ใบความรู้4

35 กฎของโอหม์ เปน็ กฎความสมั พันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า แรงดนั ไฟฟ้าและความตา้ นทาน ซง่ึ ความสมั พนั ธ์ของกฎ กลา่ วว่า ในวงจรไฟฟ้าใดๆ กระแสไฟฟ้าจะแปรผนั ตรงกับแรงดนั ไฟฟา้ และแปรผกผนั กับความตา้ นทาน สามารถเขียนเป็นสตู ร ไดด้ ังนี้ I= E I R โดยที่ E คือ แรงดนั ไฟฟา้ มหี น่วยเปน็ โวลท์ (V) E R I คอื กระแสไฟฟา้ มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) R คือ ความตา้ นทาน มหี นว่ ยเป็นโอห์ม () จากสูตรความสัมพนั ธก์ ฎของโอหม์ สามารถดดั แปลงสตู ร เพือ่ คํานวณหาคา่ แรงดันไฟฟ้าและความ ตา้ นทานได้ดังนี้ E = IR RE = E I IR ความสมั พันธข์ องกฎของโอหม์ เมอื่ กําหนดใหค้ า่ ความต้านทานในวงจรคงท่ี และเพ่ิมแรงดันไฟฟา้ ให้มากข้ึน โวลท์ โอห์ม แอมแปร์ 040 I R=4 44 1 E 84 2 12 4 3 16 4 4 20 4 5 24 4 6 จากกราฟแสดงให้เห็นคณุ สมบตั ิท่สี าํ คญั ของกฎเบ้อื งตน้ กล่าวคอื เม่อื ความต้านทานของวงจรไฟฟ้าคงที่ กระแสไฟฟา้ ในวงจรจะแปรผันโดยตรงกับคา่ ของแรงดนั ไฟฟา้ ท่ีจา่ ยให้กับวงจร

36 I= E R 6 5 4 3 2 1 E (V) 0 4 8 12 16 20 24 กราฟแสดงความสมั พันธข์ องกระแสและแรงดันไฟฟา้ เมอ่ื กําหนดให้แรงดนั เปน็ ตวั คงท่ี คือ 24 โวลท์ และให้คา่ ความต้านทานเป็นตัวเปลีย่ นแปลงไป โวลท์ โอห์ม แอมแปร์ 24 2 12 I 24 4 6 R 24 6 4 E = 24 V 24 8 3 24 10 2.4 24 12 2 I= 24 R 12 10 8 6 4 2 R () 0 2 4 6 8 10 12 กราฟแสดงความสมั พันธ์ของกระแสและแรงดันไฟฟ้า จากกราฟ เม่อื แรงดันไฟฟา้ คงที่ จะพบวา่ กระแสไฟฟา้ จะแปรผกผันตามความต้านทาน

37 ตัวอยา่ งที่ 1 หลอดไฟฟา้ ทใ่ี ชก้ บั แบตเตอรี่ 24 โวลท์ หลอดไฟฟา้ จะมีความต้านทานเท่าไร ถา้ กระแสไฟฟ้า ไหลผา่ นหลอด 0.5 แอมแปร์ จากโจทย์ E = 24 V I = 0.5 A จากสตู ร R R = E? = I = 24 = 48  0.5 ความตา้ นทานของหลอดไฟฟา้ คือ 48 โอหม์ ตัวอยา่ งที่ 2 จากวงจรขา้ งลา่ งนี้ แรงดนั ของแบตเตอร่ี 12 โวลท์ และตัวต้านทานมีค่า 10 โอห์ม จงหา กระแสไหลในวงจร I=? E = 12 V R = 10  จากโจทย์ E = 12 V R = 10  I =? จากสู I= E R = 12 = 1.2 A 10 กระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นในวงจร มีคา่ เทา่ กบั 1.2 แอมแปร์ ตวั อยา่ งที่ 3 จากวงจรจะตอ้ งใช้แรงดันไฟฟา้ เท่าไร เพอ่ื ทําให้มกี ระแส 4 แอมแปร์ ไหลผา่ นความตา้ นทาน 6 โอห์ม I = 4A R=6 E=? จากโจทย์ I = 4A R = 6 E = ? จากสูตร E = IxR = 4 x 6 = 24 V จะต้องใช้แรงดนั ไฟฟ้า ขนาด 24 โวลต์

38 กาํ ลังไฟฟ้า หมายถงึ อัตราการเปล่ียนแปลงพลงั งาน หรืออตั ราของการทาํ งานจากลกั ษณะหน่งึ ไปส่อู กี ลักษณะหนง่ึ เขยี นแทนดว้ ยสัญลกั ษณ์ P P = E I มีหนว่ ยเป็นวัตต์ (W) กําลังไฟฟา้ เปน็ ผลคูณของแรงดันไฟฟ้ากบั กระแสไฟฟา้ P = ExI จากกฎของโอห์ม E = I x R แทนค่าลงในสมการกาํ ลังไฟฟ้า จะได้ P = (I x R) x I P = I2 x R และจากกฎของโอหม์ I = E R แทนค่าลงในสมการกําลงั ไฟฟ้า จะได้ P=Ex E R P = E2 R พลงั งานไฟฟา้ หมายถงึ กาํ ลังไฟฟา้ ท่ถี ูกนําไปใชใ้ นระยะเวลาหนง่ึ เขยี นแทนดว้ ยสญั ลกั ษณ์ W W = P x t มีหนว่ ยเป็นจูล (J) หรือ วตั ต์-วินาที ซงึ่ t คือเวลาท่ใี ชง้ าน พลงั งานไฟฟ้า เป็นผลคณู ของกาํ ลงั ไฟฟ้ากับระยะเวลาท่ีใชง้ าน หนว่ ยของพลงั งานไฟฟา้ วตั ต์ - วินาที คือ พลังงานไฟฟ้าที่เกดิ ขนึ้ เน่ืองจากใช้กําลังไฟฟ้า 1 วตั ต์ เป็นเวลา 1 วนิ าที หรอื มีพลงั งานไฟฟ้า 1 จูล (Joule) วัตต์ - ชว่ั โมง คอื พลงั งานไฟฟ้าทเี่ กดิ ข้ึนเน่อื งจากใชก้ าํ ลงั ไฟฟา้ 1 วตั ต์ เป็นเวลา 1 ชวั่ โมง กิโลวตั ต์ - ชัว่ โมง คอื พลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึน้ เนือ่ งจากใชก้ ําลงั ไฟฟา้ 1,000 วตั ต์ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง (1 กโิ ลวตั ต์-ชัว่ โมง) หรือ 1 ยูนิต

39 การแปลงหน่วยกาํ ลังไฟฟา้ 1,000 W = 1 kW 1,000,000 W = 1 MW 1,000 kW = 1 MW 1 แรงม้า (hp) = 746 W ตวั อย่างท่ี 4 หลอดไฟฟ้า 40 วัตตใ์ ชก้ บั แรงดนั ไฟฟ้า 220 โวลท์ จงหา 1.) กระไฟฟ้าไหลผ่านหลอด ( I ) 2.) หลอดม่คี วามต้านทาน ( R ) จากโจทย์ P = 40 W E = 220 V 1.) จากสตู ร I= P E = 220 = 0.18 A 40 2.) จากสตู ร R= P I2 = 40 0.182 = 40 = 1250  หรอื 1.25 k 0.032 ตัวอยา่ งท่ี 5 อปุ กรณเ์ คร่อื งใช้ไฟฟา้ ขณะใชง้ านมกี ระแสไฟฟ้าไหลผ่าน 3.17 แอมแปร์ ถ้าอุปกรณเ์ คร่อื งน้ี มคี วามตา้ นทาน 100 โอห์ม อปุ กรณไ์ ฟฟ้าน้จี ะใช้กําลังไฟฟ้าเท่าไร จากโจทย I = 3.17 A R = 100  P = ? จากสตู ร P = I2 x R = (3.17)2  100 = 10.04  100 = 1004 W หรอื ประมาณ 1 kW อุปกรณไ์ ฟฟ้าเครอื่ งนี้ใช้กาํ ลังไฟฟ้า 1004 วัตต์

40 ตวั อยา่ งที่ 6 เคร่ืองปรับอากาศขนาด 220 โวลท์ 4.5 แอมแปร์ ใชว้ ันละ 10 ชัว่ โมง ในเวลา 30 วัน จะ เสียค่าไฟฟ้าเท่าไร ถา้ คา่ ไฟฟา้ ยนู ิตละ 1.30 บาท จากสตู ร P = E I = 386.10 บาท = 220 V x 4.5 A = 990 W 1 วัน ใช้ 10 ช่ัวโมง ได้พลงั งานไฟฟ้า P = 990 W x 10 hr = 9900 W-hr หรอื 9.9 kW-hr ใชพ้ ลงั งานเปน็ เวลา 30 วนั ได้พลังงานไฟฟา้ P = 9.9 kW-hr x 30 = 297 kW-hr 1 kW-hr = 1 ยนู ิต (Unit) P = 297 kW-hr = 297 ยนู ติ (Unit) ดงั นน้ั จะตอ้ งจ่ายค่าไฟฟา้ = 297 x 1.30 บาท ตัวอยา่ งเพิ่มเตมิ 1. คอยล์รเี ลยม์ คี วามต้านทานทัง้ หมด 50 โอหม์ ถ้าใช้แรงดนั ไฟฟา้ 20 โวลท์ จะมกี ระแสไหล ผ่านคอยลเ์ ท่าไร 2. จงหาค่าความตา้ นทานของคอยลช์ ุดหนึง่ เมอ่ื ใชก้ บั แรงดนั ไฟฟา้ 6.6 โวลท์ มกี ระแสไหลผา่ น 0.0015 แอมแปร์ 3. กระแสไฟฟา้ ไหลผ่านแตรรถยนตเ์ ทา่ ไร ถ้าคอยล์ในแตรมีความต้านทาน 8 โอหม์ และใช้ แรงดนั ไฟฟ้า 12 โวลท์ 4. ถ้ากระด่ิงมกี ระแสไหลผ่าน 0.14 แอมแปร์ ใชก้ ับแรงดนั ไฟฟ้า 3 โวลท์ จงหาค่าความ ต้านทานของกระดง่ิ 5. มอเตอร์ของเครื่องซกั ผ้า มคี วามตา้ นทานท้ังหมด 39 โอห์ม ใช้กับแรงดันไฟฟา้ ขนาด 220 โวลท์มอเตอร์กินกระแสเทา่ ไร 6. กระแสไฟฟา้ 100 มลิ ลแิ อมป์ ไหลผ่านความตา้ นทาน 5 กิโลโอหม์ จงหาค่าแรงดนั ตก ครอ่ มทีต่ วั ต้านทาน 7. มอเตอรส์ ตารท์ รถยนต์ ขณะสตารท์ รถใชก้ ระแส 80 แอมแปร์ แรงดันไฟฟ้า 6 โวลต์ จงหา กําลงั ไฟฟา้ ทแ่ี บตเตอรจ่ี า่ ยให้ 8. หัวแร้งไฟฟา้ มกี าํ ลังไฟฟา้ เทา่ ไร ถ้ามีกระแสไหลผ่านหวั แร้ง 3.4 แอมแปร์ และใชแ้ รงดนั ไฟฟา้ 110 โวลท์ 9. นาฬิกาไฟฟา้ มกี ําลงั ไฟฟา้ เทา่ ไร ถา้ ใชก้ ับแรงดนั 110 โวลท์ และมกี ระแสไหลผ่าน 0.02 แอมแปร์ 10. จงหากระแสไหลผา่ นหวั แรง้ ไฟฟา้ ขนาด 480 วตั ต์ ใชก้ บั ไฟฟา้ 120 โวลท์