ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์...

หนวยการเรยนรท 6

ไฟฟาและอเลกทรอนกส

ไฟฟาและอเลกทรอนกส

ความตางศกยไฟฟา กระแสไฟฟา

และความตานทานไฟฟา

การใชพลงงานไฟฟา

การตอวงจรไฟฟาในบาน

อปกรณอเลกทรอนกส

การตออปกรณอเลกทรอนกส

ประโยชนของอเลกทรอนกส

ความตางศกยไฟฟา กระแสไฟฟา และความตานทานไฟฟา

• เปนความแตกตางของพลงงานไฟฟาระหวางจดสองจด ซงท าใหเกดกระแสไฟฟา

• กระแสไฟฟาไหลจากจดทมศกยไฟฟาสงไปยงจดทมศกยไฟฟาต า และจะหยดไหลเมอศกยไฟฟาทงสองจดเทากน

• เครองวดความตางศกยไฟฟา เรยกวา โวลตมเตอร มหนวยเปน โวลต (Volt : V)

• การตอโวลตมเตอรในวงจรไฟฟาเพอใชวดคาความตางศกยไฟฟาจะตองตอแบบขนาน

ความตางศกยไฟฟา

• กระแสไฟฟาเกดขนไดเมอมความตางศกยตางกนสองบรเวณ• กระแสไฟฟาจะไหลผานวตถทมสมบตน าไฟฟาได ซงจะไหลผานมากหรอนอยนน

ขนอยกบลกษณะของตวน าไฟฟา• เครองมอทใชวดกระแสไฟฟา เรยกวา แอมมเตอร มหนวยเปน แอมแปร (ampere : A)• การตอแอมมเตอรในวงจรไฟฟาเพอวดความกระแสไฟฟาจะตอแบบอนกรม

กระแสไฟฟา

ไฟฟากระแสสลบ• กระแสไฟฟาทเกดจากการเคลอนทของ

อเลกตรอน• มทศทางกลบไปกลบมาตลอดเวลาดวยความถ

คาหนง

ไฟฟากระแสตรง• กระแสไฟฟาทไหลในทศทางเดยวตลอดเวลา• ไหลจากจดทมศกยไฟฟาสงกวาไปยงจดทมศกยไฟฟาต ากวา หรอไหลจากขวบวกไปยงขวลบ

• เปนสมบตของตวน าไฟฟาทยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไปมากหรอนอย

• ตวน าไฟฟาทมความตานทานต าจะยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไดมาก สวนตวน าไฟฟาทมความตานทานสงจะยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไดนอย

• เครองมอวดคาความตานทานไฟฟา เรยกวา มลตมเตอร มหนวยเปน โอหม (ohm : Ω )

ความตานทานไฟฟา

ชนดของตวน าไฟฟา• ตวน าไฟฟา คอ วตถทยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไดด ไดแก โลหะ เชน เงน ทองแดง สงกะส อะลมเนยม เปนตน

ปจจยทมผลตอความตานทานไฟฟา

• ฉนวนไฟฟา คอ วตถทไมยอมใหกระแสไฟฟาไหลผาน หรอไหลผานไดนอย ไดแก อโลหะ เชน พลาสตกไม ผา เปนตน

ขนาดของตวน าไฟฟา

ตวน าไฟฟาชนดเดยวกนแตมขนาดตางกนตวน าไฟฟาขนาดเลกจะมความตานทานสงกวาตวน าไฟฟาขนาดใหญ

อณหภม

ตวน าไฟฟาทเปนโลหะบรสทธและโลหะผสม เมออณหภมเพมขน คาความตานทานกจะเพมขน

ความยาวของตวน าไฟฟา

ตวน าไฟฟาชนดเดยวกนแตมความยาวตางกน ตวน าไฟฟาทมความยาวนอยกวาจะมความตานทานต ากวาตวน าไฟฟาทมความยาวมากกวา

ความตานทานสง

ความตานทานต า

ลวดนโครมทมขนาดเลกและยาว

ทองแดงทมขนาดเลกและยาว

ทองแดงทมขนาดใหญและยาว

ทองแดงทมขนาดใหญและสน

• ความสมพนธระหวางความตางศกยไฟฟา กระแสไฟฟา และความตานทานไฟฟา เขยนเปนสมการ ไดดงน

V = IR

• กฎของโอหม กลาววา “เมออณหภมคงท อตราสวนระหวางความตางศกยไฟฟากบกระแสไฟฟาของตวน าไฟฟา จะมคาคงทเทากบความตานทานของตวน าไฟฟานน”

ความสมพนธระหวางความตางศกยไฟฟา กระแสไฟฟา และความตานทานไฟฟา

เมอ V แทนความตางศกยไฟฟา มหนวยเปนโวลต (V)I แทนกระแสไฟฟา มหนวยเปนแอมแปร (A)R แทนความตานทานไฟฟา มหนวยเปนโอหม (Ω)

ตวอยาง

ตวอยาง

ตวอยาง

การใชพลงงานไฟฟา

คาของพลงงานไฟฟาทถกใชไปใน 1 วนาท มหนวยเปน วตต (Watt : W) หรอ จลตอวนาท (Joule : J/s) สามารถเขยนเปนสมการแสดงความสมพนธได ดงน

เมอ P แทนก าลงไฟฟา มหนวยเปนวตต (W)W แทนพลงงานไฟฟา มหนวยเปนจล (J)t แทนเวลา มหนวยเปนวนาท (s)

ก าลงไฟฟา

ก าลงไฟฟาจะมคามากหรอนอยขนอยกบปรมาณกระแสไฟฟาทไหลผานเครองใชไฟฟา และความตางศกยทเครองใชไฟฟานนๆ ตออย โดยเขยนเปนสมการแสดงความสมพนธไดดงน

เมอ P แทนก าลงไฟฟา มหนวยเปนวตต (W)V แทนความตางศกยไฟฟา มหนวยเปนโวลต (V)I แทนกระแสไฟฟา มหนวยเปนแอมแปร (A)R แทนความตานไฟฟา มหนวยเปนโอหม (Ω)

• การคดคาไฟฟา คอ การคดราคาพลงงานไฟฟาทถกใชไปตามอตราทการไฟฟาก าหนดซงคาไฟฟาจะคดเปนกโลวตตชวโมง หรอหนวย

• ปรมาณพลงงานทใชขนอยกบก าลงและเวลา เขยนเปนสมการ ไดดงน

W = Pt

เมอ W แทนพลงงานไฟฟา มหนวยเปนกโลวตตชวโมง (kWh)P แทนก าลงไฟฟา มหนวยเปนกโลวตต (kw)t แทนเวลา มหนวยเปนชวโมง (h)

การค านวณคาไฟฟา

ตวอยาง

ตวอยาง

คาไฟฟาฐาน

จ านวนหนวย หนวยท คาพลงงานไฟฟา (บาท/หนวย)

5 หนวยแรก 1-5 0

10 หนวยตอไป 6-15 1.3576

10 หนวยตอไป 16-25 1.5445

10 หนวยตอไป 26-35 1.7968

65 หนวยตอไป 36-100 2.1800

50 หนวยตอไป 101-150 2.2734

• แบบจดทะเบยนเปนผใชพลงงานไฟฟาไมเกน 150 หนวยตอเดอน

อตราคาไฟฟาเมอมปรมาณการใชพลงงานไฟฟาไมเกน 150 หนวยตอเดอน

• แบบจดทะเบยนเปนผใชพลงงานไฟฟาเกน 150 หนวยตอเดอน

จ านวนหนวย หนวยท คาพลงงานไฟฟา (บาท/หนวย)

150 หนวยแรก 1-150 1.8047

250 หนวยตอไป 151-400 2.7781

เกน 400 หนวยขนไป 401 เปนตนไป 2.9780

อตราคาไฟฟาเมอมปรมาณการใชพลงงานไฟฟาเกนกวา 150 หนวยตอเดอน

คาบรการรายเดอน ประเภททอยอาศย ถาหากใชไฟฟาไมเกน 150 หนวยตอเดอน จะเสย

คาบรการ 8.19 บาทตอเดอน ถาเกน 150 หนวยตอเดอน จะเสยคาบรการ 40.90 บาทตอเดอน

คาไฟฟาผนแปรหรออตราคาไฟฟาโดยอตโนมต (Ft)

มคาไมแนนอน ขนอยกบหลายปจจย

ภาษมลคาเพมคดจากคาไฟฟาฐานรวมกบคาไฟฟาผนแปร

ในอตรารอยละ 7

ตวอยาง

• หลอดธรรมดาหรอหลอดแบบมไส: มลกษณะเปนกระเปาะแกวใส ภายในมไสหลอดท าดวยโลหะทงสเตนกบออสเมยขดเปนสปรง

• หลอดฟลออเรสเซนตหรอหลอดนออน: ภายในเปนสญญากาศ บรรจไอปรอทไวเลกนอย ผวดานในฉาบดวยสารเรองแสง

เครองใชไฟฟาทใหพลงงานแสงสวาง

การใชเครองใชไฟฟาในบานอยางประหยดและปลอดภย

ไสหลอดแกสไนโตรเจน และอารกอน

กานยดไสหลอด

ขวตอไฟ

กระเปาะแกว

วธเลอกใชหลอดไฟฟาอยางประหยดและปลอดภย• เลอกหลอดไฟชนดประหยดไฟ และมระยะเวลาใชงานนาน• เลอกหลอดไฟทมก าลงวตตเหมาะสมกบการใชงาน• ในบรเวณทตองการความสวางมาก ควรเลอกใชหลอดฟลออเรสเซนต• เปดไฟเฉพาะบรเวณทตองการ และปดไฟทกครงเมอเลกใชงาน

เตารด• ระมดระวงไมใหความรอนจากเตารดสมผสกบสายไฟฟา

• หมนตรวจสอบทหมสายของเตารด• ควรรดผาครงละมากๆ

เครองใชไฟฟาทใหพลงงานความรอน

กาตมน าไฟฟา• ควรใสน าใหพอเหมาะกบความตองการ• ไมควรวางใกลวตถตดไฟ• ตรวจสอบสายไฟอยเสมอ• เมอเลกใชควรถอดปลกทนท

ตเยน• เลอกซอตเยนทมสลากประหยดไฟเบอร 5• ไมน าของรอนใสในตเยนเพราะท าใหกนไฟมาก• ควรหมนท าละลายน าแขงออก

เครองใชไฟฟาทใหพลงงานกล

เครองปรบอากาศ• เลอกเครองปรบอากาศทมสลากประหยดไฟเบอร 5• ขณะเปดใชงานควรปดประตหรอหนาตางใหสนท• หมนตรวจสอบและท าความสะอาดแผนกรองอากาศ• เลอกขนาดใหเหมาะสมกบหอง• ปรบอณหภมท 25 องศาเซลเซยส

เครองซกผา • เลอกขนาดใหเหมาะสมกบการใชงาน• ไมใสผาอดแนนเกนก าลงของเครอง• ไมควรวางเครองซกผาในพนททเปยกงาย• ไมควรซกผาครงละจ านวนนอยเกนไป• ดงปลกออกทนทเมอเลกใชงาน

วทย

• ปดวทยในชวงทสภาพอากาศแปรปรวน มฝนฟาคะนอง• เปดเสยงใหดงแตพอควร หากเปดดงเกนไปอาจท าใหล าโพงเกดความเสยหาย• ไมวางวทยในทเปยกชน• เมอเลกใชงานควรปดวทย และดงปลกออกทกครง

เครองใชไฟฟาทใหพลงงานเสยง

การตอวงจรไฟฟาในบาน

การตอวงจรไฟฟาแบบอนกรม • เปนการตออปกรณตางๆ ในวงจรเรยงกนเปนสายเดยว • กระแสไฟฟาจะไหลในทศทางเดยวกนตลอด • หากหลอดไฟฟาหลอดหนงเสย จะท าใหไฟฟาทงวงจรดบทงหมด

การตอวงจรไฟฟา

ผลของการตอหลอดไฟฟาแบบอนกรม

• ความตานทานรวมของหลอดไฟฟาจะเพมขนตามจ านวนหลอดไฟฟาทน ามาตอกน

Rรวม = R1 + R2 + …

Iรวม = I1 = I2

Vรวม = V1 + V2 + …

• ความตางศกยไฟฟาระหวางปลายของหลอดไฟฟาแตละอน จะขนอยกบความตานทานหรอก าลงไฟฟาของหลอดไฟฟาแตละหลอด สวนความตางศกยไฟฟารวมจะเทากบความตางศกยของแหลงจายพลงงานไฟฟา

• กระแสไฟฟาทไหลผานในวงจรจะมคาเทากนตลอดวงจร

การตอวงจรไฟฟาแบบขนาน • เปนการตอวงจรไฟฟา โดยทกระแสไฟฟามการแยกไหลออกไดหลายทาง และ

ชวงสดทายจะไหลมารวมกน• เมอหลอดไฟฟาหลอดใดหลอดหนงเสย จะไมมกระแสไฟฟาเฉพาะวงจรของหลอดไฟ

ทเสยเทานน

ผลของการตอหลอดไฟฟาแบบขนาน

• ความตานทานรวมของหลอดไฟฟาจะนอยลงและนอยกวาความตานทานทนอยทสดในวงจรไฟฟา

Iรวม = I1 + I2 + …

Vรวม = V1 = V2

1/Rรวม = 1/R1 + 1/R2 + …

• ความตางศกยไฟฟาระหวางปลายทงสองของหลอดไฟฟาแตละหลอดจะเทากน และเทากบความตางศกยไฟฟารวม

• กระแสไฟฟาไหลผานหลอดไฟฟาแตละหลอดไมเทากน โดยกระแสไฟฟารวมจะเทากบผลบวกของกระแสไฟฟาทไหลผานหลอดไฟฟาแตละหลอด

สายไฟเปนตวน าไฟฟาท

ยอมใหกระแสไฟฟาผานไปได ท าดวยโลหะซงสวนใหญเปนทองแดง และมพลาสตกหอหมอย

ฟวส ท าจากตะกวผสมดบก

และบสมทเลกนอย มจดหลอมละลายต า ซงเมอเกดไฟฟาลดวงจร ฟวสจะขาดซงชวยตดวงจรไฟฟาเพอปองกนไมใหเกดอนตราย

สะพานไฟ เปนอปกรณส าหรบ

ตดหรอตอวงจรไฟฟา ตวสะพานท าดวยโลหะ มฉนวนกระเบองหรอพลาสตกหอหม และมคนจบใชยกขนลงได

อปกรณทใชในวงจรไฟฟา

สวตช เปนอปกรณตดหรอตอวงจรไฟฟาในสวนทตองการ

เตารบและเตาเสยบเปนอปกรณทจะน ากระแสไฟฟาเขาส

เครองใชไฟฟาเพอใหสามารถท างานไดเตาเสยบม 2 แบบ ไดแก • แบบ 2 ขา จะใชกบเตารบ 2 ชอง• แบบ 3 ขา จะใชกบเตารบ 3 ชอง

(ขาท 3 จะตอกบสายดน ซงชวยปองกนอนตรายกรณมกระแสไฟฟารว)

เครองมลตมเตอร ไขควงตรวจสอบไฟฟา

เครองมอตรวจสอบในวงจรไฟฟา

อปกรณอเลกทรอนกส

เปนอปกรณอเลกทรอนกสทท าหนาทลดปรมาณกระแสไฟฟา

ตวตานทานชนดคาคงท สวนใหญจะมลกษณะเปนทรงกระบอก

บรเวณปลายทงสองขางมขาทท าดวยโลหะ ซงเปนสารผสมระหวางดบกกบทองแดง

การวดคาความตานทานสามารถวดโดยใชโอหมมเตอร และการอานแถบสทปรากฏบน ตวตานทาน

ตวตานทาน

คาแถบสของตวตานทานแถบส ตวเลขเทยบคา ตวคณ ความคลาดเคลอน

ด า 0 100 = 1 -

น าตาล 1 101 = 10 -

แดง 2 102 = 100 -

สม 3 103 = 1,000 -

เหลอง 4 104 = 10,000 -

เขยว 5 105 = 100,000 -

น าเงน 6 106 = 1,000,000 -

มวง 7 107 = 10,000,0000 -

เทา 8 108 = 100,000,000 -

ขาว 9 109 = 1,000,000,000 -

ทอง - 0.1 ±5%

เงน - 0.01 ±10%

ไมมส - - ±20%

ตวอยาง

ตวตานทานชนดปรบคาได หรอรโอสแตตสามารถปรบคาความตานทานไดตามตองการ ซงนยม

ใชในเครองใชไฟฟาหลายชนด เชน ปมปรบความดงของวทย

ตวตานทานไวความรอนมคาความตานทานเปลยนไปตามอณหภม นยมใช

เปนตวตานทานในเครองเตอนอคคภย ไมโครเวฟ

ตวตานทานไวแสง • เปลยนคาความตานทานเมอความเขมแสงทตกกระทบเปลยนไป โดยเมอมแสงหรอ ความเขมแสงมากขน ความตานทานจะมคาเพมขน

• นยมน ามาใชในเครองวดแสงของกลองถายรป และเปนตวตานทานในสวตชปด-เปดไฟอตโนมต

• เปนอปกรณอเลกทรอนกสทยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานทางเดยว • ท าจากสารกงตวน า 2 ชนด คอ ชนดพ (p หรอ +) และชนดเอน (n หรอ -)• ประกอบดวยขว 2 ขว คอ ขวบวกซงตอกบสารกงตวน าชนด p และขวลบซงตอกบสารกงตวน าชนด n

• ไดโอดธรรมดา : เปนตวควบคมใหกระแสไฟฟาไหลไปในทศทางเดยว • ไดโอดเปลงแสง : เปนไดโอดทสามารถเปลงแสงออกมาเมอไดรบกระแสไฟฟา

ไดโอด

• สามารถน าไปใชประโยชนแทนหลอดสญญากาศได• โครงสรางประกอบดวยสารกงตวน า 3 ชน คอ เบส คอลเลกเตอร และอมตเตอร จงท าใหทรานซสเตอรม 3 ขา

• เปนการน าทรานซสเตอรมาบดกรไวกบชนสวนอเลกทรอนกสและสวนประกอบทางไฟฟาอนๆ ซงท าเปนแผงวงจร

ทรานซสเตอร

ซลคอนชป

การตอวงจรอเลกทรอนกส

การตอวงจรตวตานทาน ตองตอแบบอนกรม ซงตวตานทานจะควบคมปรมาณ

การไหลของกระแสไฟฟาในวงจร

การตอวงจรไดโอดธรรมดาตองตอตามทศทางการไหลของกระแสไฟฟา

จงจะท าใหกระแสไฟฟาไหลผานวงจรไดโอด

การตอวงจรไดโอดเปลงแสงตองตอตวตานทานไวในวงจรดวย เพอลดปรมาณ

กระแสไฟฟาใหไหลผานไดโอดในปรมาณทพอเหมาะ

การตอวงจรอเลกทรอนกส

การตอวงจรทรานซสเตอร

เมอขาเบสไมมกระแสไฟฟาไหลผาน ท าใหขาคอลเลกเตอรและขาอมตเตอร ไมมกระแสไฟฟาไหลออก หลอดไฟ จงไมสวาง

เมอขาเบสมกระแสไฟฟาไหลผาน ท าใหขาคอลเลกเตอรและขาอมตเตอรมกระแสไฟฟาไหลออก หลอดไฟจงสวาง

ประโยชนของอเลกทรอนกส

• เปนอปกรณในเครองเตอนภย• เปนสวตชปรบความดงหรอความเรว• เปนสวตชเปด-ปดไฟอตโนมต

• ใชเปนอปกรณปองกนชนสวนอเลกทรอนกส• ใชเปนตวแสดงผลของวงจรไฟฟา

ประโยชนของตวตานทาน

ประโยชนของไดโอด

• เปนวงจรขยายในเครองรบวทยและเครองรบโทรทศน • เปนสวตซเปด-ปด เพอควบคมอปกรณไฟฟา

- เปนสวตชเปด เมอมกระแสไฟฟาไหลเขาทขาเบสของทรานซสเตอร- เปนสวตชปด เมอไมมกระแสไฟฟาไหลเขาทขาเบสของทรานซสเตอร

ประโยชนของทรานซสเตอร

• ความตางศกยไฟฟา คอ ความแตกตางของพลงงานไฟฟาระหวางจด 2 จดซงท าใหเกดกระแสไฟฟาขน

• กระแสไฟฟา จะเกดขนเมอมความตางศกยไฟฟาตางกน 2 บรเวณ• ความตานทานไฟฟา หมายถง สมบตของตวน าไฟฟาทยอมใหกระแสไฟฟาผานไปไดมากหรอนอย

• ก าลงไฟฟา คอ คาของพลงงานทถกใชไปใน 1 วนาท มหนวยเปนวตต• ตวตานทาน เปนอปกรณทชวยลดปรมาณกระแสไฟฟา• ไดโอด เปนอปกรณอเลกทรอนกสทยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไปทางเดยว• ทรานซสเตอร ใชเปนวงจรขยายในเครองรบวทยและโทรทศนและใชเปนสวตซ

เปด-ปดเพอควบคมอปกรณไฟฟาตางๆ

สรปทบทวนประจ าหนวยการเรยนรท 6