งานไฟฟ้ารถยนต์-01

การศกึ ษาวชิ าไฟฟ้ารถยนต์ให้เกดิ ความรคู้ วามเขา้ ใจอย่างแทจ้ รงิ จาเป็นตอ้ งศกึ ษาทฤษฎไี ฟฟ้าเบ้อื งต้น เพ่อื ใหเ้ กดิ ความเขา้ ใจพ้นื ฐานดา้ นวธิ กี ารกาเนิด การนาไฟฟ้ามาใชง้ าน ชนิดของกระแสไฟฟ้า การอ่านค่าและการคานวณหาค่าต่างๆ ทางไฟฟ้า

อเิ ลก็ ตรอนทว่ี ง่ิ อยวู่ งโคจรรอบนอกของอะตอมไดร้ บั แรงดดู จากนิวเคลยี สเพยี งเลก็ น้อย อเิ ลก็ ตรอนเหล่าน้จี ะพยายามหนี จากวงโคจรอยู่ตลอดเวลา จึงมีช่ือเรียกว่า “อิเล็กตรอนอิสระ” การเคล่ือนท่ีของอิเล็กตรอนอิสระจากอะตอมหน่ึงไปยังอะตอมหน่ึง เรยี กว่า “การไหลของกระแสไฟฟ้า” ซง่ึ เป็นการกาเนิดของไฟฟ้า หลกั การกาเนิดไฟฟ้า

สาหรบั แหล่งกาเนดิ ไฟฟ้าทใ่ี ชใ้ นชวี ติ ประจาวนั ไดแ้ ก่ 1. เกดิ จากไฟฟ้าในอากาศทส่ี ามารถสงั เกตได้ คอื การเกดิ ฟ้าแลบ ฟ้ารอ้ ง ฟ้าผ่า ฯลฯ 2. เกดิ จากพลงั งานความรอ้ น เช่น ความรอ้ นจากแสงอาทติ ย์ เปลย่ี นเป็นพลงั งานไฟฟ้า โดยการใช้โซลารเ์ ซลล์ 3. เกดิ จากสตั วบ์ างชนิดซง่ึ มปี ระจไุ ฟฟ้าในตวั เอง เชน่ ปลาไหลไฟฟ้า ฯลฯ 4. เกดิ จากปฏกิ ริ ยิ าเคมี เช่น แบตเตอร่ี ถ่านไฟฉาย ฯลฯ 5. เกดิ จากการเหน่ยี วนาโดยการหมนุ ขดลวดตดั กบั สนามแมเ่ หลก็ เชน่ ไดนาโม เจนเนอเรเตอร์ อลั เทอรเ์ นเตอร์ ฯลฯ 6. เกดิ จากการเสยี ดสี เชน่ การนาผา้ ไหมถกู บั แทง่ แกว้ จะเกดิ ไฟฟ้าสถติ ประจุบวกทแ่ี ท่งแกว้ ประจุลบทผ่ี า้ ไหม เป็นตน้ ไฟฟ้าทไ่ี ดจ้ ากแหล่งกาเนิดเหล่าน้ี ทน่ี ิยมนามาใชง้ านทางช่างยนต์ ไดแ้ ก่ ไฟฟ้าทเ่ี กดิ จากปฏกิ ริ ยิ าเคมแี ละไฟฟ้าทเ่ี กดิ จาก การเหน่ยี วนา

ไฟฟ้ามอี ยู่ 2 ชนิด คอื 1. ไฟฟ้าสถิต (Static Electricity) คอื ไฟฟ้าทถ่ี ูกแยกประจุบวกและประจุลบออกจากกนั และเกบ็ ประจุไว้ในตาแหน่งทไ่ี ม่สามารถเคล่อื นท่เี ขา้ หากนั ได้ เวน้ แต่จะนาสารทงั้ สองไปสมั ผสั กนั หรอื ต่อถงึ กนั ดว้ ยตวั นา จงึ จะสามารถเคลอ่ื นทเ่ี ขา้ หากนั ได้ หลกั การของไฟฟ้าสถิต นาแท่งแกว้ ถูกบั ผา้ ไหม แท่งแกว้ จะเกดิ ไฟฟ้าสถติ ประจุบวก ผา้ ไหมจะเกดิ ไฟฟ้าสถติ ประจุลบ ไฟฟ้าประจุเหมอื นกนั เมอ่ื เขา้ ใกลก้ นั จะเกดิ การผลกั กนั และไฟฟ้าประจตุ ่างกนั เมอ่ื เขา้ ใกลก้ นั จะเกดิ การดดู กนั ปฏิกิริยาของประจบุ วกและลบ

2. ไฟฟ้ากระแส (Current Electricity) คอื ไฟฟ้าทเ่ี กดิ จากการเคลอ่ื นทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระภายในตวั นา การเคลื่อนที่ของอิเลก็ ตรอน 2.1 ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) คอื ไฟฟ้าทม่ี กี ารเคลอ่ื นทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระไปทางเดยี วตลอดอยา่ งสมา่ เสมอ รปู แบบไฟฟ้ากระแสตรง

2.2 ไฟฟ้ากระแสสลบั (Alternating Current) คอื ไฟฟ้าทม่ี ที ศิ ทางการเคลอ่ื นทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระเปลย่ี นกลบั ไปมาเป็นระยะๆ รปู แบบไฟฟ้ากระแสสลบั

1. แรงดนั ไฟฟ้า (Electrical Voltage) คอื แรงทด่ี นั ใหอ้ เิ ลก็ ตรอนอสิ ระเคลอ่ื นทไ่ี ปตามตวั นาจากจดุ ทม่ี แี รงดนั ไฟฟ้ามาก ไปยงั จุดทม่ี แี รงดนั ไฟฟ้าน้อย ซง่ึ แรง ทส่ี รา้ งใหเ้ กดิ แรงดนั ไฟฟ้า จะทาใหเ้ กดิ การเคลอ่ื นทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระตลอดเวลา เรยี กวา่ “แรงเคลอ่ื นไฟฟ้า” การเกิดแรงดนั ไฟฟ้า แรงดนั ไฟฟ้า 1 โวลต์ คอื แรงดนั ทส่ี ามารถทาใหก้ ระแส 1 แอมแปร์ ไหลผ่านตวั นาไฟฟ้า ซง่ึ มคี ่าความตา้ นทาน 1 โอหม์

2. กระแสไฟฟ้า (Electrical Current) คอื ปรมิ าณของอิเลก็ ตรอนอิสระท่ไี หลไปตามตวั นาจากประจุลบไปยงั ประจุบวกแต่การกาหนดค่ากระแสจะ กาหนด ตรงขา้ มกบั การเคล่อื นท่ขี องอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ คอื กระแสจะไหลจากขวั้ ลบไปยงั ขวั้ บวก ส่วนอเิ ลก็ ตรอนอิสระจะ เคล่อื นท่ี จากประจุลบไปยงั ประจุบวก การเกิ ดกระแสไฟฟ้ า กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ คอื การเคล่อื นทข่ี องอเิ ล็กตรอนอิสระไปตามตวั นา 6.2415 x 1018 ตวั ต่อวนิ าที (อเิ ลก็ ตรอน 6.2415 x 1018 ตวั เทา่ กบั 1 คลู อมบ)์ แสดงหน่วยวดั กระแสไฟฟ้า

3. ความต้านทานไฟฟ้า (Electrical Resistance) คอื แรงตา้ นภายในของสารทม่ี ตี ่อการไหลของกระแสไฟฟ้าทไ่ี หลผา่ นสารนนั้ ๆ การเกิ ดความต้านทานไฟฟ้ า 3.1 ชนิดของสาร - สารทเ่ี ป็นตวั นาไฟฟ้าจะมคี ่าความตา้ นทานน้อย - สารทเ่ี ป็นฉนวนจะมคี ่าความตา้ นทานมาก ส่วนประกอบของตวั นาและฉนวน

3.2 ขนาดของสาร - สารชนิดเดยี วกนั ขนาดใหญ่ คา่ ความตา้ นทานจะน้อย - สารขนาดเลก็ คา่ ความตา้ นทานจะมาก เปรียบเทียบค่าความต้านทานตามพืน้ ท่ีหน้าตดั 3.3 ความยาวของสาร - สารชนดิ เดยี วกนั ถา้ ความยาวมากค่าความตา้ นทานจะมาก - ถา้ ขนาดสนั้ ความตา้ นทานจะน้อย (พน้ื ทห่ี น้าตดั เทา่ กนั ) เปรยี บเทียบค่าความต้านทานตามความยาว

3.4 อณุ หภมู ิ ปกติสารเม่อื ได้รบั ความร้อนอุณหภูมจิ ะสูงข้นึ ค่าความต้านทานจะเพิ่มข้นึ ตาม ถ้าอุณหภูมลิ ดลง ค่าความ ต้านทาน จะลดลง ยกเวน้ คารบ์ อน (C) ซง่ึ มคี ุณสมบตั ติ รงกนั ขา้ ม คอื ถา้ อุณหภมู สิ งู ขน้ึ คา่ ความตา้ นทานจะลดลง เปรียบเทียบค่าความต้านทานตามอณุ หภมู ิ 3.5 สภาวะของผิวสมั ผสั ผวิ สมั ผสั ไมส่ นทิ สกปรก มรี อยไหม้ ค่าความตา้ นทานจะมาก ทาใหก้ ระแสไฟฟ้าไหลผ่านไดน้ ้อยลง แสดงค่าความต้านทานที่ผิวสมั ผสั

เมอ่ื จา่ ยแรงดนั ใหว้ งจรไฟฟ้า จะมกี ระแสไหลภายในวงจร จะเกดิ ความสมั พนั ธร์ ะหว่าง แรงดนั กระแสและความตา้ นทาน ภายในวงจร คอื ความเขม้ ของกระแสซง่ึ ไหลภายในวงจร เป็นปฏภิ าคโดยตรงกบั แรงดนั ซ่งึ จ่ายใหแ้ ก่วงจร และเป็นปฏภิ าค กลบั กบั ค่าความตา้ นทานของวตั ถุทก่ี ระแสไหลผ่าน ความสมั พนั ธด์ งั กล่าวเรยี กว่า “กฎของโอหม์ ” วงจรที่ 1 ความตา้ นทานคงท่ี กระแสจะเป็นปฏภิ าคโดยตรงกบั แรงดนั รปู แบบความต้านทานคงที่

วงจรท่ี 2 แรงดนั ไฟฟ้าคงท่ี กระแสจะเป็นปฏภิ าคผกผนั กบั ความตา้ นทาน แสดงการผกผนั ระหวา่ งกระแสกบั ความต้านทาน จากกฎของโอหม์ เราสามารถนาไปใชค้ านวณหาค่ากระแส แรงดนั และคา่ ความตา้ นทานในวงจรต่างๆ และจากคา่ เหล่าน้สี ามารถนาไปใชห้ าค่ากาลงั ไฟฟ้าไดจ้ ากสตู ร P = EI

วงจรแต่ละวงจรในรถยนต์ประกอบด้วยความต้านทานมากกว่าหน่ึงตวั การต่อความต้านทานหลายๆ ตัวในวงจร ทาไดด้ งั น้ี 1. ต่อแบบอนุกรม คอื การต่อโดยนาความตา้ นทานหรอื ภาระ (Load) มาต่ออนั ดบั กนั 2. ต่อแบบขนาน คอื การต่อโดยนาขวั้ ทเ่ี หมอื นกนั ของความตา้ นทานหรอื ภาระ (Load) มาต่อเขา้ ดว้ ยกนั โดยนาขวั้ บวก ต่อขวั้ บวก ขวั้ ลบต่อขวั้ ลบ 3. ต่อแบบอนุกรมและขนาน คอื การนาความตา้ นทานหรอื ภาระ (Load) มาต่อรวมกนั ทงั้ แบบอนุกรมและแบบขนาน ในวงจรเดยี วกนั 1. การต่อวงจรแบบอนุกรม ความตา้ นทานรวม (R0) = R1 + R2 ความตา้ นทานรวม (R0) = 10 + 10 = 20 (โอหม์ ) การต่อวงจรแบบอนุกรม การต่อแบบอนุกรม ถา้ ยงิ่ ต่อหลายตวั ความตา้ นทานรวมจะมากขน้ึ ทาใหก้ ระแสไหลในวงจรไดน้ ้อยลง วงจรทวั่ ไปจงึ นยิ ม ต่อแบบขนาน เพราะค่าความตา้ นทานรวมจะน้อยทาใหท้ ุกหลอดไฟไมต่ ก

2. การต่อวงจรแบบขนาน ความต้านทานรวม 1 1 1 R0  R1  R2 การต่อวงจรแบบขนาน

3. การต่อวงจรแบบอนุกรมและแบบขนาน (แบบผสม) การหาค่าความตา้ นทานรวม แยกหาทลี ะขนั้ โดยเรมิ่ จากแบบขนานกอ่ น การต่อวงจรแบบผสม