หน่วยที่ 1_กฎของโอห์ม

หนว ยท่ี 1กฎของโอหม สนั ตภิ าพ มะสะ

จดุ ประสงคเชิงพฤติกรรม นักเรยี นสามารถ............... 1. คํานวณหาคากระแสไฟฟาได 2. คาํ นวณหาคาแรงดันไฟฟา ได 3. คํานวณหาคาความตานทานได 4. คาํ นวณหาคากําลงั ไฟฟา ได

เนื้อหาบทเรียน 1. องคป ระกอบทางไฟฟา 2. ความสัมพนั ธข องกฎของโอหม 3. คาํ นวณหาคา ขององคประกอบทางไฟฟา 3.1 กระแสไฟฟา 3.2 แรงดนั ไฟฟา 3.3 ความตานทานไฟฟา 3.4 กําลังไฟฟา 3.5 พลงั งานไฟฟา

วงจรไฟฟา คอื การนําแหลงจา ยไฟฟา มาตอกับโหลด โดยใชลวดตวั นํา และใชสวติ ชใ นการเปด-ปดวงจร มีฟว ส เพอ่ื ปอ งกันความผดิ พลาดในวงจรและอุปกรณ เชน โหลดเกนิ ไฟฟาลัดวงจร โหลดแหลงจา ยไฟฟา ตวั นาํ

องคประกอบของวงจรไฟฟา 1. แหลงจา ยไฟฟา เปนแหลง จา ยแรงดนั และกระแสใหก บัอุปกรณไฟฟา เพอ่ื เปลย่ี นพลงั งานไฟฟาใหเปนพลังงานตางๆเชน พลงั งานกล พลงั งานแสงสวา ง

2. โหลดหรืออปุ กรณไฟฟา เปนอปุ กรณต า งๆ ทีใ่ ชไฟฟาในการทํางาน ทําหนาทีเ่ ปลย่ี นพลงั งานไฟฟาใหเ ปน พลงั งานรปู อนื่ ๆ เชน เสยี ง แสง

3. ตวั นําหรือสายไฟฟา ใชเชือ่ มตอ วงจรใหตอ ถงึ กนั ทําใหแหลงจา ยไฟฟา จา ยแรงดันถงึ โหลดเกดิ กระแสไหลผานวงจรและกลบั มาครบรอบท่ีแหลงจา ยอกี คร้งั

กฎของโอหม คน พบโดย จอรจ ไซมอน โอหม เปน นกั ฟสกิ ส ชาวเยอรมนัและนําออกมาเผยแพรในป ค.ศ. 1826Gorge Simon Ohm (1789-1854) I = V/ R

ความสมั พนั ธของปริมาณไฟฟาแรงดนั ไฟฟา (E หรือ V) มีหนวยเปน โวลท (V)กระแสไฟฟา (I) มหี นว ยเปน แอมแปร (A)ความตานทานไฟฟา (R) มหี นวยเปน โอหม () จาํ นวนกระแสไฟฟา ทไ่ี หลผานในวงจรไฟฟา เปลย่ี นแปลงตามคา แรงดันทจ่ี ายใหก ับวงจรนน้ั แตเปล่ียนแปลงเปนสวนกลับกับความตานทานในวงจร

สภาวะการทาํ งานของวงจรไฟฟา1. สภาวะท่คี า ความตา นทานคงที่ แตคาแรงดนั ไฟฟามีการเปลย่ี นแปลง กระแสไฟฟา จะมีคา มาก เม่ือแรงดนั ไฟฟาทจ่ี ายใหว งจรมีคามาก จะมีคานอย เมือ่ แรงดันไฟฟา ทีจ่ ายใหวงจร มีคา นอย

สภาวะการทํางานของวงจรไฟฟา2. สภาวะท่ีคาแรงดนั ไฟฟา คงที่ แตคา ความตานทานมกี ารเปลี่ยนแปลง กระแสไฟฟา จะมีคา มาก เม่อื คา ความตา นทาน มีคา นอย จะมีคา นอ ย เมอื่ คา ความตา นทาน มีคา มาก

ความสัมพันธของปริมาณไฟฟา ตามกฎของโอหม กระแสไฟฟาทไี่ หลในวงจรจะแปรผันตรงกบั แรงดันไฟฟาและแปรผกผนั กับคา ความตา นทานไฟฟา ”กระแสไฟฟา (I) = แรงดนั ไฟฟา (E) ความตานทานไฟฟา (R) E IR

สามเหลยี่ มกฎของโอหม แรงดนั ไฟฟา = กระแสไฟฟา X ความตานทาน E=IxR E I RI=E/R R=E/I กระแสไฟฟา ความตานทาน= แรงดนั ไฟฟา = แรงดันไฟฟา ความตานทาน กระแสไฟฟา

สัญลักษณข องตวั ยอ-ขยายของหนว ยวดั ทางไฟฟา ช่อื สญั ลกั ษณ เลขยกกาํ ลัง ตวั คณูเมกกะ (mega)กโิ ล (kilo) M 106 1,000,000 K 103 1,000มิลลิ (milli) m 10-3 0.001ไมโคร (micro)  10-6 0.000 001

กาํ ลังไฟฟา หมายถึง การปอนแรงดันไฟฟาเขา ไปในโหลด เพอื่ ทาํ ใหเกิดพลังงานในรปู ตา ง ๆ เชน พลงั งานกล พลงั งานแสงสวา งพลังงานความรอนใชส ญั ลกั ษณ P มหี นวยเปน วัตต (Watt : W) P P=ExIEI กาํ ลังไฟฟา = แรงเคล่ือนไฟฟา x กระแสไฟฟา

จาก P= ExI สูตร กําลงั ไฟฟาแทนคา I = E/R = E x E/Rจะได E2 P = E2/R PR P จาก P = E x II2 R แทนคา E = I x R = I x R x I จะได P = I2 x R

แรงมา เปนหนว ยวัดพลังงานรุนโบราณทไ่ี มน ยิ มใชกันในปจจบุ ันเนอ่ื งจากมีหนว ย “วัตต” ซง่ึ เปนระบบหนว ยระหวา งประเทศ SI(The International System of Unit) ท่ีใชก ันแพรหลาย คาํ วา แรงมา จะใชวงการยานยนต ซง่ึ ใชห นว ยระบุกาํ ลังของเครอ่ื งยนตเ ผาไหมภ ายในหรอื มอเตอรท ่ผี ลิตจากองั กฤษ,อเมรกิ าและประเทศในเครือจกั รภพอังกฤษเทานั้น ซึง่ ผลิตมอเตอรมาตรฐานผลติ ภณั ฑ NEMA (National ElectricalManufacturers Association)

แตประเทศแถบยโุ รป ทใี่ ชมาตรฐาน IEC รวมท้ัง มอก.ของไทย ไดกาํ หนดหนวยของกาํ ลังไฟฟา รวมทางขาออกของมอเตอรเ ปน วตั ต (Watt) หรอื กโิ ลวัตต (Kilo-Watt) เมอ่ื เทยี บคาแรงมาเปน คาตามระบบ SI จะไดคา ออกมาคือ 1 hp = 745.69987158227022 W หรือ 1 แรงมา เทากับ746 วัตต ซ่งึ หมายความวา หากใชมา 1 ตวั ปน ไฟใหเ ครื่องกําเนดิไฟฟา จะไดก ระแสไฟฟา ออกมาตอ เน่ือง 746 วตั ต

ความสมั พนั ธข องคา ตา งๆทางไฟฟา

พลังงานไฟฟา หมายถงึ พลงั งานทใี่ ชหรือสรางจากกําลังไฟฟา โดยมีความสมั พันธกบั เวลา มหี นวยเปน จูล (J) ใชสญั ลักษณ W W=Pxtพลังงานไฟฟา = กาํ ลังไฟฟา x ระยะเวลาท่ใี ชงาน W W = พลังงานไฟฟา หนว ย ยูนิต (Unit)Pt P = กาํ ลงั ไฟฟา หนวย วัตต (W) t = เวลา หนวย ช่วั โมง (hr)

หนวยของพลงั งานไฟฟาวัตต-วินาที คือ พลังงานไฟฟา ทเ่ี กดิ ข้ึนเนอ่ื งจากใชกําลงั ไฟฟา1 วัตต เปนเวลา 1 วินาที หรอื มีพลงั งานไฟฟา 1 จลู (Joule)วตั ต-ชั่วโมง คือ พลงั งานไฟฟาทเี่ กิดขน้ึ เน่อื งจากใชก ําลงั ไฟฟา1 วตั ต เปนเวลา 1 ชว่ั โมงกโิ ลวตั ต-ชวั่ โมง คอื พลังงานไฟฟาท่ีเกิดข้นึ เน่อื งจากใชกาํ ลังไฟฟา 1,000 วัตต เปน เวลา 1 ชั่วโมง (1 กโิ ลวตั ต-ช่วั โมง)หรือ 1 ยูนิต การคิดคา พลงั งานไฟฟา เปน หนว ย กิโลวัตตต อ ชัว่ โมง (KW-h) หรือ ยูนิต