแบบอนุกรม กำรตอ่ เซลลไ์ ฟฟ้ ำแบบอนกุ รม คอื กำรนำเซลล์ไฟฟ้ ำมำตอ่ เรียงเป็ นเส้นเดยี วกนั การต่อเซลล์ไฟฟ้ าแบบขนาน กำรตอ่ เซลลไ์ ฟฟ้ ำแบบขนำน คือ กำรนำเซลล์ไฟฟ้ ำมำตอ่ กนั โดยกำรนำเซลลไ์ ฟฟ้ ำ ซงึ่ เหมือนกนั ทกุ ประกำรมำตอ่ กนั รวมขวั้ ลบเข้ำด้วยกนั แรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำรวมของวงจรจะมคี ำ่ เทำ่ กบั แรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำของเซลล์ใดเซลล์หนง่ึ ควำมต้ำนทำนภำยในรวมของวงจรคดิ รวมแบบตอ่ ตวั ต้ำนทำน แบบขนำน เมือ่ ให้เซลล์ไฟฟ้ ำ ทกุ เซลล์มีแรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำ (E) และควำมต้ำนทำนภำยใน (r) ตำมลำดบั การต่อเซลล์ไฟฟ้ าให้ได้กระแสไฟฟ้ าผ่านวงจรมากท่สี ดุ พิจำรณำจำกกำรตอ่ เซลล์แบบผสม (โดยท่แี ตล่ ะเซลลม์ ีแรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำและควำมต้ำนทำนภำยในเทำ่ กนั ทงั้ หมด) มหี ลกั การดงั นี้

1. ถ้ำผลรวมของควำมต้ำนทำนภำยนอกเทำ่ กบั ผลรวมของควำมต้ำนทำนภำยในแล้ว กระแสไฟฟ้ ำในวงจร จะมีคำ่ มำกทส่ี ดุ ถ้ำ… R = xr/y แล้ว I มำกที่สดุ หรือ... R/x = r/y แล้ว I มำกทส่ี ดุ เมอื่ ... xy = จำนวนเซลล์ไฟฟ้ ำทงั้ หมด 2. กระแสไฟฟ้ ำในวงจรจะมคี ำ่ มำกท่สี ดุ หำได้จำก หรือ วงจรและวิธีการวเิ คราะห์วงจร วงจรไฟฟ้ า ประกอบด้วย ควำมต้ำนทำนหลำยตวั ตอ่ เข้ำด้วยกนั แบบตำ่ งๆ เซลล์ไฟฟ้ ำหลำยๆ เซลล์ตอ่ เข้ำด้วยกนั มีกำรใช้แอมมเิ ตอร์ โวลต์มเิ ตอร์วดั ในจดุ ตำ่ งๆ ซง่ึ เมอื่ ตอ่ ตวั นำหรือตวั ต้ำนทำนเข้ำกบั แหลง่ กำเนิดไฟฟ้ ำ จะมกี ระแสไฟฟ้ ำไหลผำ่ นตวั ต้ำนทำน และแหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำนนั้ กระแสไฟฟ้ ำท่ีเกิด ก็เน่ืองจำกกำรเคลอ่ื นทข่ี องประจไุ ฟฟ้ ำ โดยประจไุ ฟฟ้ ำได้รับพลงั งำนจำกแหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำ การหาค่าความต้านทานรวม เม่ือต่อวงจรในรูปแบบต่างๆ 1.การต่อความต้านทานแบบอนุกรม 2.การต่อความต้านทานแบขนาน 3. การต่อความต้านทานท่ไี ม่มกี ระแสไฟฟ้ าไหลผ่าน 4.การต่อความต้านทานแบบWheatstone Bridge 5.การต่อความต้านทานแบบสมมาตร

6. การต่อความต้านทานแบบ Y และ D 1. การต่อความต้านทานแบบอนุกรม การต่อตวั ต้านทานแบบอนุกรมหรืออนั ดบั (series) เป็ นกำรตอ่ ท่นี ำตวั ต้ำนทำน หลำยๆ ตวั มำตอ่ เรียงกนั ให้อยใู่ นสำยเดยี วกนั โดยใช้ปลำยหนง่ึ ของตวั ต้ำนทำนตวั ที่ 1 ตอ่ กบั ปลำย หนง่ึ ของตวั ต้ำนทำนตวั ที่ 2 นำปลำยทเ่ี หลอื ของตวั ต้ำนทำนตวั ท่ี 2 ตอ่ กบั ปลำยอีกข้ำงหนงึ่ ของตวั ต้ำนทำนตวั ท่ี 3 เรียงลำดบั ไปเรื่อยๆ กำหนดให้มตี วั ต้ำนทำนอยู่ 3 ตวั คอื R1 , R2 และ R3 ตอ่ กนั แบบอนกุ รมกบั เซลลไ์ ฟฟ้ ำ และมี กระแสไหลในวงจรเทำ่ กบั I ต้องกำรหำควำมต้ำนทำนรวมของ R1 , R2 และ R3 ผลของการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม 1. กระแสไฟฟ้ ำ (I) ผำ่ นตวั ต้ำนทำนทกุ ตวั เทำ่ กนั SI = I1 = I2 = I3 2. ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำรวมเทำ่ กบั ผลรวมของควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำยอ่ ย SV = V1 + V2 + V3 การหาความต้านทานรวม SR = R1 + R2 + R3 2.การต่อความต้านทานแบขนาน การต่อตัวต้านทานแบบขนาน (parllel) เป็ นกำรตอ่ ท่นี ำตวั ต้ำนทำนหลำยๆ ตวั มำตอ่ รวมกนั เป็ น กลมุ่ เดยี ว โดยนำปลำยทงั้ สองข้ำงของควำมต้ำนทำนแตล่ ะตวั มำรวมกนั กำหนดให้มตี วั ต้ำนทำนอยู่ 3 ตวั คอื R1 , R2 และ R3 ตอ่ กนั แบบขนำนกบั เซลลไ์ ฟฟ้ ำ และมี กระแสไฟฟ้ ำไหลออกจำกเซลลไ์ ฟฟ้ ำ I แยกเข้ำสตู่ วั ต้ำนทำน R1 , R2 และ R3 เทำ่ กบั I1 , I2 และ I3 ตำมลำดบั ต้องกำรหำควำมต้ำนทำนรวมของ R1 , R2 และ R3 ผลของการต่อตัวต้านทานแบบขนาน

1. ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำท่ีตกคร่อมตวั ต้ำนทำนแตล่ ะตวั เทำ่ กนั เทำ่ กบั ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำรวมเพรำะตวั ต้ำนทำนทกุ ตวั อยรู่ ะหวำ่ ง 2 จดุ เดียวกนั SV = V1 + V2 + V3 2. กระแสไฟฟ้ ำท่ผี ำ่ นทงั้ หมดเทำ่ กบั ผลรวมของกระแสไฟฟ้ ำของแตล่ ะตวั SI = I1 + I2 + I3 การหาความต้านทานรวม การต่อความต้านทานท่ไี ม่มกี ระแสไฟฟ้ าไหลผ่าน กำรตอ่ ควำมต้ำนทำนท่ไี มม่ กี ระแสไหลผ่ำน มี 2 วิธี คือ 1. ความต้านทานต่อไม่ครบวงจร จำกวงจร…….. ต้องกำรหำควำมต้ำนทำนรวมระหวำ่ งจดุ A กบั จดุ B และระหวำ่ งจดุ C กบั จดุ D

การหาความต้านทานRAB ให้ถือวำ่ เซลล์ไฟฟ้ ำตอ่ ระหวำ่ ง A และ B จงึ ไมม่ ีกระแสไฟฟ้ ำไหลผำ่ น R2 และ R5 RAB = R1 + R3 + R4 การหาความต้านทานRCD ให้ถือวำ่ เซลล์ไฟฟ้ ำตอ่ ระหวำ่ ง C และ D จงึ ไม่มีกระแสไฟฟ้ ำไหลผ่ำน R1 และ R4 RCD = R2 + R3 + R5 2. ความต้านทานต่อลดั วงจร ควำมต้ำนทำนตอ่ ลดั วงจร คอื กำรตอ่ ควำมต้ำนทำนที่มีลวดตอ่ ระหวำ่ งปลำยทงั้ สองของควำมต้ำนทำน จำกวงจร … สมมตใิ ห้กระแสไหลออกจำกเซลล์ไฟฟ้ ำเทำ่ กบั I และ … แยกไหลในลวด XY = I1 , ลวด = I2 , ลวดXCDY = I2 จำกวงจรรูป (a) จะได้…

VXCDY = I2(R2 + R3 + R4) .....… (1) VXY = I1R .....…(2) แตล่ วด XY มีควำมต้ำนทำน R = 0 จำก (2) ; VXY = I1R = 0 .....…(3) และ … VXCDY = VXY เพรำะเป็ นควำมตำ่ งศกั ย์ระหวำ่ งจดุ คเู่ ดยี วกนั ดงั นนั้ (1) = (2) จะได้วำ่ …… I2(R2 + R3 + R4) = 0 I2 = 0 แสดงวำ่ … ไมม่ กี ระแสผ่ำนควำมต้ำนทำน R2, R3 และ R4 ดงั นนั้ ให้ตดั ควำมต้ำนทำน R2, R3 และ R4 ทิง้ จะได้วงจรใหม่ ดงั รูป (b) จำกรูป (b) จะได้วำ่ …... RAB = R1 + R5

กำรหำควำมต้ำนทำนรวมของวงจรที่มีเส้นลวดตอ่ อยดู่ ้วย ให้กำหนดจดุ ทปี่ ลำยทงั้ สองของลวด แล้วทำกำรยบุ วงจร ใหม่ โดยถือวำ่ จดุ ปลำยทงั้ สองของลวดเป็ นจดุ เดยี วกนั (เพรำะมศี กั ย์ไฟฟ้ ำเทำ่ กนั ) แล้วจงึ หำควำมต้ำนทำน จำกวงจร … จะได้จดุ x และ y เป็ นจดุ เดียวกนั เขียนวงจรใหมไ่ ด้ดงั นี ้ จำกวงจร เป็ นวทิ สโตนบริดจ์ ดงั นนั้ ไมม่ ีกระแสไฟฟ้ ำไหลผำ่ นควำมต้ำนทำน R5 จำกกฎของโอห์ม … V = IR จะได้ … Vax = Va - Vx = I1R1 .....… ( 1 ) I2R4 .....… ( 2 ) Vay = Va - Vy = และ … Vxy = Vx - Vy = IR5 = 0 Vx = Vy ดงั นนั ้ สมกำร (1) = (2) ; Va - Vx = Va - Vy I1R1 = I2R4 .....… ( 3 ) .....… ( 4 ) และ … I1R2 = I2R3 สมกำร ( 3 ) / ( 4 ) จะได้ … R1 /R2 = R4 /R3 R1R3 = R2R4 3.การต่อความต้านทานแบบสมมาตร

ความต้านทานท่ตี ่อแบบสมมาตร คอื กำรตอ่ ควำมต้ำนทำนที่มีลกั ษณะสมมำตรกบั แกนกำรไหลของกระแสไฟฟ้ ำ ทงั้ ขนำดและรูปร่ำงของควำมต้ำนทำน กำรหำควำมต้ำนทำนรวมในลกั ษณะนี ้ ให้พบั ควำมต้ำนทำนรอบแกนกระแส ไหล จดุ ทซ่ี ้อนกนั จะเป็ นจดุ ทม่ี ีศกั ยไ์ ฟฟ้ ำเทำ่ กนั หลกั การ … 1. ผำ่ วงจรตำมแกนสมมำตร ซง่ึ เม่ือผำ่ แล้ววงจรจะแยกออกเป็น 2 สว่ น ซง่ึ มรี ูปร่ำงเหมือนกนั ทงั้ สอง วงจรและขนำนกนั อยู่ 2. ให้หำควำมต้ำนทำนรวมเฉพำะสำยใดสำยหน่งึ มำกอ่ น ซง่ึ อีกสำยหนึง่ จะมคี วำมต้ำนทำนรวมเทำ่ กนั ด้วย แล้วนำควำมต้ำนทำนรวมของทงั้ 2 สำย มำขนำนกนั อกี ครัง้ หนึ่งจะเป็ นควำมต้ำนทำนรวมของทงั้ หมด 3. สำหรับควำมต้ำนทำนตวั ท่ีถกู ผำ่ (เมอ่ื ผำ่ แล้ว ถ้ำรวมกนั อยู่ 2 วงจร ให้คณู ด้วย 2) จงึ คอ่ ยทำกำรรวม ควำมต้ำนทำน เพรำะถ้ำผ่ำ R เป็ น 2 เส้น ขนำนกนั แตล่ ะเส้นจะเป็ น 2R เคร่ืองมือวดั ทางไฟฟ้ า แอมมิเตอร์ โวลต์มเิ ตอร์ และโอห์มมเิ ตอร์ เป็ นเครื่องวดั ทำงไฟฟ้ ำ เพอ่ื ใช้วดั ปริมำณตำ่ งๆ ทำง ไฟฟ้ ำ เครื่องวดั ทำงไฟฟ้ ำตำ่ งๆ นี ้ สำมำรถสร้ำงขนึ ้ โดยดดั แปลงมำจำก แกลแวนอ มิเตอร์ (Galvanometer) ชนดิ ขดลวดเคลอ่ื นที่ ซงึ่ ประกอบด้วยขดลวดวำงระหวำ่ งขวั้ แมเ่ หลก็ แกลแวนอมเิ ตอร์ (Galvanometer) คอื เคร่ืองมือวดั พนื ้ ฐำนทำงไฟฟ้ ำท่ีสำมำรถวดั ได้ทงั้ กระแสไฟฟ้ ำและควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ แตจ่ ะวดั ได้ปริมำณน้อยๆ ดงั นนั้ จึงนิยมนำไปดดั แปลงใช้วดั กระแสไฟฟ้ ำ ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำ และควำมต้ำนทำนเมอื่ มีกระแสไฟฟ้ ำผำ่ น เข้ำไปในขดลวด จะทำให้ขดลวดหมนุ ได้ เนอ่ื งจำกเกิดแรงกระทำระหวำ่ งสนำมแมเ่ หลก็ ไฟฟ้ ำ รอบๆ ขดลวดกบั สนำมแมเ่ หลก็ จำกขวั้ แมเ่ หลก็ และถ้ำมเี ขม็ ติดกบั ขดลวดเขม็ ก็จะเบนไปด้วย กำรเบน ของเขม็ จะมำกหรือน้อยขนึ ้ อยกู่ บั ปริมำณกระแสไฟฟ้ ำท่ีผำ่ นเข้ำไปในขดลวด กระแสไฟฟ้ ำทีท่ ำให้เข็ม ของ แกลแวนอมิเตอร์เบนได้สงู สดุ จะมีคำ่ จำกดั คำ่ หนงึ่ เรียกวำ่ \"กระแสสงู สดุ ของแกลแวนอ

มิเตอร์\" ถ้ำกระแสไฟฟ้ ำผำ่ นเข้ำไปในแกลแวนอมิเตอร์มำกกวำ่ คำ่ จำกดั ดงั กลำ่ วนี ้ จะทำให้แกลแวนอ มเิ ตอร์เสยี หำยได้ ดงั นนั้ กำรท่ีจะนำแกลแวนนอมเิ ตอร์ไปใช้วดั คำ่ กระแสไฟฟ้ ำและควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำในวงจรไฟฟ้ ำ จงึ ต้อง ทำกำรดดั แปลงเสยี กอ่ น สญั ลกั ษณ์ของแกลแวนอมิเตอร์คือ แอมมเิ ตอร์ (Ammeter) แอมมิเตอร์ เป็ นอปุ กรณ์ท่ใี ช้วดั กระแสไฟฟ้ ำ ซง่ึ ดดั แปลงจำกกำรนำควำมต้ำนทำน (ชนั ต์) ทม่ี ีคำ่ น้อยๆ มำตอ่ ขนำน กลั แกลแวนอมเิ ตอร์ เพื่อแบง่ กระแสไมใ่ ห้ ไหลผ่ำนแกลแวนอมิเตอร์มำกเกินไป จนทำให้แกลแวนอมิเตอร์พงั ได้เมือ่ เรำต้องกำรวดั กระแสทีม่ ีคำ่ มำกๆ 1. นำชนั ต์ตอ่ ขนำนกบั แกลแวนอมิเตอร์ 2. ชนั ต์ต้องมคี ำ่ น้อยๆ เพือ่ ให้กระแสแยกไหลผ่ำนชนั ต์มำกๆ เพอื่ ชว่ ยลดกระแสทจี่ ะไหลผำ่ นแกลแวนอมเิ ตอร์

คุณสมบตั ิของแอมมิเตอร์ท่ดี ี 1. มคี วำมแมน่ ยำสงู ซงึ่ เกิดจำกกำรนำชนั ต์ทีม่ คี วำมต้ำนทำนน้อยๆ มำตอ่ เพอื่ วำ่ เม่ือนำแอมมเิ ตอร์ไปตอ่ อนกุ รมใน วงจรแล้ว จะไมท่ ำให้ควำมต้ำนทำนรวมของวง จรเปลีย่ นแปลง ทำให้กระแสทวี่ ดั ได้มคี วำมแมน่ ยำสงู หรือมีควำมผิดพลำดจำกกำรวดั น้อย 2. มีควำมไว (Sensitivity) สงู เมอื่ ชนั ต์มีคำ่ น้อยๆ กระแสทไ่ี หลผำ่ นชนั ต์ จะมคี ำ่ มำก ทำให้กระแสทีไ่ หล ผำ่ นแกลแวนอมเิ ตอร์ มคี ำ่ น้อย นน่ั คอื แอมมเิ ตอร์ทีด่ ีจะ สำมำรถตรวจวดั คำ่ กระแสน้อยๆ ได้ กลำ่ วคอื แม้วงจรจะมีกระแสไหลเพยี งเล็กน้อย แอมมเิ ตอร์ก็สำมำรถวดั คำ่ ได้ การนาไปใช้วัด ใช้แอมมเิ ตอร์ไปตอ่ อนกุ รมในวงจรในสำยทต่ี ้องกำรทรำบค่ำกระแสทไี่ หลผำ่ น เหมือนกบั กำรวดั กระแสนำ้ กต็ ้องนำเคร่ืองมือวดั ไปจมุ่ ลงนำ้ ด้วย ดงั นี ้

โวลต์มิเตอร์ (Voltmeter) -โวลต์มเิ ตอร์ เป็ นอปุ กรณ์ทใี่ ช้วดั แรงดนั ไฟฟ้ ำ หรือควำมตำ่ งศกั ย์ตกคร่อมจดุ สองจดุ ใดๆ เมอ่ื นำไปวดั จงึ ต้องนำไปตอ่ คร่อมจดุ ทต่ี ้องกำรวดั -โวลต์มิเตอร์ ดดั แปลงจำกกำรนำควำมต้ำนทำนท่มี คี ำ่ สงู มำตอ่ อนกุ รมกบั แกลแวนอมเิ ตอร์ การนาไปใช้วดั นำโวลต์มิเตอร์ไปตอ่ ขนำน หรือตอ่ คร่อมจดุ ทีต่ ้องกำรวดั แรงดนั ในวงจร ดงั นี ้ คุณสมบตั ิของโวลต์มเิ ตอร์ท่ดี ี 1. มคี วำมแมน่ ยำสงู ซงึ่ เกิดจำกกำรนำควำมต้ำนทำน r ทม่ี ีคำ่ สงู มำกๆ ตอ่ อนกุ รมกบั แกลแวนอ มเิ ตอร์ เพ่อื ป้ องกนั มิให้มกี ระแสแยกไหลผ่ำนโวลต์มิเตอร์ ทำให้กระแส ไหลผ่ำนจดุ ทีต่ ้องกำรวดั ทงั้ หมด คำ่ แรงดนั ท่ีวดั ได้ จงึ มีควำมผิดพลำดน้อย 2. มีควำมไวสงู แม้คำ่ แรงดนั มีคำ่ ตำ่ มำกก็สำมำรถตรวจวดั ได้

พลังงานไฟฟ้ า เมือ่ ตอ่ เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำเข้ำกบั แหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำ ประจไุ ฟฟ้ ำจะเคลอ่ื นท่ี ทำให้มีกระแสไฟฟ้ ำ ผำ่ นเคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำ พลงั งำนไฟฟ้ ำจะถกู เปลย่ี นเป็ นพลงั งำนรูปอน่ื ตำม ชนิดของเครื่องใช้ไฟฟ้ ำ เช่น เม่ือตอ่ หลอดไฟกบั แหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำ จะได้พลงั งำนแสงสวำ่ ง ถ้ำตอ่ เตำไฟฟ้ ำเข้ำกบั แหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำ จะได้พลงั งำนควำมร้อน ถ้ำตอ่ แหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้ ำเข้ำกบั เครื่องซกั ผ้ำ พดั ลม และสวำ่ นไฟฟ้ ำ ก็จะได้พลงั งำนกล เป็ นต้น พลังงานไฟฟ้ าและกาลงั ไฟฟ้ า กาลังไฟฟ้ า กำลงั ไฟฟ้ ำ คอื พลงั งำนไฟฟ้ ำทใี่ ช้ไปในหนงึ่ หนว่ ยเวลำ มีหนว่ ยเป็ น จลู ตอ่ วนิ ำทีหรือวตั ต์ เขยี นสมกำร ได้ดงั นี ้… เมอ่ื ... P = กำลงั ไฟฟ้ ำ มีหนว่ ยเป็ นจลู ตอ่ วนิ ำทีหรือวตั ต์ W = พลงั งำนไฟฟ้ ำ มีหนว่ ยเป็ นจลู t = เวลำ มหี นว่ ยเป็ นวนิ ำที พจิ ารณาวงจรไฟฟ้ า

วงจรไฟฟ้ ำ ซง่ึ ประกอบด้วย แหลง่ จ่ำยไฟฟ้ ำ (เซลล์ไฟฟ้ ำ) ตอ่ เข้ำกบั เครื่องใช้ไฟฟ้ ำ (ตวั ต้ำนทำน) ดงั รูป จำกวงจรไฟฟ้ ำทก่ี ำหนดให้ เมื่อตอ่ วงจรครบวงจร เซลลไ์ ฟฟ้ ำจะให้ประจุ +Q คู ลอมบ์ ในเวลำ t วินำที ประจไุ ฟฟ้ ำ Q เคลอ่ื นท่ไี ปได้ เน่อื งจำกพลงั งำน ของเซลลไ์ ฟฟ้ ำท่ใี ห้ออกมำ และขณะประจุ Q เคลอื่ นท่ีผำ่ น ควำมต้ำนทำน (R) ยอ่ มสญู เสยี พลงั งำนไป สว่ นหนงึ่ แยกพิจำรณำได้ ดงั นhี 1. พลงั งำนไฟฟ้ ำของแหลง่ กำเนิดไฟฟ้ ำ 2. พลงั งำนไฟฟ้ ำท่ีสญู เสยี ให้แก่ตวั ต้ำนทำน (เครื่องใช้ไฟฟ้ ำ) พลงั งานไฟฟ้ าของแหล่งกาเนิดไฟฟ้ า

จากนิยามของแรงเคล่อื นไฟฟ้ า “แรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำ (E) คอื พลงั งำนทใ่ี ช้ในกำรเคลอื่ นทป่ี ระจุ +1 C ครบวงจรพอด”ี ดงั นนั้ … ในกำรเคลอื่ นประจุ +1 C ครบวงจร ต้องใช้พลงั งำน E ถ้ำเคลอ่ื นประจุ +Q C ครบวงจร ต้องใช้พลงั งำน QE เมื่อ … WE = พลงั งำนไฟฟ้ ำท่ีเซลลไ์ ฟฟ้ ำจ่ำยออกมำ ... (J ; จลู ) Q = ประจไุ ฟฟ้ ำที่เคลอ่ื นที่ ... (C ; คลู อมบ์) E = แรงเคลอื่ นไฟฟ้ ำ ... (V ; โวลต์) จะได้วำ่ ... WE = QE จำก …. Q = It ดงั นนั้ …. WE = ItE ถ้ำให้ PE คอื กำลงั ไฟฟ้ ำของเซลล์ไฟฟ้ ำ จำก... จะได้ ... PE = ItE/t หรือ ...

การคานวณค่าไฟฟ้ า เมือ่ มกี ำรใช้เครื่องใช้ไฟฟ้ ำ ต้องเสยี คำ่ ไฟฟ้ ำให้กบั กำรไฟฟ้ ำ โดยคดิ จำกจำนวนพลงั งำน ไฟฟ้ ำท่ี เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำนนั้ ๆ ใช้ไป จำก... จะได้ … W= P.t เมอื่ … P = กำลงั ไฟฟ้ ำของเครื่องใช้ไฟฟ้ ำ ... (Watt ; W วตั ต์) t = เวลำทใ่ี ช้ไฟฟ้ ำ ... (s ; วินำที) W = พลงั งำนไฟฟ้ ำทเ่ี คร่ืองใช้ไฟฟ้ ำใช้ไป ... (J ; จลู ) โดยปกติหนว่ ยของพลงั งำนไฟฟ้ ำ เป็ นวตั ต์.วนิ ำที ถ้ำนำมำใช้กบั พลงั งำนที่ใช้ จะไมเ่ หมำะสม เพรำะ เป็ นหนว่ ยเลก็ ในทำงปฏบิ ตั ิจงึ คดิ พลงั งำนไฟฟ้ ำเป็ นกิโล วตั ต์.ชว่ั โมง หรือ ท่ีเรียกกนั วำ่ “หนว่ ย หรือ ยนู ิต (Unit)”

1 หนว่ ย (Unit) = 1 กิโลวตั ต์.ชว่ั โมง หำคำ่ พลงั งำนทเี่ คร่ืองใช้ไฟฟ้ ำใช้ไปได้จำก … W = P (กิโลวตั ต์) x t (ชวั่ โมง) จำนวนยนู ติ หำได้จำก … เคร่ืองหมายบนไฟฟ้ า เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำ จะมตี วั เลขบอกควำมตำ่ งศกั ย์ทใี่ ช้ (V) และกำลงั ไฟฟ้ ำ (P) ทเ่ี กิดขนึ ้ เป็ นวตั ต์ (W) แต่ บำงชนดิ ก็กำหนดคำ่ ควำมตำ่ งศกั ย์ (V) กบั กระแสทีผ่ ำ่ น เครื่องใช้ไฟฟ้ ำเป็ นแอมแปร์ (A) เชน่ …เตารีด 110 V 750 W หมำยควำมวำ่ “เตำรีดจะเกิด กำลงั 750 วตั ต์ เมอ่ื ใช้กบั ไฟฟ้ ำควำมตำ่ งศกั ย์110 โวลต์” จา… ควรใช้กบั ไฟความต่างศกั ย์ 110 โวลต์ เท่านัน้ ถ้าใช้กับความต่างศักย์ 220 โวลต์ เตา รีดจะไหม้และเกดิ อนั ตราย แต่ถ้าใช้กับความต่างศักย์ต่ากว่า จะเกดิ กาลงั น้อยกว่า 750 วัตต์ ทาให้เกดิ ความร้อนน้อยลง เตาไฟฟ้ า 220 V 3 A หมำยควำมวำ่ “เมอ่ื ใช้เตำไฟฟ้ ำกบั ควำมตำ่ งศกั ย์ 220 โวลต์ จะมกี ระแสผำ่ น 3 แอมแปร์ หรือเกิดกำลงั (P) = IV ดงั นนั ้ P = 220 x 3 = 660 วตั ต์” การต่อวงจรไฟฟ้ าในบ้าน

เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำตำ่ งๆ เช่น หลอดไฟฟ้ ำ เตำรีด พดั ลม จะตอ่ วงจรแบบขนำนทงั้ สนิ ้ เน่ืองจำกต้องกำร ให้เครื่องใช้ไฟฟ้ ำเหลำ่ นนั้ ได้รับควำมตำ่ งศกั ย์เทำ่ กนั และ เครื่องมอื ใดชำรุดเสยี หำยเทำ่ กบั ทก่ี ำหนดไว้บนเคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำ จงึ จะเกิดกำลงั ตำมทก่ี ำหนด และถ้ำ เครื่องมือใดชำรุดเสยี หำย ก็จะเสยี หำยเฉพำะเครื่องใช้ไฟฟ้ ำเคร่ืองนนั้ ไมเ่ กี่ยว กบั เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำชนิดอ่ืน วงจรไฟฟ้ าและเคร่ืองใช้ไฟฟ้ าในบ้าน วงจรไฟฟ้ าในบ้าน ใช้ไฟฟ้ ำกระแสสลบั มคี วำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำเฉลยี่ 220 โวลต์ สำยไฟทเ่ี ข้ำมำในบ้ำน จะมี 2 สำย ตอ่ จำกสำยหลกั ท่เี สำไฟฟ้ ำผำ่ นมำตรกิโล วตั ต์-ชว่ั โมง แล้วเข้ำไปในบ้ำน โดยสำย 2 สำยนนั้ สำยหนงึ่ จะเป็ นสำยกลำง (N) และอกี สำยจะเป็ น สำยมศี กั ย์ (L) สำยมศี กั ย์จะผำ่ นฟิวส์ ซงึ่ จะเป็ นตวั ป้ องกนั อนั ตรำยที่ เกิดจำกไฟฟ้ ำช็อต หรือกำรใช้กระแสไฟฟ้ ำเกินขนำดทฟี่ ิวสจ์ ะทนได้ เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำภำยในบ้ำนจะตอ่ กนั แบบขนำน หลงั จำกผำ่ นสะพำนไฟรวมไปแล้ว ดงั รูป อุปกรณ์และเคร่ืองใช้ไฟฟ้ าในบ้าน ได้แก่ หลอดไฟ หม้อหงุ ข้ำว เตำรีด พดั ลม โทรทศั น์ เครื่องปรับอำกำศ อปุ กรณ์เหลำ่ นที ้ กุ ชิน้ จะมีตวั เลขบอกควำม

ตำ่ งศกั ย์ (V) และกำลงั ไฟฟ้ ำ (P) ท่เี กิดขนึ ้ เป็ นวตั ต์ (W) แตบ่ ำงชนดิ ก็กำหนดคำ่ ควำมตำ่ ง ศกั ย์ (V) กบั กระแสที่ผำ่ นเคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำเป็ นแอมแปร์ (A) เครื่องใช้ไฟฟ้ ำทกุ ชิน้ ควรตอ่ สำยดิน เพอื่ ป้ องกนั ไฟดดู สำยดินทำด้วยลวดทองแดงควำมต้ำนทำนตำ่ มำกตอ่ กบั ตวั ถงั ของ เครื่องใช้ไฟฟ้ ำปลำยหนงึ่ อกี ปลำยหนง่ึ ตอ่ กบั แทง่ โลหะยำวประมำณ 1.5 เมตร ฝังดนิ ไว้ ดงั รูป เมื่อมีไฟรั่วเข้ำตวั ถงั ของเคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำ กระแสไฟฟ้ ำจะไมไ่ หลผำ่ นตวั เรำลงดิน เพรำะตวั เรำมคี วำมต้ำนทำนสงู กระแสไฟทีร่ ่ัวจะเลอื กไหลลงดินผำ่ นทำง สำยดนิ ทำให้เรำปลอดภยั จำกไฟฟ้ ำดดู แสดงตวั อย่างของเคร่ืองใช้ไฟฟ้ า

เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำตำ่ งๆ เช่น หลอดไฟฟ้ ำ เตำรีด พดั ลม จะตอ่ วงจรแบบขนำนทงั้ สนิ ้ เนื่องจำกต้องกำรให้ เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำเหลำ่ นนั้ ได้รับควำมตำ่ งศกั ย์เทำ่ กนั และเทำ่ กบั ทีก่ ำหนด ไว้ บนเครื่องใช้ไฟฟ้ ำ จงึ จะเกิดกำลงั ตำมที่กำหนดและ ถ้ำเคร่ืองมือใดชำรุดเสยี หำย ก็จะเสยี หำย เฉพำะ เครื่องใช้ไฟฟ้ ำเคร่ืองนนั้ ไมเ่ กี่ยวกบั เคร่ืองใช้ไฟฟ้ ำชนิดอ่นื