แผนการสอน - Pattayatech · คณิตศาสตร์ ค านวณการต่อวงจร การประเมินผล จากแผนการสอน

. แผนการสอน

หนวยท 3 ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 3 ชอหนวย กฏของโอหม ชวโมง 4

สาระส าคญ นกวทยาศาสตรชาวเยอรมน ชอ เกออรเก ซโมน โอหม ไดคนพบความสมพนธ ระหวางกระแสไฟ ฟา เรยกวา เคอรเรนท ใชอกษรยอ I แรงดนไฟฟา เรยกวา โวลทเตจ ใชอกษรยอ E หรอ V และความตานทานไฟฟาเรยกวา รซสเตอร ใชอกษรยอ R ซงกลาวไววา ในวงจรไฟฟาใด ๆ กระแสไฟฟาจะแปรผนตรงกบแรงดนไฟฟา และจะแปรผกผนกบความตานทาน

จดประสงคการเรยนร จดประสงคทวไป

1. ศกษากฎของโอหม 2. ศกษาการใชกฎของโอหมค านวณหาคากระแสไฟฟา 3. ศกษาการใชกฎของโอหมค านวณหาคาแรงดนไฟฟา 4. ศกษาการใชกฎของโอหมค านวณหาคาความตานทานไฟฟา 5. เพอใหสามารถปฏบตการตอวงจร วดแรงดน กระแส

จดประสงคเชงพฤตกรรม 1. บอกสตรการค านวณทไดจากกฎของโอหมไดถกตอง 2. ค านวณหาคากระแสไฟฟาจากกฎของโอหมไดถกตอง 3. ค านวณหาคากระแสไฟฟาจากกฎของโอหมไดถกตอง 4. ค านวณหาคาความตานทานไฟฟาจากกฎของโอหมไดถกตอง 5. ตอวงจรวดแรงดน กระแส ไดถกตอง

เนอหาสาระ หนวยท 3

ชอหนวยการสอน กฎของโอหม

กฏของโอหม

ในวงจรไฟฟาใด ๆ จะประกอบดวยสวนส าคญ 3 สวนคอ แหลง จายพลงงานไฟฟาและตวตานทานหรออปกรณ ไฟฟาทจะใสเขาไปในวงจร ไฟฟานน ๆเพราะฉะนน ความส าคญของวงจรทจะตองค านงถงเมอมการตอวงจรไฟฟาใดๆ เกดขนคอท าอยางไรจงจะไมใหกระแสไฟฟาไหลผานเขาไปในวงจรมากเกนไปซงจะท าใหอปกรณไฟฟาช ารดเสยหาย หรอวงจรไหมเสยหายได ยอรจซมอนโอหมนกฟสกสชาวเยอรมนใหความส าคญของวงจรไฟฟา และสรปเปนกฏออกมาดงน คอ 1. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟาทไหลในวงจรนนจะเปนปฏภาคโดยตรงกบแรงดนไฟฟา

2. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟาทไหลในวงจรนนจะเปนปฏภาคโดยกลบกบความตานทานไฟฟา

เมอรวมความสมพนธทง 2 เขาดวยกน และเมอ K เปนคาคงทของตวน าไฟฟา จะไดสตร

ถาใหความตานทานไฟฟาเทาเดมตออยกบวงจรใด ๆ แรงดนไฟฟาทเพมขนจะท าให

กระแสไฟฟาเพมขนตามความ สมพนธซงกนและกน เชน แรงดนไฟฟา 10 โวลต ไฟฟากระแสตรงตออย

กบความตานทานไฟฟา 20 โอหม จะมกระแส ไฟฟาไหลผานวงจร 1 แอมแปร ดงรป

แตถาเปลยนเปนแรงดนไฟฟา 40 โวลต กระแสไฟฟากจะเพมขนตามทนท หรอในท านองเดยวกน ถาความตานทาน ไฟฟาเปลยนแปลงไป แรงดนไฟฟาคงท กระแสไฟฟาจะเปลยนตามไปดวย

ความตานทานไฟฟาเพมขน กระแสไฟฟาทไดจะลดลง

ความตานทานไฟฟาลดลง กระแสไฟฟาทไดจะเพมขน

การน ากฏของโอหมไปใช

กจกรรมการเรยนร

1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน 3. ทบทวนกอนเรยน โดยถามนกเรยนเกยวกบเซลลไฟฟา การตอเซลลไฟฟาอนกรม/ขนาน/

ผสม 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยถามนกเรยนวา แรงดน กระแส ความตานทาน มความสมพนธกน

อยางไร 5. ครอธบายความสมพนธแรงดน กระแส ความตานทาน โดยใชแผนใส/ตอบค าถาม 6. ซกถามเกยวกบความสมพนธแรงดนกระแส ความตานทาน ตามกฎของโอหม/ตอบค าถาม 7. ดแลควบคมการจดแบงกลม 8. สาธตการปฏบตการทดลอง 9. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 10. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 11. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 3จากแบบทดสอบหนวยท 3 12. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 4 13. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตงานเมอไมใช 14. ครบนทกขอมลเกยวกบกจกรรมการเรยนหลงการสอนเพอใชแกไขปญหาทอาจเกดขนกบ

กลมอน ๆ ตอไปหรอความรใหมทเกดขน

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน จดเตรยมบอรดทดลอง อปกรณ และสภาพหองเรยนใหสะอาดเรยบรอย โดยจดเวรรบผดชอบท าความสะอาด ขณะเรยน แบงกลมๆละ3-4คนท าการทดลองตอวงจรไฟฟาแบบตางๆแลวท าการค านวนคาคความตานทานทไหลผาน หลงเรยน สรป ทบทวน และมอบหมายใหท าแบบฝกหดทายบทเรยน

สอการเรยนการสอน จากแผนการสอน ไดก าหนดสอการสอนทใชใหสอดคลองกบเนอหาหรอวตถประสงคไวดงน

หนวยการสอน ประเภทสอการสอน ( สงพมพ, โสตทศน, หนจ าลองหรอของจรง ) รหสของสอ

3

หนงสออางอง ชยวฒน ลมพรวจตรวไล , สมเกยรต พงอาตม และ จราภรณ จนแดง ,สมศกด แสงศร.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศนยสงเสรม-อาชวะ, 2546. สอ

- ซดการบรรยายเรองกฎของโอหม

- แบบฝกหด

วธการ เชน การสมภาษณ, การถามตอบ, การสอบถาม, การท าแบบทดสอบ, การท าแบบ ฝกหด, การรายงานผล, การปฏบตงาน, การตรวจสอบผลงาน ฯลฯ

การบรณาการเชอมโยง สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม

กฎของโอหม ภาษาไทย น าเสนอหนาชนเรยน

คณตศาสตร ค านวณการตอวงจร

การประเมนผล จากแผนการสอน วดผลประเมนผล กอนการเรยน ขณะเรยน และหลงเรยน

วธการ โจทยปญหาหรอหลกเกณฑ

กอนเรยน

ขณะเรยน

หลงเรยน

1.สงเกตพฤตกรรมการปฏบตงานรายบคคล/รายกลม 2.สงเกตและประเมนผลพฤตกรรมดานคณธรรม จรยธรรม คานยม และคณลกษณะอนพงประสงค 1.ใหนกเรยนมสวนรวมในการอธบายโดยการสาธตหนาชนเรยน 2.ประเมนตามแบบพฤตกรรมการปฏบตงานรายบคคล/รายกลม 1.ประเมนตามแบบพฤตกรรมการปฏบตงานรายบคคล/รายกลม 2.ประเมนตามแบบพฤตกรรมดานคณธรรม จรยธรรม คานยม และคณลกษณะอนพงประสงค

วนท......./........./......... สอนครงท...........สปดาหท............เรอง................................................ ...................

บนทกหลงการสอน หลงจากไดท าการสอนเสรจเรยบรอยแลว ควรพจารณาสรปประเมนผลการสอนครงนโดยท าเครองหมาย / ลงในชอง ใช หรอ ไมใช หรอบนทกใหค าแนะน าเพมเตมกได พรอมรายงานตามล าดบขน เพอไดรบทราบ

รายการหวขอประเมน ใช ไมใช หมายเหต 1. ท าการสอนไดครบตามวตถประสงค 2. น าเขาสบทเรยนตรงตามทก าหนด 3. สามารถด าเนนการสอนตามแผนการสอน 4. ใชสอการสอนครบตามแผนการสอน 5. ใชค าถามในระหวางการสอนไดครบ 6. อน ๆ (โปรดระบ).........................................

บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................... ............................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... .......................................

ลงชอ..................................... ลงชอ.................................. ผสอน หวหนาแผนก

แผนการสอน หนวยท 4

ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 4 ชอหนวย วงจรไฟฟาแบบอนกรม ชวโมง 4

สาระส าคญ

วงจรอนกรม เรยกวา ซรเซอรกต คอการน าเอาตวตานทานตงแตสองตวขนไปมาตอเรยงอนดบหรออนกรมกบแหลงจายไฟฟา โดยมกระแสไฟฟาไหลผานเพยงเสนเดยวทางเดยวเทากนตลอด แรงดนตกครอมตวตานทานแตละตวจะแตกตางกนกลาวคอ ความตานทานตวใดมคามากจะมแรงดนตกครอมมาก


1.ศกษาการตอวงจรไฟฟาแบบอนกรม 2.ศกษาคณสมบตของวงจรอนกรม 3.ศกษาการค านวณในวงจรอนกรม 4.เพอปฏบตการทดลองวงจรไฟฟาแบบอนกรม

จดประสงคเชงพฤตกรรม

1.เขยนรปวงจรไฟฟาแบบอนกรมไดถกตอง 2.บอกคณสมบตวงจรไฟฟาแบบอนกรมไดถกตอง 3.สามารถค านวณหาคา แรงดน กระแส ความตานทาน ในวงจรไฟฟาแบบอนกรมไดถกตอง 4.ตอวงจรอนกรมเพอวดแรงดนและกระแสไดถกตอง


ชอหนวยการสอน วงจรไฟฟาแบบอนกรม

วงจรอนกรม วงจรอนกรมหมายถงวงจรทมอลเมนตตาง ๆ ตอเรยงกนและถดกนไปเรอย ๆ โดยการน าเอาปลายดานหนงของอลเมนตตวแรกตอกบปลายดานหนงของอลเมนตตวทสองและปลายดานหนงของอลเมนตตวทสอง ตอกบปลายดานหนงของอลเมนตตวทสามและตอกนไปเรอย ๆ จนมลกษณะเปนลกโซ ดงแสดงในรปท 1 จะพจารณาเหนไดวา ปลายดานหนงของความตานทาน R1 และ R2 จะตอกบปลายดานหนงของความตานทาน R2 และ ปลายอกดานหนงของทงความตานทาน R และ R2 จะตอเขากบแบตเตอร E โดยทความตานทาน R1 ความตานทาน R2 และแบตเตอร E จะตออนกรมกนทงหมด และในวงจรจะมกระแส I ไหลเพยงคาเดยวเทานน ฉะนนกระแสทไหลผานความตานทาน R1 ความตานทาน R2 และแบตเตอร จะมคาเทากนม

การตอวงจรไฟฟาแบบอนกรม

ในวงจรไฟฟาถามตวตานทานมากกวา 1 ตว ตอเรยงอนดบหรออนกรมกบแหลงจายไฟฟาเรยกวา วงจรไฟฟาแบบอนกรม ( Series Circuit ) ดงแสดงในรปท 2

รปท 2 วงจรไฟฟาแบบอนกรม

จากรปท 2 จะพจารณาไดวา ตนของตวตานทาน ( Resistor) ตวทหนง หรอ R 1 ตอเขากบแหลงจายไฟตรงดานขวบวก ( + ) และปลายดานของตวตานทาน ตวทหนงตอเขากบตนของตวความตานทานตวทสองหรอ R 2 และปลายของตวตานทานตวทสองตอเขากบตนของความตานทานตวทสามหรอ R 3 ตอเขากบแหลงจายไฟตรงดานขวลบ ( - ) ครบวงจรทขวลบ ของแหลงจายไฟตรง ท าใหมกระแสไฟฟา ( Current ) ไหลวงจร ในลกษณะของวงจรอนกรม จะมกระแสไฟฟาไหลเพยงคาเดยวเทานน เพราะกระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน R1 , R2 และ R3

คอกระแสไฟฟาเดยวกนและมคาเทากบกระแสไฟฟาในวงจรรวมทงหมด ( Current Total ใชอกษรยอ IT ) แตคาแรงดนไฟฟารวมทงหมดของวงจร ( Voltage Total ใชอกษรยอ ET) จะเทากบแรงดนไฟฟาทตกครอม ตวตานทาน R1 , R2 และ R3 รวมกน จากหลกการดงกลาวจะได

การตอเซลลไฟฟาแบบอนกรม

เมอน าเซลลไฟฟามาตอกนแบบอนกม จะท าใหไดแรงดนมากขน ถาหากวาแรงดนของเซลลไฟฟาแตละเซลลมทศทางเดยวกน สวนความตานทานภายในของเซลลไฟฟาแตละเซลล เมอน ามารวมกนจะมคาเทากบความตานทานภายในของวงจร

การขยายยานการวดของโวลตมเตอร

ปกตโวลตประกอบดวยเครองมอวดแบบขดลวดหมนทมตวตานทานตออนกรมกบขดลวดหมน ซงการเคลอนทของเขมบนสเกลนนขนอยกบคาของกระแสทไหลผานตวขดลวดหมน โดยทวไปแลวคาของกระแสทไปท าใหเขมของมลตมเตอรชเตมสเกลนนมคาเทากบ 50 ไมโครแอมแปร หรออาจจะมคามากกวานกได ขนอยกบบรษทผผลตออกแบบสรางมา

คณสมบตของวงจรไฟฟาแบบอนกรม

1.คาความตานทานรวมทงหมด( RT) ของวงจรไฟฟาแบบอนกรม มคาเทากบผลรวมของความตานทานทกตวรวมกน

RT = R1 + R2 + R3+………. Rn

2.กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานทกตวมคาเทากน

IT = I1 = I2 = I3 =………. In

3.แรงดนไฟฟาทตกครอมตวตานทานแตละตวในวงจรจะแตกตางกนไป ความตานทานตวใดมคามากจะมแรงดนตกครอมมาก

4.ผลรวมของแรงดนตกครอมความตานทานแตละตวจะเทากบแรงดนทจายใหกบวงจร

ET = E1 + E2 + E3+………. En

ตวอยางท 1 จากวงจรประกอบดวยตวตานทาน R1=4 Ω ตออนกรมกบตวตานทาน R2=8 Ω

มแหลงจายไฟตรง E=6 V จงหาคาแรงดนไฟฟาทตกครอม ตวตานทานแตละตว กระแสไฟฟาไหลผานตวตานทานแตละตว กระแสไฟฟารวม และความตานทานรวมในวงจร

วธท า จากคณสมบตของวงจรอนกรม

หาคาความตานทานรวม RT จะได

RT = R1 + R2

RT = 4 Ω + 8 Ω

RT = 12 Ω

\ ความตานทานรวมในวงจรเทากบ 12 Ω

หาคากระแสไฟฟาทไหลในวงจร I จะได

\กระแสไฟฟาทไหลในวงจรเทากบ 0.5 A

หาคาแรงดน V1 และ V2 จะได

V1 = IR1 = 0.5 A × 4 Ω = 2 V

V2 = IR2 = 0.5 A × 8 Ω = 4 V

แรงดนไฟฟาตกครอม ตวตานทาน 4 Ω เทากบ 2 V

แรงดนไฟฟาตกครอม ตวตานทาน 8 Ω เทากบ 4 V

หาคาแรงดนไฟฟารวมทงหมด VT จะได

VT = V1 + V2 = 2 V+4 V = 6 V

หรอ VT = IRT = 0.5 A × 12 Ω = 6 V

VT = E = 6 V

หาคากระแสไฟฟา I1 และกระแสไฟฟา I2 จะได

จากคณสมบตของวงจรไฟฟาแบบอนกรมจะไดกระแสไฟฟามคาเทากน

IT = I1 = I2 = 0.5 A

ตวอยางท 2 จากวงจรประกอบดวยตวตานทาน R1 = 2.2 kΩ ตวตานทาน R2 = 3 kΩ และ

ตวตานทาน R3 =4.7 kΩ แหลงจายไฟตรง E = 20 V จงหาคาแรงดนไฟฟาทตกครอมตวตานทานแตละตว กระแสไฟฟาไหลในวงจรรวม และความตานทานรวมในวงจร

วธท า จากคณสมบตของวงจรอนกรม

ค านวณหาคาความตานทานรวมทงหมด RT ไดดงน

RT = R1 + R2 + R3

RT = 2.2 kΩ + 3 kΩ + 4.7 kΩ

RT = 9.9 kΩ

ความตานทานรวมในวงจรเทากบ 9.9 kΩ

ค านวณหาคากระแสไฟฟาทงหมด IT จะได

\กระแสไฟฟาทงหมด เทากบ 2.02 mA

ค านวณหาคาแรงดน V1 ,V2 และ V3 จะได

V1 = IR1 = 2.02 mA × 2.2 kΩ = 4.444 V

V2 = IR2 = 2.02 mA × 3 kΩ = 6.06 V

V3 = IR3 = 2.02 mA × 4.7 kΩ = 9.494 V

VT = V1 + V2 + V3

VT = 4.444 V + 6 .06 V + 9. 494 V

VT = 19.998 V




อยางไรประกอบการฉายแผนใส 5. ครอธบายความสมพนธแรงดน กระแส ความตานทาน โดยใชแผนใส ตอบค าถาม 6. ซกถามเกยวกบความสมพนธแรงดนกระแส ความตานทาน ตามกฎของโอหม/ตอบค าถาม 7. ดแลควบคมการจกแบงกลม 8. สาธตการปฏบตการทดลอง 9. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 10. .ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 11. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 4จากแบบทดสอบหนวยท 4 12. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 5 13. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตงานเมอไมใช 14. ครบนทกขอมลเกยวกบกจกรรมการเรยนหลงการสอนเพอใชแกไขปญหาทอาจเกดขนกบ


งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน จดเตรยมบอรดทดลอง อปกรณ และสภาพหองเรยนใหสะอาดเรยบรอย โดยจดเวรรบผดชอบท าความสะอาด ขณะเรยน อธบายเกยวกบการตอวงจรอนกรม พรอมท าการทดลองประกอบวงจร หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดเรยนในครงน และท าแบบฝกหดทายบทเรยน



4

หนงสออางอง ชยวฒน ลมพรวจตรวไล , สมเกยรต พงอาตม และ จราภรณ จนแดง ,สมศกด แสงศร.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศนยสงเสรม-อาชวะ, 2546.

สอ

- ซดการบรรยายเรองวงจรไฟฟาแบบอนกรม


- ตวตานทาน


การบรณาการเชอมโยง

สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม

วงจรอนกรม ภาษาไทย น าเสนอหนาชนเรยน

คณตศาสตร ค านวณการตอวงจร







วนท......./........./......... สอนครงท...........สปดาหท............เรอง......................................... ..........................



บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................................................................. ........................................................................................................ .................................................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................... ..............



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 5 ชอหนวย วงจรไฟฟาแบบขนาน ชวโมง 4


วงจรขนาน เรยกวา พาราเรล เซอรกต คอการน าเอาตวตานทานตงแตสองตวมาตอขนานหรอครอมกบแหลงจายแรงดนไฟฟา โดยมแรงดนไฟฟาตกครอมความตานทานแตและตวเทากนและเทากบแหลงจาย

กระแสไฟฟาทไหลผานความตานทานแตละตวจะไมเทากน กลาวคอ ความตานทานตวใดมคานอยจะมกระแสไฟฟาไหลผานมาก


1. ศกษาการตอวงจรไฟฟาแบบขนาน 2. ศกษาคณสมบตของวงจรไฟฟาขนาน 3. ศกษาการค านวณในวงจรไฟฟาขนาน 4. เพอปฏบตการทดลองวงจรไฟฟาแบบขนาน


1. เขยนรปวงจรไฟฟาแบบขนานไดถกตอง 2. บอกคณสมบตวงจรไฟฟาแบบขนานตอง 3. สามารถค านวณหาคา แรงดน กระแส ความตานทาน ในวงจรไฟฟาแบบอนกรมไดถกตอง 4. ตอวงจรอนกรมเพอวดแรงดน กระแส ในวงจรไฟฟาขนานไดถกตอง


ชอหนวยการสอน วงจรไฟฟาแบบขนาน

การตอวงจรไฟฟาแบบขนาน

วงจรไฟฟาทมตวตานทานตงแต 2 ตวหรอมากกวาตอขนานหรอตกครอมกบแหลงจายไฟฟา เรยกวาวงจรไฟฟาแบบขนาน(Parallel Circuit ) ดงแสดงในรปท 1

รปท1 วงจรไฟฟากระแสตรงแบบขนาน

จากวงจรรปท 1 จะพจารณาไดวาปลายขางหนงของตวตานทาน ตวทหนง R1 ตวตานทานตวทสอง R2 และตวตานทานตวท R3 ตอเขาทางดานขวบวก ( + ) ของแหลงจายไฟตรง ( E ) และปลายอกขางหนงของตานทาน ตวทหนง R1 ตวตานทาน ตวทสอง R2 และตวตานทานตวท R3 ตอเขาทจดเดยวกน คอ ตอเขาทางดานขวลบ (-) ของแหลงจายไฟตรง ( E ) ในการตอวงจรไฟฟาลกษณะนจะท าใหคาของความตานทานรวมมคาเทากบผลรมของสวนกลบของความตานทานทกตวทตออยในวงจรรวมกน แรงดนไฟฟาทตกครอม ตวตานทานตวท R1

ตวตานทานทสอง R2 และตวตานทาน ตวท R3 จะเทากนและเทากบแหลงจายไฟตรงเพราะลกษณะนกคอการน าตวตานทานไปตอครอมแหลงจายไฟตรงจงท าใหแรงดนไฟฟาเทากน และกระแสไฟฟารวมในวงจรเทากบกระแสไฟฟา ทไหลผานตวตานทานทกตวรวมกน กระแสทไหลผานตวตานทาน แตละตวขนอยกบคาความตานทาน แตละตวขนอยกบคาความตานทาน โดยคาความตานทานมาก กระแสจะไหลผานนอยถาคาความตานทานนอยกระแสไฟฟาจะไหลผานมาก คาความตานทานเทากน กระแสไฟฟา ไหลผานเทากน ซงเปนไปตามกฎของโอหม

ในลกษณะของวงจรไฟฟาแบบขนาน (Parallel Circuit ) จะเหนไดวาเมอคาความตานทานของตวตานทานตวใดๆในวงจรขนาน (Parallel Circuit ) เกดขดของหรอขาดกระแสกยงสามารถไหลผานความตานทานตวอนๆไดเหมอนเดม

คณสมบตของวงจรไฟฟาแบบขนาน

1. คาความตานทานรวมของวงจรไฟฟาแบบขนาน (Parallel Circuit ) มคาเทากบ สวนกลบของความตานทานรวมของวงจร เทากบผลรวมของสวนกลบของความตานทานทกตวทตออยวงจรไฟฟาแบบขนาน

2.กระแสไฟฟารวมในวงจร จะเทากบกระแสทไหลผานตวตานทานแตละตวรวมกน

IT = I1 + I2 + I3 +…………In

3.แรงดนไฟฟาทตกครอม ตวตานทานแตละตวในวงจรเทากน และเทากบแหลงจายไฟในวงจร

E = V1 = V2 =V3 =…………..Vn

4.ในกรณทมตวตานทาน ตอขนานกนสองตว คาความตานทานรวมหาไดจาก

หรอ

ตวอยางท 1 จงแสดงวธการหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานแตละตวกระแสไฟฟารวม ( IT )และคาความตานทานรวม ( RT ) ในวงจร เมอตวตานทาน R1 ตวตานทาน R2 = และแหลงจายไฟตรงมคาเทากบ 15 V

วธท า จากคณสมบตของวงจรไฟฟาแบบขนาน

สามารถหาคาความตานทานรวม RT จากสตร

คาความตานทานรวม RT = 2 Ω

ค านวณหาคากระแสไหลผาน R1 คอ I1 กระแสไหลผาน R2 คอ I2 และกระแสไฟฟารวม IT

IT = I1 + I2 = 2.5 A + 5 A = 7.5 A

กระแสไฟฟาไหลผาน RT คอ IT เทากบ 2.5 A

กระแสไฟฟาไหลผาน R2 คอ I2 เทากบ 5 A

กระแสไฟฟารวม คอ IT เทากบ 7.5 A

ค านวณหาคาแรงดนตกครอม R1 คอ V1 แรงดนตกครอม R2 คอ V2 และแรงดนไฟฟารวม VT

จะเหนไดวาแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทานแตละตวรวมกน จะมคาเทากบแหลงจายแรงดนทจายใหกบวงจร

ตวอยางท 2 จากวงจร จงหาคาความตานทานรวม ( RT ) กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานแตละตว ( IR1 , IR2 , IR3 )และกระแสไฟฟารวม (IT )

วธท า

ค านวณหาคาความตานทานรวมทงหมดของวงจร (RT ) จากสตร

คาความตานทานรวม ( RT ) เทากบ 1.455 kΩ

ค านวณหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานแตละตว ( IR1 , IR2 ,IR3 ) และกระแสไฟฟารวม ( IT )

32 1 T I I I I

mA 17.196 I

mA 3.472 mA 4.464 mA 9.26 I

T

T

mA 17.182 k 1.455

V 25

R

E I

T

T

หรอ

กระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน R 1 เทากบ 9.26 mA หรอ ( IR1 = 9.26 mA )



กระแสไฟฟารวมในวงจรมคาเทากบ 17.196 mA หรอ ( IT =17.196 mA )

ตวอยางท 3 จากวงจร ใหค านวณหาคาความตานทานรวม ( RT ) กระแสไฟฟา I1 , I2 ,I3 และ IT

วธท า

ค านวณหาคาความตานทานรวม RT จากสตร

R

1

R

1

R

1

R

1

321T

k 1

1

k 540

1

k 2

1

R

1

T

k 1 k 1.85 k 0.5

R

1

T

k 3.35 R

1

T

คาความตานทานรวม ( RT ) ในวงจรมคาเทากบ 298 Ω

ค านวณหาคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานแตละตว ( I1 , I2 , I3 ) และกระแสไฟฟารวมทงหมด (IT )

mA 8.5

k 2

V 17

R

E I

1

1

mA 31.48

k 0.54

V 17

R

E I

2

2

mA 17

k 1

V 17

R

E I

3

3

32 1 T I I I I

mA 56.98 I

mA 17 mA 31.48 mA 8.5 I

T

T

หรอ

mA 57.04

k 0.298

V 17

R

E I

T

T






อยางไรประกอบการฉายแผนใส 5. ครอธบายวงจรไฟฟาแบบขนานแรงดนพรอมตวอยางการค านวณ โดยใชแผนใส/ตอบ

ค าถาม 6. ซกถามเกยวกบวงจรไฟฟาแบบขนาน กระแสจะไหลอยางไร/ตอบค าถาม 7. ดแลควบคมการจดแบงกลม 8. สาธตการปฏบตการทดลอง 9. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 10. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 11. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 5 จากแบบทดสอบหนวยท 5 12. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท6ตอไป 13. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตงานเมอไมใช

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน)

กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ ความรเบองตนเกยวกบ การตอวงจรขนาน ขณะเรยน แบงกลมใหนกเรยนปฏบตการทดลองตอวงจรขนาน หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดทดลองหนาชนและประเมนผล



5

หนงสออางอง ชยวฒน ลมพรวจตรวไล , สมเกยรต พงอาตม และ จราภรณ จนแดง ,สมศกด แสงศร.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศนยสงเสรม-อาชวะ, 2546.

สอ

- ซดการบรรยายเรองวงจรขนาน


วธการ เชน การสมภาษณ, การถามตอบ, การสอบถาม, การท าแบบทดสอบ, การท าแบบ ฝกหด,

การรายงานผล, การปฏบตงาน, การตรวจสอบผลงาน ฯลฯ


วงจรขนาน คณตศาสตร 1. การค านวนแรงดนและกระแส

ภาษาไทย 2. น าเสนอผลงานหนาชนเรยน










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................................................................. ........................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ......................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................................ ........................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 6 ชอหนวย วงจรไฟฟาแบบผสม ชวโมง 4


วงจรไฟฟาแบบผสม คอวงจรทประกอบดวยวงจรอนกรม และวงจรขนาน อยในวงจรใหญเดยวกน ดงนนในการค านวณเพอวเคราะหหาคาปรมาณทางไฟฟา ตาง ๆ เชน กระแสไฟฟาแรงดนไฟฟา และ

คาความตานทานรวม จงตองใชความรจากเรองวงจรไฟฟา แบบอนกรม และวงจรไฟฟาแบบขนาน วงจรไฟฟาแบบผสม โดยทวไปจะมอย 2 ลกษณะคอ แบบขนาน - อนกรม


1. ศกษาการตอวงจรไฟฟาแบบผสม 2. ศกษาคณสมบตของวงจรไฟฟาแบบผสม 3. ศกษาการค านวณในวงจรไฟฟาแบบผสม 4. เพอปฏบตการทดลองวงจรไฟฟาแบบผสม

จดประสงคเชงพฤตกรรม 1. เขยนรปวงจรไฟฟาแบบขนานไดถกตอง 2. บอกคณสมบตวงจรไฟฟาแบบขนานตอง 3. สามารถค านวณหาคา แรงดน กระแส ความตานทาน ในวงจรไฟฟาแบบอนกรมไดถกตอง 4. ตอวงจรอนกรมเพอวดแรงดน กระแส ในวงจรไฟฟาขนานไดถกตอง


ชอหนวยการสอน วงจรไฟฟาแบบผสม

วงจรแบบผสม

วงจรไฟฟาแบบผสม คอวงจรทประกอบดวยวงจรอนกรม ( Series Circuit ) และวงจรขนาน ( Parallel Circuit ) ยอยๆ อยในวงจรใหญเดยวกน

ดงนนในการค านวณเพอวเคราะหหาคาปรมาณทางไฟฟาตางๆ เชน กระแสไฟฟา( Current ) แรงดนไฟฟา ( Voltage ) และคาความตานทานรวม จงตองใชความรจากวงจรไฟฟาแบบอนกรม วงจรไฟฟาแบบขนาน และกฎของโอหม ( Ohm’s Law ) วงจรไฟฟาแบบผสม โดยทวไปจะมอย 2 ลกษณะ คอ แบบอนกรม – ขนาน (Series -Parallel) และแบบขนาน – อนกรม (Parallel – Series )

วงจรไฟฟากระแสตรงผสมแบบอนกรม – ขนาน ( Series -Parallel )

วงจรไฟฟากระแสตรงผสมแบบอนกรม – ขนาน หมายถงวงจรทมตวตานทาน ในแตละกลมยอยตอขนานกนอยและน าแตละกลมมาตออนกรมกนอกท จากวงจรรปท 1 พจารณาไดวาตวตานทานตวท 2 และตวตานทานตวท 3 ตอขนานกนอย โดยปลายอกดานหนงตออนกรมกบตวตานทานตวท 1 ดงรปท 1

รปท 1 วงจรไฟฟากระแสตรงแบบผสม (อนกรม – ขนาน)

การหาคาความตานทานรวม ( RT ) จงตองหาคาความตานทานรวม ( RT2 ) ระหวางตวตานทานตวท 2 และความตานทานตวท 3 แบบวงจรขนานกอน จากนนจงน าคา

ความตานทานรวม ( RT2 ) มารวมกบคาความตานทานตวท 1 ( RT1 ) แบบวงจรไฟฟาอนกรม ( Series Circuit ) ในการหาคากระแสไฟฟา ( Current ) และแรงดนไฟฟา ( Voltage )ใหหาคาในวงจรโดยใชลกษณะและวธการเดยวกน กบวงจรอนกรม วงจรขนานดงทผานมาโดยใหหาคาตางๆในวงจรรวม กจะไดคาตางๆตามทตองการ

คณสมบตของวงจรผสมแบบอนกรม – ขนาน

1.คาความตานทานรวม ( RT )

R R R

R

R R R

T2T1T

32

32

1T

R

R

2.คากระแสไฟฟารวม ( IT )

IT = I1 = ( I2 + I3 )

IT = IT1 = IT2

3.คาแรงดนไฟฟารวม (VT )

E = VR1 + ( VR2 = VR3 )

E = VT1 + VT2

วงจรไฟฟาผสมแบบขนาน- อนกรม (Parallel – Series )

รปท 3 วงจรไฟฟากระแสตรงแบบผสม (ขนาน – อนกรม )

วงจรไฟฟาแบบผสมแบบขนาน – อนกรม หมายถง วงจรทตวตานทาน ในแตละกลมยอยตออนกรมกนอยและน าแตละกลมยอยมาตอขนานกนอกท ดงวงจรรปท 3 พจารณาไดวาตวตานทานตวท 2 และตวตานทานตวท 3 ตออนกรมกนอย โดยปลายดานหนงของตวตานทานตวท 2 ตอเขาทจดเดยวกนกบตวตานทานตวท 1 ในสวนตน และปลายดานหนงของตวตานทานตวท 3 ตอเขาทจดเดยวกนกบตวตานทานตวท 1 ในสวนปลาย

การหาคาความตานทานรวม ( RT) จงตองหาคาความตานทานรวม ( RT2 ) ระหวางตวตานทานตวท 2 และตวตานทานตวท 3 แบบวงจรไฟฟาอนกรมกอน จากนนจงน าคาความตานทานรวม ( RT2 ) มาหาคาความตานทานรวม ( RT ) แบบวงจรไฟฟาขนาน ( Parallel Circuit ) กบตวตานทานตวท 1

ในการหาคากระแส (Current ) และแรงดนไฟฟา ( Voltage ) ใหหาคาในวงจรโดยใชลกษณะและวธการเดยวกนโดยใหหาคาตางๆในวงจรยอยแตละกลมกอน จากนนหาคาตางๆในวงจรรวมกลมใหญ

คณสมบตวงจรผสมแบบขนาน-อนกรม

1.คาความตานทานรวม ( RT )

T2T1

T2T1T

T

R R

R R R

R3)(R2R1

R3)R1(R2 R

2. คากระแสไฟฟารวม ( IT )

IT = ( I1 + I2 ) = I3

IT = IT1 + IT2

3.คาแรงดนไฟฟารวม (VT )

E = VR1 = ( VR2 + VR3 )

E = VT1 = VT2


1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน 3. ทบทวนกอนเรยน โดยถามนกเรยนเกยวกบ แรงดน กระแสในวงจรขนาน 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยถามนกเรยนวา ถาน าเอาวงจรไฟฟาแบบอนกรมและแบบขนาน

รวมกนคณสมบตวงจรจะเปนอยางไร 5. ครอธบายวงจรไฟฟาแบบผสม พรอมตวอยางการค านวณโดยใชแผนใส 6. ซกถามเกยวกบวงจรไฟฟาแบบขนาน กระแสจะไหลอยางไร/ตอบค าถาม 7. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 8. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 9. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 8 จากแบบทดสอบหนวยท 8/แบบประเมน 10. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 7 ตอไป 11. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตงานเมอไมใช

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน จดเตรยมอปกรณการทดลองและสภาพหองเรยนใหสะอาดเรยบรอย โดยจดเวรรบผดชอบท าความสะอาด ขณะเรยน อธบายเกยวกบองคประกอบของวงจรไฟฟา ตวน า ฉนวน และวธการหาคา กระแส แรงดน ความตานทาน ในวงจรไฟฟา พรอมกบสาธตการตอวงจรไฟฟาแบบผสม หลงเรยน ท าแบบฝกหดทายบทเรยน และ สงทายชวโมง



6

หนงสออางอง ชยวฒน ลมพรวจตรวไล , สมเกยรต พงอาตม และ จราภรณ จนแดง,สมศกด แสงศร.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศนยสงเสรม-อาชวะ, 2546.

สอ

- ซดการบรรยายเรองวงจรผสม




วงจรไฟฟาแบบผสม คณตศาสตร ค านวณคาความตานทาน ภาษาไทย น าเสนอผลงาน







วนท......./........./......... สอนครงท...........สปดาหท............เรอง...................................................................



บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................ .............................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................................... .................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... .......................................

ลงชอ..................................... ลงชอ.................................. สอน หวหนาแผนก


ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 7 ชอหนวย ก าลงไฟฟา ชวโมง 4


ก าลงไฟฟาเรยกวา อเลกตรคพาวเวอร ใชอกษรยอ P ก าลงไฟฟา คอผลคณของแรงดนและกระแสไฟฟามหนวยเปนวตต ก าลงไฟฟาทเกดขนในวงจรทมภาระไฟฟาทเปนตวตานทาน ก าลงไฟฟาทเกดขนกบตวตานทานจะเปนในรปของความรอน

จดประสงคการเรยน จดประสงคทวไป

1. ศกษาเรองก าลงไฟฟา 2. ศกษาสตรทใชในการค านวณหาคาก าลงไฟฟา 3. ศกษาการค านวณ หาคาก าลงไฟฟา 4. เพอปฏบตการทดลองหาก าลงไฟฟาทโหลด


1. บอกความหมายของก าลงไฟฟาไดถกตอง 2. บอกสตรทใชในการค านวณหาคาก าลงไฟฟาไดถกตอง 3. สามารถค านวณหาคาก าลงไฟฟาจากวงจรไฟฟาไดถกตอง 4. ตอวงจรไฟฟา วดแรงดน กระแส เพอค านวณหาก าลงไฟฟาไดถกตอง


ชอหนวยการสอน ก าลงไฟฟา

ก าลงไฟฟาในวงจรไฟฟากระแสตรง

ในวงจรไฟฟากระแสตรง คาของก าลงไฟฟา ( Power ) ทเกดขนกบภาระไฟฟา (Load) ทเปนตวตานทานเกดจากกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทานนน

ก าลงไฟฟาทเกดขนกบตวตานทานนนจะอยในรปของความรอน ถาตวตานทานนนไมสามารถทนก าลงไฟฟานนไดกจะไหมและขาด ดงนนจงจ าเปนตองค านวณหาคาก าลงไฟฟาทเกดขนกบตวตานทานกอนการใชงานดงสมการ 1 , 2 และ 3

P = E I ……………………………( 1 )

ในท านองเดยวกนยงสามารถแทนคา E= IR และคา R

EI

ลงในสมการ 1 จะไดสมการการหาคาไฟฟาอกดง

สมการท 2 และ 3

P = I2 R ………………...……( 2 )

) 3 .....(.................... R

EP

2

เมอ P = ก าลงไฟฟา มหนวยเปน วตต ( W )

I = กระแสไฟฟา มหนวยเปน แอมแปร (A)

R = คาความตานทานไฟฟา มหนวยเปน โอหม ( W )

E = แรงดนไฟฟา มหนวยเปน โวลต ( V )

รปท1 ความสมพนธระหวาง I ,R ,E และ P

ตวอยางการค านวณหาคาก าลง ตวอยางท 1 จากรป จงค านวณหาคาของก าลงไฟฟาทเกดขนกบตวตานทาน

วธท า

)มลลวตต (mW 50 หรอ W 0.05

500Ω

25V

500Ω

V5

R

E P

22

คาก าลงไฟฟาทเกดขนกบตวตานทามคา 50 mW จะตองเลอกใชตวตานทานททนก าลงไฟฟาไดไมนอยกวา 50 mW

ตวอยางท 2 จากรป ก าหนดใหกระแสไฟฟา ไหลในวงจรเทากบ 2.4 mA จงหาคาก าลงไฟฟาทเกดขนกบตวตานทานแตละตว และก าลงไฟฟารวม ( PT )

วธท า

mW 17.28 k 3 mA) (2.4 R I P 2

1

2

R1

mW 40.32 k 7 mA) (2.4 R I P 2

2

2

R2

mW 28.8 k 5 mA) (2.4 R I P 2

3

2

R3

3 2 1 T P P P P

mW 28.8 mW 40.32 mW 17.28 PT

mW 86.4PT

จะเหนวาความตานทานทมคาไมเทากนตอในวงจรไฟฟาอนกรมทมกระแสไหลผานเทากนก าลงไฟฟาทเกดขนกบความตานทานแตละตวจะไมเทากน

ตวอยางท 3 ก าหนดใหมกระแสไฟฟา 2.6 A ไหลผานตวตานทาน R1 และกระแสไฟฟา 1.6 A ไหลผานตวตานทาน R2 จงหาคาก าลงไฟฟาทเกดขนกบตวตานทานแตละตว และก าลงไฟฟา ( Power ) รวม PT

วธท ำ

W 104 A .62 V 40 EI P R1

W 64 A .61 V 40 EI P R2

W 168 W 64 W 104 PT

คาก าลงไฟฟาทเกดขนกบ R1 มคาเทากบ 104 W

คาก าลงไฟฟาทเกดขนกบ R2 มคาเทากบ 64 mW

คาก าลงไฟฟารวม PT มคาเทากบ 168 mW


1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. ซกถามผเรยนเพอทบทวนในสงทผเรยนในครงทแลว 3. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท 7 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยถามนกเรยนวา ถาจายกระแสใหกบตวตานทานผลทเกดขนจะเปน

อยางไร ประกอบการฉายซด 5. ซกถามเกยวกบก าลงไฟฟาทเกดขนกบโหลด เปนเชนไร 6. สาธตการปฏบตการทดลอง 7. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 8. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 9. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 8 ตอไป 10. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตงานเมอไมใช 11. ครบนทกขอมลเกยวกบกจกรรมการเรยนหลงการสอนเพอใชแกไขปญหาทเกดขน

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาฟงการอธบาย และมอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนในเรองก าลงงานไฟฟา ขณะเรยน อธบายวธการค านวนหาก าลงไฟฟา หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



7


สอ

- ซดการบรรยายเรองก าลงไฟฟา




ก าลงงานไฟฟา คอมพวเตอร Power Point ภาษาไทย น าเสนอหนาชนเรยน










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................................................................. ...................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... .............................................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา .................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................... .............................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 8 ชอหนวย วงจรแบงแรงดน ชวโมง 4


วงจรแบงแรงดนไฟฟาเรยกวา โวลทเตจ ดไวเตอร ใชหลกการของวงจรไฟฟาแบบอนกรม เนองจากวงจรอนกรมมแรงดนตกครอมตวตานทานหรอโหลดไมเทากน

วงจรแบงแรงดนแบงออกเปน 2 ชนด คอวงจรแบงแรงดนไฟฟาทไมมโหลด และวงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบมโหลด


1. ศกษาเรองวงจรแบงแรงดนไฟฟาทไมมโหลด 2. ศกษาเรองวงจรแบงแรงดนไฟฟาทมโหลด 3. ศกษาสตรทใชในการค านวณหาคาแรงดน 4. ศกษาการค านวณหาคาแรงดนจากวงจรแบงแรงดน 5. เพอปฏบตการทดลองวงจรแบงแรงดน

จดประสงคเชงพฤตกรรม 1. อธบายเรองวงจรแบงแรงดนไฟฟาทไมมโหลดไดถกตอง 2. อธบายเรองวงจรแบงแรงดนไฟฟาทมโหลดไดถกตอง 3. บอกสตรทใชในการค านวณหาคาแรงดนในวงจรแบงแรงดนไดถกตอง 4. สามารถค านวณหาคาแรงดนจากวงจรแบงแรงดน ไดถกตอง 5. ตอวงจากแบงแรงดนทดลองไดถกตอง


ชอหนวยการสอน วงจรแบงแรงดน

วงจรแบงแรงดน

วงจรแบงแรงดนไฟฟา เรยกวา “โวลตเตจ ดไวเดอร” ( Voltage Divider) ใชหลกการของวงจรไฟฟาแบบอนกรม (Series Circuit) เนองจากวงจรอนกรมมแรงดนตกครอมตวตานทานหรอโหลดไมเทากน

วงจรแบงแรงดนแบงออกเปน 2 ชนด คอวงจรแบงแรงดนไฟฟาทไมมโหลด (Unloaded Voltage Divider) และวงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบมโหลด (Loaded Voltage Divider)

1. วงจรแบงแรงดนไฟฟาทไมมโหลด (Unloa

วงจรการแบงแรงดนทไมมโหลด unloaded voltage divider กคอ วงจรแบบ

อนกรมทว ๆ ไปนนเอง ซงเราสามารถทจะแบงแรงดนไดหลาย ๆ คา เพอน าไปจายใหกบโหลดทตองการแรงดนในระดบตาง ๆ ทแตกตางกนออกไป ซงทงนแรดนทถกแบงทงหมดจะไดมาจากแหลงก าเนดแรงดนเพยงตวเดยวเทานน

วงจรแรงดนแตยงไมตอโหลด การค านวณจงไมตองน าโหลดมาพจารณาดงรปวงจรท 1

รปท 1 วงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบไมมโหลด (Unloaded Voltage Divider)

จากวงจรจะไดสตร V1, V2 ดงน

)RR

R(VV

21

1T1

)RR

R(VV

21

2T2

จากรปท 1 เปนวงจรไฟฟาแบบอนกรม (Series Circuit) การแบงแรงดนไฟฟา (Voltage Dividers) ตวตานทาน R1 และ R2 จะท าหนาทเปนตวแบงแรงดนไฟฟา เพราะแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน R1 และ R2 ไมเทากน

การหาคาแรงดนไฟฟาตกครอม ถาจะใชสตรตามหลกการของวงจรไฟฟาแบบอนกรม (Series Circuit) จะท าใหเกดความยงยากและเสยเวลา ดงนนเพอการค านวณทงายและรวดเรวขนจงมสตรเฉพาะทใชกบวงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบไมมโหลด

21

1T1

RR

RVV

21

2T2

RR

RVV

2.วงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบมโหลด (Loaded Voltage Divider)

ในวงจรอนกรมทค านวณคาแรงดนตกครอมตวตานทานตางๆ เมอน าเอาโหลด (RL) มาตอ

ครอมตวตานทานตวใดตวหนงกจะไดวงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบมโหลด

อยางไรกตามจะตองมการค านวณคากระแสของแหลงจายใหเพยงพอตอการจายกระแสใหโหลดดวย เพราะเนองจากถาโหลดใชกระแสมาก แรงดนทจายใหโหลดจะลดลงจากกรณทไมมโหลด วงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบมโหลด (Loaded Voltage Divider) แสดงดงรปท 2

รปท 2 วงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบมโหลด (RL)

จากรปวงจรท 2 มโหลด (RL) มาตอครอมอยกบตวตานทาน R2 ดงนนในการหาคาแรงดนไฟฟาทแบงมาใหโหลด (RL) เพอการค านวณทงายและรวดเรวขนจงมสตรค านวณเฉพาะทใชกบวงจรแบงแรงดนไฟฟาแบบมโหลด (RL) ดงน

1L2

L2TL

R//RR

//RRVV

ตวอยางท 1 จากวงจรรปท 3 จงค านวณหาคาแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน R1, R2 และ R3

รปท 3

วธท า

321

1T1

RRR

RVV

kΩ10kΩ5kΩ2.5

kΩ2.5V17V1

kΩ5.17

kΩ2.5V17V1

V2.428V1

321

2T2

RRR

RVV

kΩ10kΩ5kΩ2.5

kΩ5V17V2

kΩ5.17

kΩ5V17V2

V857.4V2

321

3

T3RRR

RVV

kΩ10kΩ5kΩ2.5

kΩ10V17V3

kΩ5.17

kΩ10V17V3

V714.9V3

ตวอยางท 2 จากรปท4 จงค านวณหาคาแรงดนไฟฟาทจายใหโหลด (RL) เมอแหลงจายแรงดนไฟฟา มคาเทากบ 20 V

รปท 4

วธท า

1L2

L2TL

R//RR

//RRVV

Ω2Ω6Ω4

Ω6Ω4

Ω6Ω4

Ω6Ω4

V20VL

4.4

4.2V20VL

V10.909VL


1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการ เขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท 8 เกบแบบทดสอบ 3. ทบทวนกอนเรยน โดยถามนกเรยนเกยวกบก าลงไฟฟา ทเกดขนกบโหลดเปนเชนไร 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยถามนกเรยนวา ถาจายกระแสใหกบตวตานทานผลทเกดขนจะเปน

อยางไร ประกอบการฉายซด/รบฟงความคดเหน 5. ครอธบายวงจรแบงแรงดนไฟฟา พรอมตวอยางการค านวณ โดยใชสอ 6. ซกถามเกยวกบก าลงไฟฟาทเกดขนกบโหลด เปนเชนไร / ตอบค าถาม 7. สาธตการปฏบตการทดลองแจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 8. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 9. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 8 จากแบบทดสอบหนวยท 8แบบประเมน 10. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตงานเมอไมใช 11. ครบนทกขอมลเกยวกบกจกรรมการเรยนหลงการสอนเพอใชแกไขปญหาทอาจเกดขนกบ


งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน จดเตรยมอปกรณส าหรบการทดลอง และสภาพหองเรยนใหสะอาดเรยบรอย โดยจดเวรรบผดชอบท าความสะอาด ขณะเรยน อธบายหลกการในวงจรแบงแรงดนและสาธตวธการตอวงจร หลงเรยน ใหผเรยนรวมกน สรปเนอหาจากการเรยนและการทดลองในครงนทงหมด



8

หนงสออางอง ชยวฒน ลมพรวจตรวไล , สมเกยรต พงอาตม และ จราภรณ จนแดง.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศนยสงเสรม-อาชวะ, 2546.

สอ

- ซดการบรรยาย เรอง วงจรแบงแรงดน - แบบฝกหด - เครองมอ วสดอปกรณ



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม วจรแบงแรงดน คณตศาสตร 3. ค านวนหาแรงดนในวงจร










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ................................................................... ....................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... .................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................... .............................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 9 ชอหนวย วงจรแบงกระแส ชวโมง 4


วงจรแบงกระแสไฟฟาเรยกวา เคอรรเรนท ดไวเตอร จะใชหลกการของวงจรไฟฟาแบบขนาน เนองจากวงจรขนานมกระแสไหลไมเทากน กระแสไฟฟาจะถกแบงใหไหลผานไปสาขาตาง ๆ ตามพกดความตานทานของโหลดนน ๆ การแบงกระแสไฟฟานยมใชกนเฉพาะวงจร 2 สาขา และ 3สาขา

จดประสงคทวไป

1. ศกษาเรองวงจรแบงกระแสไฟฟา 2. ศกษาเรองแบงกระแสไฟฟา 3. ศกษาสตรทใชในการค านวณหาคากระแส 4. ศกษาการค านวณหาคากระแสจากวงจรแบงกระแส 5. เพอปฏบตการทดลองวงจรแบงกระแส


1. อธบายเรองวงจรแบงกระแสไฟฟา 2 สาขาไดถกตอง 2. อธบายเรองวงจรแบงกระแสไฟฟา 3 สาขาไดถกตอง 3. บอกสตรทใชในการค านวณหาคากระแสในวงจรแลง กระแสไดถกตอง 4. สามารถค านวณหาคากระแสไฟฟาในวงจรแบงกระแสไฟฟาไดถกตอง 5. ตอวงจากแบงกระแสทดลองไดถกตอง


ชอหนวยการสอน วงจรแบงกระแสไฟฟา

วงจรแบงกระแส

วงจรแบงกระแสไฟฟาเรยกวา “เคอรเรนท ดไวเดอร” (Current Divider) จะใชหลกการของวงจรไฟฟาแบบขนาน (Parallel Circuit) เนองจากวงจรขนานมกระแสไหลไมเทากน กระแสไฟฟาจะถกแบงใหไหลผานไปในสาขาตางๆ ตามพกดความตานทานของโหลดนนๆ

ปกตวงจรแบบอนกรมจะมการแบงแรงดนใหเกอบทก ๆ วงจร โดยแรงดนทถกแบงนนจะขนอยกบคาของความตานทานทมอยในแตละสวนของวงจร สวนในวงจรแบบขนานกมลกษณะในท านองเดยวกนกลาวคอ วงจรแบบขนานจะมการแบงการไหลของกระแส โดยกระแสทไหลในแตละสวนหรอแตละสาขาจะขนอยกบคาของความตานทานในสวนหรอในสาขานนของวงจร และกระแสทถกแบงนเมอน ามารวมกนแลวจะมคาเทากบกระแสรวมของวงจรนนเอง

การแบงกระแสไฟฟานยมใชกนเฉพาะวงจร 2 สาขาและ 3 สาขา

1. วงจรแบงกระแสไฟฟา (Current Divider) 2 สาขา

คอวงจรทใชตวตานทาน 2 ตวตอขนานกนเพอแบงกระแสออกเปน 2 สาขาแสดงดงรปท 1

รปท1 วงจรแบงกระแสไฟฟา 2 สาขา

จากวงจรดงรปท 1 กระแสไฟฟา (Current) จะถกแยกออกเปน 2 ทางคอ กระแสไฟฟา I1 ไหลผานตวตานทาน R1 และกระแสไฟฟา I2 ไหลผานตวตานทาน R2 ในลกษณะดงกลาวกระแสไฟฟาจะไหลในสาขาใดมากหรอนอยจะขนอยกบคาความตานทาน ถาคาความตานทานในสาขาใดมคานอยกวากระแสไฟฟากจะไหลในสาขานนไดมาก คาของกระแสไฟฟาสามารถค านวณหาไดดงตอไปน

จากวงจรรปท 1 จะได

21

21T

RR

RRR

T

TR

EI

21

21

RR

RR

E

แต TTRIE

21

21T

RR

RRIE

โดย 1

1R

EI

21

21

1

T

RR

RR

R

I

ดงนน 21

2T1

RR

RII

และ 2

2R

EI

21

21

2

T

RR

RR

R

I

ดงนน 21

1T2

RR

RII

หรอ 21T III

2T1 III

1T2 III

2. วงจรแบงกระแสไฟฟา (Current Divider) 3 สาขา

คอวงจรทใชตวตานทาน 3 ตวตอขนานกนเพอแบงกระแสออกเปน 3 สาขาแสดงดงรปท 2

รปท2 วงจรแบงกระแสไฟฟา 3 สาขา

จากวงจรรปท 2 กระแสไฟฟาถกแยกออกเปนสามทางคอ I1 จะไหลผานตวตานทานตวทหนง I2 จะไหลผานตวตานทานตวท 2 และ I3 จะไหลผานตวตานทาน ตวทสามคาของกระแสไฟฟาสามารถหาไดดงตอไปน


321T R

1

R

1

R

1

R

1

133221

321

TRRRRRR

RRRR

T

TR

EI

133221

321

RRRRRR

RRR

E

แต TTRIE

โดย

133221

321

TRRRRRR

RRRI

1

1R

EI

1

TT

R

RI

133221

321

1

TRRRRRR

RRR

R

1I

<![endi


1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการ เขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท 9 แลวเกบแบบทดสอบ 3. ทบทวนกอนเรยน ซกถามนกเรยนวาวงจรแบงแรงดนมคณสมบตเหมอนวงจรไฟฟาใด 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยถามนกเรยนวา ถาตองการกระแสทมคาตาง ๆ กนหลายคาจะท า

อยางไรประกอบการฉายซด 5. ครอธบายวงจรแบงแรงดนไฟฟา พรอมตวอยางการค านวณ 6. ซกถามเกยวกบก าลงไฟฟาทเกดขนกบโหลด เปนเชนไร / ตอบค าถาม 7. สาธตการปฏบตการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการลอง 9. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 10. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 10ตอไป 11. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตงานเมอไมใช 12. ครบนทกขอมลเกยวกบกจกรรมการเรยนหลงการสอนเพอใชแกไขปญหาทอาจเกดขนกบ


งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ วงจรแบงกระแส ขณะเรยน ใหนกเรยนมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ วงจรแบงกระแส หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



9


สอ

- ซดการบรรยาย เรอง วงจรแบงกระแสไฟฟา - แบบฝกหด - เครองมอ วสดอปกรณ



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม วงจรแบงกระแส คณตศาสตร ค านวณคาในวงจรแบงกระแส

ภาษาไทย น าเสนอหนาชนเรยน










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ...................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ..................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................... ................................................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 10 ชอหนวย กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ ชวโมง 4


กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ เคอรชอฟฟ เคอเรนท ลอว จะกลาวถงความสมพนธของกระแสไฟฟาทไหลเขาและไหลออกจากจดใดจดหนงในวงจรไฟฟา

การแกสมการของเคอรชอฟฟจะใชหลกการลดทอนทางพชคณต หรอใชเมทรกซและดเทอรมแนนท


1. ศกษาเรอง กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ 2. ศกษาการใชเมทรกซและดเทอรมแนนซ แกสมการ 3. ศกษาตวอยางการแกปญหาโจทย 4. เพอปฏบตการทดลองโดยใช กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ


1. บอกนยามกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถกตอง 2. เขยนสมการกระแสจากรปวงจรไดถกตอง 3. ใชเมทรกซและดเทอรมแนนทแกสมการไดถกตอง 4. แกปญหาโจทยโดยใชกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถกตอง 5. ตอวงจรทดลองตอมกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถกตอง


ชอหนวยการสอน กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟ

กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ

การใชกฎของโอหมแกปญหาในวงจรไฟฟาทซบซอนจะท าใหมความยงยากมากยงขน กฎของเคอรชอฟฟเปนกฎหนงทใชแกปญหาวงจรไฟฟาทซบซอนไดด

กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ “เคอรชอฟฟ เคอรเรนท ลอว” (Kirchhoff Current Law) จะกลาวถงความสมพนธของกระแสไฟฟาทไหลเขาและไหลออกจากจดใดจดหนงในวงจรไฟฟาการแกสมการของเคอรชอฟฟจะใชหลกการการลดทอนทางพชคณตหรอใชเมตรกซและดเทอรมแนนท

1 .กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law)

กลาวไววา ณ จดใดๆ ในวงจรไฟฟา ผลรวมทางพชคณตของกระแสไฟฟาทไหลเขาและกระแสไฟฟาทไหลออกมคาเทากบศนยหรอกลาวในอกทางหนงกคอ

ณ จดใดๆ ในวงจรไฟฟาผลรวมของกระแสทไหลเขาจะมคาเทากบผลรวมของกระแสทไหลออก ซงสามารถเขยนเปนสมการไดดงน

ผลรวมของกระแสไฟฟาทไหลเขา = ผลรวมของกระแสไฟฟาทไหลออก

รปท 1 กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ

จากรปท 1 ใหจด A เปนจดใดๆ ในวงจรไฟฟา พจารณาไดวากระแสไฟฟาทไหลเขาคอ I1,I3 และ I4 สวนกระแสไฟฟาทไหลออกคอ I2 และ I5 ปกตแลวจะก าหนดใหกระแสไฟฟาทไหลเขาทงหมดเปนบวก (+) และกระแสไฟฟาทไหลออกทงหมดมคาเปนลบ (-) ดงนนเมอเขยนเปนสมการจะไดดงนคอ

52431 IIIII

หรอ 0IIIII 54321

หรอ 0IIIIII 54321

0I ................................................. (1)

2. ตวอยางการค านวณเกยวกบกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ

ตวอยางท 1 จากวงจรรปท 2 จงค านวณหาคา I1,I2,I3 โดยใชกฎของเคอรชอฟฟ

รปท 2

จากกฎกระแสของเคอรชอฟฟ

0IIII 321

หรอ

321 III

จากวงจรรปท 2 เมอก าหนดทศทางการไหลของกระแสไฟฟาจะเหนวากระแสไฟฟา I1 ไหลผานตวตานทาน R1 และแหลงก าเนดแรงดน E1 กระแสไฟฟา I2 ไหลผานตวตานทาน R2 และแหลงก าเนดแรงดน E2 สวนกระแสไฟฟา I3 ไหลผานตวตานทาน R3

สามารถเขยนสมการไดดงน

33111 IRIRE ................................................ (1)

33222 IRIRE ……………………………... (2)

แต 321 III

แทนคา I3 ลงในสมการท (1) และ (2) จะได

213111 IIRIRE

231311 IRIRIR

23131 IRIRR …………………………… (3)

213222 IIRIRE

231322 IRIRIR

13232 IRIRR …………………………… (4)

แทนคา E และ R (ในวงจรรปท 2) ลงในสมการท (3) และ (4)

231311 IRIRRE

21 I4I4116

21 I4I516 ……………………………………… (5)

และ 132322 IRIRRE

12 I4I4210

12 I4I610 ……………………………………… (6)

ใชเมตรกซและดเทอรมแนนทแกสมการ 2 ตวแปร

1. น าสมการท (5) และ (6) มาเขยนในรปของเมตรกซ จะได

10

16

I2

I1

6 4

4 5

………………….. (7)

2. น าคาสมประสทธของ I1 และ I2 มาหาคาของดเทอรมแนนท (D) โดยการคณไขวนนคอคณลงเปนบวก คณขนเปนลบโดยคณใหครบทกต าแหนง

4465

6 4

4 5

1630

14D

3. หาคาตวแปร I1 โดยการน าคอลมนคาคงทของสมการท (7) แทนลงในคอลมนสมประสทธ I1 และหารดวยดเทอรมแนนท (D) ซงการหาคา I1 จะอาศยการคณไขว

14

6 10

4 16

I1

14

410616

14

4096

14

56

= 4 A ( แอมแปร )

4. หาคาตวแปร I2 โดยการน าคอลมนคาคงทของสมการท (7) แทนลงในคอลมนสมประสทธของ I2 และหารดวยดเทอรมแนนท (D) ซงการหาคา I2 จะอาศยการคณไขวเชนกน

14

10 4

16 5

I 2

14

164105

14

6450

14

14

= - 1 A ( แอมแปร )

ค านวณหาคากระแส I3 จากสตร

I3 = I1 + I2

= 4 + (-1) = 3 A (แอมแปร)


1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท 10 3. ทบทวนกอนเรยน ซกถามนกเรยนวาวงจรแบงกระแสไฟฟามคณสมบตเหมอนวงจรไฟฟาใด 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยถามนกเรยนวา ถาวงจรไฟฟาทมความสลบซบซอนมาก ๆ เราจะท า

อยางไร 5. ครอธบายเรองกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ การแกสมการเมทรกซพรอมตวอยางการ

ค านวณ 6. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 7. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 8. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 11 ตอไป 9. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตงานเมอไมใช 10. ครบนทกขอมลเกยวกบกจกรรมการเรยนหลงการสอนเพอใชแกไขปญหาทอาจเกดขนกบ


งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ กฎของกระแสไฟฟาเคอรชอฟ ขณะเรยน ใหนกเรยนปฏบตการทดลองแลวมารายงานหนาชนเรยนเรองกฎของเคอรชอฟ หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



10


สอ

- ซดการบรรยาย เรอง กฎของเคอรชอฟ - แบบฝกหด



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม กฎของกระแสเคอรชอฟ ภาษาไทย น าเสนอผลงานกลม










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ...................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... .............................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... .........................................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. .......................................................................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 11 ชอหนวย กฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟ ชวโมง 4


กฎแรงดนตนไฟฟาของเคอรชอฟฟเรยกวา เคอรชอฟฟ โวลทเตจลอว จะกลาวถงความสมพนธของแรงดนไฟฟาในวงจรไฟฟาปดใด ๆ โดยกลาวไววา ในวงจรไฟฟาปดใด ๆ ผลรวมทางพชคณตของแรงดนไฟฟามคาเทากบศนย


1. ศกษาเรอง กฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟ 2. ศกษาตวอยางการค านวณ โดยใชกฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟ 3. เพอปฏบตการทดลองโดยใช กฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟ


1. อธบาย กฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถกตอง 2. ค านวณปญหาโจทยโดยใชกฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถกตอง 3. มความสนใจใฝร 4. ตอวงจรทดลองตามกฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถกตอง


ชอหนวยการสอน กฏแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟ

1. กฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law)

กฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) กลาวไววา “ในวงจรไฟฟาปดใดๆ ผลรวมทางพชคณตของแรงดนไฟฟามคาเทากบศนย” หรอกลาวในอกทางหนงกคอ ในวงจรไฟฟาปดใดๆ ผลรวมทางพชคณตของแรงดนไฟฟาทตกครอมตวตานทานแตละตวจะเทากบแรงดนทแหลงจาย

รปท 3

จากวงจรรปท 3 แรงดนไฟฟาทจายใหกบวงจรมอย 2 ตวคอ แหลงจายไฟฟากระแสตรงตวท 1 (E1) และแหลงจายไฟฟากระแสตรงตวท 2 (E2) สวนแรงดนตกครอมตวตานทานในวงจรคอ แรงดนตกครอมตวตานทานตวท1 (VR1) แรงดนตกครอมตวตานทานตวท 2 (VR2) และแรงดนตกครอมตวตานทานตวท 3 (VR3) จากกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) สามารถเขยนสมการไดดงนคอ


E1 + E2 = แรงดนไฟฟาทจายใหวงจร

VR1 VR2 VR3 = แรงดนตกครอมตวตานทาน

ดงนน VV V EE R3R2R121

หรอ 0 VV V- EE R3R2R121

หรอ 0 VV V- EE E R3R2R121

0 E

ตวอยางท 1 จากวงจรรปท 4 ใหแหลงจายไฟฟากระแสตรงตวท 1 (E1) มคาเทากบ 12 Vแหลงจายไฟฟากระแสตรงตวท 2 (E2) มคาเทากบ 8 V และแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทานตวท 2 (VR2) มคาเทากบ 1.5 V ใหหาคาแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน ตวท 1 (VR1)

รปท 4

จากฎแรงดนของเคอรชอฟฟจะไดวา

R2R121 V V EE

R221 R1 V- EE V

แทนคา = 10 – 8 – 1.5 ดงนน VR1 = 0.5 โวลต


1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. ทบทวนกอนเรยน ซกถามนกเรยนวากฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟกลาววาอยางไร คร

อธบายเสรม 3. ครน าเขาสบทเรยนโดยถามนกเรยนวา ถาวงจรไฟฟามแหลงจายแรงดนมากกวาหนงแหลงจะ

ค านวณอยางไรประกอบการฉายซด 4. ครอธบายเรองกฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟ พรอมตวอยางการค านวณ 5. สาธตการปฏบตการทดลอง 6. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 7. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 8. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 11 จากแบบทดสอบหนวยท11 9. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 12 ตอไป 10. ครดแลการท าความสะอาดจดเครองมอใหเรยบรอยและปดหองปฏบตเมอไมใช 11. ครบนทกขอมลเกยวกบกจกรรมการเรยนหลงการสอนเพอใชแกไขปญหาทอาจเกดขนกบ


งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ กฎของแรงดนเคอรชอฟ ขณะเรยน ใหนกเรยนมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ แรงดนไฟฟาเคอรชอฟ หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



11


สอ

- ซดการบรรยายเรองแรงดนเคอรชอฟ - แบบฝกหด



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม กฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟ คณตศาสตร ค านวนแรงดนไฟฟา










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ....................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ................................................................................................................ .......................................................................................................................................................................................................................................... .................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... .........................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 12 ชอหนวย ทฤษฎกระแสเมช ชวโมง 4


ทฤษฎกระแสเมช เปนการประยกตกฎของเคอรชอฟฟมาใชแกปญหาใหสะดวกรวดเรวยงขน ทฤษฎกระแสเมชจะก าหนดให ในวงจรปดใด ๆ หนงวงจรปด จะสมมตใหมกระแสไหลหนงจ านวน และจะสมมตทศทางของกระแสไหลไปทศทางใดกได โดยคากระแสแตละวงจรปดจะเปนอสระตอกน


1. ศกษาทฤษฎกระแสเมช 2. ศกษาการสมมตกระแสไหลวน 3. รจกการตงสมการกระแส 4. ศกษาตวอยางการค านวณทฤษฎกระแสเมช 5. เพอปฏบตการทดลองตามทฤษฎกระแสเมช

จดประสงคเชงพฤตกรรม 1. บอกหลกการทฤษฎกระแสเมช

2. สมมตกระแสไหลวนไดถกตอง 3. ตงสมการกระแสไดถกตอง 4. ค านวณโดยใชทฤษฎกระแสเมชไดถกตอง 5. ตอวงจรทดลองทฤษฎกระแสเมชไดถกตอง


ชอหนวยการสอน ทฤษฎกระแสเมช

ทฤษฎกระแสเมช (Mesh Current Theores)

ทฤษฎกระแสเมช เรยกวา “เมชเคอรเรนท” (Mesh Current Theores) เปนการประยกตกฎของเคอรชอฟฟมาใชแกปญหาใหสะดวกรวดเรวยงขน ทฤษฎกระแสเมชจะก าหนดใหในวงจรปดใดๆ หนงวงจรปด จะสมมตใหมกระแสไหลหนงจ านวนและจะสมมตทศทางของกระแสไหลไปทศทางใดกได โดยคากระแสแตละวงจรปดจะเปนอสระตอกน

1 ทฤษฎกระแสเมช (Mesh Current Theores)

ทฤษฎกระแสเมช (Mesh Current Theores) จะก าหนดใหในวงจรปดใดๆ หนงวงจรปดจะสมมตใหมกระแสไหลหนงจ านวนและจะสมมตทศทางของกระแสไหลไปทศทางใดกได โดยคากระแสแตละวงจรปดจะเปนอสระตอกน สามารถเขยนสมการกระแสเมชไดโดยมขอก าหนดเปนขนตอนดงน

1.สมมตกระแสไหลวนในแตละวงจรปด พรอมทงก าหนดทศทางการไหลของกระแสไฟฟาใหครบวงจรปด ซงจะก าหนดใหกระแสไฟฟาไหลในทศทางใดกได

2.เขยนสมการโดยใชกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Voltage Law) และแกสมการหาตวทไมทราบคา ถากระแสไฟฟาทไดออกมาเปนลบ หมายความวาทศทางของกระแสไฟฟาไหลตรงกนขามกบทสมมตขน

รปท 1

จากวงจรรปท 1 กระแสไฟฟาทไหลในแตละสาขาของวงจรคอ กระแสไฟฟาไหลวน I1 และ I2 นนเอง แตกระแสไฟฟาทไหลในบางสาขาจะไดมาจากผลรวมระหวางกระแสไฟฟาไหลวน I1 และ I2 ดงจะเหนวากระแสไฟฟาทไหลผานตวความตานทาน R1 มคาเทากบกระแสไฟฟา I1 กระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน R2 มคาเทากบกระแสไฟฟา I2 สวนกระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน R3 มคาเทากบ I1+I2

จากกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Voltage Law) สามารถเขยนสมการไดดงน

ในวงท 1 ใชกระแสไฟฟาไหลวน I1 เปนหลกในการเขยนสมการจะได

121311 E IIRIR

123131 E IRIRR


221322 E IIRIR

223213 E IRRIR

จากวงจรในรปท 1 ถาก าหนดใหคาของกระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน R3 เพยงคาเดยวเรากเลอกกระแสไฟฟาไหลวนใหม โดยสมมตใหกระแสไฟฟาไหลวน I1 และ I2 มทศทางดงรปท 2

รปท 2

จากวงจรรปท 2 พจารณาเหนวาเมอค านวณหาคากระแสไฟฟาไหลวน I1 ออกมาแลวจะไดคากระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน R3 ในทนทเพราะกระแสไฟฟา I1 กคอกระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน R3 นนเอง โดยไมจ าเปนตองค านวณหาคาของกระแสไฟฟา I2 ซงการสมมตกระแสไฟฟาไหลวนแบบน จะชวยลดขนตอนในการแกปญหาโจทยใหลดนอยลงได

จากรปท 2 เมออาศยกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Voltage Law) จะเขยนสมการไดดงน


121131 E IRIRR


2122111 EE IRRIR

ตวอยางท 1 จากวงจรรปท 3 ใหแสดงวธการค านวณหาคากระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน R1,R2 และ R3 เมอแหลงจายไฟตรง E1 มคา 7 V และแหลงจายไฟตรง E2 มคา 3 V

รปท 3

วธท า

สมมตใหกระแสไฟฟาไหลวน I1, I2 และ I3 มทศทางดงรปท 12.3

จากกฎแรงดนของเคอรชอฟฟ จะเขยนสมการไดดงน

ในวงท 1 จะได R1I1 = E1

1I1 = 7 ……………………………………. (1)

ในวงท 2 จะได R2I2 = E1 – E2

2.2I2 = 7 – 3 …………………………………… (2)

ในวงท 3 จะได R3I3 = E2

3.3I3 = 3 …………………………………… (3)

ใชเมตรกซและดเทอรมแนนทแกสมการ 3 ตวแปร

1. น าสมการท (1), (2) และ (3) เขยนในรปของเมตรกซจะได

3

4

7

I

I

I

3.3 0 0

0 2.2 0

0 0 1

3

2

1

2. น าคาสมประสทธของ I1, I2 และ I3 มาหาคาของดเทอรมแนนท (D) โดยการคณไขวนนคอคณลงเปนบวกคณขนเปนลบ โดยคณใหครบทง 3 ต าแหนง

D = (12.23.3)+(000)+ (000)-(02.20)-(001)-(3.300)

= 7.26+0+0-0-0-0

= 7.26

3. หาคาตวแปร I1 โดยการน าคอลมนคาคงทของสมการในขอ 1 แทนลงในคอลมนสมประสทธ I1 และหารดวยดเทอรมแนนท (D) ซงการหาคา I1 จะอาศยการคณไขว

I1 = (72.23.3)+(003)+ (040)-(32.20)-(007)-(3.340) / D

= 50.82 / D

= 50.82 / 7.26

= 7 mA

4. หาคาตวแปร I2 โดยการน าคอลมนคาคงทของสมการในขอ 1 แทนลงในคอลมนสมประสทธ I2 และหารดวยดเทอรมแนนท (D) ซงการหาคา I2 จะอาศยการคณไขวเชนกน

= ((143.3)+(700)+ (003)-(040)-(301)-(3.307))

= 13.2 / 7.26

= 1.818 mA

5.หาคาตวแปร I3 โดยการน าคอลมนคาคงทของสมการในขอ 1 แทนลงในคอลมนสมประสทธ I3 และหารดวยดเทอรมแนนท (D) ซงการหาคา I3 จะอาศยการคณไขวเชนกน

= ((12.25)+(040)+ (700)-(02.27)-(041)-(500)) / D

= 11 / 7.26

= 1.515 mA


1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท12/เกบแบบทดสอบ 3. ทบทวนกอนเรยน ซกถามนกเรยนวากฎแรงดนไฟฟาของเคอรชอฟฟกลาววาอยางไร ครอธบาย

เสรม 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยการกลาวน าวาในวงจรไฟฟามแหลงจายแรงดนมากกวาหนงแหลงการ

แกปญหาโจทยจะท าไดหลายวธเชนทฤษฎกระแสเมช อธบายประกอบการฉายแผนใส 5. ครอธบายทฤษฎกระแสเมชพรอมตวอยางการค านวณ โดยใชสอแผนใส/ตอบค าถาม 6. ซกถามนกเรยนวาทฤษฎกระแสเมชมหลกการอยางไร / รบฟง-ตอบค าถาม 7. สาธตการปฏบตการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 9. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 10. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 12 จากแบบทดสอบหนวยท12 11. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 13 ตอไป

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ ทฤษฎกระแสเมช ขณะเรยน ใหนกเรยนมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบความเขาใจในทฤษฎเมช หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



12


สอ

- ซดการบรรยายเรองกระแสเมช - แบบฝกหด



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม ทฤษฎกระแสเมช คณตศาสตร การค านวนกระแสเมช











บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................................ ..................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ................................................................................. ......................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. .......................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 13 ชอหนวย ทฤษฎแรงดนโนด ชวโมง 4


ในการแกปญหาวงจรไฟฟาทมความยงยากและซบซอน วธแรงดนโนดหรอเรยกวา โหนดโวลทเตจ ทเปนอกวธหนงทนยมใชวเคราะหวงจรไฟฟากน วธการนนอกจากจะชวยวเคราะหวงจรไฟฟาไดเปนอยางดแลว ยงสามารถทดแทนวธกระแสเมช ซงมขอจ ากดในแงของสมการและความยงยากในการแกสมการ วธแรงดนโนดเปนวธการน ากฎกระแสของเคอรชอฟฟ มาใชงาน


1. ศกษาการก าหนดโนดหลก 2. ใหรการก าหนดทศทางของกระแส 3. ใหรการเขยนสมการกระแส 4. ศกษาตวอยางการค านวณวธแรงดนโนด 5. เพอปฏบตการทดลองตามวธแรงดนโนด

จดประสงคเชงพฤตกรรม 1. บอกหลกการก าหนดโนดหลกไดถกตอง 2. อธบายการก าหนดทศทางของกระแสไดถกตอง 3. เขยนสมการกระแสไดถกตอง 4. ค านวณแกปญหาโจทยดวยวธแรงดนโนดไดถกตอง 5. ตอวงจรทดลองตามวธแรงดนโนดไดถกตอง


ชอหนวยการสอน ทฤษฎแรงดนโนด

วธแรงดนโนด (Node Voltage Theories)

ในการแกปญหาวงจรไฟฟาทมความยงยากและซบซอน วธแรงดนโนดหรอเรยกวา

“โนดโวลตเตจ” (Node Voltage) กเปนอกวธหนงทนยมใชวเคราะหวงจรไฟฟากน วธการนนอกจากจะชวยวเคราะหวงจรไฟฟาไดเปนอยางดแลวยงสามารถทดแทนวธกระแสเมช (Mesh Current) ซงมขอจ ากดในแงของสมการและความยงยากในการแกสมการ วธแรงดนโนดเปนวธการน ากฎกระแสของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) มาใชงาน

1. วธแรงดนโนด

โนด (Node) คอ จดตอในวงจรไฟฟาทมจ านวนสาขาของวงจรตออยตงแต 2 สาขาขนไป

โนดหลก (Principal Node) หรอจดตอเชอม คอจดตอในวงจรไฟฟาทมจ านวนสาขาของวงจรตออยตงแต 3 สาขาขนไปมาตอรวมกน

โนดเปรยบเทยบ (Reference Node) หรอจดอางอง ซงจะก าหนดใหเปนจดเชอมตอใดจดหนงเปนจดอางองกได แตโดยทวไปแลวจะเลอกจดอางองทตอรวมอยกบกราวด (Ground) เสมอเพราะงายตอการพจารณาและการค านวณ

แรงดนโนด (Node Voltage) คอความแตกตางของระดบแรงดนทจดใดๆ กไดในวงจรเมอน าไปเปรยบเทยบกบจดอางอง (Reference Node) การเขยนสมการของแรงดนโนด (Node Voltage) จะพจารณาเปนขนๆ ดงตอไปน

1. ก าหนดจดตอลงในวงจรซงจะมทงจดตอเชอม (โนดหลก) และจดอางอง

2. การพจารณาแรงดนโนด (Node Voltage) จะใหระดบของแรงดนไฟฟาทจดตอเชอม (Principal Node) มคาสงกวาระดบอางอง (Reference Node)

3. สมมตและก าหนดทศทางของกระแสทจดเชอมตอ (Principal Node) การก าหนดทศทาง ของกระแสไฟฟาทจดเชอมตอจะก าหนดใหกระแสไหลเขาหรอไหลออกกไดเพราะผลลพธทไดจะมคาเหมอนกน

4. เขยนสมการกระแสของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law)

รปท 1

จากวงจรรปท 1 ก าหนดจดเชอมตอ (Principal Node) ในวงจรเปน A, B และ C โดยก าหนดใหจด C เปนจดอางอง (Reference Node) และสมมตใหกระแสไฟฟาไหลออกในทกๆ สาขาทจด A คอกระแสไฟฟา I1, I2 และ I3 (Kirchhoff Current Law) จะไดผลของกระแสไฟฟารวมทจด A มคาเทากบศนย

นนคอ I1+I2+I3 = 0

แต 3

BA3

2

A2

1

1A1

R

VVI,

R

VI,

R

EVI

ดงนนจะได 0

R

VV

R

V

R

EV

3

BA

2

A

1

1A

................................. (1)

สาขาทจด B คอ กระแสไฟฟา I4, I5 และ I6 จากกฎกระแสของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) จะไดผลของกระแสไฟฟารวมทจด B มคาเทากบศนย

นนคอ I4+I5+I6 = 0

แต 5

2B6

4

B5

3

AB4

R

EVI,

R

VI,

R

VVI

จะได 0

R

EV

R

V

R

VV

5

2B

4

B

3

AB

................................. (2)

จากสมการท (1) และ (2) จะได

1

1

B

3

A

321

ER

1V

R

1V

R

1

R

1

R

1

........... (3)

2

5

B

543

A

3

ER

1V

R

1

R

1

R

1V

R

1

..... (4)

จากวงจรรปท 1 พจารณาวาเมอก าหนดจดเชอมตอ (Principal Node) จะท าใหทราบจ านวนสมการของแรงดนโนด (Node Voltage) คอก าหนดจด A, B และ C เปนจดเชอมตอโดยก าหนดจด C เปนจดอางอง (Reference Node) จากนนเอาจ านวนจดเชอมตอลบกบจ านวนจดอางองกจะไดจ านวนสมการของแรงดนโนด นนคอจ านวนสมการของแรงดนโนดจะมคานอยกวาจ านวนจดเชอมตอ (Principal Node) อยหนงเสมอ

จากรป 1 ก าหนดให

จดเชอมตอ (Principal Node) = 3

จดอางอง (Reference Node) = 1

จ านวนสมการของแรงดนโนด 3-1 = 2

จ านวนสมการของแรงดนโนด = 2

การน าหลกการของแรงดนโนด (Node Voltage) มาใชแกปญหาโจทยนน ควรเลอกวธทงายและรวดเรวกวามาใช ซงทงนกขนอยกบลกษณะของวงจร แตถาเปนลกษณะวงจรทประกอบดวยหลายๆ

สาขาตอขนานกนเมอน าวธการของแรงดนโนดมาใชกจะพบวามความงายและรวดเรวกวาเพราะมจ านวนสมการนอยกวา

ตวอยางท 1 จงค านวณหาคากระแสไฟฟา I1, I2 และ I3

วงจรรปท 2

วธท า

จากกฎกระแสของเคอรชอฟฟจะเขยนสมการไดดงน

ทจด A จะได 0III 321

แต 3

2A3

2

A2

1

1A1

R

EVI,

R

VI,

R

EVI

ดงนนจะได &nb

กจกรรมการเรยนร 1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท13/เกบแบบทดสอบ 3. ทบทวนกอนเรยน อธบายและซกถาม ทฤษฎกระแสเมชกลาววาอยางไร 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยการกลาวน าวาในวงจรไฟฟามแหลงจายแรงดนมากกวาหนงแหลง

การแกปญหาโจทยจะท าไดหลายวธเชนวธแรงดนโนดอธบายประกอบการฉายซด/ รบฟงความคดเหน

5. ครอธบายวธแรงดนโนดพรอมตวอยางการค านวณ /ตอบค าถาม 6. ซกถามนกเรยนวาทฤษฎกระแสเมชมหลกการอยางไร / รบฟง-ตอบค าถาม 7. สาธตการปฏบตการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 9. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 10. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 13 จากแบบทดสอบหนวยท13 11. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 14 ตอไป

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ แรงดนโหนด ขณะเรยน ใหนกเรยนมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ แรงดนโหนด หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



13


สอ

- ซดการบรรยายเรอง แรงดนโหนด - แบบฝกหด



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม แรงดนโหนด ภาษาไทย น าเสนอผลงานกลม










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ................................................................................................................ .......................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. .................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ..................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................... .......................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 14 ชอหนวย ทฤษฎการวางซอน ชวโมง 4


ทฤษฎการวางซอนเรยกวา ซเปอรโพซชน ธโอร เปนทฤษฎทใชวเคราะหวงจรไฟฟาทมแหลงจายไฟฟาตงแต 2 แหลงขนไป กระแสไฟฟาทเกดจากแหลงจายไฟฟาเหลานนสามารถแยกพจารณาไดครงละ 1 ตว จนครบทกตว แลวน าคาของกระแสไฟฟาทได มารวมกนทางพชคณต จะไดผลของกระแสไฟฟา ทแทจรงของวงจร


1. ศกษาขนตอนการใชทฤษฎการวางซอนวเคราะหวงจร 2. ศกษาตวอยางการค านวณ โดยใชทฤษฎการวางซอน

3. เพอปฏบตการทดลองทฤษฎการวางซอน จดประสงคเชงพฤตกรรม

1.บอกขนตอนการใชทฤษฎการวางซอนวเคราะหวงจรไดถกตอง 2.แกปญหาโจทย โดยใชทฤษฎการวางซอนไดถกตอง 3.ตอวงจรทดลองตามทฤษฎการวางซอนไดถกตอง


ชอหนวยการสอน ทฤษฎการวางซอน

ทฤษฎการวางซอน( Superposition Theorem )

ทฤษฎการวางซอน มหลกการวาในวงจรไฟฟาทประกอบดวยแหลงจายตงแต 2 แหลงขนไป กระแสไฟฟาทเกดจากแหลงจายไฟฟาเหลานน สามารถแยกพจารณาไดครงละ 1 ตว จนครบทกตว แลวน าคาของกระแสไฟฟา ทไดมารวมกนทางพชคณต จะไดผลของกระแสไฟฟา ทแทจรงของวงจร หลกการพจารณาแหลงจายไฟฟาทละตวเรยกวา ทฤษฎการวางซอน( Superposition Theorem )

การน าทฤษฎการวางซอน ( Superposition Theorem

1.สมมตและก าหนดทศทางของกระแสไฟฟา ทไหลในสาขาตางๆ

2.เลอกพจารณาแหลงจายหนงตว

3.แหลงจายตวอนๆทเหลอในวงจรทงหมด ท าการลดวงจร (Short Circuit )

4.ตวตานทาน ภายในของแหลงจายทกๆตวยงคงใหตออยในวงจรตามเดม

5.ค านวณหาคาของกระแสไฟฟา ทไหลผานตวตานทาน แตละตวในวงจร พรอมสงเกตทศทาง

และขวทถกตอง

6.กระท าซ าอกตงแตขอ 2 ถงขอ 5 ส าหรบแหลงจายทเหลอแตละตวในวงจร

7.น าคาของกระแสไฟฟา ทไดในแตละครงมารวมกนทางพชคณต กจะไดคาของกระแสไฟฟาท

แทจรง ทไหลผานตวตานทาน แตละตวในวงจร

รปท 1

จากรปท 1 เลอกพจารณาเฉพาะแหลงจายแรงดน E1 แลวเขยนวงจรใหม ดงวงจรรปท 2 โดยการลดวงจร ( Short Circuit ) แหลงจายแรงดน E1 และก าหนดทศทางของกระแสไฟฟา I1, I2 และ I3

รปท 2

จะได R // R R

E I

321

1

11

32

3

111 2RR

R I I

121113 II I

เลอกพจารณาเฉพาะแหลงจายไฟตรง E2 แลวเขยนวงจรใหม ดงวงจรรปท 3 โดยการลดวงจร ( Short Circuit ) แหลงจายไฟตรง E1 และก าหนดทศทางของกระแสไฟฟา I1, I2 และ I3

รปท 3 จะได

R // R R

E I

312

2

22

31

3

2221RR

R I I

212223 II I

ดงนนคากระแสไฟฟาทแทจรงไหลผานตวตานทาน แตละตวของวงจร

กจกรรมการเรยนร 1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท14 3. ทบทวนกอนเรยน อธบายและซกถาม วธแรงดนโนดมหลกการอยางไร 4. ครน าเขาสบทเรยนโดยการกลาวน าวาในวงจรไฟฟามแหลงจายแรงดนมากกวาหนงแหลง

การแกปญหาโจทยจะท าไดหลายวธเชนทฤษฎการวางซอนอธบายประกอบการฉายซด 5. ครอธบายทฤษฎการวางซอนพรอมตวอยางการค านวณ โดยใชสอแผนใส 6. ซกถามนกเรยนวาทฤษฎการวางซอนมหลกการอยางไร 7. สาธตการปฏบตการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 9. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 10. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 14 จากแบบทดสอบหนวยท14

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบายเนอหาเกยวกบทฤษฎการวางซอน ขณะเรยน ใหนกเรยนคดค านวนและทดลองตามทฤษฎการวางซอน หลงเรยน สรปเนอหาจากผลการทดลองและการค านวน



14


สอ

- ซดการบรรยาย เรอง ทฤษฎการวางซอน - แบบฝกหด - แบบประเมนผล



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม ทฤษฎการวางซอน คณตศาสตร ค านวนตามหลกทฤษฎวางซอน










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. .................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ........................................................................................................................................................................ .................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. .......................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 15 ชอหนวย ทฤษฎของเทเวนน ชวโมง 4


ทฤษฎของเทเวนน เรยกวา เทเวนน ธโอร เปนวศวกร ชาวฝรงเศส ไดคนพบทฤษฎทสามารถแกปญหาวงจรไฟฟา ทจะตองสรางสมการทยงยาก ตองใชเมทรกและดเทอรมแนนทแกสมการ ทฤษฎของเทเวนนเหมาะส าหรบการหาคากระแสไหลผานตวตานทานตวใดตวหนงทคาความตานทานเปลยนไปแตกยงสามารถหาคากระแสไหลผานความตานทานนนได โดยไมตองตงสมการใหมเหมอนกฎของเคอรชอฟฟ


1. รจกหลกการทฤษฎของเทเวนน 2. รจกการหาแรงดนเทเวนนและความตานทานเทเวนน 3. ศกษาการเขยนวงจรสมมลยของเทเวนน 4. ศกษาตวอยางการค านวณ ทฤษฎของเทเวนน 5. เพอปฏบตการทดลองตามทฤษฎของเทเวนน


1. อธบายหลกการ ทฤษฎของเทเวนนไดถกตอง 2. อธบายการหาแรงดนของเทเวนนและความตานทานเทเวนนไดถกตอง 3. เขยนวงจรสมมลยของเทเวนนไดถกตอง 4. ค านวณหาคาปรมาณทางไฟฟาดวยทฤษฎของเทเวนนไดถกตอง 5. ตอวงจรทดลองตามทฤษฎของเทเวนนไดถกตอง


ชอหนวยการสอน ทฤษฎเทวนน

ทฤษฎของเทวนน ( Thevenin’s Theorem )

กลาวไววา ในวงจรไฟฟาใดๆเราสามรถยบหรอรวมวงจรใหอยในรปของแหลงจายแรงดนไฟฟา (Voltage ) หนงตว และตวตานทานหนงตวได ซงเรยกวา วงจรสมมลของเทวนน

( Thevenin Equivalent Circuit )

เมอ VTH = แรงดนเทเวนน

RTH = ความตานทานเทวนน

รปท 1 วงจรสมมลของเทเวนน ( Thevenin Equivalent Circuit )

หลกการทฤษฎของเทวนน ( Thevenin’s Theorem )

รปท 2

จากวงจรรปท 2 สามารถน าเอาหลกการทฤษฎของเทเวนน ( Thevenin’s Theorem ) มาใชเปนขนๆดงน

1. ปลดโหลด RL ออกจากจด A – B

2. หาคาแรงดนเทเวนน VTH ซงเปนแรงดนระหวางจด A- B นนคอแรงดนไฟฟาทตกครอม ตวตานทาน R2 นนเอง ดงแสดงในวงจรรปท 2

รปท 3

จากวงจรรปท 3 พจารณาเหนวา แรงดนไฟฟาทตกครอม ตวตานทาน R2 เทากบกระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน R2 คณดวย คาความตานทาน R2 นนเอง

เมอ 21 RR

E I

จะไดแรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทาน 2

21

R2TH2 R RR

EIVR

ดงนนแรงดนเทเวนน

21

2TH

RR

R EV

1.ลดวงจรแหลงจายแรงดนหรอเปดวงจรแหลงจายกระแสแลวแตกรณ

2.หาคาความตานทานเทเวนน RTH โดยมองเขาไปทจด A- B ดงแสดงในรปท 3

รปท 4

จากวงจรรปท 4 เมอมอง เขาจด A-B จะเหนตวตานทาน R1 ขนานกบ R2 ไดคาความตานทานเทเวนน RTH ดงน

21

21TH

RR

RRR

3. น าคาแรงดนไฟฟาเทเวนน VTH และคาความตานทานเทเวนน RTH มาเขยนวงจรสมมลของวเทเวนน แลวน าโหลด RL ทปลดออกในตอนแรกมาตออกครงหนง ดงแสดงในรปท 5 เพอหาคากระแสไฟฟาทไหลผาน RL ตามทตองการ

รปท5

จากวงจรรปท 5 จะค านวณหาคากระแสไหลผาน RL ไดจากสตร

LTH

THL

RR

VI

ตวอยางท 1 จากวงจรรปท 6 จงค านวณหาคา RTH ,VTH และ IL

รปท 6

วธท า

1.ปลด RL ออกจากวงจรแลวหาคาแรงดนเทเวนน VTH ดงรปท 7

รปท 7

mA 1.111kΩ 6kΩ 3

V 5V 15

RR

EE I

21

21

V 6.666kΩ 6mA 1.111IR V

V 3.333kΩ 3mA 1.111IR V

33

11

V 11.667V 3.333 V 15 VEV 11TH

หรอ

V 11.666V 6.666 V 5 VEV 22TH

2.หาความตานทานเทเวนน โดยลดวงจร ( Short Circuit ) ทแหลงจายแรงดน E1 และ E2 ดงรปท 8

รปท 8

kΩ 2kΩ 6kΩ 3

kΩ 6kΩ 3

RR

RRR

21

21TH

3.น าคา VTH และ RTH มาเขยนวงจรสมมลของเทเวนน (Thevenin Equivalent Circuits ) แลวนพโหลด RL ทปลดออกมาตอ ดงแสดงในรปท 9

รปท 9

mA 2.916 kΩ 2kΩ 2

V 11.667

R R

VI

LTH

THL

กจกรรมการเรยนร 1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท15 3. ทบทวนกอนเรยน อธบายและซกถาม ทฤษฎการวางซอน 4. ครน าเขาสบทเรยนเกยวกบทฤษฎเทเวนน 5. ครอธบายทฤษฎเทเวนนพรอมตวอยางการค านวณ 6. ซกถามนกเรยนเกยวกบการแกปญหาวงจรไฟฟาโดยใชทฤษฎเทเวนน มขนตอนอยางไร 7. สาธตการปฏบตการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 9. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 10. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 15 จากแบบทดสอบหนวยท15 11. มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 16 ตอไป

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ ทฤษฎของเทวนน ขณะเรยน ใหนกเรยนมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบทฤษฎของเทวนน หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



15


สอ

- ซดการบรรยาย เรอง ทฤษฎเทวนน - แบบฝกหด



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม ทฤษฎเทวนน คณตศาสตร ค านวนหาคากระแส











บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................... ............................................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. .......................................................................................................................... ..........................................................................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 16 ชอหนวย ทฤษฎนอรตน ชวโมง 4

สาระส าคญ ทฤษฎของนอรตนเรยกวา นอรตน ธโอร จะตรงกนขอมกบทฤษฎเทเวนนคอ วงจรสมมลของเทเวนนจะอยในรปแหลงจายแรงดน แตทฤษฎนอรตนอยในรปแหลงจายกระแสสวนการหาคาความตานทานเทยบเทาจะเหมอนกน ทฤษฎของนอรกน กลาวไววา ในวงจรไฟฟาใด ๆ เราสามารถยบหรอรวมวงจรใหอยในรปของแปลงจายกระแสไฟฟาหนงตว ขนานกบตวตานทานหนงตวได ซงเรยกวา วงจรสมมลลของนอรตน


1. รจกหลกการทฤษฎของนอรตน 2. รจกการหากระแสและความตานทานนอรตน 3. ศกษาการเขยนวงจรสมมลของนอรตน 4. ศกษาตวอยางการค านวณ ทฤษฎของนอรตน 5. เพอปฏบตการทดลองตามทฤษฎของนอรตน


1. อธบายหลกการ ทฤษฎของนอรตนไดถกตอง 2. อธบายการหาแรงดนของนอรตนและความตานทานนอรตนไดถกตอง 3. เขยนวงจรสมมลของนอรตนไดถกตอง 4. ค านวณหาคาปรมาณทางไฟฟาดวยทฤษฎของนอรตนไดถกตอง 5. ตอวงจรทดลองตามทฤษฎของนอรตนไดถกตอง


ชอหนวยการสอน ทฤษฎนอรตน

ทฤษฎของนอรตน( Norton’s Theores )

ทฤษฎของนอรตน( Norton’s Theores ) กลาวไววา ในวงจรไฟฟาใดๆ เราสามารถยบหรอรวมวงจรใหอยในรปของแหลงจายกระแสไฟฟาหนงตว ขนานกบตวตานทาน หนงตวได ซงเรยกวา วงจรสมมลของนอรตน (Norton Equivalent Circuit)

เมอ IN = กระแสไฟฟานอรตน

RN = ความตานทานนอรตน

รปท 1

จากวงจรรปท 1 สามารถน าเอาหลกการทฤษฎของนอรตน ( Norton’s Theores ) มาใชเปนขนๆดงน

1.ปลดโหลด RL ออกแลวลดวงจร (Short Circuit) ทจด A- B

2.หาคากระแสนอรตน IN ซงเปนกระแสไฟฟาทไหลระหวางจด A – B ในขณะลดวงจรทจด A-B ดงแสดงในรปท 2

รปท 2

จากวงจรรปท 2 กระแสนอรตน (Norton Equivalent Current) กคอกระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทาน R3 นนเอง ซงจะหาคาไดดงนคอ

32

32

1RR

RR R

EI

32

32321

RR

RRRRR

E I

32321

32

RRRRR

RRE I

ดงนนจากหลกการของการแบงกระแสจะไดวา

32

2N

RR

R I I

32

2

32321

32

NRR

R

RRRRR

RR E I

นนคอ กระแสนอรตน

32321

2N

RRRRR

R E I

1.กาคาความตานทาน RN ซงเปนคาความตานทานรวมทงหมดของวงจร ทมองเขาทจด A-B และการหาคาความตานทานนอรตน RN จะตองปลดโหลด (RL) ออกจากจด A-B และปลดแหลงจายแรงดนไฟฟาในวงจรออกแลงลดวงจร ทจดปลดแหลงจาย ดงแสดงในรปท 3

รปท 3

จากวงจรในรปท 3 เมอมองเขาทจด A-B จะไดคาความตานทานนอรตน

21

213N

RR

RRR R

2.น าคากระแสนอรตน และความตานทาททได มาเขยนเปนวงจรสมมลนอรตน (Norton Equivalent Circuit) ดงแสดงในรปท 4 แลวจงน าโหลด ( RL) มาตอทจด A – B เพอค านวณหาคากระแสไฟฟา ทไหลผานโหลด ( RL )

รปท 4

จากวงจรรปท 4 จากหลกการแบงกระแสจะได

LN

NNL

RR

R II

LTH

THL

RR

VI

ตวอยางท 1 จากวงจรรปท 5 จงหาคา IN,RN และ IL

รปท 5

วธท า หาคา IN โดยปลด RL ออกแลวลดวงจร(Short Circuit) ดงรปท 6

รปท 6

A 2

Ω 5

V 10

R

EI

1

11

A 0.625

Ω 8

V 5

R

EI

2

22

A 2.625 A 0.625A 2 III 21N

หาคา RN โดยการเปดวงจร แลวลดวงจรทแหลงจายแรงดนไฟตรง E1และ E2 ดงรปท 7

รปท 7

3.076

8 5

8 5

RR

RRR

21

21N

น าคา IN และ RN ทไดมาเขยนเปนวงจรสมมลนอรตน (Norton Equivalent Circuit) ดงแสดงในรปท 8 แลวจงน าโหลด ( RL ) มาตอทจด A-B อกครงหนง เพอค านวณหาคากระแสไฟฟา ทไหลผานโหลด (RL)

รปท 8

จากการแบงกระแสจะได

A 328.1

Ω 3 Ω 3.076

Ω 3.076A 2.625

RR

RII

LN

N

NL

กจกรรมการเรยนร 1. ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท16 3. ทบทวนกอนเรยน อธบายและซกถาม ทฤษฎนอรตน 4. ครน าเขาสบทเรยนเกยวกบทฤษฎนอรตน 5. ครอธบายทฤษฎนอรตนพรอมตวอยางการค านวณ 6. ซกถามนกเรยนเกยวกบการแกปญหาวงจรไฟฟาโดยใชทฤษฎนอรตน มขนตอนอยางไร 7. สาธตการปฏบตการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 9. ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 10. ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 16 จากแบบทดสอบหนวยท16

มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 17 ตอไป

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ ทฤษฏนอรตน ขณะเรยน ใหนกเรยนมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ ทฤษฎนอรตน หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



16


สอ

- ซดการบรรยาย เรองทฤษฏนอรตน - แบบฝกหด



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม ทฤษฎนอรตน ภาษาไทย น าเสนอหนาชนเรยน










บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................ .............................................................................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................................... .................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................ .......................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 17 ชอหนวย บรดจแบบวตสโตน ชวโมง 4

สาระส าคญ วงจรบรดจแบบวตสโตน เรยกวา วตสโตน บรดจ เซอรกต เปนวงจรทใชส าหรบหาคาความ

ตานทานทไมทราบคา โดยใชหลกการเปรยบเทยบคาความตานทานทตองการทราบคากบคาความตานทานมาตรฐานททราบคาแลว วงจรบรดจจะมอย 2 สภาวะ คอ บรดจสภาวะสมดล บรดจสภาวะไมสมดล


1.ศกษาวงจรบรดจสภาวะสมดล 2.ศกษาวงจรบรดจสภาวะไมสมดล 3.รจกการหาคาความตานทานทไมทราบคาดวยวงจรบรดจ 4.ศกษาตวอยางการค านวณ 5.เพอปฏบตการทดลองวงจรบรดจแบบวตสโตน

จดประสงคเชงพฤตกรรม 1.อธบายลกษณะวงจรบรดจสภาวะสมดลไดถกตอง

2.อธบายลกษณะวงจรบรดจสภาวะไมสมดลไดถกตอง 3.บอกวธการหาคาความตานทานทไมทราบคาดวยวงจรบรดจได 4.ค านวณไดถกตอง 5.ปฎบตการทดลองวงจรบรดจแบบวตสโตนไดถกตอง


ชอหนวยการสอน วงจรบรดจแบบวตสโตน

วงจรบรดจแบบวตสโตน(Wheatstone Bri

วงจรบรดจแบบวตสโตน เรยกวา “ วตสโตน บรดจ เซอรกต” (Wheatstone bridge circuit) เปนวงจรทใชส าหรบการหาคาความตานทานทไมทราบคาโดยใชหลกการเปรยบเทยบคาความตานทานทตองการทราบคากบความตานทานมาตรฐานททราบคาแลว วงจรบรดจจะมอย 2 สภาวะ คอบรดจสภาวะสมดล และบรดจสภาวะไมสมดล

1. วงจรบรดจสภาวะสมดล ( Balance bridge circuit )

หลกการของวงจรบรดจสมดล กมอยวาเมอเราทราบคาของความตานทาน ตามวงจรในรป จนกระทงเขมของกลปวานอรมเตอรชทคาศนย ซงจะพบวาในขณะนนไมไดมกระแสไหลผานกลปวานอรมเตอร เพราะวาระดบของแรงดนทจด Rx กบทจด Rx มคาเทากน หรอความตางศกยระหวางจด Rx กบจด Rx มคาเทากบศนยโวลท และในขณะนถอวาวงจรบรดจอยในสภาวะสมดล

เมอวงจรบรดจอยในสภาวะสมดล จะท าใหไดแรงดนตกครอมทความตานทาน R1 กบ Rx มคาเทากน และแรงดนตกครอมทความตานทาน R2 กบ R3 มคาเทากน ดงนนจะได

V1 = Vx

และ V2 = V3

แต V1 = I1 + R1

V2 = I1 + R2

V3 = I2 + R3

VX = I2 + Rx

แทนคา V1 และ Vx จะได

I1 R3 = I2 Rx

แทนคา V2 และ V3 จะได

I1 R2 = I2 R3

เมอเอาสมการทหนงมาหารสมการทสองจะได

2

1

R

R

= 3

x

R

R

หรอ x

1

R

R

= 3

2

R

R

หรอ 2

3 1

xR

RR R

รปท 1

จากวงจรรปท 1 เมอกระแส I1 มคาเทากบ I2 จะเปนผลท าใหแรงดนทตกครอม R1 เทากบแรงดนตกครอม R2 และแรงดนตกครอมตกครอม R3 เทากบรงดนตกครอม R4 หรอแรงดนทจด A เทากบแรงดนทจด B ใส

สภาวะนกระแสไหลผานแอมมเตอรจะเทากบศนยเรยกสภาวะนวาบรดจสมดล ( Balance bridge ) ซงสามารถเขยนเปนสมการไดดงน

VR1 = VR2

หรอ I1R1 = I2 R2 …………………………..( 1 )

VR3 = VR4

หรอ I1R3 = I2 R4 …………………………..( 2 )

น าสมการท (1 ) หารดวยสมการท (2 ) จะได

42

22

31

11

RI

RI

RI

RI

ดงนนจะได

4

2

3

1

R

R

R

R

จากสมการดงกลาว สามารถน ามาประยกต เพอหาคาความตานทานทไมทราบคาได จากวงจรรปท 1 ถาก าหนดใหคาตวตานทาน R1 คอตวตานทานทไมทราบคา และตวตานทาน R2 ,R3 และ R4 คอตวตานทานททราบคาแลวจะได

4

32

1R

R R R

.........................................( 3 )

2.วงจรบรดจสภาวะไมสมดล

จากวงจรรปท1 เมอกระแส I1 มคาไมเทากบ I2 จะเปนผลท าใหแรงดนทตกครอม R1 ไมเทากบแรงดนตกครอม R2 และแรงดนตกครอม R3 ไมเทากบแรงดนตกครอม R4 หรอ แรงดนทจด A ไมเทากบแรงดนทจด B ในสภาวะนจะมกระแสไหลผานแอมมเตอร เรยกสภาวะนวาบรดจไมสมดลย ( UnBalance bridge )

ตวอยางท 1 จากวงจรรปท 2 จงค านวณหาคาตวตานทานไมทราบคา R3

รปท 2

วธท า

4

3

2

1

R

R

R

R

จะได

kΩ 3kΩ 8

kΩ 8kΩ 3

R

R RR

2

413

ตวอยางท 2 จงค านวณหาคาอตราสวนความตานทานของวงจรบรดจ (Bridge Circuit )แตละสาขา

รปท 3

สาขาท 1

Ω 5 Ω 1

Ω 5

R

R

RI

RI

2

1

21

11

สาขาท 2

Ω 1.333 Ω 3

Ω 4

R

R

RI

RI

4

3

42

32

กจกรรมการเรยนร 1 ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2 แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท17 3 ทบทวนกอนเรยน อธบายและซกถามเกยวกบวงจรบรดวสโตน 4 ครน าเขาสบทเรยนเกยวกบวงจรบรดวสโตน อธบายประกอบการฉายซด 5 ครอธบายวงจรบรดวสโตนพรอมตวอยางการค านวณ โดยใชสอแผนใส 6 ซกถามนกเรยนเกยวกบการแกปญหาวงจรไฟฟาโดยใช วงจรบรดวสโตนมขนตอน

อยางไร 7 สาธตการปฏบตการทดลองแจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 8 ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 9 ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 17 จากแบบทดสอบหนวยท17

มอบหมายงานใหนกเรยนไปศกษาในหนวยท 18 ตอไป

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ วงจรบรดวสโตน ขณะเรยน ใหนกเรยนมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ วงจรบรดวสโตน หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



17

หนงสออางอง ชยวฒน ลมพรวจตรวไล , สมเกยรต พงอาตม และ จราภรณ จนแดง,สมศกด แสงศร วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศนยสงเสรม-อาชวะ, 2546.

สอ

- ซดการบรรยายเรอง วงจรบรดวสโตน - แบบฝกหด



สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม วงจรบรดวสโตน ภาษาองกฤษ หาค าศพท







วนท......./........./......... สอนครงท...........สปดาหท............เรอง................................................ ..................



บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................................................................... ................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................. ................................................................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ............................................................................................................................. ............................................................................................................................................................................. ....................................................................................................................................................................................................................



ชอวชา วงจรไฟฟากระแสตรง สอนครงท 18 ชอหนวย การถายโอนก าลงไฟฟาสงสด ชวโมง 4


ทฤษฎการถายโอนก าลงไฟฟาสงสด แมกซมมพาวเวอร ทรายเฟอร ธโอร เปนทฤษฎทใชถายโอนก าลงไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาไปยงโหลด เชนจากเครองขยายเสยงซงเปนแหลงจายไฟฟาถายโอนก าลงไฟฟาไปยงล าโพงทท าหนาทเปนโหลด โดยมหลกการวาการถายโอนก าลงไฟฟาสงสด ไปยงโหลดนนจะเกดขนสงสดเมอความตานทานของโหลดเทากบ ความตานทานภายในของแหลงจายไฟฟา การแกปญหาและวเคราะหวงจรไฟฟาในเรองทฤษฎการถายโอนก าลงไฟฟาสงสดจะใชวงจรสมมลเทเวนน


1.ศกษาทฤษฎการถายโอนก าลงไฟฟาสงสด 2.ศกษาตวอยางการแกปญหาวงจรไฟฟา 3.เพอปฏบตการทดลองวงจรเพอหาก าลงไฟฟา


1.บอกลกษณะการถายโอนก าลงไฟฟาสงสดไดถกตอง 2.แกปญหาวงจรไฟฟาไดถกตอง 3.ปฏบตการทดลองวงจรเพอหาก าลงไฟฟาไดถกตอง


ชอหนวยการสอน การถายโอนก าลงไฟฟาสงสด

การถายโอนก าลงไฟฟาสงสด( Maximum Power Transfer Theorem )

ทฤษฎการถายโอนก าลงไฟฟาสงสด เรยกวา “แมกซมม พาวเวอร ทรานเฟอร ธโอร” ( Maximum Power Transfer Theorem ) เปนทฤษฎทใชถายโอนก าลงไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาไปยงโหลด เชน จากเครองขยายเสยงซงเปนแหลงจายไฟฟาไปยงล าโพงทท าหนาทเปนโหลด โดยมหลกการวาการถายโอนก าลงไฟฟาสงสด ( Maximum Power ) ไปยงโหลดนนจะเกดขนสงสดเมอความตานทานของโหลด เทากบความตานทานภายในของแหลงจายไฟฟา การแกปญหาและวเคราะหวงจรไฟฟาในเรองทฤษฎการถายโอนก าลงไฟฟาสงสดจะใชวงจรสมมลเทเวนน ( Thevenin Equivalent Circuit )

ทฤษฎการถายโอนก าลงไฟฟาสงสด( Maximum Power Transfer Theorem )

กลาวไววาในวงจรไฟฟาใดๆ ทมแหลงจายไฟฟาตออย จะเกดการถายโอนก าลงไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาไปยงโหลดและจะเกดก าลงไฟฟาสงสด ( Maximum Power ) ทโหลด เทากบ ความตานทานภายในของแหลงจายไฟฟา ดงแสดงในรปท 1 ก และ ข

(ก) (ข)

รปท 1 รปวงจรและกราฟแสดงก าลงไฟฟาสงสด

ในบางครงการถายโอนก าลงไฟฟาจากแหลงจายไปยงโหลด จะตองผานตวตานทานตางๆหลายตว เรายงสามารถหาคาก าลงไฟฟาสงสด ( Maximum Power ) ทจะเกดขนทโหลดนนได โดยการน าเอาหลกการทฤษฎเทเวนน ( Thevenin Theorem ) มาใช ซงจะเหนวาวงจรสมมลของเทเวนน ( Thevenin Equivalent Circuit ) จะมเพยง แหลงจายแรงดนไฟฟาเทเวนน ( Thevenin Equivalent Circuit )และคาความตานทานเทเวนน ทตออยในวงจร ดงนนจะเกดก าลงไฟฟาสงสด ( Maximum Power ) ทโหลดกตอเมอคาความตานทานของโหลด RL เทากบความตานทานเทเวนน RTH

จากรปท 1 จะได

LTH

THL

RR

VI

2

LTH

LTH2

L

2

LTH

THL

2

LRR

RVR

RR

VIP

เมอคาก าลงไฟฟา Pl มคาสงสดทโหลด สามารถหาคาความสมพนธระหวาง RL กบ RTH โดยใชสมการดฟเฟอรเรนเชยล

4

LTH

LTHLTH22

LTH

L

L

RR

RR2RVRR0

dP

dP

LTHTH2

TH22

LTH RR2VVRR

LLTH 2RRR

นนคอ

LTH RR

ตวอยางท 1 จงค านวณหาคาก าลงไฟฟาทโหลด PL เมอ RTH มคามากกวา RL

รปท 2

วธท า

A 0.5 1 2

V 1.5

RR

VI

LTH

THL

W0.25 1 A 0.5 R I P 2

LL2

L ก าลงไฟฟาสงสดทโหลดเทากบ 0.25 W

ตวอยางท 2 จงค านวณหาคาก าลงไฟฟาทโหลด PL เมอ RTH มคาเทากบ RL

วธท า

A 0.375 2 2

V 1.5

RR

VI

LTH

THL

W0.281 2 A 0.375 R I P 2

LL2

L

ก าลงไฟฟาสงสดทโหลดเทากบ 0.281 W

ตวอยางท 3 จงค านวณหาคาก าลงไฟฟาทโหลด PL เมอ RTH มคานอยกวา RL

รปท 4

วธท า

A 0.3 3 2

V 1.5

RR

VI

LTH

THL

W0.27 3 A 0.3 R I P 2

LL2

L

ก าลงไฟฟาสงสดทโหลดเทากบ 0.27 W

กจกรรมการเรยนร 1 ตรวจความพรอมของผเรยนโดยการเขาแถวแลวขานชอ 2 แจกแบบทดสอบกอนเรยน หนวยท18 3 ทบทวนกอนเรยน อธบายและซกถาม เรองการถายโอนก าลงไฟฟาสงสด 4 ครน าเขาสบทเรยนเกยวกบการถายโอนก าลงไฟฟาสงสด อธบายประกอบการฉายซด 5 ครอธบายทฤษฎการถายโอนก าลงไฟฟาสงสดพรอมตวอยางการค านวณ โดยใชสอแผนใส 6 ซกถามนกเรยนเกยวกบการแกปญหาวงจรไฟฟาโดยใช การถายโอนก าลงไฟฟาสงสดม

ขนตอนอยางไร 7 สาธตการปฏบตการทดลองแจกใบงานและควบคมการปฏบตการทดลอง 8 ครและนกเรยนชวยกนสรปตอบขอสงสย 9 ประเมนผลการเรยนของนกเรยนในหนวยท 18 จากแบบทดสอบหนวยท18

งานทมอบหมายหรอกจกรรม (กอนเรยน, ขณะเรยน,หลงเรยน) กอนเรยน ใหศกษาและฟงการอธบาย มอบหมายงานกลมมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ การถายโอนก าลงไฟฟาสงสด ขณะเรยน ใหนกเรยนมารายงานหนาชนเรยนเกยวกบ การถายโอนก าลงไฟฟาสงสด หลงเรยน สรปเนอหาจากทนกเรยนไดมารายงานหนาชนเรยนและประเมนผล



18


สอ

- ซดการบรรยายเรอง การถายโอนก าลงงานไฟฟาสงสด - ใบงาน




สาระการเรยนร การบรณาการ กจกรรม การถายโอนก าลงงานไฟฟา

สงสด ภาษาองกฤษ หาค าศพท







วนท......./........./......... สอนครงท...........สปดาหท............เรอง......................................... .........................



บนทกเพมเตม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรยนของนกเรยน, ผลการสอนของคร ) ............................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................................................

ความคดเหนของหวหนาแผนกวชา ................................................................................................................. ......................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................... ................


Documents

แผนการสอน - Pattayatech · คณิตศาสตร์ ค านวณการต่อวงจร การประเมินผล จากแผนการสอน