บทที่ 3 พลังงานไฟฟ้า โดย..ครูปินัชยา นาคจารูญ
ไฟฟา้มาจากไหน
เกิดขึน้เองตามธรรมชาต ิได้แก่ ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า
เกดิจากการเปลีย่นพลงังานความรอ้นเปน็พลงังานไฟฟ้า
เกิดจากการเปลีย่นแสงสวา่งใหเ้ปน็พลงังานไฟฟ้า
เกิดจากปฎกิริยิาเคม ีเช่น แบตเตอรี ่ถ่านไฟฉาย เซลลแ์หง้และเซลลเ์ชือ้เพลงิ
ไฟฟา้เกดิขึน้ไดอ้ยา่งไร
เราใชป้ระโยชนจ์ากกระแสไฟฟา้ทีผ่ลติขึน้ผา่นเครือ่งใชไ้ฟฟา้
ซึ่งเปลีย่นเป็นพลงังานรปูอื่น เช่น พลังงานแสง พลังงานเสยีง พลังงานกล
ได้แก่ พัดลม โทรทศัน ์วิทยุ เตารดี เป็นตน้
วงจรไฟฟา้
หมายถงึ ทางเดนิของกระแสไฟฟา้ซึง่ไหลมาจากแหลง่ก าเนดิผา่นตวัน า
และเครือ่งใช้ไฟฟา้แลว้ไหลกลบัไปยงัแหลง่ก าเนดิเดมิ
ตัวน าไฟฟา้
หมายถึง สายไฟฟ้าหรอืสือ่ท่ีจะเป็นตวัน าใหก้ระแสไฟฟา้ไหลผา่น
หมายถึง สายไฟฟ้าหรอืสือ่ท่ีจะเป็นตวัน าใหก้ระแสไฟฟา้ไหลผา่น
ไปยงัเครือ่งใชไ้ฟฟา้ ซึ่งตอ่ระหวา่งแหลง่ก าเนดิกบัเครือ่งใชไ้ฟฟา้
เครือ่งใชไ้ฟฟา้
เครือ่งใชท้ีส่ามารถเปลีย่นพลงังานไฟฟา้ใหเ้ป็นพลงังานรปูอื่น
ซึ่งจะเรยีกอีกอยา่งหนึง่ว่า โหลด
ฟิวส ์
คืออปุกรณท์ีป่อ้งกนัไมใ่หว้งจรไฟฟ้าหรอือุปกรณไ์ดร้บัความเสยีหาย
จากการท างานผดิปกตขิองวงจร เช่น โหลดเกิน หรือ เกิดการลดัวงจร
จะท าหนา้ทีใ่นการเปดิวงจรทีเ่รยีกวา่ ฟิวส์ขาดนัน่เอง
วงจรอนกุรม
เป็นการน าเอาเครือ่งใชไ้ฟฟา้หลายๆ อัน มาต่อเรยีงกนัไปเหมอืนลกูโซ่
ปลายของเครือ่งใชไ้ฟฟา้ตวัที ่1 น าไปตอ่กบัตน้ของเครือ่งใชไ้ฟฟา้ตวัที ่2
แล้วน าไปตอ่เขา้กับแหลง่ก าเนดิ มีทางเดนิของกระแสไฟฟ้าได้ทางเดยีว
คุณสมบตัทิีส่ าคญัของวงจรอนกุรม
กระแสไฟฟา้จะไหลผา่นเทา่กนัตลอดวงจร
ก าลงัไฟจะลดลงตามจ านวนอปุกรณไ์ฟฟ้า
ถ้าเกดิเครือ่งใชไ้ฟฟา้ตวัใดตวัหนึง่ขาด จะท าใหว้งจรทัง้หมดไมท่ างาน
วงจรขนาน
เป็นการน าเอาเครือ่งใชไ้ฟฟา้ทกุๆ ตัวมาตอ่รวมกนั กลายเปน็วงจรยอ่ย
และตอ่เขา้กบัแหลง่ก าเนดิ โดยกระแสไฟฟา้จะสามารถไหลไดห้ลายทาง
คุณสมบัติที่ส าคัญของวงจรขนาน
กระแสไฟฟ้ารวมจะมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าย่อยของวงจรรวมกัน
ก าลังไฟจะเท่าเดิมถึงจะมีโหลดหลายอัน เพราะมีวงจรไฟฟ้าเป็นของตัวเอง
ถ้าเกดิเครือ่งใชไ้ฟฟา้ตวัใดตวัหนึง่ขาด วงจรกย็งัสามารถท างานได ้
วิธีการตอ่วงจรไฟฟา้
วงจรผสม
เป็นวงจรที่น าเอาวิธีการต่อแบบอนุกรม และวิธีการต่อแบบขนาน
มารวมให้เป็นวงจรเดียวกัน โดยดูตามความเหมาะสม
ความตา่งศกัยไ์ฟฟา้
คือ ความแตกตา่งของพลงังานไฟฟา้ระหวา่งจุดสองจดุ (ต่อแบบขนาน)
ซึ่งท าใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าขึน้ (ไหลศกัยไ์ฟฟ้าจากสงู >>>ต่ า)
และจะหยดุไหลเมือ่ศกัยไ์ฟฟา้ทั้งสองจดุเทา่กนั
ความตา่งศกัยไ์ฟฟา้
เครือ่งมอืท่ีใชว้ดัความตา่งศกัยไ์ฟฟ้าคอื โวลตม์เิตอร์ (voltmeter)
เรยีกว่า มีหน่วย คือ โวลต ์(volt) ใช้ตวัยอ่ว่า V
สัญลักษณข์องโวลตม์เิตอร ์คือ
ค่าของความตา่งศกัยไ์ฟฟา้
ความตา่งศกัยไ์ฟฟ้าของแหลง่ก าเนิดไฟฟ้าแตล่ะชนดิไมเ่ทา่กนั
เชน่ ถ่านไฟฉาย มีความต่างศกัยป์ระมาณ 1.5 โวลต ์
แบตเตอรี่รถยนต1์2 โวลต ์สายไฟฟ้าภายในบา้น220 โวลต ์
ถ้าความตา่งศกัยไ์ฟฟา้มคีา่มากขึน้ ระดับพลงังานไฟฟ้ากจ็ะมากขึน้
กระแสไฟฟา้
กระแสไฟฟา้เกดิขึน้จากการเคลือ่นท่ีของอเิลก็ตรอน
เครือ่งมอืท่ีใชว้ดักระแสไฟฟา้ในวงจรไฟฟา้ เรียกวา่ แอมมิเตอร์ (ammeter)
มีหน่วยการวดัคอื แอมแปร์ สัญลักษณข์องแอมมเิตอร ์คือ
แอมมเิตอร ์(ammeter)
ต้องมคีวามตา้นทานนอ้ย เพื่อใหก้ระแสไฟฟา้ผา่นตวัแอมมเิตอรใ์หม้ากทีส่ดุ
ใช้การต่อแบบอนกุรมเพื่อใหก้ระแสไฟฟา้ที่อ่านไดจ้ากแอมมเิตอร์
เป็นคา่เดยีวกบักระแสไฟฟา้ที่ไหลผา่น
การเขยีนวงจรไฟฟา้
1. วงจรไฟฟา้หนึง่ มีแหลง่ก าเนดิไฟฟ้าคอื ถ่านไฟฉาย 2 ก้อน ประกอบดว้ยหลอดไฟจ านวน 2 หลอด ต่อแบบอนกุรม แต่ละหลอดมีสวติซค์อยควบคมุการเปิด – ปิดไฟ รวมถงึตอ่โวลตม์เิตอรท์ีห่ลอดไฟหลอดแรก เพื่อวัดความตา่งศักยไ์ฟฟา้
2. วงจรไฟฟา้หนึง่ มีแหลง่ก าเนดิไฟฟ้าคอื ถ่ายไฟฉาย 3 ก้อน ประกอบดว้ยออดไฟฟ้า 1ตัว และหลอดไฟฟ้า 2 หลอด ต่อแบบขนาน รวมถงึตอ่แอมมเิตอร ์เพื่อวัดค่ากระแสไฟฟ้า
ประเภทของกระแสไฟฟา้
ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current : DC)
เป็นกระแสไฟฟ้าทีไ่หลในทศิทางเดยีวกนั จากขัว้บวกไปยงัขัว้ลบทางเดยีว
เช่น กระแสไฟฟ้าจากถา่นไฟฉาย หรือจากแบตเตอรี ่
ประเภทของกระแสไฟฟา้
ไฟฟ้ากระแสสลบั (Alternating Current : AC)
เป็นไฟฟ้าทีไ่หลกลบัทศิไปมา จากขัว้บวกไปยงัขัว้ลบและจากขัว้ลบไปยงัขัว้บวก
เช่น กระแสไฟฟ้าทีใ่ชต้ามอาคารบา้นเรอืน และจากไดนาโม
ความตา้นทานไฟฟา้
เป็นความสามารถของวัตถใุนการตา้นทานการไหลของกระแสไฟฟ้า
การยอมใหก้ระแสไฟฟ้าไหลผา่นไดม้าก = มีความตา้นทานนอ้ย
ความตา้นทานไฟฟ้ามหีนว่ยเปน็ โอห์ม ตัวย่อทีใ่ชแ้ทน คือ R
ชนิดของตวัตา้นทานไฟฟา้
ชนิดคา่คงที ่(Fixed Resistor)
มีความตา้นทานคงที ่โดยจะก าหนดคา่ความตา้นทานเปน็รหสั
เช่นตวัเลขโคด้ส ีจะพบเหน็ไดใ้นวงจรทัว่ไป
ชนิดปรบัคา่ได ้(Adjustable Resistor)
เป็นตวัตา้นทานทีใ่ชก้บังานที่มกี าลงัวัตตส์งูๆ
และงานที่ตอ้งการเปลีย่นแปลงคา่ความตา้นทานอยูบ่่อยๆ
ชนดิเปลีย่นแปลงคา่ได ้(Variable Resistor)
สามารถปรบัคา่ความต้านทานไดอ้ยา่งตอ่เนือ่งในชว่งคา่ที่ก าหนดไว้
เช่นในเครือ่งรบัวิทย,ุ โทรทศัน ์
เพื่อปรับลดหรอืเพ่ิมเสยีง, ปรับลดหรอืเพ่ิมแสงในวงจรหรี่ไฟ
การอา่นคา่ความตา้นทาน
ส่วนใหญ่จะใชร้หสัแถบส ีหรืออาจจะพมิพค์า่ตดิไว้บนตวัต้านทาน
ตัวต้านทานทีม่อีัตราทนก าลงัวตัตต์่ ามักจะใชร้หสัแถบส ี
ที่นิยมใชม้ ี4 แถบสแีละ 5 แถบส ี
ตัวอยา่งการอา่นคา่ความตา้นทาน
อ่านคา่รหสัแถบสไีด้ 320 โอห์ม คือ มีความต้านทาน 320 โอห์ม
ค่าผิดพลาด 5 เปอร์เซน็ต ์
แบบฝกึหดัการอา่นคา่ความตา้นทาน
ตัวตา้นทานมรีหสัแถบส ีเขียว ด า ส้ม และเงนิ มีความตา้นทานกีโ่อหม์
ตัวตา้นทานมรีหสัแถบส ีม่วง แดง เขียว และน้ าตาล มีความตา้นทานกีโ่อหม์