1. 2....หน า 1 รห ส 2104-2003 หน วยท 6 ค าช แจง 1. จงท าเคร องหมาย ท บ ก ข ค หร อ ง ท เห นว

วชา วงจรไฟฟากระแสสลบ แบบทดสอบกอนการเรยน RL และ RC ในวงจรแบบอนกรม

หนา 1 รหส 2104-2003 หนวยท 6

ค าชแจง 1. จงท าเครองหมาย ทบ ก ข ค หรอ ง ทเหนวาถกตองทสดเพยงค าตอบเดยว 2. อนญาตใหใชเครองค านวณได

1. วงจร RL แบบอนกรม )40t100sin(Ii m V สมการชวขณะของแรงดน vL คอขอใด ก. V)90t100sin(Vv LmL ข. V)50t100sin(Vv LmL ค. V)50t100sin(Vv LmL ง. V)90t100sin(Vv LmL

2. วงจร RL แบบอนกรม VR VR 30 V สมการเฟสเซอรของกระแสคอขอใด ก. A30 I I ข. A03 I I ค. A90 I I ง. A0 I I 3. แผนภาพเฟสเซอรในวงจร RL แบบอนกรมคอขอใด ก. ข.

ค. ง. 4. แผนภาพอมพแดนซในวงจร RL แบบอนกรมคอขอใด ก. ข.

ค. ง.

IR

VR

VL

IR

VL

VR

IR

VR VL

IR VR

VL

R

XL

Z R

XL

Z

R XL

Z R

XL Z

Protected by PDF Anti-Copy Free

(Upgrade to Pro Version to Remove the Watermark)



จากวงจรทก าหนดให จงตอบค าถามขอ 510

5. รแอกแตนซเชงตวเหนยวน ามคาเทาไร ก 9 Ω ข. 8 Ω ค. 7 Ω ง. 6 Ω 6. อมพแดนซของวงจรมคาเทาไร ก. 13 40.60 Ω ข. 9.22 40.60 Ω ค. 13 49.39 Ω ง. 9.22 49.39 Ω 7. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจรมคาเทาไร ก. 1.84 49.39 Ω ข. 2.6 49.39 Ω ค. 1.84 40.60 Ω ง. 2.6 40.60 Ω 8. แรงดนตกครอมตวตานทานมคาเทาไร ก. 15.6 V ข. 12.6 V ค. 11.04 V ง. 9.36 V 9. แรงดนตกครอมตวเหนยวน ามคาเทาไร ก 18.2 V ข. 16.4 V ค. 14.56 V ง. 12.88 V 10. มมตางเฟสระหวางกระแสไฟฟากบแรงดนไฟฟาทจายใหมคาเทาไร ก 61.60 ข. 56.39 ค. 49.39 ง. 40.60 11. วงจร RC แบบอนกรม )50t200sin(Vv mCC V สมการชวขณะของแรงดน vR คอขอใด ก. V)40t200sin(Vv RmR ข. V)140t200sin(Vv RmR ค. V)90t200sin(Vv RmR ง. V)0t200sin(Vv RmR

12. วงจร RC แบบอนกรม VC VC 70 V สมการเฟสเซอรของกระแสคอขอใด ก. A016 I I ข. A09 I I ค. A90 I I ง. A02 I I

R 6

L 22.3 mH

I

VT 24 0 V f 50 Hz





13. แผนภาพเฟสเซอรในวงจร RC แบบอนกรมคอขอใด ก. ข.

ค. ง. 14. แผนภาพอมพแดนซในวงจร RC แบบอนกรมคอขอใด ก. ข.

ค. ง.

จากวงจรทก าหนดให จงตอบค าถามขอ 1520 15. รแอกแตนซเชงตวเกบประจมคาเทาไร ก 6 Ω ข. 4 Ω ค. 3 Ω ง. 2 Ω

R 2 VT 9 V f 400 Hz

I

IR VR

VC IR

VR VC

IR

VC

VR

IR

VR

VC

R

XC Z

R

XC

Z

Z

XC R

Z

XC R

C 100 F





16. อมพแดนซของวงจรมคาเทาไร ก. 4.47 Ω ข. 6 Ω ค. 7.36 Ω ง. 8 Ω 17. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจรมคาเทาไร ก. 1 A ข. 1.2 A ค. 1.5 A ง. 2 A 18. แรงดนตกครอมตวตานทานมคาเทาไร ก 3 V ข. 4 V ค. 5 V ง. 6 V 19. แรงดนตกครอมตวเกบประจคาเทาไร ก 6 V ข. 7 V ค. 8 V ง. 9 V 20. มมตางเฟสระหวางกระแสไฟฟากบแรงดนไฟฟาทจายใหมคาเทาไร ก 51.48 ข. 59.39 ค. 63.43 ง. 68.13



วชา วงจรไฟฟากระแสสลบ ใบเนอหา RL และ RC ในวงจรแบบอนกรม


หนวยท 6 RL และ RC ในวงจรแบบอนกรม

หวขอเรอง

6.1 รปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RL แบบอนกรม 6.2 อมพแดนซของวงจร RL แบบอนกรม 6.3 มมเฟสของวงจร RL แบบอนกรม 6.4 การค านวณหาคาตาง ๆ ของวงจร RL แบบอนกรม 6.5 รปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RC แบบอนกรม 6.6 อมพแดนซของวงจร RC แบบอนกรม 6.7 มมเฟสของวงจร RC แบบอนกรม 6.8 การค านวณหาคาตาง ๆ ของวงจร RC แบบอนกรม

สมรรถนะยอย

1. แสดงความรเกยวกบวงจร RL และ RC แบบอนกรม 2. ปฏบตการวดคาตาง ๆ ของวงจร RL และ RC แบบอนกรม

วตถประสงคเชงพฤตกรรม

1. อธบายรปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RL แบบอนกรมได 2. อธบายอมพแดนซของวงจร RL แบบอนกรมได 3. อธบายมมเฟสของวงจร RL แบบอนกรมได 4. ค านวณหาคาตาง ๆ ของวงจร RL แบบอนกรมได 5. อธบายรปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RC แบบอนกรมได 6. อธบายอมพแดนซของวงจร RC แบบอนกรมได 7. อธบายมมเฟสของวงจร RC แบบอนกรมได 8. ค านวณหาคาตาง ๆ ของวงจร RC แบบอนกรมได





บทน า ในวงจรไฟฟากระแสสลบ จะมวงจรตวตานทาน วงจรตวเกบประจ และวงจรตวเหนยวน า ท าใหม

วงจร RL แบบอนกรม เมอจายแรงดนไฟฟากระแสสลบใหกบวงจร ท าใหกระแสไฟฟาไหลผาน

ตวตานทาน และตวเหนยวน าเทากน ท าใหเกดรปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RL

แบบอนกรม อมพแดนซของวงจร RL แบบอนกรม มมเฟสของวงจร RL แบบอนกรม เปนตน สวนวงจร

RC แบบอนกรม เมอจายแรงดนไฟฟากระแสสลบใหกบวงจร ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน และ

ตวเกบประจเทากน ท าใหเกดรปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RC แบบอนกรม

อมพแดนซของวงจร RC แบบอนกรม มมเฟสของวงจร RC แบบอนกรม เปนตน

6.1 รปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RL แบบอนกรม

ดงรปท 6.1 (ก) เปนวงจรการตอของจรง สวนรปท 6.1 (ข) เขยนวงจรอยในรปแบบของสญลกษณ เมอจายแรงดนไฟฟากระแสสลบใหกบวงจร ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน และตวเหนยวน าเทากน และท าใหเกดแรงดนตกครอมตวตานทานและตวเหนยวน าตามล าดบ

(ก) วงจรการตอของจรง (ข) วงจรในรปแบบของสญลกษณ (ค) รปคลนของแรงดนและกระแส รปท 6.1 วงจร RL แบบอนกรมและรปคลน

จากรปท 6.1 (ค) แสดงรปคลนของแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา ซงใหกระแสเปนจดอางองในการ

เขยนรปคลน โดยมแรงดน vR รวมเฟสกบกระแส i และมแรงดน vL น าหนากระแส i เปนมม 90 สวน

แรงดน vT ไดจากผลรวมของแรงดน vR รวมกบแรงดน vL ทเวลาใด ๆ โดยแรงดน vT น าหนากระแส i เปนมม มมหนง จากรปท 6.1 (ค) เขยนเปนสมการชวขณะและสมการเฟสเซอร และเขยนเปนแผนภาพ

เฟสเซอรไดดงรปท 6.2 โดยเฟสเซอรของแรงดน VT น าหนาเฟสเซอรกระแส I เปนมม

แหลงจายไฟฟา กระแสสลบ

ตวตานทาน

ตวเหนยวน า

R

vR

i

L

vL

vT e 0 2

vR i

v, i (V) (A) vL

vT

2

23

0 90O

t (rad)





สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร แผนภาพเฟสเซอร

i A0 t(sin I )m I 0 I Rv V0 t(sin V )Rm RV 0 VR Lv V90 t(sin V )Lm LV 90 VL Tv v v LR TV LR V V Tv V t(sin V )Tm TV TV

6.2 อมพแดนซของวงจร RL อนกรม ถาน าคาแรงดนไฟฟาทจายใหหารดวยคาของกระแสไฟฟาทไหลในวงจร ซงเปนคาของอมพแดนซ ดงนนในวงจร RL อนกรมกหาเชนเดยวกน นนคอ

IV

Z T …..(6.1)

90 X0 R Z0 I90 V

0 I0 V

0 I V

90 V0 V V

L

LRT

LRT

LRT VVV

LjX R Z …..(6.2)

จากสมการท (6.2) น าไปเขยนเปนแผนภาพอมพแดนซไดดงรปท 6.3 โดยอมพแดนซของ Z น าหนาแกนจ านวนจรงเปนมม

รปท 6.3 แผนภาพอมพแดนซ

จากรปท 6.3 ยงสามารถหาคาอมพแดนซโดยใชทฤษฎของพทากอรส ไดดงน 2

L 22 XR Z

ดงนน

2L 2 XR Z …..(6.3)

จากสมการเฟสเซอร

สมการในรปแบบเชงขว

ดงนนจะได

R

j

jXL

Z

แกนจ านวนจรง

น า I 0 หารตลอด

สมการในรปแบบพกดฉาก

รปท 6.2 แผนภาพเฟสเซอรแรงดนกบกระแส

VT

VL

VR I

แกนอางอง 90





เมอ Z อมพแดนซของวงจร (Ω) R คาความตานทาน (Ω)

XL คารแอกแตนซเชงตวเหนยวน า (Ω)

6.3 มมเฟสของวงจร RL อนกรม

มมเฟส หมายถง มมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟาทจายใหกบกระแสไฟฟาทไหลในวงจร

R

Xtan

มมดานประชดมมมดานตรงขา

tan

L

)( RX

tan L1 …..(6.4)

เมอ มมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟาทจายใหกบกระแสไฟฟา (deg)

6.4 การค านวณหาคาตาง ๆ ของวงจร RL อนกรม ตวอยางท 6.1 วงจรดงรปท 6.4 ถาแรงดนไฟฟา V)210 (400tsin 84.87 v T จายใหกบวงจรจงค านวณหา รปท 6.4 วงจรของตวอยางท 6.1 วธท า ก. อมพแดนซของวงจร

LX L 310 45400

LX 18

Z LjXR = 18j24

Z 36.87 30

อมพแดนซของวงจรมคาเทากบ 25 36.87 Ω ตอบ

จากรปท 6.3 จะได

ก. อมพแดนซของวงจร ข. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจร ค. แรงดนตกครอมตวตานทาน ง. แรงดนตกครอมตวเหนยวน า

จ. มมตางเฟสระหวางแรงดน VT กบกระแส I ฉ. เขยนแผนภาพเฟสเซอร

R 24

L 45 mH

vT

i





ข. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจร

I Z

VT

36.87 30210 m V0.707 T

36.87 30210 84.87 0.707

36.87 30210 60

I A173.13 2

กระแสไฟฟาทไหลผานวงจรมคาเทากบ 2 173.13 A ตอบ

ค. แรงดนตกครอมตวตานทาน

RV IR

024 173.13 2

RV V173.13 48

แรงดนตกครอมตวตานทานมคาเทากบ 48 173.13 V ตอบ ง. แรงดนตกครอมตวเหนยวน า

LV LjX I

90 18 173.13 2

LV V263.13 36

แรงดนตกครอมตวเหนยวน ามคาเทากบ 36 263.13 V ตอบ

จ. มมตางเฟสระหวางแรงดน VT กบกระแส I

87.36

2418tan

RX

tan

)()(

1

L1

θ

θ

มมตางเฟสระหวางแรงดน VT กบกระแส I มคาเทากบ 36.87 ตอบ




หนา 10 รหส 2104-2003 หนวยท 6

ฉ. แผนภาพเฟสเซอรดงรปท 6.5 โดยกระแส I ลาหลงแรงดน VT เปนมม 36.87

รปท 6.5 แผนภาพเฟสเซอรของตวอยางท 6.1

ตวอยางท 6.2 วงจรดงรปท 6.6 จงค านวณหา

รปท 6.6 วงจรของตวอยางท 6.2 วธท า ก. อมพแดนซของวงจร

LX fL2 31013 60 3.14162

LX 4.9

Z 2

L2 XR

22 )9.4()3( 01.33

Z 5.745

อมพแดนซของวงจรมคาเทากบ 5.745 Ω ตอบ



36.87 173.13

I 2 173.13

VT 60 210 VL 36 263.13

210 VR 48 173.13

R 3

XL 13 mH

I

VT 12 V f 60 Hz




หนา 11 รหส 2104-2003 หนวยท 6


I Z

VT 745.512

I A088.2

กระแสไฟฟาทไหลผานวงจรมคาเทากบ 2.088 A ตอบ


RV IR 3 088.2

RV V6.264

แรงดนตกครอมตวตานทานมคาเทากบ 6.264 V ตอบ ง. แรงดนตกครอมตวเหนยวน า

LV L XI 4.9 088.2

LV V10.231

แรงดนตกครอมตวเหนยวน ามคาเทากบ 10.231 V ตอบ


58.52

39.4tan

RX

tan

)()(

1

L1

θ

θ



รปท 6.7 วงจรของตวอยางท 6.3



R 4

XL 7.5 Ω

I

VT 12 90




หนา 12 รหส 2104-2003 หนวยท 6

วธท า ก. อมพแดนซของวงจร

Z LjXR = 5.7j4

Z 61.92 5.8

อมพแดนซของวงจรมคาเทากบ 8.5 61.92 Ω ตอบ ข. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจร

I Z

VT

61.92 8.590 12

I A28.08 411.1

กระแสไฟฟาทไหลผานวงจรมคาเทากบ 1.411 28.08 A ตอบ


RV IR

04 28.08 411.1

RV V28.08 644.5

แรงดนตกครอมตวตานทานมคาเทากบ 5.644 28.08 V ตอบ ง. แรงดนตกครอมตวเหนยวน า

LV )jX( LI

90 7.5 28.08 411.1

LV V118.08 582.10

แรงดนตกครอมตวเหนยวน ามคาเทากบ 10.582 118.08 V ตอบ


92.61

45.7tan R

Xtan )()( 1L1

θ

θ





หนา 13 รหส 2104-2003 หนวยท 6

ฉ. แผนภาพเฟสเซอรดงรปท 6.8 โดยกระแส I ลาหลงแรงดน VT เปนมม 61.92


6.5 รปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RC แบบอนกรม

ดงรปท 6.9 (ก) เปนวงจรการตอของจรง สวนรปท 6.9 (ข) เขยนวงจรอยในรปแบบของสญลกษณ เมอจายแรงดนไฟฟากระแสสลบใหกบวงจร ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน และตวเกบประจ และท าใหเกดแรงดนตกครอมตวตานทานและตวเกบประจตามล าดบ

(ก) วงจรการตอของจรง (ข) วงจรในรปแบบของสญลกษณ (ค) รปคลนของแรงดนและกระแส รปท 6.9 วงจร RC แบบอนกรมและรปคลน

จากรปท 6.9 (ค) แสดงรปคลนของแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา ซงใหกระแสเปนจดอางองในการ

เขยนรปคลน โดยมแรงดน vR รวมเฟสกบกระแส i และมแรงดน vC ลาหลงกระแส i เปนมม 90 สวน

แรงดน vT ไดจากผลรวมของแรงดน vR รวมกบแรงดน vC ทเวลาใด ๆ โดยแรงดน vT น าหนากระแส i เปน

61.92

118.03

VL 10.582 118.08

28.08

VT 12 90

I 1.411 28.08

VR 5.644 28.08

vR

i

v, i (V) (A)

vC

vT

2

23

0 90O

0 2 t (rad)

R

vR

i

C

vT e

vC

แหลงจายไฟฟา กระแสสลบ

ตวตานทาน

ตวเกบประจ




หนา 14 รหส 2104-2003 หนวยท 6

มม มมหนง จากรปท 6.9 (ค) เขยนเปนสมการชวขณะและสมการเฟสเซอร และเขยนเปนแผนภาพ

เฟสเซอรไดดงรปท 6.10 โดยเฟสเซอรของแรงดน VT ลาหลงเฟสเซอรกระแส I เปนมม

สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร แผนภาพเฟสเซอร

i A0 t(sin I )m I 0 I Rv V0 t(sin V )Rm RV 0 VR Cv V90 t(sin V )mC CV 90 VC

Tv v v CR TV CR V V

Tv V t(sin V )Tm TV TV

6.6 อมพแดนซของวงจร RC อนกรม ถาน าคาแรงดนไฟฟาทจายใหหารดวยคาของกระแสไฟฟาทไหลในวงจร ซงเปนคาของอมพแดนซ ดงนนในวงจร RC อนกรมกหาเชนเดยวกน นนคอ

I

VZ T …..(6.5)

90 X0 R Z0 I

90 V0 I

0 V 0 I

V90 V0 V V

C

C

C

RT

RT

LRT VVV

CjX R Z …..(6.6)

จากสมการท (6.6) น าไปเขยนเปนแผนภาพอมพแดนซไดดงรปท 6.11 โดยอมพแดนซของ Z ลาหลงแกนจ านวนจรงเปนมม

รปท 6.11 แผนภาพอมพแดนซ จากรปท 6.11 ยงสามารถหาคาอมพแดนซโดยใชทฤษฎของพทากอรส ไดดงน 2 22

CXR Z

ดงนน 2 2CXR Z …..(6.7)

จากสมการเฟสเซอร

สมการในรปแบบเชงขว

ดงนนจะได

น า I 0 หารตลอด

สมการในรปแบบพกดฉาก

รปท 6.10 แผนภาพเฟสเซอรแรงดนกบกระแส

VT

VC

VR I แกนอางอง

90

R

j jXC

Z

แกนจ านวนจรง




หนา 15 รหส 2104-2003 หนวยท 6

เมอ Z อมพแดนซของวงจร (Ω) R คาความตานทาน (Ω)

XC คารแอกแตนซเชงตวเกบประจ (Ω)

6.7 มมเฟสของวงจร RC อนกรม

มมเฟส หมายถง มมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟาทจายใหกบกระแสไฟฟาทไหลในวงจร

RX

มมดานประชดมมมดานตรงขา

tan C

)( RX

tan C1 …..(6.8)

เมอ มมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟาทจายใหกบกระแสไฟฟา (deg)

6.8 การค านวณหาคาตาง ๆ ของวงจร RC อนกรม

ตวอยางท 6.4 วงจรดงรปท 6.12 ถาแรงดนไฟฟา V)50 (400tsin 45.27 v T จายใหกบวงจรจงค านวณหา


CX C

1

610 1254001

20

Z CjXR = 20j64.34

Z 30 40

อมพแดนซของวงจรมคาเทากบ 40 30 Ω ตอบ

ก. อมพแดนซของวงจร ข. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจร ค. แรงดนตกครอมตวตานทาน ง. แรงดนตกครอมตวเกบประจ


จากรปท 6.10 จะได

I R 34.64

C 125 F

vT




หนา 16 รหส 2104-2003 หนวยท 6


I Z

VT

30 4005 m V0.707 T

30 4005 45.27 0.707

30 4050 32

I A20 8.0

กระแสไฟฟาทไหลผานวงจรมคาเทากบ 0.8 20 A ตอบ


RV IR

034.64 20 8.0

RV V20 712.27

แรงดนตกครอมตวตานทานมคาเทากบ 27.712 20 V ตอบ ง. แรงดนตกครอมตวเกบประจ

CV )jX( C I

09 20 20 8.0

CV V110 16

แรงดนตกครอมตวเกบประจมคาเทากบ 16 110 V ตอบ


30

64.3420tan R

Xtan )()( 11 C

θ

θ

มมตางเฟสระหวางแรงดน VT กบกระแส I มคาเทากบ 30 ตอบ

ฉ. แผนภาพเฟสเซอรแสดงดงรปท 6.13 โดยกระแส I น าหนาแรงดน VT เปนมม 30


30

20

VT 32 50

VR 27.712 20

I 0.8 20 VC 16 110




หนา 17 รหส 2104-2003 หนวยท 6



CX fC21

6101.22 120 3.141621

CX 60

Z 22

CXR

22 )60()50( 6100

Z 78.102

อมพแดนซของวงจรมคาเทากบ 78.102 Ω ตอบ ข. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจร

I Z

VT 102.78110

I A408.1

กระแสไฟฟาทไหลผานวงจรมคาเทากบ 1.408 A ตอบ


RV IR 50 408.1

RV V70.4

แรงดนตกครอมตวตานทานมคาเทากบ 70.4 V ตอบ ง. แรงดนตกครอมตวเกบประจ

CV C XI 60 408.1

CV V84.48

แรงดนตกครอมตวเกบประจมคาเทากบ 84.48 V ตอบ



R 50

C 22.1 F

I

VT 110 V f 120 Hz




หนา 18 รหส 2104-2003 หนวยท 6


50.19

5060tan R

Xtan )()( 11 C

θ

θ




Z CjXR = k)2j2(

Z k45 828.2

อมพแดนซของวงจรมคาเทากบ 2.828 45 kΩ ตอบ ข. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจร

I Z

VT

45 10 2.828180 50

3

I A225 10 68.17 3

กระแสไฟฟาทไหลผานวงจรมคาเทากบ 17.68 225 mA ตอบ ค. แรงดนตกครอมตวตานทาน

RV IR

)0 10 (2 )225 10 68.17( 3 3

RV V225 36.35

แรงดนตกครอมตวตานทานมคาเทากบ 35.36 225 V ตอบ

ก. อมพแดนซของวงจร ข. กระแสไฟฟาทไหลผานวงจร ค. แรงดนตกครอมตวตานทาน ง. แรงดนตกครอมตวเกบประจ


R 2 k

XC 2 k

I

VT 50 180 V




หนา 19 รหส 2104-2003 หนวยท 6

ง. แรงดนตกครอมตวเกบประจ

CV )jX( CI

)09 10 (2 )225 10 68.17( 3 3

CV V135 36.35

แรงดนตกครอมตวเกบประจมคาเทากบ 35.36 135 V ตอบ


45

k2 k2tan R

Xtan )()( 11 C

θ

θ

มมตางเฟสระหวางแรงดน VT กบกระแส I มคาเทากบ 45 ตอบ

ฉ. แผนภาพเฟสเซอรดงรปท 6.16 โดยกระแส I น าหนาแรงดน VT เปนมม 45


สรป รปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RL แบบอนกรม เมอจายแรงดนไฟฟากระแสสลบ

ใหกบวงจร ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน และตวเหนยวน าเทากน และท าใหเกดแรงดนตกครอม

ตวตานทานและตวเหนยวน า ถาน าคาแรงดนไฟฟาทจายใหหารดวยคาของกระแสไฟฟาทไหลในวงจร ซง

เปนคาของอมพแดนซ มมเฟสของวงจร RL อนกรม มมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟาทจายใหกบกระแสไฟฟาทไหลในวงจร รปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RC แบบอนกรม เมอจาย

แรงดนไฟฟากระแสสลบใหกบวงจร ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน และตวเกบประจ และท า

ใหเกดแรงดนตกครอมตวตานทานและตว เกบประจ ถาน าคาแรงดนไฟฟาทจายใหหารดวยคาของ

45 225

180

VT 50 180

VC 35.36 135

VR 35.36 225

I 17.68 225




หนา 20 รหส 2104-2003 หนวยท 6

กระแสไฟฟาทไหลในวงจร ซงเปนคาของอมพแดนซ มมเฟสของวงจร RC อนกรม มมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟาทจายใหกบกระแสไฟฟาทไหลในวงจร



วชา วงจรไฟฟากระแสสลบ ใบงาน RL และ RC ในวงจรแบบอนกรม

หนา 21 รหส 2104-2003 หนวยท 6

จดประสงคทวไป เพอใหนกเรยนสามารถ วดคากระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาและวดหามมตางเฟส ในวงจร RL

และวงจร RC แบบอนกรม

วตถประสงคเชงพฤตกรรม 1. ตอวงจร RL และวงจร RC ในวงจรแบบอนกรมไดอยางถกตอง 2. วดคากระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาดวยมลตมเตอรไดถกตอง 3. วดหามมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟาดวยออสซลโลสโคปไดถกตอง 4. ค านวณหาคาตาง ๆ จากวงจรการทดลองได

เครองมอวดและอปกรณการทดลอง 1. ออสซลโลสโคปชนด 2 เสนภาพพรอมสายวด 1 เครอง 2. ฟงกชนเจเนอเรเตอร 1 เครอง 3. มลตมเตอรแบบดจตอลหรอแบบเขมช 2 ตว 4. ตวตานทานคา 560 1 ตว 5. ตวเหนยวน าแบบเลอกคาได 1 H 1 ตว 6. ตวเกบประจคา 4.7 F 2 ตว 7. ชดทดลองวงจรไฟฟากระแสสลบพรอมสายตอวงจร 10 เสน 1 ชด

ค าน า ทางใบปฏบตงาน

RL แบบอนกรม เมอจายแรงดนไฟฟากระแสสลบใหกบวงจร ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน และตวเหนยวน าเทากน ท าใหเกดรปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RL แบบอนกรม อมพแดนซของวงจร RL แบบอนกรม มมเฟสของวงจร RL แบบอนกรม เปนตน สวนวงจร RC แบบอนกรม เมอจายแรงดนไฟฟากระแสสลบใหกบวงจร ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน และตวเกบ-

ประจเทากน ท าใหเกดรปคลน สมการชวขณะ สมการเฟสเซอร ของวงจร RC แบบอนกรม อมพแดนซของวงจร RC แบบอนกรม มมเฟสของวงจร RC แบบอนกรม ขอเสนอแนะและขอควรระวงกอนการทดลอง ในขณะตอวงจรไมควรเปดแหลงจายไฟฟาไว เพราะถาตอวงจรผด จะท าใหอปกรณเสยหายไดตรวจสอบการตอวงจรใหถกตอง กอนใชงานออสซลโลสโคป ควรศกษาหนาทของสวตซ ปมและขวตอตาง ๆ ของออสซลโลสโคป เพอใหการใชงานเปนไปอยางถกตองและเกดประสทธภาพสงสด การปรบปม \




หนา 22 รหส 2104-2003 หนวยท 6

วงจรการทดลอง RL ในวงจรแบบอนกรม

รปท 6.17 การวดแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาของ RL ในวงจรแบบอนกรม ล าดบขนการทดลอง 1. ตอวงจรตามรปท 6.17 พรอมตรวจสอบความถกตอง 2. ทฟงกชนเจเนอเรเตอรตงความถไวท 100 Hz จากนนปรบแรงดนไฟฟาใหไดแรงดนไฟฟาทวดได 5 V เพอจายใหกบวงจร

3. จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจร บนทกคาของกระแสไฟฟา (I) แรงดนทตกครอมตวเหนยวน า (VL)

และแรงดนทตกครอมตวตานทาน (VR) ลงในตารางท 6.1 4. น าคาทไดจากการวดมาค านวณหาคาตามทก าหนดให แลวน าคาไปใสลงในตารางท 6.1 ดงน

4.1 อมพแดนซของวงจร จากสตร IV

Z T

4.2 มมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟา จากสตร R

L1 VV

tan

ตารางท 6.1 ผลการทดลองของล าดบขนการทดลองท 34

คาทไดจากการวด คาทค านวณจากการวด

VT (V) I (mA) VL (V) VR (V) Z () (deg)

5

I

L 1 H VT 5 V f 100 Hz

R 560

mA

G VL

-

p=

V

VR

-

p=

V




หนา 23 รหส 2104-2003 หนวยท 6

5. ตอวงจรตามรปท 6.18 พรอมตรวจสอบความถกตอง

รปท 6.18 การวดหามมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟาดวยออสซลโลสโคป

6. เตรยมออสซลโลสโคปเพอท าการวดสญญาณตามรายการตาง ๆ ดงน รายการ ต าแหนง 6.1 เลอกต าแหนง TIME/DIV 1 mS 6.2 เลอกสวตช VERT. MODE DUAL 6.3 ปรบปมสวตช VOLTS/DIV ของ CH 1 2 6.4 ปรบปมสวตช VOLTS/DIV ของ CH 2 2 6.5 เลอกสวตช SOURC CH 1 6.6 เลอกสวตชสญญาณทวดของ CH 1 และ CH 2 AC 7. กอนท าการวดใหปรบเสนภาพของ CH 1 และ CH 2 ใหทบกนพอด โดยปรบปม POSITION (ขนลง) ของ CH 1 และ CH 2 8. ทฟงกชนเจเนอเรเตอรตงความถไวท 100 Hz จากนนปรบแรงดนไฟฟาใหไดแรงดนไฟฟาทวดได 5 V เพอจายใหกบวงจร

9. ปรบปม POSITION (ซายขวา) เพอเลอกต าแหนงรปคลนของ CH 1 (VT) ใหมมมเรมตนของแกนตงทดานซายของจอออสซลโลสโคปโดยทต าแหนงนก าหนดใหมมเรมตนทศนยองศา ( 0) 10. เขยนรปคลนทไดจากจอออสซลโลสโคป ลงบนจอจ าลองทก าหนดใหในรปท 6.19 ทไดจาก

CH 1 (วด VT) และ CH 2 (วด VR) อานและบนทกคา T และคา t (ระยะรปคลนในครงไซเกลของ VR ทหาง

จากรปคลนของ VT)

L 1 H VT 5 V f 100 Hz

R 560

G CH 1

CH 2




หนา 24 รหส 2104-2003 หนวยท 6

รปท 5.19 จอจ าลองของออสซลโลสโคป

ระยะ T แนวแกนนอนในครงไซเกลของ VT ………cm

ระยะ t แนวแกนนอนในครงไซเกลของ VR ………cm

RC ในวงจรแบบอนกรม

รปท 6.20 การวดแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟาของ RC ในวงจรแบบอนกรม หมายเหต คา C 2.35 F ใชคา C 4.7 F จ านวน 2 ตว มาตออนกรมกน ล าดบขนการทดลอง (ตอ) 11. ตอวงจรตามรปท 6.20 พรอมตรวจสอบความถกตอง 12. ทฟงกชนเจเนอเรเตอรตงความถไวท 100 Hz จากนนปรบแรงดนไฟฟาใหไดแรงดนไฟฟาทวดได 5 V เพอจายใหกบวงจร

I

VT 5 V f 100 Hz

R 560

mA

G C 2.35 F VC

-

p=

V

VR

-

p=

V




หนา 25 รหส 2104-2003 หนวยท 6

13. จายแรงดนไฟฟาใหกบวงจร บนทกคาของกระแสไฟฟา (I) แรงดนทตกครอมตวเกบประจ (VC)

และแรงดนทตกครอมตวตานทาน (VR) ลงในตารางท 6.2 14. น าคาทไดจากการวดมาค านวณหาคาตามทก าหนดให แลวน าคาไปใสลงในตารางท 6.2 ดงน

14.1 อมพแดนซของวงจร จากสตร IV

Z T

14.2 มมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟา จากสตร R

L1 VV

tan

ตารางท 6.2 ผลการทดลองของล าดบขนการทดลองท 1314

คาทไดจากการวด คาทค านวณจากการวด

VT (V) I (mA) VC (V) VR (V) Z () (deg)

5

15. ตอวงจรตามรปท 6.21 พรอมตรวจสอบความถกตอง

รปท 6.21 การวดหามมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟากบกระแสไฟฟาดวยออสซลโลสโคป

16. เตรยมออสซลโลสโคปเพอท าการวดสญญาณตามล าดบขนการทดลองขอ 6 17. กอนท าการวดใหปรบเสนภาพของ CH 1 และ CH 2 ใหทบกนพอด โดยปรบปม POSITION (ขนลง) ของ CH 1 และ CH 2 18. ทฟงกชนเจเนอเรเตอรตงความถไวท 100 Hz จากนนปรบแรงดนไฟฟาใหไดแรงดนไฟฟาทวดได 5 V เพอจายใหกบวงจร

19. ปรบปม POSITION (ซายขวา) เพอเลอกต าแหนงรปคลนของ CH 1 (VT) ใหมมมเรมตนของแกนตงทดานซายของจอออสซลโลสโคปโดยทต าแหนงนก าหนดใหมมเรมตนทศนยองศา ( 0) 20. เขยนรปคลนทไดจากจอออสซลโลสโคป ลงบนจอจ าลองทก าหนดใหในรปท 6.22 ทไดจาก

CH 1 (วด VT) และ CH 2 (วด VR) อานและบนทกคา T และคา t

VT 5 V f 100 Hz

R 560

G C 2.35 F

CH 1

CH 2




หนา 26 รหส 2104-2003 หนวยท 6

รปท 6.22 จอจ าลองของออสซลโลสโคป

ระยะ T แนวแกนนอนในครงไซเกลของ VT ………cm

ระยะ t แนวแกนนอนในครงไซเกลของ VR ………cm

ประเมนผลการทดลอง 1. จากวงจรการทดลองของรปท 6.17 จงค านวณหา XL, Z, I, VR, VL และมม แลวเปรยบเทยบกบ คาทไดจากการทดลอง

วธท า ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................




หนา 27 รหส 2104-2003 หนวยท 6

2. น าคาทไดจากตารางท 6.1 มาเขยนเปนแผนภาพเฟสเซอร โดยใหกระแสไฟฟาเปนแกนอางอง โดยใชมาตราสวนแรงดนไฟฟา 0.8 V/cm และมาตราสวนของกระแสไฟฟา 5 mA/cm

3. จากล าดบขนการทดลองขอ 10 และรปท 6.19 จงค านวณหามมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟาท

จายใหกบกระแสไฟฟา โดยใชสตร Tt180

วธท า ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 4. รปคลนทไดจากออสซลโลสโคปรปท 6.19 ผลของกระแสไฟฟามเฟสเปนอยางไรกบแรงดนไฟฟาทจายให ใหท าเครองหมาย ทกรอบสเหลยม รวมเฟส น าหนา ลาหลง

5. จากวงจรการทดลองของรปท 6.20 จงค านวณหา XC, Z, I, VR, VC และมม แลวเปรยบเทยบกบคาทไดจากการทดลอง

วธท า ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. ...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

แกนอางอง




หนา 28 รหส 2104-2003 หนวยท 6

6. น าคาทไดจากตารางท 6.2 มาเขยนเปนแผนภาพเฟสเซอร โดยใหกระแสไฟฟาเปนแกนอางอง โดยใชมาตราสวนแรงดนไฟฟา 0.8 V/cm และมาตราสวนของกระแสไฟฟา 5 mA/cm 7. จากล าดบขนการทดลองขอ 20 และรปท 6.22 จงค านวณหามมตางเฟสระหวางแรงดนไฟฟาท

จายใหกบกระแสไฟฟา โดยใชสตร Tt180

วธท า ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... 8. รปคลนทไดจากออสซลโลสโคปรปท 6.22 ผลของกระแสไฟฟามเฟสเปนอยางไรกบแรงดนไฟฟาทจายให ใหท าเครองหมาย ทกรอบสเหลยม รวมเฟส น าหนา ลาหลง

แกนอางอง




หนา 29 รหส 2104-2003 หนวยท 6

แบบประเมนผลปฏบตงานการทดลอง

ท รายการประเมน คะแนนเตม

คะแนน ทได

หมายเหต

1 การตอวงจรถกตอง (7 คะแนน) 1.1 ตออปกรณการทดลอง 1.2 วดและอานคาแรงดนไฟฟา กระแสไฟฟาดวย มลตมเตอร 1.3 วดและอานคาแรงดนไฟฟา มมตางเฟสระหวาง แรงดนกบกระแสดวยออสซลโลสโคป

3 2

2

2 ผลของการทดลอง (4 คะแนน) 2.1 คาตาง ๆ ทบนทกลงในทกตารางมคาถกตอง 2.2 รปคลนทไดจากจอจ าลองของออสซลโลสโคป มความถกตองและเปนรปคลนไซน

2 2

3 การประเมนผลทายการทดลอง 5 4 การเกบเครองมอและอปกรณการทดลอง 2 5 ผลงานส าเรจและสงงานภายในชวโมงของการเรยน 2

คะแนนเตม 20

ผลการประเมน 16–20 คะแนน อยในเกณฑดมาก 14–15 คะแนน อยในเกณฑด 12–13 คะแนน อยในเกณฑปานกลาง 10–11 คะแนน อยในเกณฑพอใช ต ากวา 10 คะแนน อยในเกณฑไมผานและตองปรบปรง

ลงชอ ผประเมน (นายไมตร ไชยชมพ ) / /




หนา 30 รหส 2104-2003 หนวยท 6

แบบประเมนใบประเมนผลเจตคตทพงประสงค

ลงชอ ผประเมน (นายไมตร ไชยชมพ ) / /

ท รายการประเมน คะแนน เตม

คะแนน ทได

หมายเหต

1 เขาเรยนตรงตอเวลา 2

2 สงใบงานตรงตามเวลาทก าหนด 2

3 มความรบผดชอบในการปฏบตงาน 2

4 มความเชอมนในตนเอง 2

5 มความสนใจใฝร 2

6 มความรกสามคคภายในกลม 2

7 มความชอสตยสจรต 2

8 มมนษยสมพนธในการท างาน 2

9 การแตงกายถกตองตามระเบยบสถานศกษา 2

10 ปฏบตตามกฎระเบยบ ขอบงคบ ของสถานศกษา 2

คะแนนเตม 20



Documents

1. 2....หน า 1 รห ส 2104-2003 หน วยท 6 ค าช แจง 1. จงท าเคร องหมาย ท บ ก ข ค หร อ ง ท เห นว