วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น

วงจร ไฟฟา เบืองต้ น 63040136นายจิรายุส ตรีพัฒนกุล 63040137นายจีรวัฒน์ จิรวัฒนธรรม เสนอ .ดร ดุสิต ขาวเหลือง

ก คำนำ รายงานเล่มน้ีจัดทาข้ึน เพ่ือให้ได้ศึกษาหาความรู้ในเร่ืองวงจรไฟฟ้าเบ้ืองต้น และได้ ศกึ ษาอยา่ งเขา้ ใจเพ่อื เป็นประโยชนก์ บั การเรียน ผูจ้ ดั ทาหวงั ว่า รายงานเล่มน้ีจะเป็นประโยชน์กบั ผูอ้ า่ น หรือนักเรียน นกั ศึกษา ท่ีกาลงั หาขอ้ มูลเร่ืองน้ีอยหู่ ากมีขอ้ แนะนาหรือขอ้ ผดิ พลาดประการใด ผจู้ ดั ทาขอนอ้ มรบั ไวแ้ ละขออภยั มาณ ท่นี ้ีดว้ ย ผจู้ ดั ทา

สำรบัญ ข เร่ือง หน้ำ คานา สารบญั 1 วงจรไฟฟ้ำเบือ้ งต้น 1 1 วตั ถุประสงค์ 4 องคป์ ระกอบของวงจรไฟฟ้า 5 วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม 6 วงจรไฟฟ้าแบบขนาน 6 วงจรไฟฟ้าแบบผสม 7 ลกั ษณะคุณสมบตั ขิ องวงจรอนุกรม 8 ลกั ษณะคุณสมบตั ขิ องวงจรขนาน 9 ขอ้ ดี - ขอ้ เสียของการต่ออปุ กรณ์ไฟฟ้าแบบอนุกรมและแบบขนาน 9 สวิตซ์ คือ? 10 ส่วนประกอบของสวิตซ์ 11 ประเภทของสวติ ซ์ 13 เมอ่ื ไรท่คี วรใชส้ วติ ชส์ องทาง บรรณำนุกรม

1 วงจรไฟฟ้าเบือ้ งต้น วงจรไฟฟ้าคือการนาเอาแหลง่ จ่ายไฟฟ้ามาจ่ายแรงดนั และกระแสให้กบั โหลด โดยผ่าน ลวดตวั นา และใช้สวิตช์ในการเปิ ดปิ ดวงจรเพื่อตดั หรือต่อกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กบั โหลด ในทางปฏบิ ตั ิจะมฟี ิ วส์ในวงจรเพอื่ ป้องกนั ปัญหาขอ้ ผดิ พลาดทจี่ ะเกิดกบั วงจรและอปุ กรณ์ เช่น โหลดเกิน หรือไฟฟ้าลดั วงจร วงจรไฟฟ้าเบ้อื งตน้ ทค่ี วรศึกษามีอยู่ 3 ลกั ษณะคือ วงจรอนุกรม, วงจรขนานและวงจรผสม วัตถุประสงค์ 1. อธิบายองคป์ ระกอบของวงจรไฟฟ้าได้ 2. เปรียบเทยี บหนา้ ทค่ี วามแตกต่างของวงจรไฟฟ้าแบบต่าง ๆได้ 3. ประกอบวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม, ขนาน และผสมได้ 4. ประยกุ ตใ์ ชใ้ นชีวติ ประจาวนั ได้ องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าคอื การนาแหลง่ จ่ายไฟฟ้า จา่ ยแรงดนั และกระแสให้กบั โหลดโดยใชล้ วดตวั นา แสดงองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า

2 ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง จะต่อจากข้วั บวกไปยงั ข้วั ลบ และใช้สวิตช์ เป็ นตวั เปิ ดปิ ดการไหล ของกระแสไฟฟ้า การที่จะทาให้แรงดนั และกระแสไหลผ่านโหลดได้ จะตอ้ งมีองคป์ ระกอบ ของวงจรไฟฟ้าดงั น้ี 1. แหล่งจ่ายไฟฟ้า คืออุปกรณ์ที่ทาหนา้ ที่ในการจา่ ยแรงดนั และกระแสให้กบั วงจร เช่น แบตเตอร่ี, ถ่านไฟฉาย, เคร่ืองจ่ายไฟ, ไดนาโม และ เจนเนอร์เรเตอร์ เป็นตน้ แสดงแหล่งจ่ายไฟฟ้าแบบต่าง ๆ 2.ลวดตัวนา คือ อุปกรณ์ทนี่ ามาต่อกบั แหลง่ จา่ ยไฟฟ้า จากข้วั หน่ึงไปยงั อกี ข้วั หน่ึง เพือ่ จ่ายแรงดนั และกระแสไฟฟ้าให้กบั โหลด ลวดตัวนาที่นากระแสไฟฟ้าได้ดีที่สุดคือ เงิน แต่ เนื่องจากเงินมีราคาแพงมาก จึงนิยมใช้ทองแดง ซ่ึงมีคุณสมบตั ิในการนาไฟฟ้าไดด้ ีพอสมควร และราคาไม่แพงมากนัก นอกจากน้ียงั มีโลหะชนิดอื่น ๆ ท่ีสามารถนาไฟฟ้าได้ เช่น ทองคา, ดี บุก,เหลก็ , อลูมเิ นียม, นิเกิล ฯลฯ เป็นตน้ แสดงอปุ กรณ์ท่ีนามาใช้ต่อเป็ นลวดตัวนา

3 3. โหลดหรือภาระทางไฟฟ้า คืออุปกรณ์ทางไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนิกส์ ท่นี ามาต่อในวงจร เพอ่ื ใชง้ าน เช่น ตเู้ ยน็ , โทรทศั น์, พดั ลม, เครื่องปรับอากาศ, เตารีด, หลอดไฟ, ตวั ตา้ นทาน เป็ นตน้ แสดงอุปกรณ์ทนี่ ามาต่อเป็ นโหลดทางไฟฟ้า 4. สวติ ช์ คอื อุปกรณ์ทีใ่ ชใ้ นการปิ ดหรือเปิ ดวงจร ในกรณีที่เปิ ดวงจรก็จะทาใหไ้ มม่ ี กระแสไฟฟ้าจ่ายให้กบั โหลด ในทางปฏิบตั ิการต่อวงจรไฟฟ้า จะตอ้ งต่อสวิตช์เขา้ ไปในวงจร เพอ่ื ทาหนา้ ทต่ี ดั ตอ่ และควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า แสดงอุปกรณ์ท่ใี ช้เป็ นสวิตช์ในวงจร

4 5. ฟิ วส์ คืออุปกรณ์ที่ทาหน้าท่ีในการป้องกนั ไม่ให้วงจรไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไดร้ ับความ เสียหาย เน่ืองจากการทางานผิดปกติของวงจร เช่น โหลดเกิน หรือ เกิดการลดั วงจร เมอื่ เกิดการ ผิดปกตฟิ ิ วส์จะทาหนา้ ที่ในการเปิ ดวงจรทเี่ รียกว่า ฟิ วส์ขาดนน่ั เอง แสดงอุปกรณ์ทีใ่ ช้เป็ นฟิ วส์ในวงจร วงจรไฟฟ้าแบบอนกุ รม วงจรอนุกรม หมายถงึ การนาเอาอุปกรณ์ทางไฟฟ้ามาต่อกนั ในลกั ษณะทีป่ ลายดา้ นหน่ึง ของอุปกรณ์ตวั ที่ 1 ต่อเขา้ กบั อุปกรณ์ตวั ที่ 2 จากน้นั นาปลายท่ีเหลือของอุปกรณ์ตวั ที่ 2 ไปต่อ กบั อปุ กรณต์ วั ท่ี 3 และจะตอ่ ลกั ษณะน้ีไปเร่ือย ๆ ซ่ึงการตอ่ แบบน้ีจะทาให้กระแสไฟฟ้าไหลไป ในทิศทางเดียวกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมจะมีค่าเทา่ กนั ทุก ๆ จุด ค่าความตา้ นทานรวม ของวงจรอนุกรมน้นั คือการนาเอาค่าความตา้ นทานท้งั หมดนามารวมกนั ส่วนแรงดนั ไฟฟ้าใน วงจรอนุกรมน้ันแรงดนั จะปรากฎคร่อมตวั ต้านทานทุกตัวท่ีจะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านซ่ึง แรงดนั ไฟฟ้าทีเ่ กิดข้นึ จะมคี ่าไมเ่ ท่ากนั โดยสามารถคานวนหาไดจ้ ากกฎของโอห์ม

5 วงจรไฟฟ้าแบบขนาน วงจรที่เกิดจากการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าต้งั แต่ 2 ตวั ข้ึนไปให้ขนานกบั แหล่งจ่ายไฟมีผลทา ให้ค่าของแรงดนั ไฟฟ้าท่ีตกคร่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตวั มีค่าเท่ากนั ส่วนทิศทางการไหลของ กระแสไฟฟ้าจะมีต้งั แต่ 2 ทิศทางข้ึนไปตามลกั ษณะของสาขาของวงจรส่วนค่าความตา้ นทาน รวมภายในวงจรขนานจะมคี ่าเท่ากบั ผลรวมของส่วนกลบั ของคา่ ความตา้ นทานทุกตวั รวมกนั ซ่ึง คา่ ความตา้ นทานรวมภายในวงจรไฟฟ้าแบบขนานจะมคี ่านอ้ ยกวา่ ค่าความตา้ นทานภายในสาขา ท่ีมีค่าน้อยท่ีสุดเสมอ และค่าแรงดนั ที่ตกคร่อมความตา้ นทานไฟฟ้าแต่ละตวั จะมีค่าเท่ากบั แรง เคลื่อนของแหลง่ จ่าย

6 วงจรไฟฟ้าแบบผสม เป็ นการต่อวงจรไฟฟ้าโดยการต่อรวมกนั ระหว่างวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมกบั วงจรไฟฟ้า แบบขนาน ภายในวงจรโหลดบางตวั ต่อวงจรแบบอนุกรม และโหลดบางตวั ต่อวงจรแบบ ขนาน การต่อวงจรไมม่ มี าตรฐานตายตวั เปลี่ยนแปลงไปตามลกั ษณะการตอ่ วงจรตามตอ้ งการ การวิเคราะห์แกป้ ัญหาของวงจรผสม ตอ้ งอาศยั หลกั การทางานตลอดจนอาศยั คุณสมบตั ิของ วงจรไฟฟ้าท้งั แบบอนุกรมและแบบขนาน ลกั ษณะการตอ่ วงจรไฟฟ้าแบบผสม ลกั ษณะคุณสมบัติของวงจรอนุกรม

7 1. ในวงจรหรือส่วนใดส่วนหน่ึงของวงจรอนุกรมจะมีกระแสไหลผ่านในทศิ ทาง เดียวเท่าน้นั 2. แรงดนั ตกคร่อมท่ีความตา้ นทานแต่ละตวั ในวงจรเมอ่ื นามาร่วมกนั จะมีคา่ เท่ากบั แรงดนั ทจี่ ่ายให้กบั วงจร 3. คา่ ความตา้ นทานยอ่ ยแต่ละตวั ในวงจร เม่อื นามารวมกนั กจ็ ะมคี า่ เท่ากบั คา่ ความ ตา้ นทานรวมกนั ท้งั หมดในวงจร 4. กาลงั และพลงั งานไฟฟ้าท่ีเกิดข้ึนท่ีความตา้ นทานยอ่ ยแตล่ ะตวั ในวงจร เมอื่ นามา รวมกนั ก็จะมคี า่ เทา่ กาลงั และพลงั งานไฟฟ้าท้งั หมดในวงจร ลักษณะคณุ สมบัตขิ องวงจรขนาน 1. แรงดนั ทตี่ กคร่อมทีอ่ ลิ เิ มนท์ หรือทค่ี วามตา้ นทานทกุ ตวั ของวงจรจะมคี ่าเท่ากนั เพราะวา่ เป็นแรงดนั ตวั เดียวกนั ในจดุ เดียวกนั 2. กระแสที่ไหลในแต่ละสาขายอ่ ยของวงจร เมื่อนามารวมกนั จะมคี า่ เท่ากบั กระแส ที่ไหลผ่านวงจรท้งั หมดหรือกระแสรวมของวงจร 3. ค่าความนาไฟฟ้าในแตล่ ะสาขายอ่ ยของวงจร เมื่อนามารวมกนั จะมคี า่ เท่ากบั คา่ ความนาไฟฟ้าท้งั หมดของวงจร 4. กาลงั ไฟฟ้าที่เกิดข้ึนทีอ่ ลิ เิ มนทห์ รือคา่ ความตา้ นทานในแต่ละสาขาในวงจรเมื่อ นามาร่วมกนั ก็จะมีคา่ เทา่ กบั กาลงั และพลงั งานไฟฟ้าท้งั หมดของวงจร

8 ข้อดี - ข้อเสียของการต่ออปุ กรณ์ไฟฟ้าแบบอนกุ รมและแบบขนาน การตอ่ อุปกรณไ์ ฟฟ้าหรือโหลดเขา้ กบั วงจรไฟฟ้า สามารถตอ่ ได้ 2 แบบหลกั ๆ คอื ต่อแบบ “อนุกรม” และต่อแบบ “ขนาน” ซ่ึงมีขอ้ ดีขอ้ เสียต่างกัน เราสามารถสังเกตความ แตกตา่ งไดง้ ่าย ๆ โดยใชห้ ลอดไฟเป็นตวั ทดสอบ การต่อหลอดไฟแบบอนุกรม (Series Circuit) ทาไดโ้ ดย เช่ือมตอ่ หลอดไฟทกุ ดวง เขา้ กบั วงจรไฟฟ้าให้เป็ นวงเดียวกนั โดยการต่อหลอดไฟแบบอนุกรมน้ี หลอดไฟแต่ละดวงที่ เพ่ิมเข้าไปจะทาให้ค่าความต้านทานไฟฟ้าของวงจรเพ่ิมมากข้ึน ถ้าพลังงานไฟฟ้าจาก แหล่งกาเนิดมีไม่เพียงพอ หลอดไฟจะสว่างนอ้ ยลงเรื่อย ๆ สวนทางกบั จานวนหลอดไฟทีเ่ พิ่ม เขา้ ไป และหากหลอดไฟดวงใดดวงหน่ึงชารุดเพยี งแค่ดวงเดียว ก็จะทาให้หลอดไฟทุกดวงดบั ท้งั หมด เพราะวงจรไฟฟ้าเปิ ด

9 การต่อหลอดไฟฟ้าแบบขนาน (Parallel Circuit) ทาไดโ้ ดย เช่ือมต่อหลอดไฟแต่ละ ดวงเขา้ กบั วงจรไฟฟ้าโดยใหไ้ ฟฟ้าสามารถไหลผ่านครบวงจรไดโ้ ดยไมต่ อ้ งพ่ึงพาหลอดไฟดวง อื่นเป็นทางผ่าน หรือกค็ ือใหห้ ลอดไฟแต่ละดวงมีวงจรไฟฟ้าเป็นของตวั เอง ซ่ึงการตอ่ หลอดไฟ แบบขนานน้ี หลอดไฟแบบเดียวกนั แตล่ ะดวงจะสวา่ งเท่ากนั ไมข่ ้นึ กบั ว่าต่อหลอดไฟเขา้ ไปใน วงจรก่ีดวง แต่หลอดไฟทเ่ี พ่ิมเขา้ ไปในวงจรจะดึงพลงั งานไฟฟ้าจากแหล่งกาเนิดไฟฟ้ามากข้นึ แบตเตอร่ีจงึ หมดเร็วกวา่ เมือ่ เทยี บกบั การตอ่ หลอดไฟจานวนเทา่ กนั ในแบบอนุกรม ประโยชน์ของการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าแบบขนานท่ีสาคัญก็คือ หากอุปกรณ์ไฟฟ้า อย่างเช่นหลอดไฟดวงใดดวงหน่ึงชารุดเสียหายหรือไส้หลอดขาด หลอดไฟหรือโหลดอื่น ๆ ยงั คงใชง้ านไดต้ อ่ ไป เพราะกระแสไฟยงั คงไหลผ่านไดค้ รบวงจร แลว้ เรายงั รูต้ าแหน่งของโหลด ท่ีชารุดเพื่อเปลี่ยนหรือซ่อมได้ทันที ต่างจากการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าแบบอนุกรม ด้วยเหตุน้ี วงจรไฟฟ้าตามบา้ นเรือนจงึ นิยมการต่อแบบขนานมากกว่า อยา่ งไรก็ตาม เราสามารถต่ออุปกรณไ์ ฟฟ้าแบบวงจรผสมไดด้ ว้ ย เพอื่ ใชป้ ระโยชน์ จากขอ้ ดีของวงจรไฟฟ้าท้งั สองประเภทนน่ั เอง สวติ ซ์ คือ? คือ ตวั ตดั หรือตอ่ วงจรไฟฟ้าเฉพาะที่เพ่ือจา่ ยหรือตดั แรงดนั ไฟฟ้าให้อปุ กรณ์ไฟฟ้า ตา่ งๆ เป็นอุปกรณเ์ กิดจากการตอ่ อนุกรมกบั เครื่องใชไ้ ฟฟ้าและสายไฟ สวิตซ์นอกจากจะเป็นตวั ตอ่ หรือตอ่ วงจรไฟฟ้าแลว้ ยงั เป็นตวั ป้องกนั ผใู้ ชง้ านจากการโดนไฟชอ็ ตไดอ้ กี ดว้ ย ส่วนประกอบของสวิตซ์ 1. คาน คอื ทก่ี ดเปิ ด-ปิ ด เพื่อต่อหรือปิ ดวงจรไฟฟ้า 2. แผ่นโลหะใตค้ าน คือ ตวั เช่ือมป่ มุ สวิตซก์ บั ป่ มุ โลหะของฐานสวติ ซ์ 3. ขดลวดสปริง คอื ตวั ดนั คานให้คา้ งอยกู่ บั ที่ เมื่อกดสวติ ซ์เปิ ด หรือ ปิ ด

10 ประเภทของสวิตซ์ 1. สวติ ช์ทางเดยี ว เป็นสวิตช์ไฟฟ้า 1 อนั ตอ่ ไฟ 1 ดวง สามารถเปิ ด ปิ ด ไดโ้ ดยตรง 2. สวิตช์สองทาง สวิตช์ 2 อนั ต่อ ไฟ 1 ดวง สวิตช์ชนิดนิยมนามาใชใ้ นทางข้ึนลง บนั ไดเป็นสวติ ช์ทช่ี ่วยประหยดั ไฟไดด้ ี 3. สวิตช์อัตโนมัติ เป็ นสวิตช์ที่เม่ือเกิดไฟฟ้าลดั วงจรจะไม่หลอมละลายหรือขาด เม่อื ซ่อมแซมภายในทเี่ สียเสร็จกส็ ามารถกดเปิ ด ปิ ด หรือใชง้ านตามปกตไิ ดท้ นั ที 4. สวิตช์แบบเลือ่ น เป็นสวิตช์ที่มตี วั เลอ่ื นยน่ื ออกมาจากสวิตชเ์ พ่ือให้เลือ่ นข้ึนหรือ ลงโดยเลือ่ นข้นึ คือตอ่ วงจรไฟฟ้า ส่วนเลอื่ นลงคือตดั วงจรไฟฟ้า 5. สวติ ช์แบบกด เป็นสวิตชท์ ่ตี อ้ งใชน้ ิ้วกดข้นึ หรือลง เพอื่ ทาการใชง้ าน 6. สวิตช์แบบกระดก เป็นสวติ ชท์ ีมีตวั กระดกยื่นออกมา เพ่ือใชค้ วบคมุ วงจรไฟฟ้า การใชง้ านคอื ใชน้ ้ิวกดลง หรือ กดข้นึ 7. สวติ ช์แบบก้านยาว มกี า้ นสวิตชย์ าวยน่ื ออกมา เพ่อื ให้ผใู้ ชง้ านโยกข้นึ – ลงเพือ่ ใชง้ าน 8. สวิตช์แบบหมุน เป็นสวติ ช์ท่ตี อ้ งหมุนเพ่ือเลอื กตาแหน่งให้ตรงกบั การใชง้ าน

11 เมื่อไรทค่ี วรใช้สวติ ช์สองทาง ประโยชนข์ องสวิตชส์ องทาง คอื เราสามารถ “เปิ ด” สวติ ชไ์ ฟฟ้าจากจุดหน่ึงของห้องแต่ สามารถ “ปิ ด” สวิตช์ไฟฟ้าที่บริเวณอื่นได้ แบบแอนาล๊อกที่เราใช้กันอยู่น้ันมีข้อจากดั คือ สามารถควบคมุ ไดแ้ ค่ 2 จุด ถา้ เป็นแบบระบบดิจิตอลจะสามารถควบคุมการเปิ ด - ปิ ดไดม้ ากกว่า 2 ทิศทาง แตแ่ น่นอนว่าราคาก็แพงกวา่ กนั มาก บริเวณแรกท่ีควรจะใชส้ วติ ชส์ องทางคอื ทป่ี ระตทู างเขา้ บา้ น โดยให้ส่วนควบคุม อีกจุดหน่ึงอยูด่ า้ นในบา้ น เราสามารถเปิ ดและปิ ดไฟดวงแรกหรือเรียกว่าดวงสุดทา้ ยก่อนออก จากบา้ นไดเ้ ลยนนั่ เอง

12 จุดที่ควรจะมีสวิตช์สองทางอีกแห่งคือบริเวณบนั ไดระหว่างช้ัน โดยให้สวิตช์ ควบคุมอยู่ท่ีปลายบันไดของแต่ละช้ัน ทาให้มีแสงสว่างทุกคร้ังท่ีจะเดินข้ึน - ลงบันได จึง ปลอดภยั มากข้ึน จุดสุดทา้ ยคือทางเขา้ ประตหู อ้ งนอนและทหี่ วั เตียง สาหรบั เปิ ดไฟตอนเดินเขา้ หอ้ งนอน และปิ ดไฟดวงน้นั ไดด้ ว้ ยสวิตชไ์ ฟที่หวั เตยี งกอ่ นเขา้ นอนนน่ั เอง

13 บรรณานุกรม วญิ ญู วานิชศิริโรจน.์ 2562. เมอื่ ไรทค่ี วรใชส้ วิตชส์ องทาง. [ระบบออนไลน]์ . แหลง่ ท่ีมา https://www.baanlaesuan.com/74195/the-editors/two-way-switch. (1 ตลุ าคม 2562). ไมท่ ราบชื่อผูแ้ ต่ง. วงจรไฟฟ้าเบือ้ งต้น. [ระบบออนไลน]์ . แหล่งทมี่ า https://sites.google.com/site/pranget58/wngcr-fifa-beuxng- tn?tmpl=%2Fsystem%2Fapp%2Ftemplates%2Fprint%2F&showPrintDialog=1. (1 ตุลาคม 2562). คอมสยาม. สวิตซ์ คือ อะไร. [ระบบออนไลน์]. แหล่งทมี่ า https://www.comsiam.com/network/%E0%B8%AA%E0%B8%A7%E0%B8%B4%E0 %B8%95%E0%B8%8B%E0%B9%8C-%E0%B8%84%E0%B8%B7%E0%B8%AD- %E0%B8%AD%E0%B8%B0%E0%B9%84%E0%B8%A3/. (1 ตลุ าคม 2562).