Circuit กฎของโอหม...

Electrical

Circuit

เอกสารประกอบการเรยนการสอนวชาวงจรไฟฟากระแสตรง (2104-2002)หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556

หนวยท 2 กฎของโอหม

กาลงงานและพลงงานOhm’s Law

Electrical PowerAnd Electrical Energy

นายสรยนต รกพวก

แผนกวชาชางไฟฟากาลง วทยาลยเทคนคฉะเชงเทรา

สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษากระทรวงศกษาธการ

เอกสารประกอบการเรยนการสอน วชาวงจรไฟฟากระแสตรง

รหสวชา 2104-2002

หนวยท 2 กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน

หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ประเภทวชาชางอตสาหกรรม

R =100 Ω +

R (Ω)

I (mA)

100 470 680 1 k 3.3 k

VR (V)

I (mA)

2 4 6 8 10 12

โดย

สรยนต รกพวก

แผนกวชาชางไฟฟากาลง วทยาลยเทคนคฉะเชงเทรา สานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา

กระทรวงศกษาธการ

คานา

การจดการเรยนการสอนวชาวงจรไฟฟากระแสตรง เพอใหนกเรยนมความรความเขาใจเกยวกบเนอหาตางๆ ตามหลกสตรประกาศนยบตรวชาชพพทธศกราช 2556 ของคณะกรรมการการอาชวศกษามงเนนการพฒนานอกเหนอความรจากเนอหาแลวยงตองการพฒนา ทกษะการปฏบตงาน ดงนนจงไดเรยบเรยงเอกสารประกอบการเรยนการสอนขนมาเพอเตรยมความพรอมในการจดกจกรรมการเรยนการสอนทเปนสาระสาคญเหมาะสมทงดานปรมาณและคณภาพรวมกบสอการสอนททนสมยเพอใชในการเรยนการสอนและพฒนาความสามารถของผเรยนโดยมการวเคราะหคาอธบายรายวชาแบงเนอหาออกเปน 15 หนวยการเรยนร โดยแตละหนวยมการจดทา ใบเนอหา แบบฝกหด แบบทดสอบพรอมใบงานภาคปฏบต ทาการวดผลและประเมนผลการเรยนใหเปนไปตามจดประสงคของการเรยนการสอน หนวยการเรยนรของเอกสารประกอบการเรยนการสอนฉบบนประกอบดวย

หนวยท 1 ความรพนฐานเกยวกบวงจรไฟฟา หนวยท 2 กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน

หนวยท 3 วงจรไฟฟาแบบอนกรม หนวยท 4 วงจรไฟฟาแบบขนาน หนวยท 5 วงจรไฟฟาแบบผสม

หนวยท 6 วงจรแบงแรงดนไฟฟา หนวยท 7 วงจรแบงกระแสไฟฟา

หนวยท 8 การแปลงการตอตวตานทานแบบวาย-เดลตา หนวยท 9 วงจรบรดจ หนวยท 10 วธกระแสเมช หนวยท 11 วธแรงดนโนด หนวยท 12 ทฤษฎการวางซอน หนวยท 13 ทฤษฎเทเวนน หนวยท 14 ทฤษฎนอรตน หนวยท 15 ทฤษฎการถายโอนกาลงไฟฟาสงสด

สาหรบความสาเรจในการจดเรยบเรยงเอกสารประกอบการเรยนการสอนวชาวงจรไฟฟากระแสตรงนนสวนหนงไดรบคาแนะนามาจากผเชยวชาญหลายทาน หากผทไดใชเอกสารฉบบนพบขอบกพรองผดพลาดหรอมขอเสนอแนะ ผจดทายนดนอมรบและจะนาไปปรบปรงแกไขใหสมบรณตอไป จงขอขอบคณมา ณ โอกาสน

สรยนต รกพวก

สารบญ

หนา คานา ก สารบญ ข สารบญรปภาพ ค สารบญตาราง ง หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 จ คาชแจงการใชเอกสารประกอบการเรยนการสอนหนวยท 2 ฉ แบบทดสอบกอนเรยน 1 ใบเนอหา 5 2.1 กฎของโอหม 6 2.2 ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน 9 2.3 การประยกตใชกฎของโอหม 12 2.4 พลงงานไฟฟา 15 2.5 กาลงไฟฟา 17 สรป 22 ใบแบบฝกหด 23 ใบประเมนผลแบบฝกหด 25 ใบงานท 2 26 ใบประเมนผลใบงานท 2 42 เกณฑการประเมนผลใบงานท 2 44 แบบทดสอบหลงเรยน 47 ใบประเมนผลคณธรรม จรยธรรม 51 เอกสารอางอง 52 ภาคผนวก 53

เฉลยแบบฝกหด 54 เฉลยใบงานท 2 59 เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน – หลงเรยน 65

สารบญ (ตอ)

หนา ใบสรปการประเมนผล 66 สอ Power Point 67

สารบญรปภาพ

รปท หนา 2.1 นกวทยาศาสตรชาวเยอรมน ชอ ยอรจ ไซมอน โอหม 6 2.2 วงจรไฟฟา 7 2.3 วงกลมกฎของโอหม เมอตองการหาคาใดปดตวนน 7 2.4 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.1 8 2.5 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.2 9 2.6 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.3 9 2.7 วงจรไฟฟาทกาหนดใหความตานทานมคาคงท 10 2.8 ความสมพนธเมอใหความตานทานมคาคงท 10 2.9 วงจรไฟฟาทกาหนดใหแรงดนไฟฟามคาคงท 11 2.10 ความสมพนธเมอใหแรงดนไฟฟามคาคงท 11 2.11 การตนเปรยบเทยบความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความ ตานทาน

2.12 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.4 12 2.13 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.5 12 2.14 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.6 13 2.15 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.7 13 2.16 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.8 14 2.17 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.9 15 2.18 สรปสมการเพอหาคาทางไฟฟา 19 2.19 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.14 20 2.20 วงจรไฟฟาตามแบบฝกหดขอ 2.1 24

สารบญตาราง

ตารางท หนา 2.1 แสดงคากระแสไฟฟาเมอปรบแรงดนไฟฟาเพมขน 10 2.2 แสดงคากระแสไฟฟาเมอปรบความตานทานเพมขน 11

หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556

รหส 2104-2002 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง ระดบชน ปวช. สาขาวชาชางไฟฟากาลง ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต เวลาเรยนรวม 72 ชวโมง จดประสงครายวชา

1. เพอให ร เขาใจกฎและทฤษฎวงจรไฟฟากระแสตรงพนฐาน 2. เพอใหมทกษะตอ การวดประลอง และคานวณหาคาตางๆ ในวงจรไฟฟากระแสตรง 3. เพอใหมเจตคตทดตออาชพ มกจนสยในการคนควาเพมเตม และการทางานดวยความ

รอบคอบและปลอดภย มาตรฐานรายวชา

1. แสดงความรเกยวกบการหาคาตาง ๆ ในวงจรไฟฟากระแสตรง 2. ปฏบตการตอวงจร วด และทดสอบคาตาง ๆ ในวงจรไฟฟากระแสตรง

คาอธบายรายวชา ศกษาและปฏบตเกยวกบกฎของโอหม กฎของเคอรชอฟฟ กาลงไฟฟา เซลลไฟฟา วงจร

ความตานทานแบบอนกรม วงจรแบงแรงดนไฟฟา วงจรความตานทานแบบขนาน วงจรแบงกระแสไฟฟา การแปลงวงจรความตานทานสตาร-เดลตา วงจรบรดจ ดเทอรมแนนต การวเคราะหวงจรเครอขาย โดยใชกฎของเคอรชอฟฟ เมชเคอเรนต โนดโวลเตจ ทฤษฎการวางซอน เทเวนน นอรตน และการสงถายกาลงไฟฟาสงสด

คาชแจงการใชเอกสารประกอบการเรยนการสอน

การใชเอกสารประกอบการเรยนการสอน วชาวงจรไฟฟากระแสตรง รหสวชา 2104-2002 หนวยท 2 เรอง กฎของโอหม กาลงงานและพลงงานใชเวลาในการทากจกรรมการเรยนการสอน 480 นาท (8 ชวโมง) เพอใหกจกรรมการเรยนการสอน เกดประสทธผลของการเรยนร ครควรปฏบตตามขอแนะนาตางๆ ในการใชเอกสารประกอบการเรยนการสอน ดงตอไปน

หนวยท 2 สปดาหท 3 (240 นาท) 1. ศกษาเอกสารประกอบการเรยนการสอนและสอการสอนเพอเตรยมการสอน 2. ชแจงการใชเอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 2 เรองกฎของโอหม กาลงงาน

และพลงงาน เกณฑการประเมนผลในการรวมกจกรรมการเรยนการสอนและระเบยบตางๆ ใชเวลา 5 นาท

3. ใหผเรยนทาแบบทดสอบกอนเรยน ใชเวลาในการทาแบบทดสอบ 20 นาท 4. สอนทฤษฎตามจดประสงคการเรยนการสอนประจาหนวยท 2 ดวยสอ Power Point

ในเอกสารประกอบการเรยนการสอน ใชเวลาในการสอนทฤษฎ 125 นาท 5. สรปสาระการเรยนรประจาหนวยท 2 เรองกฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน ในหวขอ กฎของโอหมความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน การประยกตใชกฎของโอหมพลงงานไฟฟา และกาลงไฟฟา ใชเวลา 5 นาท 6. ใหผเรยนทาแบบฝกหด ใชเวลา 50 นาท

7. เฉลย แบบฝกหด และแบบทดสอบกอนเรยน ใชเวลา 20 นาท 8. เกบรวบรวม แบบฝกหด และแบบทดสอบกอนเรยน บนทกคะแนนลงในแบบวดผล

ประเมนผลหนวยท 2 โดยใชเวลา 5 นาท 9. สรปผลการประเมนผล พรอมชแนะเพอปรบปรงแกไข และใหผเรยนเตรยมความพรอม

ในการเรยนหนวยท 2 ภาคปฏบตใบงานท 2 ทาความสะอาดหองเรยน สารวจเครองแตงกาย กอนออกจากหองเรยนโดยใชเวลา 10 นาท

หนวยท 2 สปดาหท 4 (240 นาท) 1. ศกษาเอกสารประกอบการเรยนการสอนและสอการสอนเพอเตรยมการสอน 2. ชแจงการใชเอกสารประกอบการเรยนการสอน หนวยท 2 เรองกฎของโอหม กาลงงาน

และพลงงานภาคปฏบต เกณฑการประเมนผลในการรวมกจกรรมการเรยนการสอนและระเบยบตางๆ ใชเวลา 5 นาท

3. สอนทบทวนทฤษฎ กฎของโอหม และสอนในภาคปฏบตเรองการใชงานแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC และรายละเอยดการใชงานแผงประกอบวงจรดวยสอ Power Point ในเอกสารประกอบการเรยนการสอน ใชเวลาในการสอนทฤษฎ 60 นาท 4. สอนภาคปฏบตตามจดประสงคการเรยนการสอนประจาหนวยท 2 ใหผเรยนทาการทดลองใบงานท 2 ใชเวลา 120 นาท

5. สรปสาระการเรยนรประจาหนวยท 2 ใบงานท เรองกฎของโอหม ใชเวลา 5 นาท 6. ใหผเรยนทาแบบทดสอบหลงเรยน ใชเวลาในการทาแบบทดสอบ 20 นาท 7. เฉลย ใบงานท 2 และแบบทดสอบหลงเรยน ใชเวลา 10 นาท 8. เกบรวบรวม แบบทดสอบหลงเรยนและใบงานท 2 บนทกคะแนนลงในแบบวดผล

ประเมนผลหนวยท 2 โดยใชเวลา 5 นาท 9. สรปผลการประเมนผล พรอมชแนะเพอปรบปรงแกไข และใหผเรยนเตรยมความพรอม

ในการเรยนหนวยท 3 เรองวงจรไฟฟาแบบอนกรม ใหผเรยนเกบเครองมอ อปกรณทใชในการทดลองใบงาน ทาความสะอาดหองเรยน สารวจเครองแตงกาย กอนออกจากหองเรยนโดยใชเวลา 10 นาท

ในการจดกจกรรมการเรยนการสอนทเปนภาคทฤษฎและปฏบต บทบาทสาคญของครตองคอยสงเกตพฤตกรรมของผเรยน เพอแกไขปญหาตางๆ ทเกดขนระหวางดาเนนกจกรรมการเรยนการสอน เพอใหผเรยนเกดการเรยนรและมทกษะ เกดการเชอมโยงความรจากทฤษฎสภาคปฏบตความสมพนธของเนอหาทงหมดทเรยน สามารถขยายความรในการนาไปประยกตใชงานจรงได

แบบทดสอบกอนเรยน

รหส 2104-2002 ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สปดาหท 3 หนวยท 2 : กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน

คาชแจง 1. จงทาเครองหมายกากบาท (X) เลอกคาตอบทถกตองทสดเพยงขอเดยว 2. แบบทดสอบมจานวน 10 ขอ ใชเวลาทาแบบทดสอบ 20 นาท ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1. ขอใดคอกฎของโอหม

ก. E = IR , I =E

R, R =

ข. E = IR , I =R

E, R =

ค. E = IR , I =R

E, R =

ง. E =I

R, I =

E, R = IE

2. ในวงจรไฟฟาหนงมแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรง 20 V มกระแสไฟฟาไหลผานหลอดไฟ 2 mA ความตานทานของวงจรมคาเทาไร

ก. 0.2 kΩ ข. 10 kΩ ค. 22 kΩ ง. 40 kΩ 3. ในวงจรไฟฟามตวตานทานทมคา 5 kΩ กระแสไฟฟาไหลผาน 2.5 mA แรงดนไฟฟาทแหลงจายมคา

เทาไร ก. 0.5 V ข. 2 V ค. 7.5 V ง. 12.5 V 4. จงหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน 500 Ω และมแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน 50 V ก. 10 A ข. 5 A ค. 1 A ง. 0.1 A

5. จะมผลอยางไรหากในวงจรไฟฟามคาความตานทานเพมขน ก. กระแสไฟฟาลดลง ข. กระแสไฟฟาเพมขน ค. แรงดนไฟฟาลดลง ง. แรงดนไฟฟาเทาเดม 6. จะมผลอยางไรระหวางแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟาหากในวงจรไฟฟาใหคาความตานทานมคาคงท ก. แรงดนไฟฟาเพม กระแสไฟฟาลด ข. แรงดนไฟฟาลด กระแสไฟฟาเพม ค. แรงดนไฟฟาเพม กระแสไฟฟาเพม ง. แรงดนไฟฟาลด กระแสไฟฟาเทาเดม 7. กาลงไฟฟาคออะไร ก. อตราทพลงงานไฟฟาถกใชไปในระยะเวลาหนง ข. กาลงไฟฟาทใชไปในระยะเวลาหนง ค. ผลคณของความตานทานกบกระแสไฟฟา ง. กาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา 8. ในวงจรไฟฟาหนง หลอดไฟมความตานทาน 25 Ω มกระแสไฟฟาไหลผาน 3 A กาลงไฟฟาทหลอดไฟ

มคาเทาไร ก. 225 W ข. 208.3 W ค. 75 W ง. 0.36 W 9. พลงงานไฟฟาคอขอใด ก. พลงงานทแหลงจายไฟฟา ข. พลงงานทใชไปในระยะเวลาหนง ค. กาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา ง. ผลคณของแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา

10. สนามกฬาใชหลอดไฟจานวน 4 หลอด ขนาดหลอดละ 500 W ใชงานนาน 4 ชวโมง จะใชพลงงานไฟฟาไปเทาไร

ก. 500 Wh ข. 2,000 Wh ค. 2,004 Wh ง. 8,000 Wh

กระดาษคาตอบแบบทดสอบกอนเรยน

คาสง จงทาเครองหมายกากบาท (X) เลอกคาตอบทถกตองทสดเพยงขอเดยว ลงในชองของ กระดาษคาตอบ

ชอ – สกล ......................................................... เลขท ........ ชน ..........................

สรปผล เตม 10

คะแนนเกบ 10 คะแนนได เกณฑการประเมน ทาแบบทดสอบได 9 – 10 คะแนน ระดบคณภาพ ดมาก ทาแบบทดสอบได 7 – 8 คะแนน ระดบคณภาพ ด ทาแบบทดสอบได 5 – 6 คะแนน ระดบคณภาพ พอใช ทาแบบทดสอบได 0 – 4 คะแนน ระดบคณภาพ ปรบปรง

ขอ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ใบเนอหา

รหส 2104-2002 ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สปดาหท 3 หนวยท 2 : กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน จานวน 4 ชวโมง

สาระสาคญ

ในการศกษาเกยวกบวงจรไฟฟา จะตองศกษาและทาความความเขาใจกฎของโอหม ซงเปนความรพนฐานในการแกปญหาในทางไฟฟาและอเลกทรอนกส และศกษาเกยวกบพลงงานและกาลงไฟฟาซงเปนความรพนฐานในการเรยนเรองอนตอไป

จดประสงคการเรยนการสอน จดประสงคทวไป

เพอใหนกเรยนมความร ความเขาใจกฎของโอหม ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานตามกฎของโอหม กาลงไฟฟาและพลงงานไฟฟา

จดประสงคเชงพฤตกรรม

1. บอกกฎของโอหมได 2. คานวณหากระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานดวยกฎของโอหมได 3. อธบายความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานได 4. บอกความหมายของกาลงไฟฟาได 5. คานวณหากาลงไฟฟาได 6. บอกความหมายของพลงงานไฟฟาได 7. คานวณหาพลงงานไฟฟาได

คณธรรม จรยธรรม 1. คณลกษณะอนพงประสงค

1.1 ความรบผดชอบ 1.2 ความมวนย 1.3 การตรงตอเวลา 1.4 ความมมนษยสมพนธ 1.5 ความรและทกษะวชาชพ

1.6 ความสนใจใฝหาความร 2. การบรณาการปรชญาของเศรษฐกจพอเพยง 2.1 ศกษาขอมลอยางเปนระบบ 2.2 ทาตามลาดบขน 2.3 ประหยด เรยบงาย ไดประโยชนสงสด

2.4 การมสวนรวม

สาระการเรยนร 2.1 กฎของโอหม 2.2 ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน 2.3 การประยกตใชกฎของโอหม 2.4 พลงงานไฟฟา 2.5 กาลงไฟฟา

เนอหาสาระ

จากทไดศกษาเกยวกบลกษณะความรพนฐานทเกยวกบวงจรไฟฟามาแลวนน ในหนวยนจะกลาวถงลกษณะสมบตและการคานวณหาคาตาง ๆ ของกฎของโอหม ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน กาลงไฟฟาและ พลงงานไฟฟาซงเปนความรพนฐานในการเรยนเรองอนตอไป

2.1 กฎของโอหม กฎของโอหมเปนกฎของความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทานไฟฟา

ไดมการทดลองชวงในป ค.ศ.1787-1854 โดยนกวทยาศาสตรชาวเยอรมนชอ ยอรจ ไซมอน โอหม (George Simon Ohm) ไดคนพบกฎของโอหม (Ohm’s Law) ซงกลาวไววา “ในวงจรไฟฟาใด ๆ กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา และแปรผกผนกบความตานทานไฟฟา”

รปท 2.1 นกวทยาศาสตรชาวเยอรมน ชอ ยอรจ ไซมอน โอหม

ทมา : http://www.facts-about.org.uk/famous-people-facts-starting-with-g/georg-simon- ohm.htm

จากขอความคากลาวขางตน สามารถนามาเขยนเปนสมการทางไฟฟา และเรยกกนวา “กฎของโอหม”มดงตอไปน

รปท 2.2 วงจรไฟฟา

โดย I = กระแสไฟฟา (Current) มหนวยเปน แอมแปร (A) E = แรงดนไฟฟา (Voltage) มหนวยเปน โวลต (V) R = ความตานทาน (Resistor) มหนวยเปน โอหม (Ω)

รปท 2.3 วงกลมกฎของโอหม เมอตองการหาคาใดปดตวนน

E = IR

หากระสไฟฟาไดจาก

E (2-1)

หาแรงดนไฟฟาไดจาก E = IR (2-2) หาความตานทาน ไดจาก

E (2-3)

จากรปท 2.3 เปนรปทใชสาหรบหาสตรคานวณตามกฎของโอหม หากตองการหาคาของตวแปรตวใด ใหปดตวแปรตวนนไว เชน ตองการหาคาความตานทาน ใหปดทตวแปร R จะไดสตรคานวณคอ

E/IR = ตวอยางท 2.1 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.4 จงคานวณหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน

E = 10 VR = 9 Ω +

รปท 2.4 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.1 วธทา

= A1.11 ∴ กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน = 1.11 แอมแปร

ตวอยางท 2.2 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.5 จงคานวณหาคาความตานทานในวงจร

E = 10 VR

I = 2 A

∴ ความตานทานในวงจร = 5 โอหม

ตวอยางท 2.3 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.6 จงคานวณหาคาแรงดนไฟฟาทแหลงจาย

I = 3 A

R = 8 Ω

รปท 2.6 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.3 วธทา E = IR = 8A3 Ω×

= V24 ∴ แรงดนไฟฟาทแหลงจาย = 24 โวลต

2.2 ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน ความสมพนธระหวางแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา ตามท ยอรจ ไซมอน โอหม (George Simon Ohm) ไดศกษาไว อาศยวงจรอยางงายดงรปท 2.7

R = 1 Ω

รปท 2.7 วงจรไฟฟาทกาหนดใหความตานทานมคาคงท

เมอใหความตานทานมคาคงท และคอย ๆ เพมแรงดนไฟฟาดงรปท 2.6 จะพบวากระแสไฟฟาจะเพมขนตามไปดวยเปนอตราสวนทเทากน ดงตารางท 2.1 สรปไดวา ถาเพมแรงดนไฟฟาในวงจรในขณะทความตานทานคงทจะไดรบกระแสไฟฟามากขน

ตารางท 2.1 แสดงคากระแสไฟฟาเมอปรบแรงดนไฟฟาเพมขน

E (V) I (A) 2 2 4 4 6 6 8 8 10 10

I = ER

ก) แรงดนไฟฟาเพม กระแสไฟฟาเพม ข) แรงดนไฟฟาลด กระแสไฟฟาลด รปท 2.8 ความสมพนธเมอใหความตานทานมคาคงท

และเมอใหแรงดนไฟฟามคาคงท แลวความตานทานเปลยนคาโดยคอย ๆ เพมคาความตานทาน ดงวงจรไฟฟาในรปท 2.9 พบวากระแสไฟฟาจะลดลง ดงตารางท 2.2 สรปไดวา ถาเพมความตานทานในวงจรในขณะทแรงดนไฟฟาคงทจะไดรบกระแสไฟฟานอยลง

E = 10 V

รปท 2.9 วงจรไฟฟาทกาหนดใหแรงดนไฟฟามคาคงท ตารางท 2.2 แสดงคากระแสไฟฟาเมอปรบความตานทานเพมขน

R (ΩΩΩΩ) I (A) 2 5 4 2.5 6 1.67 8 1.25 10 1

I = ER

ก) ความตานทานไฟฟาเพม กระแสไฟฟาลด ข) ความตานทานไฟฟาลด กระแสไฟฟาเพม รปท 2.10 ความสมพนธเมอใหแรงดนไฟฟามคาคงท

รปท 2.11 การตนเปรยบเทยบความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน ทมา : https://www.build-electronic-circuits.com/ohms-law/

“ถาคณเพมแรงดนไฟฟาในวงจรในขณะทความตานทานคงทคณจะไดรบกระแสไฟฟามากขน ถาคณเพมความตานทานในวงจรในขณะทแรงดนไฟฟาคงทคณจะไดรบกระแสไฟนอยลง”

2.3 การประยกตใชกฎของโอหม 2.3.1 การหาคากระแสไฟฟาเมอทราบคาแรงดนไฟฟาและความตานทานไฟฟา ตวอยางท 2.4 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.12 จงคานวณหาคากระแสไฟฟาในหนวยมลลแอมแปร

E = 30 V+

R = 3 kΩ

E หรอ =

= Ω× 3103

= A1010 3−×

= mA 10 ∴ กระแสไฟฟา = 10 มลลแอมแปร ตวอยางท 2.5 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.13 จงคานวณหาคากระแสไฟฟาในหนวยไมโครแอมแปร

E = 20 V

R = 4 MΩ

E หรอ =

= Ω× 6104

= A105 6−×

= A 5 µ ∴ กระแสไฟฟา = 5 ไมโครแอมแปร

2.3.2 การหาคาแรงดนไฟฟาเมอทราบคากระแสไฟฟาและความตานทานไฟฟา ตวอยางท 2.6 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.14 จงคานวณหาคาแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน

I = 6 mA

R = 20 Ω +

รปท 2.14 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.6 วธทา E = IR = RV

= 20A106 -3Ω××

= V10120 3−× = mV 120 ∴ แรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน = 120 มลลโวลต

ตวอยางท 2.7 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.15 จงคานวณหาคาแรงดนไฟฟาทแหลงจายไฟฟาเมอมกระแสไฟฟาไหลในวงจร 20 มลลแอมแปร

R = 5.6 kΩ

รปท 2.15 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.7

วธทา E = IR = RV

= 105.6A1020 3-3Ω×××

= V10112 0×

= V112 ∴ แรงดนไฟฟาทแหลงจายไฟฟา = 112 โวลต

2.3.3 การหาคาความตานทานไฟฟาเมอทราบคากระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟา ตวอยางท 2.8 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.16 จงคานวณหาคาความตานทานในวงจรททาใหกระแสไหลในวงจรได 2 แอมแปร

E = 25 VR

= Ω12.5

∴ ความตานทานในวงจร = 12.5 โอหม ตวอยางท 2.9 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.17 จงคานวณหาคาความตานทานในวงจรเมออานคากระแสไฟฟาจากแอมมเตอรได 4 มลลแอมแปร และอานคาจากโวลตมเตอรไดคาแรงดนไฟฟา 12 โวลต

I1 = 4 mAA+ -

- 12 V

วธทา

= A104

V123-×

= Ω× 3103 = Ωk3

∴ ความตานทานในวงจร = 3 กโลโอหม

2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy) พลงงานไฟฟา หมายถง ความสามารถในการทางานหรอกาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา หาไดจากผลคณของกาลงไฟฟาและเวลาทใชงาน พลงงานไฟฟาเขยนแทนดวย W มหนวยเปน วตต-วนาท (Ws) หรอ วตต-ชวโมง (Wh) หรอ ยนต (Unit) คอพลงงานไฟฟาทเกดจากการใชกาลงไฟฟา 1,000 วตต เปนเวลา 1 ชวโมง เขยนเปนสมการดงน W = Pt (2-4) โดย W = พลงงานไฟฟา มหนวยเปน วตต-วนาท (Ws) หรอ วตต –ชวโมง (Wh) P = กาลงไฟฟา มหนวยเปน วตต (W) t = เวลา มหนวยเปน วนาท (s) หรอ ชวโมง (h)

ตวอยางท 2.10 จงเปลยนสวนขยายหนวยใหอยในรปอยางงาย ก) 0.055 W ข) 0.000123 ค) 2,500 W ง) 15,000,000 W วธทา

ก) 0.055 W = W1055 -3× = mW55

ข) 0.000123 = W10123 -6× = W123µ

ค) 2,500 W = W102.5 3× = kW2.5

ง) 15,000,000 W = W1015 6× = MW55

ตวอยางท 2.11 เปดหลอดไฟ 5 ชวโมง ใชพลงงานไป 2 ยนต จงหากาลงไฟฟาของหลอดน วธทา จากสมการ W = Pt

จะได P = t

10002×

= W400 ∴ กาลงไฟฟาของหลอด = 400 วตต

ตวอยางท 2.12 เปดหลอดไฟขนาด 40 W จานวน 3 หลอด วนละ 10 ชวโมง และหลอดประหยดไฟ 36 W จานวน 5 หลอด วนละ 10 ชวโมง ตองจายคาไฟเดอนนเทาไร ถาคาไฟยนตละ 3 บาท วธทา จากสมการ W = Pt หลอดไฟขนาด 40 W 3 หลอด ใชพลงงาน = 103)(40 ×× = 1,200 วตต-ชวโมง (Wh) หลอดประหยดไฟ 36 W 5 หลอด ใชพลงงาน = 5)536( ×× = 900 วตต-ชวโมง (Wh) รวมใชพลงงานทงหมด = 9001,200 + = 2,100 วตต-ชวโมง (Wh) ใชนาน 30 วน ใชพลงงาน = 30100,2 × = 000,63 วตต-ชวโมง (Wh)

แปลงใหเปนยนต ( 1 ยนต เทากบ 1,000 วตต-ชวโมง)

จะได = 000,1

000,63 = 63 ยนต

ตองจายคาไฟเดอนน = 363× = 189 บาท

∴ ตองจายคาไฟเดอนน = 189 บาท

2.5 กาลงไฟฟา (Electrical Power) กาลงไฟฟา หมายถง อตราการทางานหรออตราทพลงงานไฟฟาถกเปลยนแปลง หรอใชไปในชวงระยะเวลาหนง อาจอยในรปของความรอน แสง เชน เมอมกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน การชนกนของอเลกตรอนทเคลอนทผานความตานทานจะทาใหเกดความรอนเปนผลมาจากการเปลยนไปของพลงงานไฟฟา ซงเปนกาลงสนเปลองในวงจรไฟฟาเสมอ เปนตน กาลงไฟฟาหาไดจากผลคณของแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟา กาลงไฟฟาเขยนแทนดวย P มหนวยเปนวตต (W) เขยนสมการไดดงน P = EI (2-5) โดย P = กาลงไฟฟา มหนวยเปน วตต (W) E = แรงดนไฟฟา มหนวยเปน โวลต (V) I = กระแสไฟฟา มหนวยเปน แอมแปร (A) นอกจากนยงสามารถหากาลงไฟฟาในเทอมของความตานทานได ดงน จากสมการ E = IR แทนคาลงในสมการท (2-5) จะได

P = IIR )( ดงนน P = RI

2 (2-6)

จากสมการ I = R

แทนคาลงในสมการท (2-5) จะได

ดงนน P = R

จากสมการท( 2-5), (2-6) และ (2-7) สามารถเปลยนแปลงไดเปนอกหลายสมการดงน

จากสมการ P = RI2

จะได R = 2I

P (2-8)

และ I = R

P (2-9)

จากสมการ P = EI

จะได I = E

P (2-10)

และ E = I

P (2-11)

จากสมการ P = R

จะได R = P

(2-12)

และ E = PR (2-13) จากการเปลยนแปลงสมการขางตนสามารถสรปเปนสมการเพอหาคาทางไฟฟาประกอบดวย แรงดนไฟฟา (E) กระแสไฟฟา (I) ความตานทานไฟฟา (R) และกาลงไฟฟา (P) ไดดงรปท 2.18

รปท 2.18 สรปสมการเพอหาคาทางไฟฟา

ตวอยางท 2.13 ในวงจรไฟฟามความตานทาน 3 Ω ตออนกรมอยกบแบตเตอรแรงดนไฟฟา 9 V จงหาคากาลงไฟฟาทเกดขน วธทา วธท 1

จาก I = R

= Ω 3

= A3 จะได P = EI

= A3 V9 ×

= W27 วธท 2

P = RI2

= Ω× 3 A32 = W27

วธท 3 P = R

= Ω 3

= W27 ∴ กาลงไฟฟา = 27 วตต ตวอยางท 2.14 จากรปจงหาคากาลงไฟฟาของวงจรไฟฟาทใหมาตอไปน

I= 5 A25 V

VR E R

40 Ω +

I=1.5A +

ก) ข) ค) รปท 2.19 วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.14

วธทา จากรปท 2.15 ก) โจทยบอกคา E และ I หากาลงไฟฟาไดโดย

P = EI = A5 V25 × = W125 ∴ กาลงไฟฟา = 125 วตต จากรปท 2.15 ข) โจทยบอกคา VR = E และ R หากาลงไฟฟาไดโดย

= Ω 20

= W5 ∴ กาลงไฟฟา = 5 วตต

จากรปท 2.15 ค) โจทยบอกคา I และ R หากาลงไฟฟาไดโดย

P = RI2

= Ω× 40 A1.52 = W90 ∴ กาลงไฟฟา = 90 วตต ตวอยางท 2.15 จงหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานขนาด 1 kΩ ททาใหเกดกาลงไฟฟา 500 W วธทา

= Ωk1

= Ω1000

= A0.707 = A10707 -3× = mA 707 ∴ กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน = 707 มลลแอมแปร ตวอยางท 2.16 จงหาคาความตานทานไฟฟาของหลอดไฟ ขนาด 24 V / 80 W เมอเปดสวตชใหหลอดสวาง วธทา

= Ω 7.2 ∴ คาความตานทานไฟฟาของหลอดไฟ = 7.2 โอหม

สรป กฎของโอหมเปนกฎของความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทานไฟฟา

ซงกลาวไววา “ในวงจรไฟฟาใด ๆ กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา และแปรผกผนกบความตานทานไฟฟา” เปนไปตามสตร E = IR , R = IE / และ I = RE / การไปใชงานตองระวงเรองปรมาณของหนวยขยาย เนองจากคาในวงจรไฟฟามมากหลายขนาดจงตองแปลงคาใหสามารถคานวณคาไดงายๆ พลงงานไฟฟา คอ ความสามารถในการทางานหรอกาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา หาไดจากผลคณของกาลงไฟฟาและเวลาทใชงาน มหนวยเปน วตต-วนาท (Ws) หรอ วตต-ชวโมง (Wh) หรอ ยนต (Unit) เปนไปตามสตร W = Pt กาลงไฟฟา คอ อตราการทางานหรออตราทพลงงานไฟฟาถกเปลยนแปลง หรอใชไปในชวงระยะเวลาหนง อาจอยในรปของความรอน แสง เปนตน กาลงไฟฟาหาไดจากผลคณของแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟา เปนไปตามสตร P = EI

ใบแบบฝกหด

รหส 2104-2002 ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สปดาหท 3

หนวยท 2 : กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน จานวน 4 ชวโมง

คาสง จงตอบคาถามและแสดงวธทาใหสมบรณถกตอง (50 นาท) ตอนท 1 จงเตมคาในชองวางหรอใหความหมายของคาตอไปน 1. กฎของโอหมกลาวไววา (5 คะแนน)............................................................................................................... ............................................................................................................................................................................ 2. จงอธบายความสมพนธของกระแสไฟฟากบแรงดนไฟฟาตามกฎของโอหม (5คะแนน) .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 3. จงอธบายความสมพนธของกระแสไฟฟากบคาความตานทานไฟฟาตามกฎของโอหม (5 คะแนน) .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 4. จงเขยนสมการหาคากระแสไฟฟา, แรงดนไฟฟาและความตานทานไฟฟาตามกฎของโอหม (5 คะแนน) ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 5. จงอธบายความหมายของพลงงานไฟฟา พรอมใชสตรประกอบคาอธบาย (5 คะแนน) ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 6. จงอธบายความหมายของกาลงไฟฟา พรอมใชสตรประกอบคาอธบาย (5 คะแนน) ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

ใบแบบฝกหด

ตอนท 2 จงแสดงวธทา 1. จากรปจงใชกฎของโอหมหาคาตอไปน (5 คะแนน)

I= 5 A25 V

VR E R

40 Ω +

I= 1.5 A +

ก) ข) ค) รปท 2.20 วงจรไฟฟาตามแบบฝกหดขอ 2.1

ก) จากรป ก) ตวตานทานมคาเทาไร ข) จากรป ข) กระแสทไหลในวงจรมคาเทาไร ค) จากรป ค) แรงดนไฟฟาทจายใหวงจรมคาเทาไร 2. จงหาคาความตานทานของวงจรไฟฟา เมอตวตานทานมกาลงไฟฟา 350 W แรงดนไฟฟา 20 V (5 คะแนน) 3. จงหากระแสไฟฟาในวงจรไฟฟาทไหลผานตวตานทาน 100 Ω ทาใหเกดกาลงไฟฟา 500 W (5 คะแนน) 4. จงหากาลงไฟฟาทตวตานทานในวงจรไฟฟาทมกระแสไฟฟาไหลผานความตานทาน 50 µA แรงดนไฟฟา 100 V (5 คะแนน) 5. เตารดขนาด 1,500 W ใชงานวนละ 3 ชวโมง และหลอดไฟขนาด 40 W ใชงานวนละ 10 ชวโมง ถาคา ไฟฟายนตละ 2.50 บาท ในหนงเดอนตองเสยคาไฟฟาเทาไร (5 คะแนน)

ใบประเมนผลแบบฝกหด

ชอ-สกล……………………………………………………………………………………………………..ชน……………..กลม……………

รายการประเมนผล คะแนนเตม คะแนนทได หมายเหต

ตอนท 1 แบบฝกหดขอท 1. 5

แบบฝกหดขอท 2. 5

ตอนท 2

รวมคะแนน 60

คะแนนจรง 10

ลงชอ………………………………………..…ผประเมน

(..…………................................) ………/…………/……….

ใบงานท 2

จานวน 4 ชวโมง เรอง กฎของโอหม

คาสง จงตอวงจร วดคาความตานทานไฟฟา คาแรงดนไฟฟา และกระแสไฟฟา ตามกฎของโอหมโดย

ใชมลตมเตอร จดประสงคการเรยนการสอน 1. จดประสงคทวไป เพอใหมทกษะและเจตคตทดตอการตอวงจร วด และทดสอบคาตามกฎของโอหม

2. จดประสงคเชงพฤตกรรม เมอผเรยนปฏบต เรองกฎของโอหม กาลงงานและพลงงานจบแลว ผเรยนสามารถ

2.1 ตอวงจรไฟฟาการทดลองกฎของโอหมไดถกตอง 2.2 วดหาคากระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาตามการทดลองกฎของโอหมไดถกตอง

2.3 คานวณหาคากระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานรวมตามการทดลองกฎของโอหมไดถกตอง

2.4 ทางานรวมกนเปนกลมอยางมกจนสยในการปฏบตงานทดได

3. เจตคต คณธรรม คานยมอนพงประสงค 3.1 ความรบผดชอบ 3.2 ความมวนย 3.3 การตรงตอเวลา 3.4 ความมมนษยสมพนธ 3.5 ความรทกษะและวชาชพ 3.6 ความสนใจใฝหาความร 3.7 ศกษาขอมลอยางเปนระบบ 3.8 ทาตามลาดบขน 3.9 ประหยด เรยบงาย ไดประโยชนสงสด 3.10 การมสวนรวม

เนอหาสาระ จากทไดศกษาเกยวกบลกษณะความรพนฐานทเกยวกบวงจรไฟฟามาแลวนน ในหนวยนจะกลาวถงลกษณะสมบตและการคานวณหาคาตาง ๆ ของกฎของโอหม ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน กาลงไฟฟาและ พลงงานไฟฟาซงเปนความรพนฐานในการเรยนเรองอนตอไป

1. กฎของโอหม กฎของโอหมเปนกฎของความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทานไฟฟา

โดยนกวทยาศาสตรชาวเยอรมนชอ ยอรจ ไซมอน โอหม (George Simon Ohm) ซงกลาวไววา “ในวงจรไฟฟาใด ๆ กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา และแปรผกผนกบความตานทานไฟฟา”

โดย I = กระแสไฟฟา (Current) มหนวยเปน แอมแปร (A) E = แรงดนไฟฟา (Voltage) มหนวยเปน โวลต (V) R = ความตานทาน (Resistor) มหนวยเปน โอหม (Ω)

จากรปท 2.2 เปนรปทใชสาหรบหาสตรคานวณตามกฎของโอหม หากตองการหาคาของตวแปรตวใด ใหปดตวแปรตวนนไว เชน ตองการหาคาความตานทาน ใหปดทตวแปร R จะไดสตรคานวณคอ

E/IR =

2. ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน ความสมพนธระหวางแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา ตามท ยอรจ ไซมอน ไดศกษาไว อาศยวงจรอยางงายดงรปท 2.3

R=1 Ω

E = IR

เมอใหความตานทานมคาคงท และคอย ๆ เพมแรงดนไฟฟาดงรปท 2.4 จะพบวากระแสไฟฟาจะเพมขนตามไปดวยเปนอตราสวนทเทากน สรปไดวา ถาเพมแรงดนไฟฟาในวงจรในขณะทความตานทานคงทจะไดรบกระแสไฟฟามากขน

I = ER

ก) แรงดนไฟฟาเพม กระแสไฟฟาเพม ข) แรงดนไฟฟาลด กระแสไฟฟาลด รปท 2.4 ความสมพนธเมอใหความตานทานมคาคงท

และเมอใหแรงดนไฟฟามคาคงท แลวความตานทานเปลยนคาโดยคอย ๆ เพมคาความตานทาน ดงวงจรไฟฟาในรปท 2.5 พบวากระแสไฟฟาจะลดลง สรปไดวา ถาเพมความตานทานในวงจรในขณะทแรงดนไฟฟาคงทจะไดรบกระแสไฟนอยลง

E = 10 V+

รปท 2.5 วงจรไฟฟาทกาหนดใหแรงดนไฟฟามคาคงท

I = ER

ก) ความตานทานไฟฟาเพม กระแสไฟฟาลด ข) ความตานทานไฟฟาลด กระแสไฟฟาเพม รปท 2.6 ความสมพนธเมอใหแรงดนไฟฟามคาคงท

3. รายละเอยดแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC

1 2 3 4

รปท 2.7 แสดงรายละเอยดแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC

จากรปท 2.7 รายละเอยดแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC มดงน หมายเลข 1 ปมเปด-ปด แหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC

หมายเลข 2 ขวตอสายใชงานขวลบ (-) หมายเลข 3 ขวตอสายใชงานขวกราวด (GND) หมายเลข 4 ขวตอสายใชงานขวบวก (+) หมายเลข 5 ปมปรบแรงดนไฟฟา 0-30 VDC แบบหยาบ หมายเลข 6 ปมปรบแรงดนไฟฟา VDC แบบละเอยด หมายเลข 7 จอแสดงผล และสวตชเลอกแสดงผลเปน Volt (V) กบ Amp (A) หมายเลข 8 ปมปรบกระแสไฟฟาแบบหยาบ หมายเลข 9 ปมปรบกระแสไฟฟาแบบละเอยด

จากรปท 2.7 แหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC ทใชในการทดลองเปนแบบดจตอล โดยมหนาปดแสดงคาปรมาณแรงดนไฟฟาทตงไว แหลงจายรนนไมสามารถจายปรมาณแรงดนไฟฟากระแสตรงคงทได แตถาตองการปรบคาแรงดนไฟฟา ตองปรบปมเลอกปรมาณไฟฟาหมายเลข 5 ใหไดคาใกลเคยงกบคาทตองการ จากนนปรบปมปรบแรงดนไฟฟาแบบละเอยดหมายเลข 6 ใหไดคาตรงทตองการ การใชงานตองมการปรบปมปรบกระแสขนไปดวยโดยสงเกตไฟเสดงผล C.C. ตองตดสแดง แสดงวาพรอมจายกระแสไฟฟา ถามการลดวงจรขณะใชงานแหลงจายไฟจะสามารถตดการจายไฟไดอตโนมต ปมปรบ

ปรมาณแรงดนไฟฟาจะใชปมหมายเลข 5 และหมายเลข 6 สวนหมายเลข 2 และหมายเลข 3 จะเปนขวบวก ขวลบ ทตอออกไปจายแรงดนใหกบวงจรการทดลอง

4. รายละเอยดการใชงานแผงประกอบวงจร

รปท 2.8 รายละเอยดการใชงานแผงประกอบวงจร จากรป 2.8 รายละเอยดการใชงานแผงประกอบวงจร มดงน

หมายเลข 1 ชองเสยบอปกรณ โดยชองเสยบม 2 แถว จะเชอมตอกนในแนวนอน หมายเลข 2 ชองเสยบอปกรณ โดยชองเสยบม 5 คอลมน ประกอบดวย คอลมน f, g, h, i, j จะเชอมตอกนในแนวตง หมายเลข 3 แบงกนชองเสยบอปกรณ a - e กบ f - j หมายเลข 4 ชองเสยบอปกรณ โดยชองเสยบม 5 คอลมน ประกอบดวย คอลมน a, b, c, d, e จะเชอมตอกนในแนวตง หมายเลข 5 ชองเสยบอปกรณ โดยชองเสยบม 2 แถว จะเชอมตอกนในแนวนอน

รปท 2.9 แสดงการตอวงจรภายในแผงประกอบวงจร

รปท 2.10 แสดงการตอแหลงจายไฟฟาเขากบแผงประกอบวงจรทง 2 ดาน

ก) วงจรไฟฟา ข) รปเสมอนจรงการประกอบวงจรไฟฟาบนแผงประกอบวงจร รปท 2.11 การประกอบวงจรไฟฟาบนแผงประกอบวงจร

เชอมตอกนในแนวนอน

เชอมตอกนในแนวตง

จากรปท 2.12 เปนรายละเอยดการใชงานแผงประกอบวงจร และสามารถแสดงตวอยางการตอวงจรลงแผงประกอบวงจรไดดงรปท 2.12 ก) และ ข)

-E R1 R2 R3

B ก) รปตวอยางวงจรทตอบนแผงประกอบวงจร

ข) รปการตอตวตานทานลงบนแผงประกอบวงจร รปท 2.12 แสดงการตอตวตานทานลงบนแผงประกอบวงจร

จากรปท 2.12 ก) และ ข) แสดงตวอยางการตอวงจรลงบนแผงประกอบวงจร จากรป ก) สงเกตไดวาขาของตวตานทาน R1, R2, R3 ดานบนทงหมดตอรวมกนเขาทจด A ดงนนการตอขาตวตานทานในรปท 2.12 ข) จะตอลงบนชองเสยบอปกรณ a – e ซงจะตอเชอมกนในแนวตง แลวจายไฟบวกเขาทจด A และขาตวตานทานทงหมดดานลางในรปท 2.12 ข) จะตอลงบนแผงประกอบวงจร a – e ซงจะตอเชอมกนในแนวตงเหมอนกนทจด B แลวจายไฟลบเขาทจด B การตอขาตวตานทานลงบนแผงประกอบวงจรจะตองเสยบลงไปในชองเสยบใหลกพอ เพอใหขาตวตานทานเชอมตอถงกน ซงวธการตรวจสอบโดยดงขาตวตานแลวไมหลดออกมาจากชองเสยบไดงาย

จายไฟบวกทจด A จายไฟลบทจด B

เครองมอ วสดและอปกรณ 1. มลตมเตอรแบบดจตอล จานวน 2 เครอง 2. แหลงจายไฟฟากระแสตรงปรบคาได 0 – 30 V จานวน 1 เครอง 3. แผงประกอบวงจร จานวน 1 แผง

4. ตวตานทาน 100 Ω ขนาด 1 W จานวน 1 ตว 5. ตวตานทาน 470 Ω ขนาด 1 W จานวน 1 ตว

6. ตวตานทาน 680 Ω ขนาด 1 W จานวน 1 ตว 6. ตวตานทาน 1 kΩ ขนาด 1 W จานวน 1 ตว 6. ตวตานทาน 3.3 kΩ ขนาด 1 W จานวน 1 ตว 7. สายตอวงจร จานวน 10 เสน 8. สายปากคบ จานวน 10 เสน

1. การทดลองท 2.1 เมอใหคาความตานทานคงท กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบ แรงดนไฟฟา

ลาดบขนการทดลอง

1.1 ตอวงจรไฟฟาการทดลองตามรปท 2.13 ยงไมเปดสวตชแหลงจายแรงดนไฟฟา

R = 100 Ω +

รปท 2.13 วงจรไฟฟาการทดลองท 2.1

รปท 2.14 ตวอยางวดกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาแสดงเปนรปเสมอน

1.2 จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจรตามรปท 2.14 โดยเรมจาก VR = 0 V และเพมแรงดนทแหลงจายไฟฟาจน VR = 2 V, 4 V, 6 V, 8 V, 10 V, และ 12 V ตามลาดบ ทกครงทปรบวดคากระแสไฟฟาบนทกคาลงในตารางท 2.1 1.3 ปรบแหลงจายแรงดนไฟฟาใหมคาเปน 0 V 1.4 ปดแหลงจายไฟฟาแลวทาการเปลยนตวตานทานทละ 1 ตว ตามคาในตารางท 2.1 ตามลาดบ ทาการทดลองซาขอท 1.2 จนครบทกตวตานทาน

1.5 ปรบแหลงจายแรงดนไฟฟาใหมคาเปน 0 V ปดแหลงจายไฟฟา

ตารางท 2.1 ตารางบนทกผลการทดลองท 2.1 คากระแสไฟฟาท ตวตานทาน (mA)

คา VR 100 ΩΩΩΩ 470 ΩΩΩΩ 680 ΩΩΩΩ 1 kΩΩΩΩ 3.3 kΩΩΩΩ

ทดลอง คานวณ ทดลอง ทดลอง ทดลอง ทดลอง คานวณ 2 V 4 V 6 V 8 V 10 V 12 V

………A ………V

2. การทดลองท 2.2 เมอใหคาแรงดนไฟฟาคงท กระแสไฟฟาจะแปรผกผนตรงกบคาความ ตานทาน ลาดบขนการทดลอง

2.1 ตอวงจรไฟฟาการทดลองตามรปท 2.14 ยงไมเปดสวตชแหลงจายแรงดนไฟฟา

R =100 Ω +

รปท 2.14 วงจรไฟฟาการทดลองท 2.2

2.2 จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจรตามรปท 2.14 โดยเรมจาก VR = 0 V และเพมแรงดนทแหลงจายไฟฟาจน VR = 2 V, 4 V, 6 V, 8 V, 10 V และ 12 V ตามลาดบ ทกครงทปรบวดคากระแสไฟฟาบนทกคาลงในตารางท 2.2 2.3 ปรบแหลงจายแรงดนไฟฟาใหมคาเปน 0 V 2.4 ปดแหลงจายไฟฟาแลวทาการเปลยนตวตานทานทละ 1 ตว ตามคาในตารางท 2.2 ตามลาดบ ทาการทดลองซาขอท 2.2 จนครบทกตวตานทาน

2.5 ปรบแหลงจายแรงดนไฟฟาใหมคาเปน 0 V ปดแหลงจายไฟฟา

ตารางท 2.2 ตารางบนทกผลการทดลองท 2.2

คากระแสไฟฟาทวดไดทตวตานทาน (mA) เมอคา VR มคาดงน คา R 2 V 4 V 6 V 8 V 10 V 12 V

ทดลอง คานวณ ทดลอง ทดลอง ทดลอง ทดลอง ทดลอง คานวณ 100 ΩΩΩΩ 470 ΩΩΩΩ 680 ΩΩΩΩ 1 kΩΩΩΩ

3.3 kΩΩΩΩ

3. เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาโดยใหแกนตงเปนกระแสไฟฟาและแกนนอนเปนแรงดนตกครอมตวตานทาน (ใหเลอกคากระแสทคาความตานทานเพยงตวเดยว)

VR (V)

2 4 6 8 10 12

รปท 2.15 กราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟา เมอคาความตานทานคงท

4. เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและคาความตานทานโดยใหแกนตงเปนกระแสไฟฟาและแกนนอนเปนคาความตานทาน (ใหเลอกคากระแสทคาแรงดนไฟฟาเพยงคาเดยว)

คาความตานทาน ทเลอก..................

R (Ω)

100 470 680 1 k 3.3 k

5. คานวณคากระแสไฟฟาตามทกาหนดในตารางท 2.1 และ 2.2 บนทกผลลงในตาราง แสดงวธคานวณคากระแสไฟฟา ..........................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

คาแรงดนไฟฟา ทเลอก..................

6. เปรยบเทยบผลการทดลองระหวางคาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณ 6.1 เปรยบเทยบคาแรงดนไฟฟาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณจากตารางท 2.1 ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 6.2 เปรยบเทยบคากระแสไฟฟาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณจากตารางท 2.2 ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................

ขอควรระวง 1. การใชมลตมเตอรแบบดจตอลวดกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟา ตองใชยานวดใหถกตองและเหมาะสมกบคาทตองการวด

2. การใชมลตมเตอรแบบดจตอลวดแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา ตองตอสายใหถกขว มฉะนน มลตมเตอรแบบดจตอลอาจเสยหาย และจะใหคาทมผลเปนคาลบได

3. ในการวดทกครง ไมควรสมผสกบสวนทเปนโลหะของสายวด เพราะจะทาใหคาทวดไดคลาดเคลอนสง 4. ขณะทาการประกอบวงจรหรอเปลยนจดทดลองควรปดแหลงจายไฟฟากระแสตรงทกครงเพอปองกนไฟฟาลดวงจร

สรปผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

คาถามทายการทดลอง 1. จากคาทวดไดในตาราง 2.1 เมอความตานทานคงท แตแรงดนไฟฟาเพมขน กระแสไฟฟาจะเปนอยางไร …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. จากคาทวดไดในตาราง 2.2 เมอแรงดนไฟฟาคงท แตความตานทานเพมขน กระแสไฟฟาจะเปนอยางไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ใบตรวจสภาพเครองมอ

ชอ-สกล……………………………………………………………………………ชน ปวช 1. กลม……………เลขท ...............

ขอมลมลตมเตอร ใชทดลอง ไมใชในการทดลอง ยหอ……………………………..รน…….…..……………..

รปภาพดจตอลมลตมเตอร

ตาแหนง รายการ

ตรวจสภาพ

สภาพกอน ใชงาน

สภาพหลง ใชงาน

ด เสย ด เสย 1 สวตชเปดปดเครอง

2 จอแสดงผล

3 ปมลอคคา

4 สวตชเลอกยานวด

5 ขวเสยบสายวด

6 สายวด

สรปการตรวจสภาพมลตมเตอร ใชงานได

ใชงานไมได

ขอมลแหลงจายไฟ DC ใชทดลอง ไมใชในการทดลอง ยหอ……………………………..รน…….…..……………..

รปภาพแหลงจายไฟกระแสตรง (DC)

ตาแหนง รายการ

ตรวจสภาพ

สภาพกอน ใชงาน

สภาพหลง ใชงาน

ด เสย ด เสย 1 จอแสดงผล

2 ชดปมปรบแรงดน

3 ชดปมปรบกระแส

4 สวตชเปดปดเครอง

5 ขว บวก กราวด ลบ

สรปการตรวจสภาพแหลงจายไฟ ใชงานได

ใชงานไมได

ใบประเมนผลใบงานท 2

คะแนนเตม

160 คะแนน เรอง กฎของโอหม

ชอ-สกล……………………………………………………………………………………………………..ชน……………..กลม……………

1. การเตรยมเครองมอ วสด อปกรณ 5

2. การทดลองท 2.1 - -

2.1 ตอวงจรไฟฟาการทดลองตามรปท 2.13 5

2.2 จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจรตามรปท 2.13 โดยเรมจาก VR = 0 V และเพมแรงดนทแหลงจายไฟฟาจน VR = 2 V, 4 V, 6 V, 8 V, 10 V, และ 12 V ตามลาดบ ทกครงทปรบวดคากระแสไฟฟาบนทกคาลงในตารางท 2.1

2.3 ปดแหลงจายไฟฟาแลวทาการเปลยนตวตานทานทละ 1 ตว ตามคาในตารางท 2.1 ตามลาดบ ทาการทดลองซาขอท 1.2 จนครบทกตวตานทาน

3. การทดลองท 2.2 - -

3.1 ตอวงจรไฟฟาการทดลองตามรปท 2.14 5

3.2 จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจรตามรปท 2.14 โดยเรมจาก VR = 0 V และเพมแรงดนทแหลงจายไฟฟาจน VR = 2 V, 4 V, 6 V, 8 V, 10 V, และ 12 V ตามลาดบ ทกครงทปรบวดคากระแสไฟฟาบนทกคาลงในตารางท 2.2

3.3 ปดแหลงจายไฟฟาแลวทาการเปลยนตวตานทานทละ 1 ตว ตามคาในตารางท 2.2 ตามลาดบ ทาการทดลองซาขอท 1.2 จนครบทกตวตานทาน

4. เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและแรงดน ไฟฟา

5. เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและคาความตานทาน

ใบประเมนผลใบงานท 2

คะแนนเตม

160 คะแนน เรอง กฎของโอหม

6. คานวณคากระแสไฟฟาตามทกาหนดในตารางท 2.1 และ 2.2 บนทกผลลงในตาราง

7. เปรยบเทยบผลการทดลองระหวางคาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณ

8. สรปผลการทดลอง 10 9. ตอบคาถามทายการทดลอง 10 10. การเกบเครองมอ วสด อปกรณ 5

ลงชอ………………………………………..…ผประเมน

(..…………................................) ………/…………/……….

เกณฑการประเมนผลใบงานท 2

คะแนนเตม 160 คะแนน เรอง กฎของโอหม

รายการประเมนผล 1. การเตรยมเครองมอ วสด อปกรณ คะแนนเตม 5 คะแนน เตรยมเครองมอ วสด อปกรณ ครบตามทกาหนดให 5 คะแนน ไมครบ ตดคะแนนชนละ 1 คะแนน

2. การทดลองท 2.1 เมอใหคาความตานทานคงท กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา ลาดบขนการทดลอง

2.1 ตอวงจรไฟฟาการทดลองตามรปท 2.13 ยงไมเปดสวตชแหลงจายแรงดนไฟฟาคะแนน เตม 5 คะแนน

ตอวงจรไฟฟาการทดลองตามรปท 2.13 ยงไมเปดสวตชแหลงจายแรงดนไฟฟา ถกตองให 5 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน 2.2 จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจรตามรปท 2.14 โดยเรมจาก VR = 0 V และเพมแรงดนทแหลงจายไฟฟาจน VR = 2 V, 4 V, 6 V, 8 V, 10 V, และ 12 V ตามลาดบ ทกครงทปรบวดคากระแสไฟฟาบนทกคาลงในตารางท 2.1 คะแนนเตม 10 คะแนน จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจรตามรปท 2.14 โดยเรมจาก VR = 0 V และเพมแรงดนทแหลงจายไฟฟาจน VR = 2 V, 4 V, 6 V, 8 V, 10 V, และ 12 V ตามลาดบ ทกครงทปรบวดคากระแสไฟฟาบนทกคาลงในตารางท 2.1 ถกตองให 10 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน

2.3 ปดแหลงจายไฟฟาแลวทาการเปลยนตวตานทานทละ 1 ตว ตามคาในตารางท 2.1 ตามลาดบ ทาการทดลองซาขอท 1.2 จนครบทกตวตานทาน คะแนนเตม 40 คะแนน

2.3.1 ปดแหลงจายไฟฟาแลวทาการเปลยนตวตานทานทละ 1 ตว ตามคาในตารางท 2.1 ตามลาดบ ทาการทดลองซาขอท 1.2 จนครบทกตวตานทาน ถกตองให 40 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน

3. การทดลองท 2.2 เมอใหคาความตานทานคงท กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา

ลาดบขนการทดลอง 3.1 ตอวงจรไฟฟาการทดลองตามรปท 2.14 ยงไมเปดสวตชแหลงจายแรงดนไฟฟาคะแนน

เตม 5 คะแนน 3.1.1 ตอวงจรไฟฟาการทดลองตามรปท 2.14 ยงไมเปดสวตชแหลงจายแรงดนไฟฟา

ถกตองให 5 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน

3.2 จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจรตามรปท 2.14 โดยเรมจาก VR = 0 V และเพมแรงดนทแหลงจายไฟฟาจน VR = 2 V, 4 V, 6 V, 8 V, 10 V, และ 12 V ตามลาดบ ทกครงทปรบวดคากระแสไฟฟาบนทกคาลงในตารางท 2.2 คะแนนเตม 10 คะแนน

จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจรตามรปท 2.14 โดยเรมจาก VR = 0 V และเพมแรงดนทแหลงจายไฟฟาจน VR = 2 V, 4 V, 6 V, 8 V, 10 V, และ 12 V ตามลาดบ ทกครงทปรบวดคากระแสไฟฟาบนทกคาลงในตารางท 2.2 ถกตองให 10 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน

3.3 ปดแหลงจายไฟฟาแลวทาการเปลยนตวตานทานทละ 1 ตว ตามคาในตารางท 2.2ตามลาดบ ทาการทดลองซาขอท 2.2 จนครบทกตวตานทาน คะแนนเตม 40 คะแนน

ปดแหลงจายไฟฟาแลวทาการเปลยนตวตานทานทละ 1 ตว ตามคาในตารางท 2.2 ตามลาดบ ทาการทดลองซาขอท 2.2 จนครบทกตวตานทาน ถกตองให 40 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน

4. เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาโดยใหแกนตงเปนกระแสไฟฟาและแกนนอนเปนแรงดนตกครอมตวตานทาน (ใหเลอกคากระแสทคาความตานทานเพยงตวเดยว) คะแนนเตม 5 คะแนน เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาโดยใหแกนตงเปนกระแสไฟฟาและแกนนอนเปนแรงดนตกครอมตวตานทาน (ใหเลอกคากระแสทคาความตานทานเพยงตวเดยว) ถกตองให 5 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน

5. เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและคาความตานทานโดยใหแกนตงเปนกระแสไฟฟาและแกนนอนเปนคาความตานทาน (ใหเลอกคากระแสทคาแรงดนไฟฟาเพยงคาเดยว) คะแนนเตม 5 คะแนน

5.1 เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและคาความตานทานโดยใหแกนตงเปนกระแสไฟฟาและแกนนอนเปนคาความตานทาน (ใหเลอกคากระแสทคาแรงดนไฟฟาเพยงคาเดยว) ถกตองให 5 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน

6. คานวณคากระแสไฟฟาตามทกาหนดในตารางท 2.1 และ 2.2 บนทกผลลงในตาราง คะแนนเตม 5 คะแนน

6.1 คานวณคากระแสไฟฟาตามทกาหนดในตารางท 2.1 และ 2.2 บนทกผลลงในตาราง ถกตองให 5 คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน

7. เปรยบเทยบผลการทดลองระหวางคาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณ คะแนนเตม

5 คะแนน เปรยบเทยบผลการทดลองระหวางคาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณ ถกตองให 5

คะแนน ไมถกตอง ตดคะแนนจดละ 2 คะแนน 8. สรปผลการทดลอง คะแนนเตม 10 คะแนน

สรปผลการทดลองครบทกวตถประสงคเชงพฤตกรรมให 10 คะแนน ไมครบทกวตถประสงคเชงพฤตกรรม ตดคะแนนขอละ 3 คะแนน

9. ตอบคาถามทายการทดลอง คะแนนเตม 10 คะแนน ตอบคาถามทายการทดลองถกทกขอให 10 คะแนน ผด ตดคะแนนขอละ 5 คะแนน 10. การเกบเครองมอ วสด อปกรณ คะแนนเตม 5 คะแนน เกบเครองมอ วสด อปกรณ ครบตามทกาหนดให 5 คะแนน ไมครบ ตดคะแนนชนละ 1 คะแนน

แบบทดสอบหลงเรยน

คาชแจง 1. จงทาเครองหมายกากบาท (X) เลอกคาตอบทถกตองทสดเพยงขอเดยว 2. แบบทดสอบมจานวน 10 ขอ ใชเวลาทาแบบทดสอบ 20 นาท ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 1. บอกกฎของโอหมได

1.ขอใดคอกฎของโอหม

ก. R =I

E, I =

E, E = IR

ข. R =I

E, I =

R, E = IR

ค. R =E

I, I =

E, E = IR

ง. R = IE , I =R

E, E =

วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 2. คานวณหากระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานดวยกฎของโอหมได 2. ในวงจรไฟฟาหนงมแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรง 30 V มกระแสไฟฟาไหลผานหลอดไฟ 2 mA

ความตานทานของวงจรมคาเทาไร ก. 450 kΩ ข. 60 kΩ ค. 15 kΩ ง. 0.06 kΩ

วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 2. คานวณหากระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานดวยกฎของโอหมได 3. ในวงจรไฟฟามตวตานทานทมคา 5 kΩ กระแสไฟฟาไหลผาน 2.5 mA แรงดนไฟฟาทแหลงจายมคา

เทาไร ก. 12.5 V ข. 7.5 V ค. 2 V ง. 0.5 V

วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 2. คานวณหากระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานดวยกฎของโอหมได 4. จงหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน 200 Ω และมแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน 40 V ก. 8 kA ข. 5 A ค. 200 mA ง. 100 mA วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 3. อธบายความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานได

5. จะมผลอยางไรหากในวงจรไฟฟามคาความตานทานลดลง ก. กระแสไฟฟาลดลง ข. กระแสไฟฟาเพมขน ค. แรงดนไฟฟาลดลง ง. แรงดนไฟฟาเทาเดม วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 3. อธบายความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานได

6. จะมผลอยางไรระหวางแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟาหากในวงจรไฟฟาใหคาความตานทานมคาคงท ก. แรงดนไฟฟาเพม กระแสไฟฟาลด ข. แรงดนไฟฟาลด กระแสไฟฟาเพม ค. แรงดนไฟฟาลด กระแสไฟฟาเทาเดม ง. แรงดนไฟฟาลด กระแสไฟฟาลด วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 4. บอกความหมายของกาลงไฟฟาได

7. กาลงไฟฟาคออะไร ก. กาลงไฟฟาทใชไปในระยะเวลาหนง ข. อตราทพลงงานไฟฟาถกใชไปในระยะเวลาหนง ค. ผลคณของความตานทานกบกระแสไฟฟา ง. กาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 5. คานวณหากาลงไฟฟาได

8. ในวงจรไฟฟาหนง หลอดไฟมความตานทาน 25 Ω ใชกบแรงดนไฟฟา 3 V กาลงไฟฟาทหลอดไฟมคาเทาไร

ก. 225 W ข. 208.3 W ค. 75 W ง. 0.36 W

วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 6. บอกความหมายของพลงงานไฟฟาได

9. พลงงานไฟฟาคอขอใด

ก. กาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา ข. พลงงานทใชไปในระยะเวลาหนง ค. พลงงานทแหลงจายไฟฟา ง. ผลคณของแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา วตถประสงคเชงพฤตกรรมขอท 7. คานวณหาพลงงานไฟฟาได 10. สนามกฬาใชหลอดไฟจานวน 4 หลอด ขนาดหลอดละ 500 W ใชงานนาน 4 ชวโมง จะใชพลงงาน

ไฟฟาไปเทาไร ก. 0.5 ยนต ข. 2 ยนต ค. 4 ยนต ง. 8 ยนต

กระดาษคาตอบแบบทดสอบหลงเรยน

คาสง จงทาเครองหมายกากบาท (X) เลอกคาตอบทถกตองทสดเพยงขอเดยว ลงในชองของ กระดาษคาตอบ

ชอ – สกล ......................................................... เลขท ........ ชน ..........................

สรปผล เตม 10

คะแนนเกบ 10 คะแนนได เกณฑการประเมน ทาแบบทดสอบได 9 – 10 คะแนน ระดบคณภาพ ดมาก ทาแบบทดสอบได 7 – 8 คะแนน ระดบคณภาพ ด ทาแบบทดสอบได 5 – 6 คะแนน ระดบคณภาพ พอใช ทาแบบทดสอบได 0 – 4 คะแนน ระดบคณภาพ ปรบปรง

ขอ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ใบประเมนผลคณธรรม จรยธรรม

ชอ-สกล……………………………………………………………………………………………………..ชน……………..กลม……………

คณธรรม จรยธรรม 30 1 2 3

1. ความรบผดชอบ : มอปกรณการเรยนครบถวน สงงานครบ 3 2. ความมวนย : ปฏบตตามกฎระเบยบ แตงกายเรยบรอย 3 3. การตรงตอเวลา : เขาเรยนตรงเวลา ทางานสงตามกาหนด 3 4. ความมมนษยสมพนธ : มนาใจชวยเหลอผอน 3 5. ความรทกษะและวชาชพ : ปฏบตงานได 3 6. ความสนใจใฝหาความร : ขยนและสนใจในการเรยน 3 7. ศกษาขอมลอยางเปนระบบ : ทาความเขาใจกอนปฏบต 3 8. ทาตามลาดบขน : ทาตามลาดบขนตอนความสาคญ 3 9. ประหยด เรยบงาย ไดประโยชนสงสด : แกปญหาดวย

ความเรยบงายและประหยด 3

10.การมสวนรวม : มสวนรวมในการทางานกลม 3

หมายเหต การประเมนสามารถทาทละขอหรอหลายขอและทาไดทงขณะกอนหรอระหวาง หรอหลงเรยน เกณฑการประเมน

1 หมายถง ตองปรบปรง 2 หมายถง พอใช 3 หมายถง ด

ลงชอ………………………………………..…ผประเมน

(..…………................................) ………/…………/……….

เอกสารอางอง

รหส 2104-2002 ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สปดาหท 3 หนวยท 2 : กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน 4 ชวโมง

กตตกร ขนแกลว. (2556). ทฤษฎและการวเคราะหวงจรไฟฟากระแสตรง. กรงเทพฯ: โอ.เอส. พรนตง เฮาส. ชด อนทะส. (2540). วงจรไฟฟากระแสตรง. กรงเทพฯ: เมดทรายพรนตง. ธารงศกด หมนกาหรม.. (2556). วงจรไฟฟากระแสตรง. นนทบร: ศนยหนงสอเมองไทย. บรรจง จนทมาศ. (2557). ทฤษฎวงจรไฟฟากระแสตรง. พมพครงท 23. กรงเทพฯ: พมพดการพมพ. บญลา ศกดภทรนนท. (2558). วงจรไฟฟากระแสตรง. นนทบร: ศนยหนงสอเมองไทย. พนธศกด พฒมานตพงศ. (2556). งานไฟฟาและอเลกทรอนกสเบองตน. กรงเทพฯ: ศนยสงเสรมวชาการ. ไมตร วรวฒจรรยากล. (2553). ทฤษฎวงจรไฟฟา เลม 2 (ฉบบปรบปรงใหม). พมพครงท 9. กรงเทพฯ: ส.เอเซยเพรส. วราภรณ ทมชาต. (2556). วงจรไฟฟากระแสตรง. กรงเทพฯ: รตนโรจนการพมพ. วษณ บวเทศ. (2558). การวเคราะหวงจรไฟฟากระแสตรง. กรงเทพฯ: ปญญาชน. วโรจน รตนวจารณ. (2557). วงจรไฟฟากระแสตรง. กรงเทพฯ: ส.เตมรกการพมพ. ไวพจน ศรธญ และคณศร จนทรโสดา. (2558). วงจรไฟฟากระแสตรง. กรงเทพฯ: เอสเคเอส อนเตอร การพมพ ศรศกด นอยไรภม. (2557). วงจรไฟฟากระแสตรง. กรงเทพฯ: ศนยสงเสรมวชาการ. Charles K. Alexander, Matthew N.O. Sadiku. (2004). Fundamentals of Electric Circuits. Second Edition. Singapore : McGraw-Hill. Meade, Russell. (2005). Foundations of Electronics : Circuits and Devices. Singapore : Thomson Learning. Thomas L. Floyd.(2003). Principles of Electric Circuits Conventional Current. (7th ed). New Jersey : Prentice-Hall. Tony R. Kuphaldt. Lessons In Electric Circuits, Volume I-DC. [online]. Available from :

http://www.openbookproject.net//electricCircuits/DC/DC.pdf (12 Mar 2016).

ภาคผนวก

เฉลยแบบฝกหด

เฉลยใบงาน

เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน – หลงเรยน

ใบสรปการประเมนผล

สอ Power Point

ใบเฉลยแบบฝกหด

ตอนท 1 จงเตมคาในชองวางหรอใหความหมายของคาตอไปน 1. กฎของโอหมกลาวไววา “ในวงจรไฟฟาใดๆ กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา และแปรผกผนกบความตานทานไฟฟา” 2. จงอธบายความสมพนธของกระแสไฟฟากบแรงดนไฟฟาตามกฎของโอหม กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา สรปไดวาถาเพมแรงดนไฟฟาในวงจรในขณะทความตานทานคงทจะไดรบกระแสไฟฟามากขนและถาลดแรงดนไฟฟา กระแสไฟฟากจะลดตามลงเปนสดสวนกนไป 3. จงอธบายความสมพนธของกระแสไฟฟากบคาความตานทานไฟฟาตามกฎของโอหม กระแสไฟฟาจะแปรผกผนกบความตานทานไฟฟา สรปไดวา ถาเพมความตานทานในวงจรในขณะทแรงดนไฟฟาคงทจะไดรบกระแสไฟฟานอยลงและถาลดคาความตานทานในวงจรคากระแสไฟฟาจะเพมขน 4. จงเขยนสมการหาคากระแสไฟฟา, แรงดนไฟฟาและคาความตานทานไฟฟาตามกฎของโอหม หากระแสไฟฟาไดจาก

หาแรงดนไฟฟาไดจาก

E = IR หาความตานทาน ไดจาก

5. จงอธบายความหมายของพลงงานไฟฟา พรอมใชสตรประกอบคาอธบาย พลงงานไฟฟา หมายถง ความสามารถในการทางานหรอกาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา หาไดจากผลคณของกาลงไฟฟาและเวลาทใชงาน พลงงานไฟฟาเขยนแทนดวย W มหนวยเปน วตต-วนาท (Ws) หรอ วตต-ชวโมง (Wh) หรอ ยนต (Unit) คอพลงงานไฟฟาทเกดจากการใชกาลงไฟฟา 1,000 วตต เปนเวลา 1 ชวโมง เขยนเปนสมการดงน

W = Pt โดย W = พลงงานไฟฟา มหนวยเปน วตต-วนาท (Ws) หรอ วตต –ชวโมง (Wh)

P = กาลงไฟฟา มหนวยเปน วตต (W) t = เวลา มหนวยเปน วนาท (s) หรอ ชวโมง (h) 6. จงอธบายความหมายของกาลงไฟฟา พรอมใชสตรประกอบคาอธบาย กาลงไฟฟา หมายถง อตราการทางานหรออตราทพลงงานไฟฟาถกเปลยนแปลง หรอใชไปในชวงระยะเวลาหนง อาจอยในรปของความรอน แสง เชน เมอมกระแสไหลผานตวตานทาน การชนกนของอเลกตรอนทเคลอนทผานความตานทานจะทาใหเกดความรอนเปนผลมาจากการเปลยนไปของพลงงานไฟฟา ซงเปนกาลงสนเปลองในวงจรไฟฟาเสมอ เปนตน กาลงไฟฟาหาไดจากผลคณของแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟา กาลงไฟฟาเขยนแทนดวย P มหนวยเปนวตต (W) เขยนสมการไดดงน

P = EI โดย P = กาลงไฟฟา มหนวยเปน วตต (W) E = แรงดนไฟฟา มหนวยเปน โวลต (V) I = กระแสไฟฟา มหนวยเปน แอมแปร (A) นอกจากนยงสามารถหากาลงไฟฟาในเทอมของความตานทานได ดงน

P = RI2

ตอนท 2 จงแสดงวธทา 2.1 จากรปจงใชกฎของโอหมหาคาตอไปน

I= 5 A25 V

VR E R

10 V E

40 Ω +

I= 1.5 A +

ก) ข) ค) รปท 2.20 วงจรไฟฟาตามแบบฝกหดท 2.1

ก) จากรป ก) ตวตานทานมคาเทาไร วธทา

∴ ความตานทานในวงจร = 5 โอหม ข) จากรป ข) กระแสทไหลในวงจรมคาเทาไร วธทา

= Ω20

= A0.5 ∴ กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน = 0.5 แอมแปร

ค) จากรป ค) แรงดนไฟฟาทจายใหวงจรมคาเทาไร วธทา E = IR = 40A1.5 Ω×

= V60 ∴ แรงดนไฟฟาทแหลงจาย = 60 โวลต

2. จงหาคาความตานทานของวงจรไฟฟา เมอตวตานทานมกาลงไฟฟา 350 W แรงดนไฟฟา 20 V วธทา

= W350

= Ω 1.14 ∴ คาความตานทานไฟฟาของวงจรไฟฟา = 1.14 โอหม 3. จงหากระแสไฟฟาในวงจรไฟฟาทไหลผานตวตานทาน 100 Ω ทาใหเกดกาลงไฟฟา 500 W วธทา

= Ω100

= A2.24 ∴ กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน = 2.24 แอมแปร 4. จงหากาลงไฟฟาทตวตานทานในวงจรไฟฟาทมกระแสไฟฟาไหลผานความตานทาน 50 µA แรงดนไฟฟา 100 V วธทา จากโจทยบอกคา E และ I หากาลงไฟฟาไดโดย

P = EI = A 50 V100 µ×

= A1050 V100 -6××

= W105000 -6×

= W10105 -63××

= W105 -3×

= mW 5 ∴ กาลงไฟฟา = 5 มลลวตต 5. เตารดขนาด 1,500 W ใชงานวนละ 3 ชวโมง และหลอดไฟขนาด 40 W ใชงานวนละ 10 ชวโมง ถาคา ไฟยนตละ 2.50 บาท ในหนงเดอนตองเสยคาไฟฟาเทาไร

วธทา จากสมการ W = Pt เตารดขนาด 1,500 W ใชงานวนละ 3 ชวโมง = 3 1,500 × = 4,500 วตต-ชวโมง (Wh) หลอดไฟขนาด 40 W ใชงานวนละ 10 ชวโมง = 1040× = 400 วตต-ชวโมง (Wh) รวมใชพลงงานทงหมดวนละ = 4004,500 + = 4,900 วตต-ชวโมง (Wh) ใชนาน 30 วน ใชพลงงาน (หนงเดอน) = 30900,4 × = 000,147 วตต-ชวโมง (Wh) แปลงใหเปนยนต (1 ยนต เทากบ 1,000 วตต-ชวโมง)

จะได = 000,1

000,147 = 147 ยนต

ตองจายคาไฟเดอนน (ยนตละ 2.50 บาท) = 50.2147 × = 5.367 บาท

∴ ตองจายคาไฟเดอนน = 367 บาท 50 สตางค

เฉลยใบงานท 2

1. การทดลองท 2.1 เมอใหคาความตานทานคงท กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา

ตารางท 2.1 ตารางบนทกผลการทดลองท 2.1

คากระแสไฟฟาท ตวตานทาน (mA)

คา VR 100 ΩΩΩΩ 470 ΩΩΩΩ 680 ΩΩΩΩ 1 kΩΩΩΩ 3.3 kΩΩΩΩ

ทดลอง คานวณ ทดลอง ทดลอง ทดลอง ทดลอง คานวณ 2 V 20.30 20 4.30 2.95 2.00 609.76 µ 606.07 µ 4 V 40.61 40 8.60 5.90 4.01 1.22 1.21 6 V 60.91 60 12.90 8.85 6.01 1.83 1.82 8 V 81.22 80 17.20 11.80 8.02 2.44 2.42 10 V 101.52 100 21.51 14.75 10.02 3.05 3.03 12 V 121.83 120 25.81 17.70 12.02 3.66 3.64

หมายเหต ผลทไดจากการทดลองควรมคาใกลเคยงกบในตารางอาจมความแตกตางไดขนอยกบความผดพลาดของคาอปกรณ และเครองมอทใชในการทดลอง

2. การทดลองท 2.2 เมอใหคาแรงดนไฟฟาคงท กระแสไฟฟาจะแปรผกผนตรงกบคาความตานทาน ตารางท 2.2 ตารางบนทกผลการทดลองท 2.2

คากระแสไฟฟาทวดไดทตวตานทาน (mA) เมอคา VR มคาดงน คา R 2 V 4 V 6 V 8 V 10 V 12 V

ทดลอง คานวณ ทดลอง ทดลอง ทดลอง ทดลอง ทดลอง คานวณ 100 ΩΩΩΩ 20.30 20 40.61 60.91 81.22 101.52 121.83 120 470 ΩΩΩΩ 4.30 4.26 8.60 12.90 17.20 21.51 25.81 25.53 680 ΩΩΩΩ 2.95 2.94 5.90 8.85 11.80 14.75 17.70 17.65 1 kΩΩΩΩ 2.00 2 4.01 6.01 8.02 10.02 12.02 12

3.3 kΩΩΩΩ 609.76 µ 606.06 µ 1.22 1.83 2.44 3.05 3.66 3.64

หมายเหต ผลทไดจากการทดลองควรมคาใกลเคยงกบในตารางอาจมความแตกตางไดขนอยกบความผดพลาดของคาอปกรณ และเครองมอทใชในการทดลอง

3. เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาโดยใหแกนตงเปนกระแสไฟฟาและแกนนอนเปนแรงดนตกครอมตวตานทาน (ใหเลอกคากระแสไฟฟาทคาความตานทานเพยงตวเดยว)

VR (V)

I (mA)

2 4 6 8 10 12

รปท 2.15 กราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟา เมอคาความตานทานคงท

คาความตานทาน ทเลอก...100 Ω...

4. เขยนกราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและคาความตานทานโดยใหแกนตงเปนกระแสไฟฟาและแกนนอนเปนคาความตานทาน (ใหเลอกคากระแสไฟฟาทคาแรงดนไฟฟาเพยงคาเดยว)

R (Ω)

I (mA)

100 470 680 1 k 3.3 k

รปท 2.15 กราฟแสดงความสมพนธของกระแสไฟฟาและคาความตานทาน เมอคาแรงดนไฟฟาคงท

5. คานวณคากระแสไฟฟาตามทกาหนดในตารางท 2.1 และ 2.2 บนทกผลลงในตาราง

แสดงวธคานวณคากระแสไฟฟา ตามตารางบนทกผลการทดลองท 2.1 ตามตารางบนทกผลการทดลองท 2.2

ขณะท R = Ω100

V2 = mA 20

ขณะท V = 2 V

V2 = mA 20

คาแรงดนไฟฟา ทเลอก....12 V......

V4 = mA 40

V6 = mA 60

V8 = mA 80

V10 = mA 100

V12 = mA 120

ขณะท R = Ω100

Ωk3.3

V2 = A 606.06µ

Ωk3.3

V4 = mA 1.21

Ωk3.3

V6 = mA 1.81

Ωk3.3

V8 = mA 2.42

Ωk3.3

V10 = mA 3.03

Ωk3.3

V12 = mA 3.63

V2 = mA 4.26

V2 = mA 2.94

V2 = mA 2

Ωk3.3

V2 = A 606.06µ

ขณะท V = 12 V

V12 = mA 120

V12 = mA 25.6

V12 = mA 17.64

V12 = mA 12

Ωk3.3

V12 = mA 3.64

6. เปรยบเทยบผลการทดลองระหวางคาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณ ตารางท 2.3 เปรยบเทยบคาแรงดนไฟฟาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณจากตารางท 2.1

คา VR คากระแสไฟฟาท ตวตานทาน (mA)

100 ΩΩΩΩ 3.3 kΩΩΩΩ ทดลอง คานวณ ทดลอง คานวณ

2 V 20.30 20 609.76 µ 606.07 µ 4 V 40.61 40 1.22 1.21 6 V 60.91 60 1.83 1.82 8 V 81.22 80 2.44 2.42 10 V 101.52 100 3.05 3.03 12 V 121.83 120 3.66 3.64

คาทไดจากการทดลองจะมคาแตกตางจากคาทไดจากการคานวณเลกนอยเปนเพราะวาขนอยกบความผดพลาดของคาอปกรณ และเครองมอทใชในการทดลอง ตารางท 2.4 เปรยบเทยบคากระแสไฟฟาทไดจากการวดกบคาทไดจากการคานวณจากตารางท 2.2

คา R คากระแสไฟฟาทวดไดทตวตานทาน (mA) เมอคา VR มคาดงน

2 V 12 V ทดลอง คานวณ ทดลอง คานวณ

100 ΩΩΩΩ 20.30 20 121.83 120 470 ΩΩΩΩ 4.30 4.26 25.81 25.53 680 ΩΩΩΩ 2.95 2.94 17.70 17.65 1 kΩΩΩΩ 2.00 2 12.02 12

3.3 kΩΩΩΩ 609.76 µ 606.06 µ 3.66 3.64

คาทไดจากการทดลองจะมคาแตกตางจากคาทไดจากการคานวณเลกนอยเปนเพราะวาขนอยกบความผดพลาดของคาอปกรณ และเครองมอทใชในการทดลอง

สรปผลการทดลอง

กฎของโอหมเปนกฎของความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทานไฟฟา ซงกลาวไววา “ในวงจรไฟฟาใด ๆ กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา และแปรผกผนกบความตานทานไฟฟา” เปนไปตามสตร E = IR ,R = IE / และ I = RE / การนาไปใชงานตองระวงเรองปรมาณของหนวยขยาย เนองจากคาในวงจรไฟฟามมากหลายขนาดจงตองแปลงคาใหสามารถคานวณคาไดงายๆ คาถามทายการทดลอง 1. จากคาทวดไดในตาราง 2.1 เมอความตานทานคงท แตแรงดนไฟฟาเพมขน กระแสไฟฟาจะเปนอยางไร

เมอใหความตานทานมคาคงท และคอย ๆ เพมแรงดนไฟฟา จะพบวากระแสไฟฟาจะเพมขนตามไปดวยเปนอตราสวนทเทากน สรปไดวา ถาเพมแรงดนไฟฟาในวงจรในขณะทความตานทานคงทจะไดรบกระแสไฟฟามากขน

2. จากคาทวดไดในตาราง 2.2 เมอแรงดนไฟฟาคงท แตความตานทานเพมขน กระแสไฟฟาจะเปนอยางไร

เมอใหแรงดนไฟฟามคาคงท แลวความตานทานเปลยนคาโดยคอย ๆ เพมคาความตานทาน พบวากระแสไฟฟาจะลดลง สรปไดวา ถาเพมความตานทานในวงจรในขณะทแรงดนไฟฟาคงทจะไดรบกระแสไฟนอยลง

ใบเฉลยแบบทดสอบกอนเรยน - หลงเรยน

รหสวชา 2104-2002 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง หนวยท 2

หนวยท 2 : กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน จานวน 10 ขอ

ขอ เฉลย

10 ง

หลงเรยน กอนเรยน

ขอ เฉลย

10 ง

ใบสรปการประเมนผล รหส 2104-2002 ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สปดาหท 3-4 หนวยท 2 : กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน

จานวน 4 ชวโมง

ชอ-สกล……………………………………………………………………………………………………..ชน……………..กลม……………

รายการประเมนผล คะแนนเตม คะแนนทได 1. แบบทดสอบกอนเรยน 10

2. ใบแบบฝกหด 60

3. ใบงาน 160

4. แบบทดสอบหลงเรยน 10

5. คณธรรม จรยธรรม 30

ลงชอ………………………………………..…ผประเมน

(..…………................................) ………/…………/……….

วชาวงจรไฟฟากระแสตรง 2104-2002

หนวยท 2 สปดาหท 3 ลาดบท 1

หนวยท 2

กฎของโอหม กาลงงานและพลงงาน

จดประสงคการเรยนการสอนจดประสงคการเรยนการสอน

จดประสงคทวไป เพอใหนกเรยนมความร ความเขาใจกฎของโอหม ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทานตามกฎของโอหม กาลงไฟฟาและพลงงานไฟฟา

จดประสงคเชงพฤตกรรม1. บอกกฎของโอหมได2. คานวณหากระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทาน

ดวยกฎของโอหมได3. อธบายความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและ

ความตานทานได4. บอกความหมายของกาลงไฟฟาได5. คานวณหากาลงไฟฟาได6. บอกความหมายของพลงงานไฟฟาได7. คานวณหาพลงงานไฟฟาได

จดประสงคการเรยนการสอนจดประสงคการเรยนการสอน

2.1 กฎของโอหม

2.2 ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และ

ความตานทาน

2.3 การประยกตใชกฎของโอหม

2.4 พลงงานไฟฟา

2.5 กาลงไฟฟา

สาระการเรยนร สาระการเรยนร

2.1 กฎของโอหม2.1 กฎของโอหมกฎของโอหมเปนกฎของความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา

และความตานทานไฟฟา ไดมการทดลองชวงในป ค.ศ.1787-1854 โดยนกวทยาศาสตรชาวเยอรมนชอ ยอรจ ไซมอน โอหม (George Simon Ohm)ไดคนพบกฎของโอหม (Ohm’s Law) ซงกลาวไววา “ในวงจรไฟฟาใด ๆ กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา และแปรผกผนกบ

ความตานทานไฟฟา”

รปท 2.1 นกวทยาศาสตรชาวเยอรมน ชอ ยอรจ ไซมอน โอหมทมา : http://www.facts-about.org.uk/famous-people-facts-starting-with-g/georg-simon-ohm.htm

I = กระแสไฟฟา (Current) มหนวยเปน แอมแปร (A)

E = แรงดนไฟฟา (Voltage) มหนวยเปน โวลต (V)

R = ความตานทาน (Resistor) มหนวยเปน โอหม (Ω)

กฎของโอหม

E=10V R=9Ω +

จากวงจรไฟฟาในรปท 2.4 จงคานวณหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน

วธทา

∴ กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน 1.11 แอมแปร

ตวอยางท 2.1

ตวอยางท 2.2 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.5 จงคานวณหาคาความตานทานในวงจร

E=10V R +

=∴ ความตานทานในวงจร 5 โอหม=

วธทา

ตวอยางท 2.3จากวงจรไฟฟาในรปท 2.6 จงคานวณหาคาแรงดนไฟฟาทแหลงจาย

วธทา E = IR

8A3 Ω×=

∴ แรงดนไฟฟาทแหลงจาย 24 โวลต=

2.2 ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน

R=1 Ω

E (V) I (A)2 24 46 68 810 10

ตารางท 2.1 แสดงคากระแสไฟฟาเมอปรบแรงดนไฟฟาเพมขน

I = ER

(ก) แรงดนไฟฟาเพม กระแสไฟฟาเพม

I = ER

(ข) แรงดนไฟฟาลด กระแสไฟฟาลด

รปท 2.8 ความสมพนธเมอใหความตานทานมคาคงท

2.2 ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทาน (ตอ)

ตารางท 2.2 แสดงคากระแสไฟฟาเมอปรบความตานทานเพมขน

รปท 2.9 วงจรไฟฟาทกาหนดใหแรงดนไฟฟามคาคงท (ก) ความตานทานไฟฟาเพม กระแสไฟฟาลด

I = ER

(ข) ความตานทานไฟฟาลด กระแสไฟฟาเพม

รปท 2.10 ความสมพนธเมอใหแรงดนไฟฟามคาคงท

E=10V +

R (ΩΩΩΩ) I (A)2 54 2.56 1.678 1.2510 1

I = ER

รปท 2.11 การตนเปรยบเทยบความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทานทมา : https://www.build-electronic-circuits.com/ohms-law/

“ถาคณเพมแรงดนไฟฟาในวงจรในขณะทความตานทานคงทคณจะไดรบกระแสไฟฟามากขนถาคณเพมความตานทานในวงจรในขณะทแรงดนไฟฟาคงทคณจะไดรบกระแสไฟนอยลง”

2.3 การประยกตใชกฎของโอหม2.3.1 การหาคากระแสไฟฟาเมอทราบคาแรงดนไฟฟาและความตานทานไฟฟา

ตวอยางท 2.4 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.12 จงคานวณหาคากระแสไฟฟาในหนวยมลลแอมแปร

E= 30 V +

R= 3 kΩ

VR=Ω× 3103

A1010 3−×= mA 10=

∴ กระแสไฟฟา 10 มลลแอมแปร=

2.3 การประยกตใชกฎของโอหม (ตอ)2.3.1 การหาคากระแสไฟฟาเมอทราบคาแรงดนไฟฟาและความตานทานไฟฟา

ตวอยางท 2.5 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.13 จงคานวณหาคากระแสไฟฟาในหนวยไมโครแอมแปร

VR=Ω× 6104

A105 6−×= =

∴ กระแสไฟฟา 5 ไมโครแอมแปร=

E=20V +

R= 4 MΩ

A 5 µ

2.3 การประยกตใชกฎของโอหม (ตอ)

∴แรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน 120 มลลโวลต=

2.3.2 การหาคาแรงดนไฟฟาเมอทราบคากระแสไฟฟาและความตานทานไฟฟาตวอยางท 2.6 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.14 จงคานวณหาคาแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน

R=20Ω

20A106 -3Ω××IR

V10120 3−× mV 120

∴แรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน 112 โวลต=

2.3.2 การหาคาแรงดนไฟฟาเมอทราบคากระแสไฟฟาและความตานทานไฟฟาตวอยางท 2.7 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.15 จงคานวณหาคาแรงดนไฟฟาทแหลงจายไฟฟาเมอมกระแสไฟฟาไหลในวงจร 20 มลลแอมแปร

105.6A1020 3-3Ω×××IR

V10112 0× V112

R= 5.6 kΩ

∴ความตานทานในวงจร 12.5 โอหม=

2.3.3 การหาคาความตานทานไฟฟาเมอทราบคากระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาตวอยางท 2.8 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.16 จงคานวณหาคาความตานทานในวงจรททาใหกระแสไหลในวงจรได 2 แอมแปร

E=25V R +

V25Ω12.5

∴ความตานทานในวงจร 3 กโลโอหม=

2.3.3 การหาคาความตานทานไฟฟาเมอทราบคากระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาตวอยางท 2.9 จากวงจรไฟฟาในรปท 2.17 จงคานวณหาคาความตานทานในวงจรเมอคาคากระแสไฟฟาจากแอมมเตอรได 4 มลลแอมแปร และอาคาจากโวลตมเตอรไดคาแรงดนไฟฟาได 12 โวลต

I1=4mAA+ -

= =mA4

V123-×

Ω× 3103 Ωk3=

2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)พลงงานไฟฟา หมายถง ความสามาถในการทางานหรอกาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา หาไดจากผลคณของกาลงไฟฟาและเวลาทใชงาน พลงงานไฟฟาเขยนแทนดวย มหนวยเปน วตต-วนาท (Ws) หรอ วตต-ชวโมง (Wh) หรอ ยนต (Unt) คอพลงงานไฟฟาทเกดจาดการใชกาลงไฟฟา 1,000 วตต เปนเวลา 1 ชวโมง เขยนเปนสมการดงน

W = Pt

โดย พลงงานไฟฟา มหนวยเปน วตต-วนาท (Ws) หรอวตต –ชวโมง (Wh)

กาลงไฟฟา มหนวยเปน วตต (W)

เวลา มหนวยเปน วนาท (s) หรอ ชวโมง (h)

2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy) (ตอ)2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy) (ตอ)

ตวอยางท 2.10 จงแปลยนสวนขยายหนวยใหอยในรปอยางงาย ก) 0.055 W ข) 0.000123 ค) 2,500 W ง) 15,000,000 W วธทา

ก) 0.055 W = W1055 -3× = mW55

ข) 0.000123 = W10123 -6× = W123µ

ค) 2,500 W = W102.5 3× = kW2.5

ง) 15,000,000 W = W1015 6× = MW55

2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)(ตอ)2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)(ตอ)

ตวอยางท 2.11 เปดหลอดไฟ 5 ชวโมง ใชพลงงานไป 2 ยนต จงหากาลงไฟฟาของหลอดน วธทา จากสมการ W = Pt

จะได P = t

10002×

= W400 ∴ กาลงไฟฟาของหลอด = 400 วตต

2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)(ตอ)2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)(ตอ)ตวอยางท 2.12 เปดหลอดไฟขนาด 40 W จานวน 3 หลอด วนละ 10 ชวโมง และหลอดประหยดไฟ 36 Wจานวน 5 หลอด วนละ 10 ชวโมง ตองจายคาไฟเดอนนเทาไร ถาคาไฟยนตละ 3 บาท วธทา จากสมการ W = Pt หลอดไฟขนาด 40 W 3 หลอด ใชพลงงาน = 103)(40 ×× = 1,200 วตต-ชวโมง (Wh) หลอดประหยดไฟ 36 W 5 หลอด ใชพลงงาน = 5)536( ×× = 900 วตต-ชวโมง (Wh) รวมใชพลงงานทงหมด = 9001,200 + = 2,100 วตต-ชวโมง (Wh) ใชนาน 30 วน ใชพลงงาน = 30100,2 × = 000,63 วตต-ชวโมง (Wh)

2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)(ตอ)2.4 พลงงานไฟฟา (Electrical Energy)(ตอ)ตวอยางท 2.12 เปดหลอดไฟขนาด 40 W จานวน 3 หลอด วนละ 10 ชวโมง และหลอดประหยดไฟ 36 Wจานวน 5 หลอด วนละ 10 ชวโมง ตองจายคาไฟเดอนนเทาไร ถาคาไฟยนตละ 3 บาท

แปลงใหเปนยนต ( 1 ยนต เทากบ 1,000 วตต-ชวโมง)

จะได = 000,1

000,63 = 63 ยนต

ตองจายคาไฟเดอนน = 363× = 189 บาท

∴ ตองจายคาไฟเดอนน = 189 บาท

วธทา (ตอ)

2.5 กาลงไฟฟา (Electrical Power)2.5 กาลงไฟฟา (Electrical Power)

กาลงไฟฟา หมายถง อตราการทางานหรออตราทพลงงานไฟฟาถกเปลยนแปลง หรอใชไปในชวงระยะเวลาหนง อาจอยในรปของความรอน แสง

กาลงไฟฟาหาไดจากผลคณของแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟา กาลงไฟฟาเขยนแทนดวย P มหนวยเปนวตต (W) เขยนสมการไดดงน

P = EI

(2-5)โดย

กาลงไฟฟา มหนวยเปน วตต (W)แรงดนไฟฟา มหนวยเปน โวลต (V)กระแสไฟฟา มหนวยเปน แอมแปร (A)

2.5 กาลงไฟฟา (Electrical Power)2.5 กาลงไฟฟา (Electrical Power)

นอกจากนยงสามารถหากาลงไฟฟาในเทอมของความตานทานได ดงน จาก สมการ E = IR แทนคาลงในสมการท (2-5) จะได

P = IIR)( ดงนน P = RI

2 (2-6)

จาก สมการ I = R

แทนคาลงในสมการท (2-5) จะได

(ตอ)

(ตอ)2.5 กาลงไฟฟา (Electrical Power)2.5 กาลงไฟฟา (Electrical Power)

R = 2I

ดงนน (2-7)

จากสมการท( 2-5), (2-6) และ (2-7) สามารถเปลยนแปลงไดเปนอกหลายสมการดงน

จากสมการ

จะได (2-8)

และ (2-9)=

จากสมการ P = EI

จะได I = E

P (2-10)

และ E = I

P (2-11)

จาก สมการ P = R

จะได R = P

(2-12)

และ E = PR (2-13)

(2-11)

จากการเปลยนแปลงสมการขางตนสามารถสรปเปนสมการเพอหาคาทางไฟฟาประกอบดวย แรงดนไฟฟา (E) กระแสไฟฟา (I) ความตานทานไฟฟา (R) และกาลงไฟฟา (P) ไดดงรปท 2.18

ตวอยางท 2.13 ในวงจรไฟฟามความตานทาน 3 Ω ตออนกรมอยกบแบตเตอรแรงดนไฟฟา 9 V จงหาคากาลงไฟฟาทเกดขน วธทา วธท 1

จาก I = R

= Ω 3

= A3 จะได P = EI

= A3 V9 ×

ตวอยางท 2.13 ในวงจรไฟฟามความตานทาน 3 Ω ตออนกรมอยกบแบตเตอรแรงดนไฟฟา 9 V จงหาคากาลงไฟฟาทเกดขน

วธทาวธท 2

P = RI2

Ω× 3 A32=

วธท 3

W27=∴ กาลงไฟฟา 27 วตต

ตวอยางท 2.14 จากรปจงหาคากาลงไฟฟาของวงจรไฟฟาทใหมาตอไปน

I=5A25V

วธทาจากรปท 2.15 ก) โจทยบอกคา E และ I หากาลงไฟฟาไดโดย

รปท 2.19 ก) วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.14

P = EI

= A5 V25 ×

= W125

∴ กาลงไฟฟา 27 วตต

วธทาจากรปท 2.15 ข)โจทยบอกคา VR = E และ R หากาลงไฟฟาไดโดย

รปท 2.19 ข) วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.14

=Ω 20

V102= W5

วธทาจากรปท 2.15 ค)โจทยบอกคา I และ R หากาลงไฟฟาไดโดย

รปท 2.19 ค) วงจรไฟฟาตามตวอยางท 2.14

I=1.5A +

P = RI2

= Ω× 40 A1.52

=∴ กาลงไฟฟา 90 วตต

ตวอยางท 2.15 จงหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานขนาด 1 kΩ ททาใหกาลงไฟฟา 500 Wวธทา

= Ωk1

= Ω1000

= A0.707 = A10707 -3× = mA 707 ∴ กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน = 707 มลลแอมแปร

ตวอยางท 2.16 จงหาคาความตานทานไฟฟาของหลอดไฟ ขนาด 24 V / 80 W เมอเปดสวตชใหหลอดสวาง วธทา

= Ω 7.2 ∴ คาความตานทานไฟฟาของหลอดไฟ = 7.2 โอหม

สรป กฎของโอหม

E = IR R = IE / I = RE /

กฎของโอหมเปนกฎของความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟา และความตานทานไฟฟา ซงกลาวไววา “ในวงจรไฟฟาใด ๆ กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา และแปรผกผนกบความตานทานไฟฟา” เปนไปตามสตร

การไปใชงานตองระวงเรองปรมาณของหนวยขยาย เนองจากคาในวงจรไฟฟามมากหลายขนาดจงตองแปลงคาใหสามารถคานวณคาไดงายๆ

สรป (ตอ) พลงงานไฟฟา

พลงงานไฟฟา คอ ความสามารถในการทางานหรอกาลงไฟฟาทถกใชไปใน 1 หนวยเวลา หาไดจากผลคณของกาลงไฟฟาและเวลาทใชงาน มหนวยเปน วตต-วนาท (Ws) หรอ วตต-ชวโมง (Wh) หรอ ยนต (Unit) เปนไปตามสตร

W = Pt

สรป (ตอ) กาลงไฟฟา

กาลงไฟฟา คอ อตราการทางานหรออตราทพลงงานไฟฟาถกเปลยนแปลง หรอใชไปในชวงระยะเวลาหนง อาจอยในรปของความรอน แสง เปนตน กาลงไฟฟาหาไดจากผลคณของแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟา เปนไปตามสตร

P = EI

2.3 รายละเอยดแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC

รปท 2.7 แสดงรายละเอยดแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC

เรอง กฎของโอหม

รายละเอยดแหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC มดงน

หมายเลข 1 ปมเปด-ปด แหลงจายไฟฟากระแสตรง 0-30 VDC

หมายเลข 2 ขวตอสายใชงานขวลบ (-)

หมายเลข 3 ขวตอสายใชงานขวกราวด (GND)

หมายเลข 4 ขวตอสายใชงานขวบวก (+)

หมายเลข 5 ปมปรบแรงดนไฟฟา 0-30 VDC แบบหยาบ

หมายเลข 6 ปมปรบแรงดนไฟฟา VDC แบบละเอยด

หมายเลข 7 จอแสดงผล และสวตชเลอกแสดงผลเปน Volt (V) กบ Amp (A)

หมายเลข 8 ปมปรบกระแสไฟฟาแบบหยาบ

หมายเลข 9 ปมปรบกระแสไฟฟาแบบละเอยด

2.4 รายละเอยดการใชงานแผงประกอบวงจร

รปท 2.8 รายละเอยดการใชงานแผงประกอบวงจร

หมายเลข 1 และ 5 ชองเสยบอปกรณ โดยชองเสยบม 2 แถว จะเชอมตอกนในแนวนอน

(ตอ)

หมายเลข 2 ชองเสยบอปกรณ โดยชองเสยบม 5 คอลมน ประกอบดวย คอลมน F, G, H, I, J จะเชอมตอกนในแนวตง

(ตอ)

หมายเลข 3 แบงกนชองเสยบอปกรณ A-E กบ F-J

(ตอ)

หมายเลข 4 ชองเสยบอปกรณ โดยชองเสยบม 5 คอลมน ประกอบดวย คอลมน A, B, C, D, E จะเชอมตอกนในแนวตง

(ตอ)

รปท 2.9 แสดงการตอวงจรภายในแผงประกอบวงจร

เชอมตอกนในแนวตง

เชอมตอกนในแนวนอน

(ตอ)

รปท 2.10 แสดงการตอแหลงจายไฟฟาเขากบแผงประกอบวงจรทง 2 ดาน

(ตอ)

รปท 2.11 การประกอบวงจรไฟฟาบนแผงประกอบวงจร

(ตอ)

(ก) วงจรไฟฟา (ข) รปเสมอนจรงการประกอบวงจรไฟฟาบนแผงประกอบวงจร

รปท 2.12 แสดงการตอตวตานทานลงบนแผงประกอบวงจร

(ตอ)

-E R1 R2 R3

(ก) รปตวอยางวงจรทตอบนแผงประกอบวงจร (ข) รปการตอตวตานทานลงบนแผงประกอบวงจร

จดตอ A จดตอ B

Circuit กฎของโอหม...

Documents

07 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 7

แผนการจัดการเรียนรู้¸«น่วยที่-1.pdfส านักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษานราธิวาส

Circuits วงจรแบงแรงดันไฟฟา¸«น่วยที่-6... · 6.3 วงจรแบงแรงดันไฟฟาแบบไมมีโหลดตามตัวอยางที่

หน่วยที่ 3 การออกแบบวงจรแหล่งจ่ายก าลังไฟฟ้า¸«น่วยที่-3.pdf · วงจรกรองแรงดันด้วยตัวเก็บประจุ

สัปดาห์ที่ 12 กฎ ระเบียบการอยู่รวมกัน แผนการสอนวันที่ 56 ...mrcud2.com/news_file/p32877992002.pdf ·

K.กฎ ก.ตร.ประมวลจริยธรรม 2551 + แบบทดสอบ

กฎ ก.ค.ศ.ว่าด้วยการสั่งพักราชการและการสั้งให้ออกจากราขการไว้ก่อน

หน่วยที่ 1 2¸«น่วยที่_12การ... · l1 รูปท่ี 12.7 การต่อหม้อแปลงไฟฟ้าแบบวาย เดลตา

เอกสารประกอบการสอน รายวิชา 0605203 ประวัติศาสตร์ศิลป์ไทย¸«น่วยที่-1... ·

สรุปประเด็นส ำคัญของ กฎ ... · 2019-06-06 · สรุปประเด็นส ำคัญของ กฎหมำยควำมปลอดภัย

หน่วยที่ 1 เรื่อง กฎของโอห์ม และกฏของเคอร์ชอฟฟ์¸«น่วยที่ 1 วิชาวงจร... ·

07 ใบเนื้อหา หน่วยที่ 5

คํานํา · ๗ กฎ ระเบียบที่เกี่ยวของ - ข˝อบังคับการประปานครหลวง ฉบับที่

(นักศึกษารหัส 55 หลักสูตรบริหาร ... · 2018-08-11 · การเล่น กฎ กติกา มารยาท วิธีการจัดการแข่งขัน

หน วยที่ 6 รายการปรับปรุงบัญชี¸«น่วยที่ 6...งบการเง นของก จการถ กต องตามความเป

แผนกวิชาช างอิเล็กทรอน ิกส ใบเนื้อหา หน าที่ 1 วิทยาลัยเท ... · (Multivibrator Circuit)

เอกสารประกอบการเรียนการสอน¸«น่วยที่-11... · ในเอกสารประกอบการเรียนการสอน

1 ใบเนื้อหา - rms.pktc.ac.thrms.pktc.ac.th/files/76384_18062313135104.pdfซีรีส์มอเตอร์ (Repulsion motor or Inductive Series motor ) และยูนิเวอร์แซลมอเตอร์

หน่วยที่ 1 สมการเชิงเส้น¸«น่วยที่-1... · 1.1.1 การแก้สมการเชิงเส้น การแก้สมการ

หน่วยที่ 8 จำนวนเชิงซ้อน¸«น่วยที่-8... · 235 หนวยที่ 8 จำนวนเชิงซอน สาระสําคัญ