ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
วิชาวิทยาศาสตร์
ฟิสิกส์
1. นักเรียนสามารถอธิบายความหมายและความสัมพันธ์ของความต่างศักย์ � กระแสไฟฟ้าและความต้านทาน
2. นักเรียนสามารถคำนวณหาปริมาณทางไฟฟ้าได้โดยใช้สมการ V = IR�3. นักเรียนสามารถวัดปริมาณทางไฟฟ้าด้วยเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าได้
4. นักเรียนสามารถเขียนแผนภาพวงจรไฟฟ้า และอ่านแผนภาพวงจรไฟฟ้าได้อย่างถูกต้อง
5. นักเรียนสามารถอธิบายความแตกต่างของการต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมและขนานได้
6. นักเรียนสามารถคำนวณความต้านทานรวมของวงจรไฟฟ้าที่มีความต้านทานมากกว่า
หนึ่งตัวได้
จุดประสงค์การเรียนรู้
หน่วยการเรียนรู้
ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
จุดประสงค์การเรียนรู้ (ต่อ)
หน่วยการเรียนรู้
ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
7. นักเรียนสามารถอธิบายการทำงานของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อย่างง่ายในวงจรไฟฟ้าได้ 8. นักเรียนสามารถทดลองต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์อย่างง่าย
โดยใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้
9. นักเรียนสามารถอธิบายความหมายของพลังงานไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า และความสัมพันธ์
ระหว่างปริมาณทั้งสองได้
10. นักเรียนสามารถคำนวณค่าไฟฟ้าที่เกิดจากการใช้ไฟฟ้าภายในบ้านได้
11. นักเรียนสามารถเลือกใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าได้อย่างประหยัดและปลอดภัย
หน่วยการเรียนรู้
ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
แผนผังมโนทัศน์
บท ปริมาณทางไฟฟ้า
เรื่อง ความต่างศักย์ กระแสไฟฟ้า
และความต้านทาน
เรื่อง ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางไฟฟ้า
เรื่อง การวัดปริมาณทางไฟฟ้า
บท การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า
บท อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
บท การใช้พลังงานไฟฟ้า� เรื่อง กำลังไฟฟ้าและการคำนวณค่าไฟฟ้า
เรื่อง การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า
หน่วยการเรียนรู้
ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
ปริมาณทางไฟฟ้า
ความต่างศักย์ กระแสไฟฟ้า และความต้านทาน
ความต่างศักย์ : V
กระแสไฟฟ้า : I
ความต้านทาน : R
เป็นค่าที่บอกความแตกต่าง
ของระดับพลังงานไฟฟ้า
ระหว่าง 2 จุด
ทำให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่
วัดค่าได้โดยใช้โวลต์มิเตอร์ต่อคร่อมระหว่างจุดที่ต้องการวัด
มีหน่วยเป็น โวลต์ (V)
เกิดขึ้นเมื่อมีการเคลื่อนที่
ของประจุไฟฟ้า
ไหลจากขั้วบวกของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าไปหาขั้วลบเสมอ
วัดค่าได้โดยใช้แอมมิเตอร์ต่ออนุกรมกับจุดที่ต้องการวัด
มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A)
เป็นสมบัติของวัสดุในการ
ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
มีค่ามาก-น้อยขึ้นกับอุณหภูมิ ขนาด รูปร่าง และชนิดของวัสดุ
มีหน่วยเป็น โอห์ม (Ω)
ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางไฟฟ้า
กฎของโอห์ม
ตามกฎของโอห์ม
กราฟระหว่าง V และ I
จะเป็นเส้นตรง
ความต่างศักย์ : V
กระแสไฟฟ้า : I
V = IR
V
I
R
ความต้านทานมาก �กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านได้น้อย
ความต่างศักย์มากกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านได้มาก
ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางไฟฟ้า
ตัวอย่างการคำนวณ
วงจรไฟฟ้าวงจรหนึ่ง ประกอบด้วยแบตเตอรี่ขนาด 30 โวลต์ เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ต่อเข้ากับหลอดไฟที่มีความต้านทาน 10 โอห์ม กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรมีค่าเท่าไร
30 V
10 Ω
วิธีทำ จาก V = IR
แทนค่า (30 V) = I x (10 Ω)
I =
I = 3 A
ดังนั้น กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรมีค่า 3 แอมแปร์
30 V
10 Ω
การวัดปริมาณทางไฟฟ้า
ใช้สำหรับวัดค่าความต่างศักย์ระหว่างสองจุดใด ๆ ในวงจรไฟฟ้า
โดยการต่อ ขนาน เข้ากับจุดที่ต้องการวัด
โวลต์มิเตอร์ (voltmeter)
ใช้สำหรับวัดค่ากระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า
โดยการต่อ อนุกรม เข้ากับจุดที่ต้องการวัด
แอมมิเตอร์ (ammeter)
หน่วยการเรียนรู้
ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า
การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า
ความหมายของวงจรไฟฟ้า
เส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน โดยจะประกอบด้วยแหล่งกำเนิดไฟฟ้า สายไฟ และอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปอื่น ๆ
สายไฟ
อุปกรณ์ไฟฟ้า
แหล่งกำเนิดไฟฟ้า
+
สัญลักษณ์ในวงจรไฟฟ้า
แหล่งกำเนิดไฟฟ้า
แอมมิเตอร์
โวลต์มิเตอร์
ความต้านทานไฟฟ้า
สวิตช์
การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า
การต่อวงจรแบบอนุกรม
การต่อวงจรแบบขนาน
+
V1
V2
V3
I
R1
R2
R3
+
R2
R3
R1
V
Iรวม
I1
I2
I3
กระแสไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกตัวเท่ากัน
ความต้านทานรวม
ความต่างศักย์รวม
Iรวม = I1 = I2 = I3 = … = In
Rรวม = R1 + R2 + R3 + … + Rn
Vรวม = V1 + V2 + V3 + … + Vn
Iรวม = I1 + I2 + I3 + … + In
= + + + … +
Rรวม
1
R1
1
R2
1
R3
1
Rn
1
ความต่างศักย์ของอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกตัวเท่ากัน
ความต้านทานรวม
กระแสไฟฟ้ารวม
Vรวม = V1 = V2 = V3 = … = Vn
การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า
ตัวอย่างการคำนวณ
+
15 Ω
15 Ω
10 Ω
20 V
15 Ω
วิธีทำ หาความต้านทานไฟฟ้ารวมแบบขนาน
จาก
แทนค่า
Rรวม = 5 Ω
= + +
Rรวม
1
R1
1
R2
1
R3
1
= + +
Rรวม
1
15
1
15
1
15
1
+
5 Ω
10 Ω
20 V
วงจรจะเปลี่ยนรูปใหม่ ดังนี้
ตัวต้านทานขนาด 15 Ω สามตัวต่อกันแบบขนาน และต่อเข้ากับตัวต้านทานขนาด 10 Ω ดังรูป ในวงจรที่มีความต่างศักย์ 20 V จงหากระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร
จาก Rรวม = R1 + R2
แทนค่า Rรวม = 10 + 5
Rรวม = 15 Ω
การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า
ตัวอย่างการคำนวณ (ต่อ)
ตัวต้านทานขนาด 15 Ω สามตัวต่อกันแบบขนาน และต่อเข้ากับตัวต้านทานขนาด 10 Ω ดังรูป ในวงจรที่มีความต่างศักย์ 20 V จงหากระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร
+
15 Ω
15 Ω
10 Ω
20 V
15 Ω
วิธีทำ หาความต้านทานไฟฟ้ารวมแบบอนุกรม
หากระแสไฟฟ้าในวงจร
จาก V = IR
(20 V) = I (15 Ω)
I = 1.33 A ตอบ
หน่วยการเรียนรู้
ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
หน้าที่ :
ไดโอดเปล่งแสง
ควบคุมทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าและให้ความสว่าง
อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
หน้าที่ :
ตัวต้านทาน (resistor)
ไดโอด (diode)
ควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้า
ในวงจร
หน้าที่ :
ควบคุมทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร
แผงวงจรรวม �(circuit board)
ประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กจำนวนมากมาต่อรวมกันอยู่ภายในพื้นที่เล็ก ๆ
อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
หน้าที่ :
ทรานซิสเตอร์ (transistor)
ตัวเก็บประจุ
(capacitor)
เปิด-ปิดวงจรไฟฟ้า และขยายสัญญาณไฟฟ้า
หน้าที่ :
เก็บพลังงานไฟฟ้า�ในรูปของประจุไฟฟ้า
อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
การอ่านค่าความต้านทาน
ดำ ม่วง ส้ม เหลือง
จะได้ 0 7 x 103 -
ดังนั้น ค่าความต้านทาน คือ 7 x 103 Ω หรือ 7 kΩ ไม่มีค่าความคลาดเคลื่อน
ตารางแสดงค่าต่าง ๆ ของแถบสีตัวต้านทานชนิดคงที่
สี | แถบสีที่ 1 | แถบสีที่ 2 | แถบสีที่ 3 | แถบสีที่ 4 |
ดำ | 0 | 0 | 1 | - |
น้ำตาล | 1 | 1 | 101 | ± 1% |
แดง | 2 | 2 | 102 | ± 2% |
ส้ม | 3 | 3 | 103 | - |
เหลือง | 4 | 4 | 104 | - |
เขียว | 5 | 5 | 105 | ± 0.50% |
ฟ้า | 6 | 6 | 106 | ± 0.25% |
ม่วง | 7 | 7 | 107 | ± 0.10% |
เทา | 8 | 8 | 108 | ± 0.05% |
ขาว | 9 | 9 | 109 | - |
ทอง | - | - | 10-1 | ± 5% |
เงิน | - | - | 10-2 | ± 10% |
ไม่มีสี | - | - | - | ± 20% |
หน่วยการเรียนรู้
ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
การใช้พลังงานไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้าและการคำนวณค่าไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้า (electric power)
กำลังไฟฟ้า คือ อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้า หรือพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปในหนึ่งวินาที
W
t
P
=
พลังงานไฟฟ้า (electrical energy)
พลังงานไฟฟ้า คือ กำลังไฟฟ้าที่นำไปใช้งานในระยะเวลาหนึ่ง
กำลังไฟฟ้าและการคำนวณค่าไฟฟ้า
การคิดค่าไฟฟ้า
ค่าไฟฟ้าทั้งหมด = ค่าพลังงานไฟฟ้า + ค่าบริการ + ค่า Ft + ภาษีมูลค่าเพิ่ม 7%
ค่าพลังงานไฟฟ้า = พลังงานไฟฟ้า (หน่วย) x ค่าไฟฟ้าต่อหน่วย
พลังงานไฟฟ้า = กำลังไฟฟ้า x เวลา
(กิโลวัตต์·ชั่วโมง (kW·h))
กำลังไฟฟ้าและการคำนวณค่าไฟ
ตัวอย่างการคำนวณค่าไฟฟ้า
บ้านหลังหนึ่งมีเครื่องใช้ไฟฟ้า ดังนี้
วิธีทำ จาก พลังงานไฟฟ้า = กำลังไฟฟ้า x เวลา
เครื่องซักผ้า : W = 1,200 x 2 = 2,400 W·h = 2.4 kW·h
เตารีดไฟฟ้า : W = 750 x 2 = 1,500 W·h = 1.5 kW·h
หม้อหุงข้าว : W = 1,000 x 0.5 = 500 W·h = 0.5 kW·h
จะได้ พลังงานไฟฟ้ารวม เท่ากับ 4.4 kW·h
จาก ค่าพลังงานไฟฟ้า = พลังงานไฟฟ้า x ค่าไฟฟ้าต่อหน่วย
= 4.4 kW·h x 3
= 13.2 บาทต่อวัน
ดังนั้น ในเดือนเมษายน บ้านหลังนี้จะต้องเสียค่าพลังงานไฟฟ้าเท่ากับ 13.2 x 30 = 396 บาท
ในเดือนเมษายน บ้านหลังนี้จะเสียค่าพลังงานไฟฟ้ากี่บาท กำหนดให้ค่าไฟฟ้าหน่วยละ 3 บาท
การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า
การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าต้องคำนึงถึงความประหยัดและความปลอดภัย
เทคนิคการใช้เตารีด
เทคนิคการใช้หลอดไฟ
เทคนิคการใช้พัดลม
หลังใช้งานเสร็จ ควรทิ้งเตารีด
ให้เย็นก่อนเก็บเข้าที่
ควรรีดผ้าครั้งละมาก ๆ
หมั่นทำความสะอาดหลอดไฟ
เพื่อให้แสงสว่างได้เต็มที่
ปิดไฟเมื่อเลิกใช้งาน
เลือกใช้หลอดไฟ LED
เนื่องจากใช้พลังงานน้อยกว่า
ปิดและดึงปลั๊กออกทุกครั้ง
เมื่อเลิกใช้งาน
หมั่นทำความสะอาดส่วนประกอบต่าง ๆ เพื่อให้พัดลมทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ
จบหน่วยการเรียนรู้
ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
อย่าลืมทำแบบฝึกหัดทบทวนกันนะ