(1). แรงดันไฟฟ้า มีหน่วยเป็น โวลล์ (V)
(2).กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A)
(3).ตัวนำ (ความต้านทาน) มีหน่วยเป็น โอห์ม (Ω)
การแปลงหน่วย
1 A = 1,000 mA หรือ 1,000,000 µA
1 Ω = 1,000 KΩ
ไฟฟ้ามี 2 ชนิด
(1). ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
(2). ไฟฟ้าที่มนุษย์สร้างขึ้น ประกอบด้วย
2.1 ไฟฟ้ากระแสตรง ( Direct Current ) (DC)
2.2 ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Cuttent) (AC)
กฎของโอห์ม
(1). แรงดันไฟฟ้า Volt,V เป็นแหล่งจ่ายพลังงานภายนอกทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
(2). โหลด คือ ภาระที่ทำให้เกิดค่าต้านทานไฟฟ้า มีหน่วยเป็น โอห์ม (Ohm,Ω) เป็นปฎิภาคผกผันค่ากระแสไฟฟ้า
(3). กระแสไฟฟ้า (Ampere,A) อัตราส่วนระหว่างค่าของแรงดันไฟฟ้าที่มีค่าต่อค่าความต้านทานไฟฟ้า
จอร์จ ไซมอน โอห์ม กล่าวว่า ปริมาณการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่อผ่านค่าความต้านทานไฟฟ้าย่อมทำให้เกิดค่าของแรงดันไฟฟ้า
 |
| รูปวงจร |
***สรุป ปริมาณการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่อไหลผ่านความต้านทาน ย่อมทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า
กำหนดเป็นสูตรการหาค่าต่าง ๆ ในวงจรไฟฟ้าได้ดังนี้
กำหนดเป็นสูตรการหาค่าต่าง ๆ ในวงจรไฟฟ้าได้ดังนี้
(1). E = IR (I*R)
คือ การหาค่าแรงดันไฟฟ้า
(2). I = E
R
คือ การค่าของกระแสไฟฟ้า เมื่อทราบค่า E และ I
(3). R = E
I
การหาค่าความต้านทานไฟฟ้า เมื่อทราบค่า E และ I
*** สรุป สูตรการคำนวณกฎของโอห์มเมื่อประกอบด้วย E,I,R
กำลังไฟฟ้า (Electical Power)
หมายถึง อัตราการเปลี่ยนแปลงพลังงาน หรือ อัตราของการทำงานจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่ง เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ P และหน่วยเป็น วัตต์ Walt (W)
***ดังนั้น กำลังไฟฟ้าเป็นผลคูณของแรงดันไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้า
P = EI Walt (W)
เมื่อ P = กำลังไฟฟ้ามีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
E = แรงดันไฟฟ้ามีหน่วยเป็นโวล์ล (V)
I = กระแสไฟฟ้ามีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A)
สามารถอ้างอิงจากกฎของโอห์ม
E = IR
P = (IR)I
ดังนั้น P = I2R Walt (W)
และ I = E แทนค่า I จะได้
R
P = E * E
R
ดังนั้น P = E Walt (W)
R
การแปลงหน่วยของวัตต์
1,000 วัตต์ = 1 กิโลวัตต์ (kw)
1,000,000 วัตต์ = 1 เมกะวัตต์ (mw)
1,000 กิโลวัตต์ = 1 เมกะวัตต์ (mw)
746 วัตต์ = 1 แรงม้า (HP)
***ดังนั้น การทฤษฎีของกฎของโอห์มสามารถสรุปสูตรผลของการคำนวณได้ดังนี้
พลังงานไฟฟ้า (Electinal Energy)
พลังงานไฟฟ้า คือ กำลังไฟฟ้าที่ถูกนำไปใช้ในช่วงระยะเวลาใดเวลาหนึ่ง ของปริมาณไฟฟ้าที่หมดซึ่งก็คือ ผลคูณของกำลังไฟฟ้า กับระยะเวลาที่ใช้เป็นวันที่เป็นแทนสัญลักษณ์ W โดยจะมีความสัมพันธ์ของพลังงานไฟฟ้าและเวลาดังนี้
W = Pt
W = Pt
เมื่อ W คือ พลังงานไฟฟ้า มีหน่วยเป็น วัตต์/วินาที (W/S)
P คือ กำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
t คือ เวลา มีหน่วยเป็นวินาที (S)
P คือ กำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
t คือ เวลา มีหน่วยเป็นวินาที (S)
หน่วยและการเปลี่ยนหน่วยวัดพลังงานไฟฟ้า
(1). วัตต์ - วินาที (Walt - Second ) คือ พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากกำลังไฟ 1 วัตต์ ในเวลา 1 วินาที หรือ พลังงานไฟฟ้า 1 จูล ( Joule)(2). วัตต์ - ชั่วโมง (Walt - Hour ) คือ พลัังงานไฟฟ้าเกิดจากกำลัไฟฟ้า 1 วัตต์ใน 1 ชั่วโมง
(3). กิโลวัตต์ - ชั่วโมง (Kilowalt - Hour ) คือ พลัังงานไฟฟ้าที่เกิดจากกำลังไฟฟ้า 1,000 วัตต์ ในเวลา 1 ชั่วโมง(Hour) หรือ 1 หน่วย หรือ 1 ยูนิต (Unit)
ตัวอย่าง1 มีบ้านหลังหนึ่งใช้หลอดไฟขนาด 60W จำนวน 5 หลอด ใช้งานวันละ 6 ชั่วโมง จะชำระไฟฟ้าวันละเท่าไร ถ้าคิดคา่ไฟฟ้ายูนิตละ 3 บาท
วิธีทำ
จากสมการ W = Pt
แทนค่า = 60*5*6
= 1,800 walt/h
หรือ = 1.8 kw/h
หรือ = 1.8 unit
ถ้าคิิดค่าไฟฟ้ายูนิตละ 3 บาท
= 1.8*3 บาท
= 5.40 บาท/วัน
***ดังนั้น ต้องชำระค่าำไฟฟ้าต่อวันคือ 5.40 บาท/วัน
ตัวอย่าง 2 บ้านพักหลังหนึ่งมีเครื่องใช้ไฟฟ้าดังนี้
1. หม้อหุงข้าว ขนาด 60 W ใช้งานวันละ 30 นาที
2. ตู้เย็นขนาด 150 W ใช้งานวันละ 24 h
3. โทรทัศน์ขนาด 100 W ใช้งานวันละ 6 h
4. เตารีดขนาด 1,000 W ใช้งานวันละ 1 h
5. พัดลมขนาด 70 W ใช้งานวันละ 4 h
หาค่าภายในเวลา 1 เดือน บ้านหลังนี้จะชำระค่าไฟฟ้าเท่าไร หากการไฟฟ้าคิดค่าไฟฟ้ายูนิตละ 2 บา
วิธีทำ
= (60*0.5) + (150*24) + (100*6) + (1,000*1) + (70*4)
= 30 + 3,600 + 600 + 1,000 + 280
= 5,510 W
ใน 1 วัน ใช้พลังงานไฟฟ้า
W = 5,510 W/N
หรือ W = 551 kw/N หรือ 5.51 ยูนิต
ค่าไฟฟ้า ยูนิต ละ 2 บาท = 5.51 * 2
= 11.02/วัน
ภายใน 1 เดือน = 11.02 * 30 วัน
= 330.6 บาท / เดือน
***ดังนั้น ต้องชำระค่าไฟฟ้าต่อเดือนละ 330.6 บาท/เืดือน
วงจรความต้านทานไฟฟ้า
ประกอบด้วยการต่อตัวต้านทานมีอยู่ลักษณะการต่อ 3 แบบ1. การต่อแบบวงจรอนุกรม
2. การต่อแบบขนาน
3. การต่อแบบผสม
1. การต่อตัวต้านทานแบบ "อนุกรม" หรือ แบบอันดับ เป็นลักษณะการต่อแบบ "หัวต่อปลาย"
 |
| รูปแบบการต่อ |
Rt = R1 + R2.....Rn Ω
ตัวอย่างเช่น
ในการต่อตัวต้านทานจำนวน 4 ตัว โดยมีค่าความต้านทานตัวรูปวงจร จงหาค่าความต้านทานรวม (Rt)
ดังนั้น จากสูตรการหาจะได้
Rt = R1 + R2 + R3 + R4Rt = 10Ω + 20Ω + 30Ω + 40Ω
Rt = 100Ω
2. การต่อตัวต้านทานแบบ "ขนาน"
เป็นการต่อแบบลักษณะตัวต้านทาน "หัวต่อหัว" "ปลายต่อปลาย" โดยการต่อตัวต้านทานจะมีวิธีการต่อ กำหนดอยู่ 2 ลักษณะ ดังนี้ 1. การต่อตัวต้านแบบ 2 ตัว ดังรูป
Rt = R1 * R2
R1 + R2
Rt = .............Ω
2. การต่อตัวต้านแบบ มากกว่า 3 ตัว ดังรูป
Rt = 1 + 2 + 3 + 4
R1 R2 R3 R4
Rt = ...........Ω
การหาค่า E,I,R ในวงจรอนุกรม
คุณสมบัติวงจรอนุกรม
1. หาค่ากระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม คือ
It = I1 = I2 = I3 .........In
2. หาค่าแรงดันไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม คือ
Et = E1 + E2 + E3 .....En
3. หาค่าความต้านทานรวมในวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม คือ
Rt = R1 + R2 + R3.....Rn
***ความหมายของค่าต่าง ๆ คือ
Rt = ค่าผลรวมของกระแสไฟฟ้าในวงจร
It = ค่าผลรวมแรงดันตกคร่อม (ของความต้านทานแต่ละตัว)
Rt = ผลรวมของค่าความต้านทานของวงจร
จากรูปวงจรสรุปนิยามของวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมได้ดังนี้
It = I1 = I2 = I3 = I4
Et/E แหล่งจ่าย = Er1 + Er2 +Er3 + Er4
Rt = R1 + R2 + R3 + R4
ตัวอย่าง
จากรูปกำหนดให้แหล่งจ่ายมีค่า 12 โวลต์ กระแสไฟฟ้าในวงจรมีค่าเท่ากับ 2.3 mA และแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อม R2 = 2V
วิธีทำ
โจทย์กำหนด E = 12 V , It = 2.3 mA และ Vr = 2 V
หาความต้านทานวงจร Rt = E
It
= 12V
2.3 mA
ค่าความต้านทาน Rt = 5.22 kΩ
หาแรงดันตกคร่อม R3 (Vr3) = It*R3
= (2.3 mA) ( 2kΩ)
แรงดัน Vr3 = 4.6 V
ค่าความต้านทานR2 = Vr2
It
= 2V = 896.57 Ω
2.3 mA
ค่าความต้านทานฑ2 = 869.57 Ω
***869.57 Ω มาจาก = 2V
2.3 mA ÷ 1000 = 0.0023
= 2V
0.0023
= 869.57 Ω
= 2V
0.0023
= 869.57 Ω
แีรงดันตกคร่อม R1 = E - (Vr2 + Vr3)
= 12V - (2V + 4.6V)
= 12 V - 6.6 V
= 5.4 V
แรงดันตกคร่อม R1 = 5.4 V
ค่าความต้านทาน R1 = Vr2
It
= 5.4 V
2.3 mA
= 2.35 kΩ
ค่าความต้านทาน R1 = 2.35 kΩ
กำลังไฟฟ้าของตัวต้านทาน R1 = It *Vr1
= (2.3 mA ) ( 5.4 V )
= 12.42 mW
กำลังไฟฟ้าของ R1 = 12.42 mW
ตัวอย่าง
วงจรไฟฟ้าแบบอันดับ (อนุกรม) ประกอบด้วยความต้านทาน 2 ตัว มีค่า R1 = 220 Ω , R2 = 1.2 kΩ (1,200Ω) แหล่งจ่ายมีค่าแรงดัน 40 V จงหาค่าต่าง ๆ ในวงจร
1. หาค่าความต้านทานรวม (Rt) = R1 + R2
= 220 Ω + 1,200 Ω
Rt = 1.420Ω (1.42 kΩ)
2. หาค่ากระแสไหลในวงจร (It)
จาก It = ERt
= 40 V
1,420 Ω
= 2.82 A ( 40 ÷ 1420 * 100 )
***ถ้าจะแปลงหน่วยเป็น mA ให้ นำ 2.82 A * 10 ก็จะได้
= 28.2 mA3. หาค่าแรงดันตกคร่อม R1 , R2 จาก E1 = E1 R2
= 2.82 * 10 A * 220 Ω
E1 = 6.2 V ( 2.82 * 10 * 220 ÷ 1,000 )
จาก E2 = It R2
= 2.82 * 10 A * 1,200 Ω
E2 = 33.8 V ( 2.82 * 10 * 220 ÷ 1,000)
4.การหาค่ากำลังไฟฟ้าที่ความต้านทานแต่ละตัวและหาค่ากำลังไฟฟ้ารวม
จาก P1 = E1 It= 6.2 V * 2.82 * 10 A
P1 = 0.175 W ( 6.2 * 2.82 * 10 ÷ 1,000 )
จาก P2 = E2 It
= 28.8 V * 2.82 *10 A
P2 = 0.953 W ( 28.8 * 2.82 * 10 )
จาก P1 + P2 = Pt
Pt = 0.175W + 0.953W
Pt = 1.128 W
การหาค่า E,I,R ในวงจรขนาน
Er1 = Er2 = Er3= .......Ern
2. ค่ากระแสไฟฟ้ารวมมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัว
It = It1 + It2 + It3 + ...... Itn
3.ค่าความต้านรวม ในวงจรขนานเป็นค่าส่วนกลับมีค่าเท่ากับผลรวมค่าส่วนกลับของค่าความต้านทานทุกตัวในวงจร
1 = 1 + 1 + 1 + ........R ***** กรณี ค่าความต้านทาน 3 ตัวขึ้นไป ใช้สูตรนี้
Rt R1 R2 R3 Rn
Rt = R1 * R2 ***** กรณี ค่าความต้านทาน 2 ตัว ใช้สูตรนี้
R1 + R2
4. ค่ากำลังไฟฟ้ารวม มีค่าเท่ากับกำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานน้อยแต่ละตัวมารวมกัน
Pt = P1 + P2 + P3 + .......Pn
ตัวอย่าง
จากวงจรไฟฟ้าจงหาค่ากระแสไฟฟ้ารวมและกำลังไฟฟ้าแต่ละตัวเมื่อมีแหล่งจ่ายไฟฟ้า = 15V
คุณสมบัติวงจรขนาน
1. แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมของความต้านทานมีค่าเท่ากับแหล่งจ่ายEr1 = Er2 = Er3= .......Ern
2. ค่ากระแสไฟฟ้ารวมมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัว
It = It1 + It2 + It3 + ...... Itn
3.ค่าความต้านรวม ในวงจรขนานเป็นค่าส่วนกลับมีค่าเท่ากับผลรวมค่าส่วนกลับของค่าความต้านทานทุกตัวในวงจร
1 = 1 + 1 + 1 + ........R ***** กรณี ค่าความต้านทาน 3 ตัวขึ้นไป ใช้สูตรนี้
Rt R1 R2 R3 Rn
Rt = R1 * R2 ***** กรณี ค่าความต้านทาน 2 ตัว ใช้สูตรนี้
R1 + R2
4. ค่ากำลังไฟฟ้ารวม มีค่าเท่ากับกำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานน้อยแต่ละตัวมารวมกัน
Pt = P1 + P2 + P3 + .......Pn
ตัวอย่าง
จากวงจรไฟฟ้าจงหาค่ากระแสไฟฟ้ารวมและกำลังไฟฟ้าแต่ละตัวเมื่อมีแหล่งจ่ายไฟฟ้า = 15V
วิธีทำ
หาค่าความต้านทานรวมในวงจร = 1 = 1 + 1 + 1 + 1
หาค่าความต้านทานรวมในวงจร = 1 = 1 + 1 + 1 + 1
= 1 = 1 + 1 + 1 + 1
Rt 3 5 7 9
Rt = 1.27 Ω
หาค่า It = E = 15V
Rt 1.27Ω
= 11.81 A
หรือ It = I1 + I2 + I3 +I4
เมื่อ I1 = E = 15V
R1 5Ω
I1 = 5 A
I2 = E = 15V
R2 3Ω
I2 = 3 A
I3 = E = 15V
R3 7Ω
I3 = 2.14 A
I4 = E = 15V
R4 9Ω
I4 = 1.67 A
ดังนั้น It = I1 + I2 + I3 + I4
= 5A + 3A + 2.14A + 1.67A
It = 11.81 A
หาค่ากำลังไฟฟ้า Pt
P1 = I1 * E
= 5A * 15V
= 75 W
P2 = I2 * E
= 3A * 15V
= 45 W
P3 = I3 * E
= 2.14A * 15V
= 32.1 W
P4 = I4 * E
= 1.67A * 15V
= 25.05 W
ดังนั้น Pt = P1 + P2 + P3 + P4
75 + 45 + 32.1 + 25.05
Pt = 177.15 W
ตัวอย่าง
จากรูปวงจรไฟฟ้าแบบขนานประกอบด้วย ความต้านทาน 3 ตัว มีค่าเท่ากับ R1 = 100Ω , R2 = 150Ω ,
R3 = 300Ω มีค่ากระแสไหลผ่าน R2 = 2A จงหาค่า Et , E1 ,E2 , E3 ,I1 , I3 , Rt
หาค่า E2 = I2*R2
= 2A * 150 Ω
E2 = 300 V
****อ้างอิงจากคุณสมบัติของแรงดันไฟฟ้า คือ
Et = E1 = E2 = .......En
ดังนั้น I1 = E1
R1
300 V
100 Ω
I1 = 3A
I2 = E2
R2
300 V
150 Ω
I2 = 2A
I3 = E3
R3
300 V
300 Ω
I3 = 1A
It = I1 + I2 + I3
3A + 2A + 1A
It = 6 A
หาค่าความต้านทานรวมในวงจร
1 = 1 + 1 + 1
Rt R1 R2 R3
1 = 1 + 1 + 1
Rt 100 150 300
= 0.01 + 0.006 + 0.003
= 0.019
= 1
0.019
Rt = 52.63 Ω
