หน่วยที่ 5 วงจรไฟฟ้าและเซลล์ไฟฟ้า

หน่วยท่ี 5 วงจรไฟฟ้าและเซลลไ์ ฟฟา้ สนั ตภิ าพ มะสะ

จุดประสงคเ์ ชงิ พฤตกิ รรม นกั เรียนสามารถ............... 1. สว่ นประกอบของวงจรไฟฟา้ 2. แบบวงจรไฟฟ้า 3. การตอ่ เซลล์ไฟฟา้ 3.1 การต่อเซลล์ไฟฟา้ แบบอนุกรม 3.2 การตอ่ เซลล์ไฟฟา้ แบบขนาน 3.3 การต่อเซลล์ไฟฟา้ แบบผสม 4. วงจรไฟฟ้าแสงสว่าง

เนือ้ หาบทเรยี น 1. ส่วนประกอบของวงจรไฟฟา้ 2. แบบวงจรไฟฟ้า 3. การตอ่ เซลล์ไฟฟา้ 3.1 การตอ่ เซลล์ไฟฟ้าแบบอนุกรม 3.2 การต่อเซลล์ไฟฟา้ แบบขนาน 3.3 การตอ่ เซลล์ไฟฟา้ แบบผสม 4. วงจรไฟฟา้ แสงสว่าง

วงจรไฟฟา้ คอื การนําแหลง่ จา่ ยไฟฟ้ามาต่อกับโหลด โดยใชล้ วดตวั นาํ และใช้สวิตช์ในการเปิด-ปดิ วงจร มฟี ิวส์ เพือ่ ป้องกนั ความผดิ พลาด ในวงจรและอุปกรณ์ เช่น โหลดเกิน ไฟฟา้ ลัดวงจร

สว่ นประกอบของวงจรไฟฟา้ 1. แหลง่ จา่ ยไฟฟ้า เปน็ แหลง่ จ่ายแรงดันและกระแสใหก้ บั อปุ กรณ์ไฟฟา้ เพ่อื เปลีย่ นพลังงานไฟฟ้าให้เปน็ พลังงานต่างๆ เช่น พลังงานกล พลงั งานแสงสว่าง

สว่ นประกอบของถา่ นไฟฉาย

2. โหลดหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า เปน็ อุปกรณ์ตา่ งๆ ทใี่ ช้ไฟฟ้า ในการทํางาน ทาํ หน้าที่เปลีย่ นพลังงานไฟฟ้าให้เปน็ พลังงาน รปู อื่นๆ เช่น เสียง แสง ความรอ้ น ความเย็นและการสนั่ สะเทอื น

3. ตวั นําหรอื สายไฟฟ้า ใช้เช่อื มตอ่ วงจรให้ตอ่ ถึงกันทําให้ แหลง่ จ่ายไฟฟา้ จ่ายแรงดันถึงโหลดเกิดกระแสไหลผ่านวงจร และกลบั มาครบรอบทแี่ หลง่ จา่ ยอกี คร้งั

กระแสไฟฟ้า (I) จะไหลหรอื เคล่อื นทไี่ ปได้ จะต้องมีตัวนํา หรือสายไฟฟา้ และจะตอ้ งมีแรงดันไฟฟ้า(V) ซง่ึ จะไหลไดม้ าก หรอื น้อยขึน้ อยกู่ บั เครือ่ งกาํ เนิดไฟฟ้า ตวั นํา และความต้านทาน ประกอบกัน จนครบ 1 รอบ หรือ 1 ไซเกล้ิ (Cycle) วงจรไฟฟ้า แบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ 1. วงจรปิด 2. วงจรเปดิ

วงจรปิด กระแสไฟฟา้ ไหลออกจากแหล่งกําเนดิ ผ่านไปตามสายไฟ แล้ว ผ่านสวิทช์ไฟ ซง่ึ แตะกันอยู่ (ภาษาพดู ว่า เปดิ ไฟ) กระแสไฟฟา้ จะไหลตอ่ ไปยงั หลอดไฟหรือโหลด แลว้ ไหลกลับมาทแ่ี หล่งกาํ เนิด อกี ครงั้ จะเห็นได้วา่ กระแสไฟฟา้ สามารถไหลผ่านไดค้ รบวงจร หลอดไฟจึงติด

วงจรเปดิ ไฟจะไมต่ ิด เพราะว่า ไฟออกจากแหลง่ กําเนิด แล้วจะไหล ไปตามสายไฟ พอไปถึงสวิทช์ ซงึ่ เปิดหา่ งออกจากกนั (ภาษาพูด ว่า ปดิ สวทิ ช)์ กระแสไฟฟา้ ไม่สามารถจะไหลผา่ นใหค้ รบวงจรได้ วัชรพงษ์ ยงไสว. http://www.mwit.ac.th/~physicslab/content_01/electricitis/electric9.htm

การต่อวงจรไฟฟา้ หมายถึง การนําโหลดหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายๆ ตัว ที่มี ความตา้ นทานเท่ากนั หรือตา่ งกัน มาตอ่ เข้ากับวงจรไฟฟ้า การต่อวงจรไฟฟ้า แบง่ ออกได้ 3 แบบ คอื 1. การต่อแบบอนกุ รม 2. การตอ่ แบบขนาน 3. การตอ่ แบบผสม

การต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม เปน็ การตอ่ วงจรไฟฟา้ โดยมโี หลด V1 V2 หลายตัวในวงจรถกู ต่อเรียงเป็นลําดับ R1 V3 R2 Vn กนั ไป R3 การตอ่ วงจรไฟฟา้ แบบอนุกรม จะ E Rn ทาํ ใหเ้ กิดกระแสไหลผา่ นโหลดทุกตัว เทา่ กนั หมด แต่จะเกิดแรงดนั ตกครอ่ ม โหลดแต่ละตัวอาจไมเ่ ท่ากัน ขน้ึ อยูก่ บั ความต้านทานของโหลดเหล่านน้ั

คณุ สมบัติของวงจร 1. กระแสไฟฟ้าทไี่ หลผ่านตัวตา้ นทานแตล่ ะตัวจะมีคา่ เทา่ กนั และมีเพียงคา่ เดยี ว IT = I1 = I2 = I3 =……….= In 2. แรงดันท่ตี กคร่อมตวั ต้านทานแต่ละตัว รวมกนั จะเทา่ กบั แรงดนั ของแหลง่ จา่ ยไฟฟ้าในวงจร E หรือ VT = V1 + V2 + V3 + ……….. + Vn

การต่อวงจรไฟฟา้ แบบขนาน E R1 I1 R2 I2 R3 I3 Rn In เป็นการต่อวงจรไฟฟ้าโดยมโี หลดในวงจรหลายตัว ถูกตอ่ คร่อมขนานกนั ทง้ั วงจร การต่อวงจรไฟฟา้ แบบขนาน จะทําใหเ้ กดิ แรงดนั ตกคร่อม โหลดทกุ ตัวในวงจรเทา่ กัน แตจ่ ะเกดิ กระแสไหลผา่ นโหลด แต่ ละตวั อาจไมเ่ ทา่ กนั ขึ้นอยู่กบั ความต้านทานของโหลดเหลา่ นั้น

คณุ สมบตั ิของวงจร 1. แรงดันท่ตี กคร่อมตวั ต้านทานแต่ละตัว จะมีคา่ เทา่ กัน และมี เพียงค่าเดียว E = VT = V1 = V2 = V3 = ………. = Vn 2. กระแสไฟฟ้าท่ีไหลผ่านตัวต้านทานแตล่ ะตัว รวมกันจะเทา่ กบั กระแสไฟฟา้ ทงั้ หมดทแี่ หล่งจ่าย จา่ ยออกมา IT = I1 + I2 + I3 +………+ I4

การต่อวงจรไฟฟา้ แบบผสม เป็นการตอ่ วงจรไฟฟ้าโดยมโี หลดหลายตวั ในวงจร ทถี่ ูก ตอ่ เรียงเป็นลําดับผสมผสานกบั การตอ่ คร่อมขนานกัน R1 = 22 k R2 = 18 k R3 = 50 k

การต่อเซลลไ์ ฟฟ้า การต่อเซลล์ไฟฟา้ มวี ัตถุประสงค์ เพ่ือให้ไดแ้ รงดัน กระแส และกําลังไฟฟา้ เพิ่มข้ึน ตามต้องการ การตอ่ เซลล์ไฟฟา้ ทําได้ 3 วธิ ี คือ 1. การตอ่ เซลล์แบบอนกุ รม (Series Cells) 2. การตอ่ เซลลแ์ บบขนาน (Parallel Cells) 3. การตอ่ เซลลแ์ บบผสม (Series – Parallel Cells)

การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบอนกุ รม ET = E1 + E2 + E3 +……….+ En IT = กระแสของเซลล์ไฟฟ้า 1 เซลล์ของวงจร

การต่อเซลลไ์ ฟฟา้ แบบขนาน ET = แรงดัน 1 เซลล์ของวงจร IT = IC1 + IC2 + IC3 + …………Icn

การต่อเซลล์ไฟฟา้ แบบผสม

วงจรไฟฟ้าแสงสว่าง หลอดไฟฟ้าทีผ่ ลิตมาใช้งาน แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญๆ่ คือ 1. ประเภทแสงสวา่ งเกดิ จากไส้หลอดโดยตรง ไดแ้ ก่ หลอด ไฟฟา้ มไี ส้ (Incandescent Lamp) 2. ประเภทแสงสวา่ งเกิดจากสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ดา้ นใน ผวิ หลอด ได้แก่ หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Lamp)

กาํ เนดิ หลอดไฟฟา้ วงจรไฟฟา้ แสงสวา่ ง

หลอดไฟประเภทแสงสวา่ งเกิดจากไส้หลอดโดยตรง หลอดไฟฟ้ามไี สต้ ่อวงจรโดยตอ่ สายแหล่งจ่ายไฟฟ้าเขา้ หลอด ท้งั 2 ขว้ั ไดเ้ ลย



หลกั การทํางานของไส้หลอดไฟฟ้า เมอ่ื กระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นไสห้ ลอดที่ทําดว้ ยทังสเตนทม่ี ี ความต้านทานสูง ไส้หลอดจะไม่ยอมให้กระแสไฟฟา้ ไหลผ่าน แต่ด้วยแรงดนั ไฟฟา้ ทส่ี ูงของกระแสไฟฟ้า จึงดันให้อเิ ล็กตรอน ผา่ นไสห้ ลอด การท่ีไส้หลอดมีขนาดเล็กมากประกอบกบั มีความต้านทานสูง เมอ่ื อิเลก็ ตรอนอสิ ระเคลื่อนทีผ่ า่ นจึงทําใหเ้ กิดความร้อนสูงมาก จนไส้หลอดเปลง่ แสงออกมา ปจั จบุ นั ไม่นิยมใช้หลอดไฟฟ้าชนิดไส้ เนื่องจากหลอดไส้ มคี วามรอ้ นสงู และสนิ้ เปลืองกําลังไฟฟา้ มาก

บริษัทผู้ผลติ จะเอาอากาศออกจากหลอดแกว้ จนหมด แลว้ บรรจกุ า๊ ซอาร์กอนหรอื ไอโอดีน เขา้ ไปแทนที่ เพื่ออายกุ ารใชง้ าน ของหลอดนานข้ึน หลอดไฟฟ้าชนดิ มีไส้มีหลายขนาดดว้ ยกัน เชน่ 3 วัตต์ 25 วัตต์ 40 วัตต์ 100 วตั ต์ อายุการใช้งานของหลอดไฟฟ้าประมาณ 1000 ชั่วโมง หลอดไฟฟา้ ชนิดไส้มี 2 แบบ คือ 1. ข้ัวแบบเกลียว 2. ขว้ั แบบเขยี้ ว

หลอดไฟประเภทแสงสว่างเกิดจากสารเรอื งแสง การตอ่ วงจรหลอดฟลูออเรสเซนต์ จะต้องตอ่ เพิ่มตัวบัลลาสต์ (Ballast) และตัวสตาร์ตเตอร์ (Starter) ประกอบร่วมด้วย จึงจะ ทาํ ใหห้ ลอดฟลอู อเรสเซนต์ สามารถเรอื งแสงได้ pridsana555.blogspot.com



บลั ลาสต์ โครงสรา้ งภายในเป็นแผ่นเหล็กซ้อนกันหลายๆ ชนั้ มีขดลวดเคลือบฉนวนพนั รอบ ต่อข้วั ออกมาใช้งาน 2 ข้วั สตาร์ตเตอร์ โครงส้รางภายในประกอบดว้ ย แผ่นโลหะ 2 แผน่ วางใกลก้ นั บรรจอุ ยใู่ นกระเปาะแก้วทบี่ รรจุก๊าซเฉอ่ื ยไว้ สตาร์ตเตอร์ทาํ หน้าที่เป็นสวิตชป์ ิด –เปดิ โดยอตั โนมัติ เพอื่ ต่อวงจรในการอุ่นไสห้ ลอดเรอื งแสงใหร้ ้อน และใหบ้ ลั ลาสต์ จา่ ยแรงดันไฟสูงสุดไปจดุ หลอดเรืองแสงให้ติดสว่าง

หลอดไฟฟา้ ประหยดั พลังงาน



หลกั การทํางานของหลอดไฟฟา้ ประหยัดพลังงาน หลอดไฟฟ้าประหยัดพลังงาน โดยทวั่ ไปใชก้ บั แรงดันไฟฟ้า ขนาด 230V เมือ่ กดสวิตช์เพื่อเปิดไฟ ความต่างศกั ย์ท่ีสตาร์ตเตอร์ จดุ ติดอยรู่ ะหวา่ ง 250V-450V ซง่ึ ทาํ หนา้ ทเ่ี ปน็ ตวั จ่ายกระแสไฟฟา้ เมอื่ กระแสไฟไหลผา่ นวงจร ผ่านขั้วบวกและข้ัวลบท่ีมแี ทง่ โลหะตอ่ เช่ือมอยู่ จะเกดิ การไหลของกระแสไฟภายใตค้ วามต่างศักย์ ท่สี งู ข้ึน สง่ ผลใหข้ ดลวดทีท่ ํามาจากโลหะทงั สเตนปล่อยอเิ ลคตรอน วิ่งไปชนกบั อะตอมของก๊าซในหลอดไฟ ทาํ ใหอ้ ะตอมของก๊าซเกิด ปฎิกิริยาไอออนไนเซชัน เมือ่ อนุภาคทมี่ ีขว้ั ว่งิ ไปชนกับสารเรอื งแสง จะเกดิ เป็นสเปคตรมั หรอื แสง ทสี่ ายตามองเห็นได้

หลอดไอปรอท หรอื หลอดแสงจันทร์ หลอดไอปรอทหรอื หลอดแสงจันทร์ จะทํางานดว้ ยหลักการ ปล่อยประจุความเข้มสูง มีอายกุ ารใช้งานประมาณ 24000 ชม มีคา่ ความถูกตอ้ งของ สคี อ่ นข้างตํ่า แสงจะออกนวลมปี ริมาณแสงสวา่ งต่อวัตต์สงู กว่า หลอดชนิดอื่นๆ ส่องสว่างได้ไกลเหมาะกับงานสนามและภายนอก อาคาร เมอื่ เปิดหลอดประเภทนี้ จะตอ้ งใช้เวลาสักพักกอ่ น จงึ จะ ทํางานไดเ้ ต็มที่ และเมื่อปดิ จะต้องรออีกราว 10 นาที กอ่ นจะเปิด ใช้งานได้อีก ปจั จบุ ัน ไมน่ ิยมใช้งาน เนอื่ งจากดูแลรกั ษายาก และปรอท ยงั เปน็ พิษต่อคนและสิ่งแวดล้อม

หลอดเมทัลฮาไลน์ ลกั ษณะการกาํ เนดิ แสงสวา่ ง คลา้ ยกบั หลอดแสงจันทร์ แต่ ภายในบรรจุอเิ ลก็ ตรอนท่ที ําดว้ ยทังสเตนลว้ นๆ ภายในกระเปาะ ผสมฮาไลน์ชนิดต่างๆ ทาํ ใหไ้ ด้ ปริมาณแสงมากข้นึ กว่าหลอด แสงจนั ทร์ เกอื บเทา่ ตวั ได้แสงสีสมดลุ ขึ้น จนดูใกลเ้ คียงแสงแดด อายุการใช้งานประมาณ 24000 ชม ใช้กับงานทีต่ ้องการ ความถกู ต้อง สมี าก เช่น งานพมิ พ์สี สนามกฬี าเฉพาะที่มกี าร ถา่ ยทอดทางโทรทัศน์ สวนสาธารณะ หา้ งสรรพสินค้า

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ การทํางานเหมอื นหลอดฟลอู อเรสเซนต์ มีทงั้ แบบท่มี บี ัลลาสต์ ในตัว มขี ้วั เปน็ แบบเกลยี ว สวมใสเ่ ข้ากบั เต้าเกลียวของหลอดไส้ และแบบทม่ี ขี ัว้ เปน็ ขาเสยี บ ใชร้ ว่ มกับโคม และมีบลั ลาสตภ์ ายนอก โดยผลติ ออกมาหลายคา่ พลังงาน สีของแสง มี warm white, cool white และ day light เช่นเดียวกับหลอดฟลอู อเรสเซนต์ รปู รา่ งกห็ ลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นหลอดคู่ หลอดส่ีแถว หลอดยาว หลอดเกลยี ว หลอดมโี คมครอบ มอี ายุการใช้งานยาวนาน กวา่ หลอดฟลูออเรสเซนต์

หลอดแอลอดี ี การทํางานทไ่ี มม่ ีการเผาไสห้ ลอด จงึ ไม่เกิดความร้อน แสงสว่าง เกิดขึ้นจากการเคลอ่ื นทขี่ องอิเล็กตรอนภายในสารก่ึงตัวนํา พลังงาน เปล่ียนเป็นแสงสวา่ งได้เต็มที่ มีแสงหลายสใี หเ้ ลือกใช้งาน ขนาดท่ี เลก็ ทําใหย้ ดื หยนุ่ ในการออกแบบ การจัดเรียง นําไปใช้ดา้ นตกแต่ง ได้ดี มีความทนทาน ไมต่ อ้ งหว่ งเร่ืองไส้หลอดขาด หรอื หลอดแตก อายกุ ารใช้งาน 50,000-60,000 ชั่วโมง ทั้งยังปรบั หรีแ่ สงไดง้ ่าย กวา่ หลอดฟลอู อเรสเซนต์ และท่ีสําคัญ ปราศจากปรอทและสารกลมุ่ ฮาโลเจนท่เี ป็นพิษ แต่มขี ้อเสีย คอื ในปจั จบุ นั หลอด LED มรี าคาสงู กวา่ หลอดธรรมดาทัว่ ไปและมีความสวา่ งไมม่ ากนัก

การประยุกต์ใชห้ ลอดแอลอดี ี www.ju-led.com b2bthai.com หลอดไฟแอลอดี ี LED TUBE 07 T10-1200-UL www.quinl.com หลอดไฟแอลอดี ี LED TUBE 04 T8-90 b2bthai.com

www.itandhome.com หลอดไฟ LED 3W E14 LEDTO-LBC3W www.itandhome.com

hs7zrf.siam2web.com

แหล่งอา้ งอิง ศุภพงศ์ คลา้ ยคลึง. (ม.ป.ป.). หลอดไฟ. [ระบบออนไลน์] สบื ค้นจาก http://www.mmv.ac.th/supphapong/sci%20920.htm เมือ่ 27 พฤษภาคม 2558 ประกายนคร. (ม.ป.ป.). หลอดไฟ. [ระบบออนไลน]์ สบื คน้ จาก http://www.praguynakorn.com/tips/7/หลอดไฟ