Transcript 1. กฎของโอห์ม 2. วงจรไฟฟ้ากระแสตรง 3. กฎของเคอร์ชอฟฟ์ 4. วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

1. กฎของโอห์ ม
2. วงจรไฟฟ้ากระแสตรง
3. กฎของเคอร์ ชอฟฟ์
4. วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
5. อิเล็กทรอนิกส์ เบื้องต้ นและการประยุกต์
1
ความรู้พืน้ ฐานเกีย่ วกับไฟฟ้า
แบตเตอรี่ (Battery)
 ตัวต้ านทานไฟฟ้ า (Resistors)
กฎของโอห์ ม (Ohm’s Law)
 กาลังไฟฟ้ า (Electric Power)
 วงจรไฟฟ้ าในบ้ านพักอาศัย
ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Current)

2
ไฟฟ้าที่ใช้ ในบ้ านเรื อน
220V
ไฟฟ้าจาก กฟภ.
3
อิเล็กตรอนต้ นกาเนิดมาจากภาษากรีก “elektron”
ซึ่งหมายถึง “อาพัน (amber)”
ไฟฟ้ ามีอยู่ 2 ชนิด คือ:
ไฟฟ้ าสถิตย์ (Static Electricity )- ไม่ มีการเคลื่อนที่
ของประจุไฟฟ้ าอิสระ
ไฟฟ้ ากระแส (Current Electricity) - มีการเคลื่อนที่
ของประจุไฟฟ้ าอิสระ แบ่ งเป็ น
André-Marie
Ampère'
(1775-1836)
ไฟฟ้ ากระแสตรง (Direct Current หรื อ DC)
ไฟฟ้ ากระแสสลับ (Alternating Current หรื อ
AC)
4
กระแสไฟฟ้ า (Electric Current)


ถ้ าทาการต่ อขั้วไฟฟ้ าของแบตเตอรี่เข้ ากับ วงจรไฟฟ้ า
เกิดการไหลของประจุไฟฟ้ า : กระแสไฟฟ้ า
หน่ วย : 1 Coulomb/second = 1 Ampere (A)
 ประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอนมีค่าเท่ ากับ 1.6 x 10 -19 C
DQ
=
I
Dt
ในตัวนาไฟฟ้ าอิเล็กตรอนจะเคลื่อนทีไ่ ด้ อย่ างอิสระและทาให้ เกิดการเคลื่อนทีข่ องประจุไฟฟ้ า
ซึ่งกระแสไฟฟ้ าจะถูกกาหนดให้ ไหลจากขั้วไฟฟ้ าบวก (positive) ไปยังขั้วไฟฟ้ าลบ
(negative) ของแบตเตอรี่
zinc
สั ญลักษณ์
–
+
acid
หรื อ
+
V
–
copper
5
กระแสไฟฟ้า (Electric Current)
เมื่อพิจารณาการไหลของสิ่ งใดเรามัก
พิจารณาถึงประมาณการไหลของสิ่ งนั้น
ผ่านพื้นที่หน้าตัดในหนึ่งหน่วยวินาที
สาหรับกรณี ของกระแสไฟฟ้า เราจะ
พิจาณาทีก่ ารไหลของประจุไฟฟ้าผ่ าน
สายไฟในเวลา 1 วินาที
6
ความรู้ เพิม่ เติมเกีย่ วกับกระแสไฟฟ้า


ภายในสายไฟ : อิเล็กตรอนจะเคลื่อนทีอ่ ย่างช้ าๆ
ด้ วยความเร็วลอยเลื่อน (drift) ประมาณ 0.05
mm/s. หรื อเคลื่อนที่ได้ ระยะ 1 เมตร ใช้ เวลา
ประมาณ 5 ชั่วโมง !!
เนื่องจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ช้า แต่ ทาไมหลอดไฟจึงติดทันที เมื่อสั บ
สวิทช์ ไฟ?
การทีก่ ระแสไฟฟ้ าเคลือ่ นทีไ่ ด้เร็วเนื อ่ งจากสนามไฟฟ้ าเคลือ่ นทีเ่ ร็วมาก
7
เมื่อมีศักย์ไฟฟ้ าตกคร่ อมเส้ นลวดตัวนาไฟฟ้ าจะทาให้
เกิดสนาม E ขึน้ ทาให้ อเิ ล็กตรอนเกิดการเคลื่อนทีใ่ น
สนามไฟฟ้ าด้ วยความเร็ว Vd (Drift Velocity)
ความหนาแน่ นของกระแสไฟฟ้ าที่ไหล (Current
Density, J) หรื อ กระแสไฟฟ้ าต่ อหน่ วยพืน้ ที่ (J = I /
A) คานวณได้ จากสมการ
J = neVd
n คือ ความหนาแน่ นของอิเล็กตรอน หรื อ จานวน
อิเล็กตรอนต่ อหน่ วยปริมาตร
8
ตัวนาไฟฟ้าและฉนวนไฟฟ้า
 ตัวนาไฟฟ้า (Conductor)
» วัสดุทมี่ ีอเิ ล็กตรอนอิสระ
» ได้ แก่ ทองแดง, อลูมิเนียม, ทองคา, โลหะทุกชนิด
 ฉนวน (Insulator)
» วัสดุทไี่ ม่ มีอเิ ล็กตรอนอิสระ
» ได้ แก่ แก้ ว, พลาสติก, เซรามิก, ไม้
9
การเปรียบเทียบวงจรไฟฟ้ากับนา้
วงจรไฟฟ้ า
วงจรนา้
แหล่งพลังงาน
แบตเตอรี่
ปั๊มน้ า
ตัวต้ านทาน
หลอดไฟ
กังหันน้ า
กระแสทีไ่ หล
กระแสไฟฟ้า
กระแสน้ า
10
วงจรไฟฟ้า
อุปกรณ์ตา
่ งๆ ของ
วงจรไฟฟ้ าประกอบด้ วย:
• แบตเตอรี่ (แหล่งกาเนิดพลังงาน)
• สายไฟสาหรับต่ ออุปกรณ์
• ตัวต้ านทานไฟฟ้ า (สายไฟ, หลอดไฟ,
อุปกรณ์ เป็ นต้ น)
I
• สวิทซ์ ไฟ
ไดอะแกรมของวงจรไฟฟ้า ดูแตกต่ างจาก วงจรไฟฟ้าจริงแต่วตั ถุประสงค์ของ
การแสดงทั้งสองแบบเพื่อ แดสงการต่ อวงจรไฟฟ้า! นั่นเอง
11
วงจรไฟฟ้าอย่ างง่ าย
+
-
ข้ อตกลง ทิศการไหลของกระแสไฟฟ้าจะมีทศิ เหมือนกับ ทิศการ
ไหลของประจุไฟฟ้าบวก คือ เคลื่อนที่จากขั้วไฟฟ้าบวกของ
แบตเตอรี่ ผ่ านอุปกรณ์ ภายนอกไปยังขั้วไฟฟ้าลบของแบตเตอรี่!
12
กฎของโอห์ ม : Ohm’s Law
ลักษณะความสั มพันธ์ ระหว่ างค่ าแรงดันไฟฟ้ า (V) ที่จ่ายให้ กบั วงจรไฟฟ้า,
กระแสไฟฟ้ า (I) ที่ไหลผ่ านวงจรไฟฟ้ า และความต้ านทานของวงจรไฟฟ้ า
(R) มีรูปแบบเป็ นอย่ างไร ?
V
I=
R
Georg Simon Ohm
(1789-1854)
I มีหน่ วยเป็ น แอมแปร์ (A)
V มีหน่ วยเป็ น โวลต์ (V)
R มีหน่ วยเป็ น โอห์ ม ()
13
 การเกิดกระแสไฟฟ้ า จะต้ องมีความต่ างศักย์ V เกิดขึน
้ เสี ยก่อน
ตัวนาไฟฟ้ าทุกชนิด : ถ้ ามี V ค่ าสู ง
กฎของโอห์ ม (Ohm’s law) :
จะทาให้ เกิด I ค่ าสู งด้ วย
V=IR
ค่ าความต้ านทานไฟฟ้า
units:  (ohm)
R
I
สั ญลักษณ์
I
V
14
สภาพต้ านทานไฟฟ้า (Resistivity)
 ความต้ านทานไฟฟ้ าของตัวนาไฟฟ้ าจะขึน
้ อยู่กบั รูปทรงทางเรขาคณิต
ของตัวนาไฟฟ้ านั้น ?
L
R=
A
สภาพต้ านทานไฟฟ้ า:  (หน่ วย m)
(หาได้ จากตาราง)
I
A

ความยาว (L) มาก ขัดขวาง การไหลของอิเล็กตรอน

พืน้ ทีห่ น้ าตัด (A) มาก อิเล็กตรอนไหลได้ สะดวก
L
15
ค่ าความต้ านทานไฟฟ้า (Resistance)

สายไฟเส้ นหนึ่งยาว 10 เมตร ประกอบด้ วยสายไฟทีท่ าจาก
ทองแดงยาว 5 เมตรและอลูมิเนียมยาว 5 เมตร
เส้ นผ่ าศูนย์ กลางของสายไฟทั้งหมดเท่ ากับ 1 เมตร ความ
ต่ างศักย์ ไฟฟ้ าทีค่ ร่ อมสายไฟมีค่าเท่ ากับ 80 โวลท์ .
 ให้หาค่าความต้านทานไฟฟ้ารวมของ
สายไฟ ?
่
 ให้หากระแสไฟฟ้าทีไหลผ่
านสายไฟ ?
16
สภาพต้ านทานไฟฟ้า (Resistivity)
 สภาพต้ านทานไฟฟ้ าของวัสดุจะขึน
้ อยู่กบั อุณหภูมิของวัสดุน้ัน
 สาหร ับตัวนาไฟฟ้า (conductors), อุณหภูมิ สู งกว่ า
สภาพต้ านทานไฟฟ้ าจะมีค่า มากกว่ า
T = o [ 1 + a (T - T0 )]

a คือ สั มประสิ ทธิ์อุณหภูมิต่อสภาพต้ านทานไฟฟ้า
(temperature coefficient of resistivity)
 บวก สาหรับ ตัวนาไฟฟ้ า (conductors)
 ลบ สาหรับ สารกึง่ ตัวนาไฟฟ้ า (semiconductors)
17
อันตรายที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่ าน
 ถ้ าเราสั มผัสกับตัวนาไฟฟ้ าทีม
่ ีประจุไฟฟ้ า จะเกิดอันตรายเนื่องจาก :
ความต่ างศักย์ ไฟฟ้ าระหว่ างตัวนาไฟฟ้ ากับกราวด์ (ground)
เกิดกระแสไฟฟ้ าไหลผ่ านร่ างกายเรา !

่
ความรุ นแรงจะขึน้ อยู่กบั ปริมาณกระแสไฟฟ้ า ทีไหลผ่
านร่างกายของ
เรา
V
I=
R
แรงดันไฟฟ้า 120 V
ความต้ านทานไฟฟ้าของร่ างกาย
R = 0.5 x 106 
(สาหรับมือแห้ ง)
I = 0.24 mA
R = 0.5 x 104 
(สาหรับมือเปี ยก)
I = 24 mA
18
อันตรายจากกระแสไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้ า
1 mA
5 mA
10 mA
20 mA
100 mA
1000 mA
ผลกระทบ
ทาให้ สะดุ้ง
รู้ สึกเจ็บ
กล้ ามเนื้อหยุดทางาน
หยุดหายใจ
หัวใจหยุดทางาน
ไหม้ เกรียม
อันตราย ?
ไม่ ตาย
ไม่ ตาย
ไม่ ตาย
เป็ นนาทีตาย
เป็ นวินาทีตาย
ตายทันที
อย่าใช้ไดย์เป่ าผมในอ่างน้ า
19