Transcript สื่อเสริม เรื่อง วงจรไฟฟ้า - คณะวิศวกรรมศาสตร์

สื่ อเสริม เรื่อง วงจรไฟฟ้า
สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้ ากาลัง
คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
**สื่อเสริมนี ้ใช้ ประกอบการสอนรายวิชา วงจรไฟฟ้า
วัตถุประสงค์ ของการเรียน
1. เพื่อให้ ผ้ เู รี ยนสามารถอธิบายองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าได้
2. เพื่อให้ ผ้ เู รี ยนสามารถอธิบายหน้ าที่ของอุปกรณ์ในวงจรไฟฟ้าได้
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
บทนา
วงจรไฟฟ้าคืออะไร
วงจรไฟฟ้าคือ การนาเอาแหล่งจ่ายไฟฟ้ามาจ่ายแรงดันและ
กระแสให้ กบั โหลด โดยผ่านลวดตัวนา และใช้ สวิตช์ในการเปิ ดปิ ดวงจร
เพื่อตัดหรื อต่อกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้ กบั โหลด ในทางปฏิบตั ิจะมีฟิวส์ใน
วงจรเพื่อป้องกันปั ญหาข้ อผิดพลาดที่จะเกิดกับวงจรและอุปกรณ์ เช่น
โหลดเกิน หรื อไฟฟ้าลัดวงจร วงจรไฟฟ้าเบื ้องต้ นที่ควรศึกษามีอยู่ 3
ลักษณะคือ วงจรอนุกรม, วงจรขนานและวงจรผสม
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
องค์ ประกอบของวงจรไฟฟ้า
วงจรไฟฟ้า คือ การนาแหล่งจ่ายไฟฟ้า จ่ายแรงดันและกระแสให้ กบั
โหลดโดยผ่านลวดตัวนา
(ก) ภาพสัญลักษณ์
(ข) ภาพเสมือนจริ ง
รูปที่ 1 แสดงองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
จากรูปที่ 1 เป็ นวงจรไฟฟ้ากระแสตรงซึง่ จะต่อจากขัวบวกไปยั
้
งขัวลบ
้
และใช้ สวิตช์ เป็ นตัวเปิ ดปิ ดการไหลของกระแสไฟฟ้า การที่จะทาให้
แรงดัน และกระแสไหลผ่านโหลดได้ จะต้ องมีองค์ประกอบ ของวงจรไฟฟ้า
ดังนี ้
1. แหล่ งจ่ ายไฟฟ้า คืออุปกรณ์ที่ทาหน้ าที่ในการจ่ายแรงดันและ
กระแสให้ กบั วงจร เช่น แบตเตอรี่ , ถ่านไฟฉาย, เครื่ องจ่ายไฟ, ไดนาโม และ
เจนเนอร์ เรเตอร์ เป็ นต้ น
รูปที่ 2 แสดงแหล่งจ่ายไฟแบบต่างๆ
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
2. ลวดตัวนาคือ อุปกรณ์ที่นามาต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้า จากขัวหนึ
้ ่งไป
ยังอีกขัวหนึ
้ ่ง เพื่อจ่ายแรงดันและกระแสไฟฟ้าให้ กบั โหลด ลวดตัวนาที่
นากระแสไฟฟ้าได้ ดีที่สดุ คือ เงิน แต่เนื่องจากเงินมีราคาแพงมาก จึงนิยม
ใช้ ทองแดง ซึง่ มีคณ
ุ สมบัติในการนาไฟฟ้าได้ ดีพอสมควรและราคาไม่แพง
มากนัก นอกจากนี ้ยังยังมีโลหะชนิดอื่น ๆ ที่สามารถนาไฟฟ้าได้ เช่น
ทองคา, ดีบกุ ,เหล็ก, อลูมิเนียม, นิเกิล ฯลฯ เป็ นต้ น
รูปที่ 3 แสดงอุปกรณ์ที่นามาต่อเป็ นลวดตัวนา
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
3. โหลดหรือภาระทางไฟฟ้าคือ อุปกรณ์ทางไฟฟ้าและ
อิเล็กทรอนิกส์ ที่นามาต่อในวงจร เพื่อใช้ งาน เช่นตู้เย็น, โทรทัศน์, พัดลม,
เครื่ องปรับอากาศ, เตารี ด, หลอดไฟ, ตัวต้ านทาน เป็ นต้ น
รูปที่ 4 แสดงอุปกรณ์ที่นามาต่อเป็ นโหลดทางไฟฟ้า
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
4. สวิตช์ คือ อุปกรณ์ที่ใช้ ในการปิ ดหรื อเปิ ดวงจร ในกรณีที่เปิ ดวงจรก็
จะทาให้ ไม่มีกระแสไฟฟ้าจ่ายให้ กบั โหลด ในทางปฏิบตั ิการต่อวงจรไฟฟ้า
จะต้ องต่อสวิตช์เข้ าไปในวงจรเพื่อทาหน้ าที่ตดั ต่อและควบคุมการไหลของ
กระแสไฟฟ้า
รูปที่ 5 แสดงอุปกรณ์ที่ใช้ เป็ นสวิตช์ในวงจร
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
5. ฟิ วส์ คือ อุปกรณ์ที่ทาหน้ าที่ในการป้องกันไม่ให้ วงจรไฟฟ้าหรื อ
อุปกรณ์ได้ รับความเสียหาย เนื่องจากการทางานผิดปกติของวงจร เช่น
โหลดเกิน หรื อ เกิดการลัดวงจร เมื่อเกิดการผิดปกติฟิวส์จะทาหน้ าที่ในการ
เปิ ดวงจรที่เรี ยกว่า ฟิ วส์ขาดนัน่ เอง
รูปที่ 6 แสดงอุปกรณ์ที่ใช้ เป็ นฟิ วส์ในวงจรไฟฟ้า
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
วงจรอนุกรม
วงจรอนุกรมคือ การนาโหลดมาต่อเรี ยงกัน โดยให้
ปลายของโหลดตัวแรก ต่อกับปลายของโหลดตัวถัดไป หรื ออีก
นัยหนึง่ หมายถึง การนาโหลดตังแต่
้ สองตัวมาต่อเรี ยงกันไป
แบบอันดับ ทาให้ กระแสไหลทิศทางเดียวกัน
(ในสื่อการเรี ยนนี ้จะขอใช้ ตวั ต้ านทานแทนโหลดทัว่ ๆ ไป)
รูปที่ 1 แสดงการต่อโหลดแบบอนุกรม
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
วัตถุประสงค์ ของการเรียน
1. เพื่อให้ ผ้ เู รี ยนสามารถอธิบายความหมายของวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมได้
2. เพื่อให้ ผ้ เู รี ยนคานวณค่าความต้ านทานรวมที่ตอ่ แบบอนุกรมได้
3. เพื่อให้ ผ้ เู รี ยนวัดค่าแรงดัน กระแส และค่าความต้ านทานของ
วงจรได้
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
การคานวณค่ าความต้ านทานรวมทีต่ ่ อแบบอนุกรม
สู ตร
RT = R1 + R2 + R3 + . . . Rn
RT = ค่ าความต้ านทานรวมของวงจร
Rn = ค่ าความต้ านทานตัวสุ ดท้ ายของวงจร
รู ปที่ 2 แสดงการต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
จากรู ปที่ 2 สามารถหาค่ าความต้ านทานรวมได้
RT = R1 + R2 + R3
= 10Ω + 20Ω + 20 Ω
= 50Ω
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
การวัดค่ าความต้ านทาน
1. นามัลติมิเตอร์ต้ งั ย่านวัดโอห์ม ในกรณี ที่เป็ นมิเตอร์แบบเข็มให้ทาการ
ปรับค่าศูนย์ (Zero Ohm Adjust) ก่อนที่จะดาเนินการขั้นตอน
ต่อไป
2.นาสายวัดของมัลติมิเตอร์เส้นที่หนึ่งสัมผัสกับขาของตัวต้านทานด้าน
หนึ่ง
3. นาสายวัดของมัลติมิเตอร์เส้นที่สองสัมผัสกับขาของตัวต้านทานอีก
ด้านหนึ่ง
4. อ่านค่าความต้านทาน
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
(ก) การวัดค่าความต้านทานด้วย
มิเตอร์แบบเข็ม
(ข) การวัดค่าความต้านทานด้วย
มิเตอร์แบบดิจิตอล
รู ปที่ 3 แสดงการวัดค่าความต้านทาน
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
รู ปที่ 4 แสดงการวัดค่าความต้านทานรวมที่ต่อแบบอนุกรม
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
การวัดค่ าแรงดันตกคร่ อม
1. นามัลติมิเตอร์ต้ งั ย่านวัดแรงดันไฟตรง (DCV) ให้มากกว่าแหล่งจ่าย (E)
2. นาสายด้านไฟบวกของมัลติมิเตอร์ สัมผัสกับด้านไฟบวกของตัว
ต้านทาน R1
3. นาสายด้านไฟลบของมัลติมิเตอร์ สัมผัสกับด้านไฟลบของตัวต้านทาน R1
4. อ่านค่าแรงดันตกคร่ อมความต้านทาน R1
5. ทาขั้นตอนที่ 1-4 เพื่อวัดค่าแรงดันตกคร่ อมตัวต้านทาน R2 และ R3
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
รูปที่ 5 แสดงการวัดค่าแรงดันตกคร่อมตัวต้ านทานแต่ละตัว
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
การวัดค่ ากระแสไฟฟ้ าในวงจรอนุกรม
1. นามัลติมิเตอร์ต้ งั ย่านวัดกระแส (mA) ให้มีค่าสูงไว้ก่อน
2. นาสายด้านไฟบวกของมัลติมิเตอร์ต่ออนุกรมเข้ากับด้านไฟบวกของ
แหล่งจ่ายไฟ
3. นาสายด้านไฟลบของมัลติมิเตอร์ต่ออนุกรมเข้ากับด้านไฟลบของ
แหล่งจ่ายไฟ
4. อ่านค่ากระแสที่ไหลผ่านในวงจร
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
รูปที่ 6 แสดงการวัดค่ากระแสไฟฟ้าในวงจรอนุกรม
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต
ที่มาของภาพ http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html
แบบฝึ กหัดท้ ายบท
1. วงจรอนุกรมคืออะไรจงอธิบาย
2. จงอธิบายการวัดค่าแรงดันตกคร่ อมในวงจรอนุกรม
3. จงอธิบายการวัดค่ากระแสในวงจรอนุกรม
4. การต่อวงจรแบบอนุกรมมีขอ้ ดีอย่างไรจงอธิบาย
5. การต่อวงจรแบบอนุกรมค่าความต้านทานรวมหาค่าได้อย่างไร
ให้ นกั ศึกษาทาแบบฝึ กหัดท้ ายบท โดยส่งทางอีเมล
[email protected]
สือ่ เสริ มเรื่ อง วงจรไฟฟ้ า คณะวิศวกรรมศาสตร์ วิทยาลัยพิชญบัณฑิต