หน่วยที่ 5

หน่วยที่ 5 วงจรไฟฟ้าและวงจรไฟฟา้ แสงสวา่ ง 5.1 ส่วนประกอบวงจรไฟฟา้ จากทฤษฎีกฎของโอห์ม ไดก้ ล่าวถึงความสัมพนั ธ์ของแรงดนั กระแส และความตา้ นทาน ไวว้ ่าเกิดขึน จากการทาํ งานของวงจรไฟฟ้า (Electrical Circuit) ซึงวงจรไฟฟ้าจะทาํ งานได้ต้องมีส่วนประกอบหลกั ส่วน ดังนีคือ แหล่งจ่ายไฟฟ้า (Electrical Source) ภาระหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า (Electrical Equipment) และสายไฟฟ้า (Electrical Wire) ตอ่ เขา้ ดว้ ยกนั ในรูปวงจรอยา่ งถูกตอ้ ง วงจรไฟฟ้าแบบเบืองตน้ แสดงดงั รูปที . (ก) รูปการต่อวงจร (ข) สัญลกั ษณ์การต่อวงจร รูปท่ี 5.1 วงจรไฟฟ้าเบืองตน้ จากรูปที . แสดงวงจรไฟฟ้าเบืองตน้ วงจรมีส่วนประกอบหลกั ส่วน ดงั นี . แหล่งจ่ายไฟฟ้า เป็ นแหล่งจ่ายแรงดนั และกระแสให้กบั อุปกรณ์ทีใชพ้ ลงั งานไฟฟ้าในการทํางาน โดยสามารถนาํ แหล่งจ่ายไฟฟ้ามาใชไ้ ดห้ ลายชนิด เช่น จากแบตเตอรี จากเครืองกาํ เนิดไฟฟ้า และจากเซลล์ แสงอาทติ ย์ เป็นตน้ บอกหน่วยการวดั เป็นโวลต์ (V) . ภาระหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ต่างๆ ทีใชไ้ ฟฟ้าในการทาํ งาน ภาระจะทาํ หนา้ ทีเปลียนพลงั งาน ไฟฟ้าใหเ้ ป็ นพลงั งานรูปอืนๆ เช่น เสียง แสง ความร้อน และความเยน็ เป็นตน้ สร้างไวใ้ นรูปเครืองใชไ้ ฟฟ้าทกุ ชนิด เช่น ตเู้ ยน็ พดั ลม เครืองขยายเสียง โทรทศั น์ และเตาไฟฟ้า เป็นตน้ ภาระแต่ละชนิดจะใชพ้ ลงั งานไฟฟ้าใน การทาํ งานไม่เท่ากนั

. สายไฟฟ้า เป็นสายไฟต่อวงจร ใช้ต่อเชือมวงจร ระหว่างแหล่งจ่ายไฟฟ้ากบั ภาระเขา้ ดว้ ยกนั ทาํ ให้ อุปกรณ์ไฟฟ้าหรือเครืองใชไ้ ฟฟ้าตอ่ ครบวงจร มีกระแสไหล เกิดการทาํ งาน 5.2 รูปแบบการตอ่ วงจรไฟฟา้ ส่วนสําคญั ของวงจรไฟฟ้าทีตอ้ งนําไปใช้งานคือภาระ สามารถต่อภาระเข้าวงจรไฟฟ้าได้ แบบ คือ วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม (Series Electrical Circuit) วงจรไฟฟ้าแบบขนาน (Parallel Electrical Circuit) และ วงจรไฟฟ้าแบบผสม (Compound Electrical Circuit) การต่อวงจรไฟฟ้าแต่ละแบบมีความแตกต่างกนั ไป 5.2.1 วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม การต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม เป็นการต่อวงจรแบบทีมีภาระหลายตวั ตอ่ เรียงเป็ นลาํ ดบั กนั ไป ในวงจร ลกั ษณะการตอ่ ปลายดา้ นที ของภาระตวั ที ต่อเขา้ กบั ปลายดา้ นที ของภาระตวั ที และปลายดา้ นที ของภาระตวั ที ตอ่ เขา้ กบั ปลายดา้ นที ของภาระตวั ที การตอ่ เป็นเช่นนีเรือยไป ปลายทีเหลือของภาระตวั ที และภาระตวั สุดทา้ ยต่อรับแหลง่ จ่ายไฟฟ้า การตอ่ วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม แสดงดงั รูปที . (ก) รูปการต่อวงจร (ข) สัญลกั ษณ์การตอ่ วงจร รปู ที่ 5.2 วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม จากรูปที . แสดงวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม การต่อวงจรแบบนีทาํ ให้มีกระแสไหลผา่ นภาระทุกตวั เพียง ค่าเดียว ทาํ ใหม้ กี ระแสไหลผา่ นภาระทกุ ตวั เท่ากนั มีค่าเทา่ กบั IT ส่วนแรงดนั ตกคร่อมภาระแตล่ ะตวั แตกต่างกนั ไปตามค่าความตา้ นทานในตวั ภาระนัน ส่วนสําคญั ของการต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม คือมีกระแสไหลผ่าน ภาระทกุ ตวั เท่ากนั 5.2.2 วงจรไฟฟ้าแบบขนาน

การต่อวงจรไฟฟ้าแบบขนาน เป็นการต่อวงจรแบบทีมีภาระทุกตวั ต่อคร่อมขนานกนั ทงั หมด ต่อ ในลกั ษณะปลายดา้ นที ของภาระทกุ ตวั ตอ่ รวมกนั ไวท้ ีจุดเดียวกนั จุดหนึง และปลายดา้ นที ของภาระทุกตวั ต่อรวมไวท้ ีจุดเดียวกันอีกจุดหนึง นําจุดรวมกันทังสองของภาระทังหมดไปต่อรับแหล่งจ่ายไฟฟ้า การต่อ วงจรไฟฟ้าแบบขนาน แสดงดงั รูปที . (ก) รูปการต่อวงจร (ข) สญั ลกั ษณ์การต่อวงจร รปู ที่ 5.3 วงจรไฟฟ้าแบบขนาน จากรูปที . แสดงวงจรไฟฟ้าแบบขนาน การต่อวงจรแบบนีทาํ ใหม้ ีกระแสแยกไหลผา่ นภาระแต่ละตวั แตกต่างกนั มีค่ากระแสไหลผา่ นมากนอ้ ยแตกต่างกนั ตามค่าความตา้ นทานในตวั ภาระนัน ส่วนแรงดนั ตกคร่อม ภาระทุกตวั มีค่าเท่ากนั โดยมีค่าเท่ากบั แรงดนั ของแหล่งจ่ายไฟฟ้า E ส่วนสําคญั ของการต่อวงจรไฟฟ้าแบบขนาน คือมีแรงดนั ตกคร่อมภาระทุกตวั เท่ากนั 5.2.3 วงจรไฟฟ้าแบบผสม การต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม เป็นการตอ่ วงจรแบบทีมีภาระหลายตวั ต่อรวมกนั ทงั แบบอนุกรม และแบบขนาน ภาระบางส่วนตอ่ แบบอนุกรมและบางส่วนต่อแบบขนาน ผสมรวมกนั ในวงจรแบบไม่ตายตวั เปลียนแปลงไดต้ ามความตอ้ งการ หรือตามลกั ษณะวงจรทีกาํ หนดไว้ แหล่งจ่ายไฟฟ้าถูกต่อเขา้ กบั จุดเริมตน้ ของ ภาระต่อผสมและจดุ สุดทา้ ยของภาระต่อผสม การต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม แสดงดงั รูปที . (ก) รูปการต่อวงจร (ข) สญั ลกั ษณ์การต่อวงจร รปู ท่ี 5.4 วงจรไฟฟ้าแบบผสม

จากรูปที . แสดงวงจรไฟฟ้าแบบผสม การต่อวงจรแบบนีทาํ ให้มีเส้นทางของกระแสไหลผา่ นภาระ เส้นทางเดียวเมือส่วนวงจรต่อแบบอนุกรมคือ IT = I1 = I2 และกระแสไหลผ่านภาระแยกไหลเมือส่วนวงจรต่อ แบบขนานคือ IT = I3 + I ค่าแรงดันตกคร่อมภาระแตกต่างกนั เมือส่วนวงจรต่อแบบอนุกรม และค่าแรงดนั ตก คร่อมภาระเทา่ กนั เมือส่วนวงจรตอ่ แบบขนานคือ E3 = E4 ส่วนสําคญั ของการต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม คือตอ้ งการ ใหท้ งั กระแสและแรงดนั ในวงจรแตกต่างกนั 5.3 รปู แบบการตอ่ เซลลไ์ ฟฟ้า แบตเตอรีหรือถ่านไฟฉายสร้างขึนมาจากเซลล์ไฟฟ้า (Electrical Cell) เกิดจากปฏิกิริยาเคมี เซลล์ไฟฟ้า ชนิดนีจะใหก้ าํ เนิดแรงดนั ขึนมาตาํ อาจไม่เพียงพอกบั การนาํ ไปใชง้ าน จึงจาํ เป็น ตอ้ งนาํ เซลลไ์ ฟฟ้ามาต่อร่วมกนั เพือเพิมแรงดนั หรือเพิมกระแส ทงั นีขึนอยูก่ บั ลกั ษณะการต่อวงจรเซลลไ์ ฟฟ้า เซลลไ์ ฟฟ้าชนิดเซลล์เดียวและ หลายเซลลท์ ีสร้างมาใชง้ าน แสดงดงั รูปที . รูปร่าง สัญลกั ษณ์ รูปร่าง สญั ลกั ษณ์ (ก) ชนิดเซลลเ์ ดียว (ข) ชนิดหลายเซลล์ รปู ท่ี 5.5 เซลลไ์ ฟฟ้า เซลลไ์ ฟฟ้าแต่ละเซลลส์ ามารถนาํ มาต่อร่วมกนั ได้ การต่อใชง้ านขึนอยกู่ บั ความตอ้ งการของผใู้ ชง้ าน ซึง การต่อเซลลไ์ ฟฟ้าทีแตกต่างกันมีผลต่อค่าแรงดัน และค่ากระแสทีเกิดขึนมีความแตกต่างกันไปด้วย การต่อ เซลลไ์ ฟฟ้าแบง่ ออกไดเ้ ป็ น แบบ คือ ต่อเซลลแ์ บบอนุกรม (Series Cells) ต่อเซลลแ์ บบขนาน (Parallel Cells) และตอ่ เซลลแ์ บบผสม (Compound Cells) 5.3.1 เซลลไ์ ฟฟา้ ต่ออนกุ รม การต่อเซลลไ์ ฟฟ้าแบบอนุกรม เป็นการตอ่ เซลลไ์ ฟฟ้าแตล่ ะเซลลแ์ บบเรียงเป็นลาํ ดบั กนั ไปอย่าง ต่อเนืองภายในวงจร ลกั ษณะการต่อดงั นี ปลายดา้ นลบของเซลลท์ ี ต่อเขา้ กบั ปลายดา้ นบวกของเซลลท์ ี และ ปลายดา้ นลบของเซลลท์ ี ต่อเขา้ กบั ปลายดา้ นบวกของเซลล์ที ตอ่ เช่นนีเรือยไปจนครบทุกเซลล์ ปลายดา้ น

บวกของเซลลท์ ี และปลายดา้ นลบของเซลลส์ ุดทา้ ยต่อจ่ายออกไปใชง้ าน เซลลไ์ ฟฟ้าตอ่ อนุกรม แสดงดงั รูปที 5.6 (ก) รูปการต่อวงจร (ข) สัญลกั ษณ์การต่อวงจร รูปท่ี 5.6 เซลลไ์ ฟฟ้าตอ่ อนุกรม เซลลไ์ ฟฟ้าตอ่ อนุกรม มีคุณสมบตั ิดงั นี . แรงดนั รวมเพิมขึนตามจาํ นวนเซลลไ์ ฟฟ้าทีต่อเพมิ ในวงจร เขยี นเป็นสมการไดด้ งั นี ET = E1 + E2 + E3 + E4 + .... + En .....(5-1) . คา่ กระแสทีจ่ายออกมาไดเ้ ท่ากบั เซลลไ์ ฟฟ้าเพียงเซลลเ์ ดียว เขียนเป็นสมการไดด้ งั นี IT = กระแส เซลลข์ องวงจร .....(5-2) เมือ ET = แรงดนั รวมของวงจร หน่วย V E1, E2, E3, E4 = แรงดนั ของแตล่ ะเซลล์ หน่วย V En = แรงดนั เซลลส์ ุดทา้ ยของวงจร หน่วย V IT = กระแสจ่ายออกมาไดส้ ูงสุด หน่วย แอมแปร์-ชวั โมง (Ah) ตัวอย่างที่ 5.1 แหล่งจ่ายแรงดนั ต่ออนุกรมตามรูปที . จงหาค่าแรงดนั และกระแสทีเซลลไ์ ฟฟ้าสามารถจ่าย ออกมาได้

รูปที่ 5.7 เซลลไ์ ฟฟ้าตอ่ อนุกรม เซลล์ วิธีทำ หาแรงดนั จาก สูตร ET = E1 + E2 + E3 + E4 + E5 แทนค่า ET = 1.2 V + 1.2 V + 1.2 V + 1.2 V + 1.2 V = 6 V IT = กระแส เซลลข์ องวงจร หากระแสจาก สูตร IT = 200 mAh แทนค่า  แรงดนั ทีจา่ ยออกมา = 6 V ตอบ  กระแสทีจา่ ยไดส้ ูงสุด = 200 mAh 5.3.2 เซลล์ไฟฟ้าต่อขนาน การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบขนาน เป็ นการต่อเซลล์ไฟฟ้าทุกเซลล์แบบคร่อมขนานเขา้ ดว้ ยกัน ทงั หมดในวงจร ลกั ษณะการต่อดงั นี ปลายดา้ นบวกของเซลลไ์ ฟฟ้าทกุ เซลลต์ ่อรวมกนั ไวท้ ีจุดเดยี วกนั จุดหนึง และ ปลายดา้ นลบของเซลลไ์ ฟฟ้าทุกเซลลต์ ่อรวมกนั ไวท้ ีจุดเดียวกนั อีกจุดหนึง นาํ จุดรวมของเซลลไ์ ฟฟ้าทงั สองจุดจ่าย ออกไปใชง้ าน เซลลไ์ ฟฟ้าต่อขนาน แสดงดงั รูปที . (ก) รูปการตอ่ วงจร รูปที่ 5.8 เซลลไ์ ฟฟ้าต่อขนาน (ข) สญั ลกั ษณ์การต่อวงจร เซลลไ์ ฟฟ้าต่อขนาน มีคุณสมบตั ิดงั นี

. คา่ แรงดนั ทีจา่ ยออกมาไดเ้ ท่ากบั แรงดนั เพยี งเซลลเ์ ดียว เขยี นเป็นสมการไดด้ งั นี ET = แรงดนั เซลลข์ องวงจร .....(5-3) . กระแสรวมเพิมขึนตามจาํ นวนเซลลไ์ ฟฟ้าทีตอ่ เพมิ ในวงจร เขยี นเป็นสมการไดด้ งั นี IT = IC1 + IC2 + IC3 + IC4 + .... + ICn .....(5-4) เมือ ET = แรงดนั รวมของวงจร หน่วย V IT = กระแสจ่ายออกมาไดส้ ูงสุด หน่วย Ah IC1, IC2, IC3, IC4 = กระแสจ่ายออกมาไดใ้ นแต่ละเซลล์ หน่วย Ah ICn = กระแสจ่ายออกมาไดใ้ นเซลลส์ ุดทา้ ย หน่วย Ah ตวั อย่างท่ี 5.2 แหล่งจ่ายแรงดนั ต่อขนานตามรูปที . จงหาคา่ แรงดนั และกระแสทีเซลลไ์ ฟฟ้าสามารถจ่ายออกมา ได้ รปู ที่ 5.9 เซลลไ์ ฟฟ้าต่อขนาน เซลล์ วธิ ที ำ หาแรงดนั จาก สูตร ET = แรงดนั เซลลข์ องวงจร แทนค่า ET = 1.2 V หากระแสจาก สูตร IT = IC1 + IC2 + IC3 + IC4 + IC5 แทนค่า IT = 250 mAh + 250 mAh + 250 mAh + 250 mAh + 250 mAh = 1,250 mAh = 1.25 Ah  แรงดนั ทีจา่ ยออกมา = 1.2 V  กระแสทีจา่ ยไดส้ ูงสุด = 1.25 Ah ตอบ

5.3.3 เซลลไ์ ฟฟ้าต่อผสม การต่อเซลลไ์ ฟฟ้าแบบผสม เป็ นการตอ่ เซลล์ไฟฟ้าทีมีอยู่แบบรวมกนั ทงั ต่ออนุกรมและต่อ ขนาน เซลลไ์ ฟฟ้าบางส่วนต่ออนุกรมและบางส่วนต่อขนาน ผสมรวมกนั แบบไม่ตายตวั เปลียนแปลงได้ตาม ความตอ้ งการ หรือตามลกั ษณะวงจรทีกาํ หนดไว้ นาํ จุดเริมตน้ ของการตอ่ ผสมและจุดสุดทา้ ยของการต่อผสมจ่าย ออกไปใชง้ าน เซลลไ์ ฟฟ้าต่อผสม แสดงดงั รูปที . E1 E2 E3 E4 1.2 V 1.2 V 1.2 V 1.2 V 250 mAh 250 mAh 250 mAh 250 mAh E5 E6 E7 E8 1.2 V 1.2 V 1.2 V 1.2 V 250 mAh 250 mAh 250 mAh 250 mAh ET = 4.8 V, IT = 500 mAh (ก) รูปการตอ่ วงจร (ข) สัญลกั ษณ์การต่อวงจร รปู ท่ี 5.10 เซลลไ์ ฟฟ้าต่อผสม เซลลไ์ ฟฟ้าต่อผสม มีคุณสมบตั ิดงั นี . แรงดนั รวมเพิมขึนตามจาํ นวนเซลลไ์ ฟฟ้าทีตอ่ อนุกรมของชุดเดียว เขียนเป็นสมการไดด้ งั นี ET = E1 + E2 + E3 + E4 + .... .....(5-5) หรือ ET = E5 + E6 + E7 + E8 + .... . ค่ากระแสทีจ่ายออกมา เท่ากบั ค่ากระแสเพียงเซลล์เดียวในวงจรเซลล์ไฟฟ้าต่ออนุกรมแต่ละชุด คูณ จาํ นวนชุดของเซลลไ์ ฟฟ้าทีต่อขนาน เขียนเป็นสมการไดด้ งั นี IT = กระแส เซลลช์ ุดต่ออนุกรม  จาํ นวนชุดเซลลท์ ีต่อขนาน .....(5-6) เมือ ET = แรงดนั รวมของวงจร หน่วย V หน่วย V E1, E2, E3, E4 = แรงดนั ของแต่ละเซลลท์ ีต่ออนุกรมชุดที หน่วย V E5, E6, E7, E8 = แรงดนั ของแต่ละเซลลท์ ีตอ่ อนุกรมชุดที หน่วย Ah IT = กระแสจ่ายออกมาไดส้ ูงสุด

ตัวอย่างที่ 5.3 แหล่งจ่ายแรงดนั ตอ่ ผสมตามรูปที . จงหาค่าแรงดนั และกระแสทีเซลลไ์ ฟฟ้าสามารถจ่ายออกมา ได้ E1 E2 E3 E4 E5 1.2 V 1.2 V 1.2 V 1.2 V 1.2 V 250 mAh 250 mAh 250 mAh 250 mAh 250 mAh E6 E7 E8 E9 E10 1.2 V 1.2 V 1.2 V 1.2 V 1.2 V 250 mAh 250 mAh 250 mAh 250 mAh 250 mAh ET = ? V, IT = ? mAh รปู ที่ 5.11 เซลลไ์ ฟฟ้าตอ่ ผสม เซลล์ วธิ ที ำ หาแรงดนั จาก สูตร ET = E1 + E2 + E3 + E4 + E5 แทนค่า ET = 1.2 V + 1.2 V + 1.2 V + 1.2 V + 1.2 V = 6 V IT = กระแส เซลลช์ ุดต่ออนุกรม  จาํ นวนชุดเซลลท์ ีต่อขนาน หากระแสจาก สูตร IT = 250 mAh  2 = 500 mAh แทนค่า  แรงดนั ทีจ่ายออกมา = 6 V  กระแสทีจา่ ยไดส้ ูงสุด = 500 mAh ตอบ 5.4 วงจรไฟฟา้ แสงสวา่ ง แสงสวา่ งเป็นสิงจาํ เป็นต่อการดาํ รงชีวติ ของมนุษย์ มีประโยชนม์ ากมายต่อการนาํ ไปใช้งาน เช่น ชว่ ยให้ เกิดความสว่าง ทาํ ให้สามารถมองเห็นสิงต่างๆ ทาํ ให้เกิดความปลอดภยั ต่อชีวิตและทรัพยส์ ิน และช่วยในการ ทาํ งานทางอตุ สาหกรรม เป็ นตน้ แสงสว่างทีมีใชง้ านแบ่งได้ ชนิด คือ เกิดขึนเองตามธรรมชาติ เช่น แสงจาก ดวงอาทิตย์ และแสงจากดวงดาว เป็ นตน้ เกิดจากการประดิษฐ์ขึนมาของมนุษย์ เช่น หลอดไฟฟ้า (Lamp) และ การอาร์คของโลหะ เป็นตน้ แสงสว่างจากหลอดไฟฟ้า เป็ นสิงทีมนุษยป์ ระดิษฐ์ขึนมาใช้งานอยา่ งยาวนาน ต่อเนืองเรือยมา เพราะ ดว้ ยความสาํ คญั และประโยชนข์ องแสงสวา่ ง ทาํ ใหป้ ัจจุบนั มีหลอดไฟฟ้าถูกผลิตขึนมาใชง้ านมากมาย หลายแบบ หลายชนิด และหลายประเภท ซึงกล่าวโดยภาพรวมแลว้ หลอดไฟฟ้าแบ่งออกไดเ้ ป็น ประเภทใหญๆ่ คือ หลอด

ไส้ (Incandescent Lamps) และหลอดปล่อยประจุ (Discharge Lamps) แต่ละประเภทของหลอดไฟฟ้า มีความ แตกต่างกนั ไป 5.4.1 หลอดไส้ หลอดไส้ เป็นหลอดไฟฟ้าทีใชไ้ ส้หลอดเป็ นตวั เปล่งแสงสว่างออกมา เมือมีกระแสไหลผ่านไส้ หลอด ทาํ ให้ไสห้ ลอดเกิดความร้อนและเปล่งแสงออกมา หลอดไส้แบ่งออกเป็ น 2 ชนิด ดงั นีคือ หลอดไส้ทวั ไป (Normal Incandescent Lamp) และหลอดทังสเตนฮาโลเจน (Tungsten Halogen Lamp) หลอดไส้ทัวไปและ หลอดทงั สเตนฮาโลเจน แสดงดงั รูปที . (ก) หลอดไส้ทวั ไป รูปที่ 5.12 หลอดไส้ (ข) หลอดทงั สเตนฮาโลเจน จากรูปที .12 แสดงหลอดไส้ ทงั หลอดไส้ทวั ไป และหลอดทงั สเตนฮาโลเจน มีการต่อวงจรและการ ทาํ งานเหมือนกนั คือเมือไส้หลอดมีกระแสไหลผา่ น จะเกิดความร้อนและเปล่งแสงสวา่ งออกมา ความร้อนเพิม มากขึนแสงสว่างก็เพิมมากขึนตามไปดว้ ย ส่วนแตกต่างคือโครงสร้างภายในหลอด หลอดไส้ทวั ไปภายในบรรจุ ก๊าซเฉือย เช่น อาร์กอน หรือไนโตรเจนไว้ ส่วนหลอดทงั สเตนฮาโลเจนภายในบรรจุก๊าซแตกต่างกนั ไป เช่น ไอโอดนี คลอรีน โบรมีน หรือฟลูออรีนไว้ โครงสร้างภายในหลอดไส้ แสดงดงั รูปที . (ก) หลอดไส้ทวั ไป (ข) หลอดทงั สเตนฮาโลเจน รปู ท่ี 5.13 โครงสร้างภายในหลอดไส้

การตอ่ วงจรไฟฟ้าของหลอดไส้ เป็นวงจรทีต่อใชง้ านไดง้ า่ ย โดยเพียงนาํ ขวั ทงั สองของหลอดไส้ไปต่อ รับแหล่งจ่ายแรงดนั ตามค่าทีเหมาะสมไดโ้ ดยตรง อาจต่อเพิมสวิตชต์ ดั ต่อวงจรเขา้ ไปช่วยควบคุมการทาํ งานได้ ตามตอ้ งการ และการต่อวงจรไฟฟ้าใหห้ ลอดทงั สเตนฮาโลเจน กส็ ามารถตอ่ วงจรไดใ้ นลกั ษณะเดียวกนั โดยการ เปลียนจากหลอดไส้ทวั ไปมาใชห้ ลอดทงั สเตนฮาโลเจนแทน สิงสาํ คญั คือตอ้ งจ่ายแรงดนั ทีเหมาะสมให้หลอด ทงั สเตนฮาโลเจน เพราะจะใชง้ านกบั แรงดนั ไดห้ ลายค่า ขอ้ เสียหลอดไส้ คือ เกิดความร้อนสูง อายใุ ชง้ านสัน และ สินเปลืองพลงั งานไฟฟ้าสูง การตอ่ วงจรไฟฟ้าใหห้ ลอดไส้ แสดงดงั รูปที . (ก) หลอดไสท้ วั ไป (ข) หลอดทงั สเตนฮาโลเจน รูปท่ี 5.14 วงจรไฟฟ้าของหลอดไส้ 5.4.2 หลอดปลอ่ ยประจุ หลอดปล่อยประจุ เป็นหลอดไฟฟ้าทีมีโครงสร้างของหลอดคลา้ ยกบั หลอดไส้ คือมีไส้หลอด มีกระเปาะแกว้ และมีก๊าซเฉือยบรรจุอยู่ภายใน แต่แตกต่างในส่วนของแสงทีไดอ้ อกมา โดยทีไส้หลอดไม่ได้ ทาํ หนา้ ทีเปล่งแสงออกมาใชง้ านโดยตรง แต่ทาํ หนา้ ทีเป็นเพียงตวั กระตุน้ ก๊าซทีอยภู่ ายในหลอดใหป้ ล่อยประจุ ออกมา ไปทาํ ใหเ้ กดิ แสงขึนมา หลอดปลอ่ ยประจุ สามารถแบง่ ออกเป็น แบบ ดงั นี  หลอดปล่อยประจุความดนั ตาํ (Low Pressure Discharge Lamp) ไดแ้ ก่ หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Lamp) หลอดคอมแพกตฟ์ ลูออเรสเซนต์ (Compact Fluorescent Lamp) และหลอดโซเดียมความดนั ไอตาํ (Low Pressure Sodium Lamp)  หลอดปลอ่ ยประจุความดนั สูง (High Pressure Discharge Lamp) ไดแ้ ก่ หลอดไอปรอท (Mercury Vapor Lamp) หลอดโซเดียมความดนั ไอสูง (High Pressure Sodium Lamp) และหลอดเมตลั ฮาไลด์ (Metal Halide Lamp) หลอดทังสองแบบแบ่งออกเป็ นชนิดย่อยๆ ได้หลายชนิด แต่ละชนิดมีโครงสร้างและการ นาํ ไปใช้งานทีแตกต่างกนั มีรายละเอียดมากมาย ในบทนีจะกล่าวเพียงหลอดปล่อยประจุชนิดพืนฐานทีนิยม นาํ ไปใชง้ านภายในบา้ นเรือนเท่านนั ไดแ้ ก่ หลอดฟลอู อเรสเซนต์ และหลอดคอมแพกตฟ์ ลูออเรสเซนต์

1. หลอดฟลูออเรสเซนต์ หรือหลอดเรืองแสง เป็ นหลอดไฟฟ้าทีเปลียนพลงั งานไฟฟ้าเป็ นแสงสว่าง โดยทีแสงสว่างเกิดขึนมาจากการเรืองแสงของสารเรืองแสงทีเคลือบไวผ้ ิวดา้ นในของหลอด เป็นหลอดไฟฟ้าที นิยมใช้งานมาก เพราะประหยดั พลงั งานไฟฟ้ามากกว่า มีอายุการใชง้ านยาวนานกวา่ หลอดไส้ประมาณ 8 เท่า และใหแ้ สงสวา่ งนวลตา การตอ่ วงจรทาํ งานหลอดฟลูออเรสเซนตจ์ ะตอ้ งใชง้ านร่วมกบั บลั ลาสต์ (Ballast) และ สตาร์ทเตอร์ (Starter) การต่อวงจรหลอดฟลูออเรสเซนต์ จะตอ้ งประกอบดว้ ยส่วนประกอบตา่ งๆ หลายส่วน มี รายละเอียดดงั นี ก. หลอดฟลูออเรสเซนต์ มีรูปร่างลกั ษณะหลอดหลายรูปแบบ เช่น ทรงกระบอก วงกลม และตวั ยู เป็ นตน้ ภายในหลอดจะบรรจุดว้ ยก๊าซเฉือยประเภทอาร์กอน และมีไอปรอท กระจายอยู่ทวั บริเวณ ภายใน หลอดแกว้ ดา้ นในเคลือบดว้ ยสารเรืองแสง ฟอสเฟอร์ (Phosphor) ก๊าซทีบรรจุอยภู่ ายในหลอดจะแตกตัวเป็ น ไอออน เมือแรงดนั ทีขวั ไส้หลอดทงั สองขา้ งมีค่าสูงพอ ทาํ ให้ความตา้ นทานภายในหลอดลดตาํ ลงอยา่ งรวดเร็ว เกิดกระแสไหลผา่ นภายในหลอดแกว้ ไปกระทบไอปรอท ทาํ ใหไ้ อปรอทเปล่งแสงอุลตราไวโอเลต (Ultraviolet) ทีมองไม่เห็นออกมา ไปกระทบกบั สารเรืองแสงทีเคลือบผิวดา้ นในของหลอดแกว้ สารเรืองแสงจึงเปล่งแสง สวา่ งออกมาเป็นสีต่างๆ ตามคุณสมบตั ิของสารเรืองแสงทีใชเ้ คลือบไว้ หลอดฟลูออเรสเซนต์ แสดงดงั รูปที . (ก) รูปร่าง (ข) โครงสร้าง รูปท่ี 5.15 หลอดฟลอู อเรสเซนต์ ข. บลั ลาสต์ ทาํ หน้าทีสร้างแรงดนั ค่าสูงขึนมาในขณะทีหลอดฟลูออเรสเซนต์เริมทาํ งาน เมือ หลอดฟลอู อเรสเซนตท์ าํ งานแลว้ จะทาํ หนา้ ทีลดแรงดนั ทีตกคร่อมหลอดให้ตาํ ลง และช่วยจาํ กดั กระแสไมใ่ หไ้ หล ผ่านหลอดมากเกินไปในขณะทีหลอดเปล่งแสงสวา่ งออกมา บลั ลาสตท์ ีผลิตมาใชง้ านแบ่งออกไดเ้ ป็ น ชนิด คือ ชนิดบลั ลาสต์แม่เหลก็ ไฟฟ้า (Electromagnetic ballast) และชนิดบลั ลาสตอ์ ิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Ballast) บลั ลาสต์ แสดงดงั รูปที .

ค. สตาร์ทเตอร์ ทาํ หนา้ ทีเป็ นสวิตช์ตดั ต่อโดยอตั โนมตั ิ จะต่อวงจรในขณะหลอดฟลูออเรส เซนตย์ งั ไม่เปล่งแสงสวา่ งออกมา และตดั วงจรออกเมือหลอดฟลอู อเรสเซนตเ์ ปล่งแสงสวา่ งออกมา สตาร์ทเตอร์ ทีผลิตมาใชง้ านแบ่งออกไดเ้ ป็ น ชนิด คือ ชนิดสตาร์ทเตอร์ทาํ งานด้วยความร้อน (Thermal Starter) และชนิด สตาร์ทเตอร์ทาํ งานดว้ ยวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ (Electronic Starter) สตาร์ทเตอร์ แสดงดงั รูปที . (ก) ชนิดแม่เหล็กไฟฟ้า (ข) ชนิดอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (ก) ชนิดใชค้ วามร้อน (ข) ชนิดอเิ ลก็ ทรอนิกส์ รปู ท่ี 5.16 บลั ลาสต์ รปู ที่ 5.17 สตาร์ทเตอร์ การต่อวงจรไฟฟ้าของหลอดฟลูออเรสเซนต์ ทําได้โดยนําหลอดฟลูออเรสเซนต์ บัลลาสต์ และ สตาร์ทเตอร์ มาประกอบเป็นวงจรใหถ้ ูกตอ้ ง ก็จะไดว้ งจรไฟฟ้าแสงสว่างหลอดฟลูออเรสเซนตต์ ามตอ้ งการ แสดง ดงั รูปที . รูปที่ 5.18 วงจรไฟฟ้าแสงสวา่ งหลอดฟลูออเรสเซนต์ 2. หลอดคอมแพกต์ฟลูออเรสเซนต์ เรียกสันๆ ว่าหลอดคอมแพกต์ หรือมกั เรียกวา่ หลอดตะเกียบ เป็น หลอดไฟฟ้าชนิดเรืองแสงทีมีขนาดเลก็ มีหลกั การทาํ งานเช่นเดียวกบั หลอดฟลูออเรสเซนต์ ถูกพฒั นาขึนมาใช้ งานแทนหลอดไส้ เพราะสามารถประหยดั พลงั งานไฟฟ้าไดม้ ากกวา่ หลอดไส้ถึง เทา่ มีอายกุ ารใชง้ านนานกว่า

หลอดไสถ้ ึงประมาณ 4 – 12 เท่า (แลว้ แต่รุ่นของหลอด) และเกิดความร้อนตาํ หลอดคอมแพกตแ์ บง่ ออกไดเ้ ป็น ชนิด แยกตามการติดตงั บลั ลาสตใ์ หก้ บั หลอด ดงั นี หลอดคอมแพกตช์ นิดบลั ลาสตภ์ ายนอก และหลอดคอมแพ กตช์ นิดบลั ลาสตภ์ ายใน ก. หลอดคอมแพกต์ชนิดบลั ลาสต์ภายนอก มกั ถูกเรียกว่า หลอดตะเกียบ หรือหลอด FL เป็น หลอดชนิดทีมีตวั หลอดแยกออกตา่ งหากจากบลั ลาสต์ ขวั หลอดเป็ นชนิด เขยี ว โดยมีสตาร์ทเตอร์ถูกติดตงั ไวท้ ี ขวั หลอด ส่วนบลั ลาสตถ์ ูกแยกออกไปต่างหากอยู่ทีฐานรับหลอด เวลาหลอดเสียสามารถเปลียนเฉพาะหลอด อยา่ งเดียว ลกั ษณะหลอดเป็นแท่งแกว้ ตรง แท่ง ตอนปลายถูกเชือมเขา้ ดว้ ยกนั เป็นรูปตวั ยู (U) คลา้ ยตะเกียบ หลอดคอมแพกตช์ นิดบลั ลาสตภ์ ายนอก แสดงดงั รูปที . (ก) (ก) ชนิดบลั ลาสตภ์ ายนอก (ข) ชนิดบลั ลาสตภ์ ายใน รูปที่ 5.19 หลอดคอมแพกตฟ์ ลอู อเรสเซนต์ ข. หลอดคอมแพกต์ชนิดบลั ลาสตภ์ ายใน มกั เรียกว่า หลอด CFL เป็นหลอดทีพฒั นาขึนมาให้ เกิดความสะดวกสบายในการใช้งานมากขึน โดยมีขนาดเล็กกะทดั รัดมากขึน และสร้างให้เกิดความพร้อมในการ ใชง้ าน ดว้ ยการนาํ บลั ลาสตแ์ ละสตาร์ทเตอร์แบบอิเลก็ ทรอนิกส์ ติดตงั ไวภ้ ายในทีบริเวณขวั หลอด ทงั ตวั หลอด และฐานขวั หลอดถูกยึดติดกนั สมบูรณ์พร้อมใชง้ าน รูปร่างลกั ษณะหลอดมีความหลากหลายมากขึน เช่น รูปตวั ยู ชุดเดียว รูปตวั ยหู ลายชุด และรูปเกลียว เป็นตน้ หลอดคอมแพกตช์ นิดบลั ลาสตภ์ ายใน แสดงดงั รูปที . (ข) หลอดคอมแพกต์ชนิดบัลลาสต์ภายใน เป็ นหลอดชนิดทีนิยมใช้งานอย่างแพร่หลาย เพราะด้วย สะดวกสบายในการใชง้ าน มีขนาดเล็กกะทดั รัด และช่วยในการประหยดั พลงั งานไดม้ ากขึน สามารถผลิตรูปแบบ หลอดทีมีความหลากหลาย โครงสร้างหลอดคอมแพกตช์ นิดบลั ลาสตภ์ ายใน แสดงดงั รูปที .

(ก) ส่วนประกอบภายในหลอดแกว้ (ข) โครงสร้างส่วนประกอบหลอด รปู ท่ี 5.20 หลอดคอมแพกตช์ นิดบลั ลาสตภ์ ายใน การตอ่ วงจรไฟฟ้าแสงสวา่ งของหลอดคอมแพกตช์ นิดบลั ลาสต์ภายใน ทาํ ไดเ้ ช่นเดียวกบั วงจรไฟฟ้าแสง สว่างของหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่สะดวกมากขึน โดยนาํ หลอดคอมแพกต์ไปต่อแทนหลอดไส้ได้โดยตรง วงจรไฟฟ้าแสงสวา่ งของหลอดคอมแพกตช์ นิดบลั ลาสตภ์ ายใน แสดงดงั รูปที . รปู ท่ี 5.21 วงจรไฟฟ้าแสงสว่างของหลอดคอมแพกต์ชนิดบลั ลาสตภ์ ายใน

5.5 บทสรุป วงจรไฟฟ้าเป็ นการนาํ อุปกรณ์ไฟฟ้าหรือเครืองใชไ้ ฟฟ้าไปต่อใชง้ านกบั แหล่งจ่ายไฟฟ้าต่ออยู่ในรูป วงจร ส่วนประกอบหลกั ของวงจรไฟฟ้ามี ส่วน คือ แหล่งจ่ายไฟฟ้า ภาระ และสายต่อวงจร ชนิดของวงจรไฟฟ้าในการต่อใช้งานต่อได้ แบบ คือ วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม โดยการต่อภาระ เรียงลาํ ดับกันไป ทาํ ให้วงจรมีกระแสผ่านภาระเท่ากนั ทุกตัว เกิดแรงดันตกคร่อมภาระแต่ละตวั ไม่เท่ากนั วงจรไฟฟ้าแบบขนาน โดยการต่อภาระทุกตวั ในวงจรคร่อมขนานกนั ไปทงั หมด มีแรงดนั ตกคร่อมภาระทุกตัว เท่ากนั แต่กระแสไหลผ่านภาระแต่ละตวั ไม่เท่ากนั และวงจรไฟฟ้าแบบผสม เป็นการต่อวงจรรวมกันระหว่าง วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมกบั วงจรไฟฟ้าแบบขนาน รูปแบบการตอ่ วงจรไฟฟ้าแบบผสมไม่มีมาตรฐานตายตวั การต่อเซลล์ไฟฟ้า แบ่งได้ วิธี คือ การต่อเซลล์แบบอนุกรม เป็ นการต่อเซลลไ์ ฟฟ้าเรียงลาํ ดบั กนั ไป โดยนําขวั ไฟฟ้าต่างกนั ต่อเรียงกนั ไปเหลือขวั เซลล์หัวทา้ ยใช้ต่อใชง้ าน การต่อเซลล์แบบขนาน เป็ นการต่อ เซลล์ไฟฟ้าคร่อมขนานกันไป โดยนาํ ขวั เหมือนกนั ต่อรวมกนั เป็ นจุดเดียวใช้ขัวบวกรวมและขัวลบรวมต่อ ออกไปใชง้ าน และการต่อเซลลแ์ บบผสมเป็ นการต่อเซลล์ ไฟฟ้ารวมกนั ระหว่างการต่อเซลลแ์ บบอนุกรมและ การต่อเซลลแ์ บบขนาน วงจรไฟฟ้าแสงสวา่ ง เป็นวงจรต่อหลอดไฟฟ้าไปใชง้ าน เพือใหเ้ ปล่งแสงสวา่ งออกมา การต่อวงจร ตอ้ งต่อให้ถกู ตอ้ งสมบูรณ์ตามชนิดของหลอด หลอดไสส้ ามารถต่อหลอดเขา้ แหลง่ จ่ายไฟฟ้าไดโ้ ดยตรง ส่วนหลอด ฟลูออเรสเซนตก์ ารต่อวงจรตอ้ งต่อเพมิ ตวั บลั ลาสตแ์ ละตวั สตาร์ตเตอร์เขา้ วงจรดว้ ย และหลอดคอมแพกตถ์ ูก พฒั นาขึนมาใชง้ านแทนหลอดไส้ ช่วยประหยดั พลงั งานไฟฟ้าไดม้ ากกวา่ แต่ใชง้ านไดส้ ะดวกเช่นเดียวกบั หลอดไส้