วงจรไฟฟ้ากระแสตรง

74

IN = E = 9
R1 3

IN = 3 A

ข้ันท่ี 6 เขยี นวงจรสมมลู นอรตนั โดยนาํ IN และ RN มาตอ ขนานและนาํ RL มาตอ

เพอื่ หาคาท่ีตองการไดดงั รปู

หาคากระแสไฟฟา ท่ไี หลผาน RL กค็ อื IL และประยกุ ตใชก ฎการแบงกระแสไฟฟา
⎝⎛⎜ R NR+NR L ⎞⎠⎟ × I N =
ที่ RL = 2 Ω : IL = 2 × 3
2+2

IL = 6 = 1.5 A ตอบ
4

ท่ี RL = 10 Ω : IL = ⎝⎛⎜ R NR+NR L ⎟⎠⎞ × I N = 2 ×3
2 +10

IL = 6 = 0.5 A ตอบ
12
⎜⎛⎝ R NR+NR L ⎞⎟⎠ × I N = 2
ที่ RL = 100 Ω : IL = 2 +100 × 3

IL = 6 = 0.059 A ตอบ
102

กจิ กรรมการเรยี นรู (คร้งั ที่ 15/18, คาบที่ 57–60/72)

1. ครูขานชอ่ื ผูเรียน เตรียมความพรอ มกอนเขา เรียน
2. ครูทบทวนเนอื้ หาโดยยอ เรอื่ ง ทฤษฎเี ทเวนิน และนักเรียนสงการบา น
3. นักเรยี นทาํ แบบทดสอบกอนเรียนหนว ยท่ี 13
4. ข้นั M ครนู ําเขาสูบทเรียน และครแู จง จดุ ประสงคก ารเรยี น
5. ขั้น I ครสู อนเนอ้ื หาสาระทฤษฎีนอรตนั ทัง้ หมด โดยบรรยาย ถามตอบประกอบสื่อเพาเวอรพ อยด
6. ข้ัน A นักเรียนทําแบบฝกหัดเปนกลุม ๆ ละ 1 ขอ ตามความสมัครใจ ขณะนักเรียนทําแบบฝกหัด
ครจู ะสงั เกตการทํางานกลุม
7. ข้นั P ครูและนกั เรียนรว มกันเฉลยแบบฝกหัดตามกลมุ และรวมอภปิ รายสรุปบทเรียน
8. ครูมอบหมายใหทาํ แบบฝกหัดขอทเี่ หลอื จากการทําในชน้ั เรยี นเปนการบา น

75

กิจกรรมการเรียนรู (คร้งั ท่ี 16/18, คาบที่ 61–64/72)

1. ครขู านชอ่ื นักเรยี น เตรียมความพรอมกอ นเขา เรียน
2. ครูทบทวนเนอ้ื หา จากการสอนครั้งที่ 15 โดยการถามตอบและนกั เรียนสงการบาน
3. ขั้น M ครูนาํ เขาสบู ทเรยี น และครูแจงจดุ ประสงคก ารเรียน
4. ขัน้ I ครสู อนสรุปเน้ือหาสาระเก่ียวกบั ทฤษฎีนอร๖ฯ
5. ขน้ั A นกั เรยี นทาํ ตามใบงานที่ 12 เรอ่ื งทฤษฎนี อรต นั เปน กลมุ ขณะนักเรียนทําการทดลองครูจะ
สงั เกตการทํางานกลมุ และประเมินผล
6. ขนั้ P นกั เรียนนําเสนอผลการทดลอง เปน รายกลมุ และรวมสรปุ ผล
7. นักเรียนเก็บเคร่ืองมือและทําความสะอาดหอ งเรยี น
8. นกั เรยี นทดสอบหลังเรียนหนว ยที่ 13

ส่ือและแหลงการเรียนรู

1. สื่อการเรียนรู หนังสือเรียน หนวยท่ี 13, PowerPoint ประกอบการสอน และแบบทดสอบกอน
เรยี น และหลงั เรียน

2. แหลง การเรยี นรู หนงั สอื วารสารเกย่ี วกับทฤษฎนี อรต นั , อนิ เทอรเ นต็ www.google.com

การวัดและการประเมินผล

การวัดผล การประเมนิ ผล
(ใชเ ครื่องมอื ) (นําผลเทียบกบั เกณฑแ ละแปลความหมาย)
1. แบบทดสอบกอนเรียน (Pre–test) หนว ยท่ี 13 (ไวเปรียบเทยี บกับคะแนนสอบหลงั เรยี น)
2. แบบสงั เกตการทาํ งานกลมุ และนําเสนอผลงานกลมุ เกณฑผา น 60%
3. แบบฝกหัดหนว ยที่ 13 เกณฑผา น 50%
4. แบบทดสอบหลังเรียน (Post–test) หนว ยท่ี 13 เกณฑผา น 50%
5. แบบประเมนิ คณุ ธรรม จริยธรรม ตามสภาพจริง เกณฑผ าน 60%

งานทม่ี อบหมาย

งานทม่ี อบหมายนอกเวลาเรยี น ใหทําแบบฝก หัดขอทเี่ หลอื จากในชัน้ เรยี นใหเ รยี บรอ ย ถูกตอ ง
สมบูรณ

76

ผลงาน/ชน้ิ งาน/ความสําเรจ็ ของผูเรียน

1. ผลการทาํ และนําเสนอแบบฝก หัดหนวยที่ 13 และผา นเกณฑ
2. ผลการทดลองตามใบงานที่ 13 เรือ่ งทฤษฎีนอรตนั และผานเกณฑ
3. คะแนนแบบทดสอบหลงั เรยี น (Post–test) หนวยที่ 13 และผานเกณฑ

เอกสารอา งอิง

1. ธํารงศักด์ิ หมินกา หรีม. วงจรไฟฟากระแสตรง รหสั วิชา 2104–2002. (2556).
นนทบุร:ี ศนู ยหนงั สอื เมอื งไทย.

2. Baker, Tim. (2002). Experiments in DC/AC Circuits with Concepts.
3. Boylestad, Robert. (2003). Introductory Circuit Analysis.
4. Cook, Nigel P. (2004). Electronic. A Complete Course.
5. . (2005). Introductory DC/AC Circuits
6. Floyd, Thomas L. (2001). Electronic Fundamentals.

77

บันทึกหลังการสอน

1. ผลการใชแผนการจดั การเรียนรู
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................

2. ผลการเรียนของนักเรียน/ผลการสอนของคร/ู ปญหาทพ่ี บ
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................

3. แนวทางการแกป ญหา
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................

ลงช่อื ............................................... ลงชือ่ ...............................................
(...............................................) (.............................................)
ตัวแทนนักเรียน ครูผูสอน

78

แผนการจดั การเรียนรูที่ 14 หนวยท่ี 14

ชือ่ วิชา วงจรไฟฟา กระแสตรง รหสั วิชา 2104–2002 เวลาเรยี นรวม 72 คาบ
ชอ่ื หนว ย ทฤษฎกี ารถายโอนกาํ ลังไฟฟา สูงสดุ สอนครัง้ ท่ี 17/18
ช่ือเรื่อง ทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด จาํ นวน 4 คาบ

หัวขอเรอื่ ง

14.1 แนวคิดของทฤษฎีการถา ยโอนกําลงั ไฟฟา สูงสุด
14.2 การนาํ ทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุดมาใชแ กป ญ หาวงจรไฟฟา
14.3 สรปุ สาระสาํ คัญ

สมรรถนะยอย

1. แสดงความรูเ กย่ี วกบั ทฤษฎกี ารถายโอนกําลงั ไฟฟาสงู สดุ
2. ปฏิบัตกิ ารตอวงจร วัด และทดสอบคาดว ยทฤษฎกี ารถา ยโอนกาํ ลงั ไฟฟา สูงสดุ

จดุ ประสงคการปฏิบตั ิ

ดา นความรู
1. อธบิ ายความหมายของทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสงู สดุ
2. คาํ นวณวงจรไฟฟา ดวยทฤษฏกี ารถา ยโอนกําลังไฟฟา สงู สดุ
ดา นทกั ษะ
1. ตอ วงจรการทดลอง
2. วัดความตา นทานเทวินิน
3. วดั แรงดันเทวินนิ
4. ตอ วงจรสมมลู เทวินนิ
5. บนั ทกึ ขอ มูลในการทดลองทฤษฎีการถา ยโอนกําลังไฟฟา สูงสุด
6. เปรยี บเทียบขอมูลในการทดลองทฤษฎีการถา ยโอนกาํ ลังไฟฟา สูงสดุ
7. เขียนสรุปผลการทดลองทฤษฎกี ารถายโอนกําลงั ไฟฟา สูงสุด
ดานคณุ ธรรม จริยธรรม/บรู ณาการปรชั ญาของเศรษฐกิจพอเพียง
แสดงออกถงึ ความมีวินยั ความรบั ผดิ ชอบ ความเชอ่ื มั่นในตนเองและความซ่อื สัตยสจุ ริต

79

เนื้อหาสาระ

14.1 แนวคดิ ของทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟา สงู สุด
ทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด (Maximum Power Transfer Theorem) ไดกลาวไววา “ใน

วงจรไฟฟากระแสตรงที่มีลักษณะเปนวงจรเชิงเสนใด ๆ ภาระทางไฟฟาหรือโหลด (Load) จะไดรับ
กําลังไฟฟาสูงสุด (Maximum Power: PL) ก็ตอเม่ือคาความตานทานรวมของวงจรมีคาเทากับคาความ–
ตา นทานเทวินิน (RTh) ของวงจรน้ัน” (Boylestad, Robert. 2003: 336)

จากรูปที่ 14.1 อธิบายการไดร บั กาํ ลังไฟฟาสงู สดุ (PL) ท่ีโหลด ดงั นี้

ก) การไดรบั กําลังไฟฟาสงู สดุ ที่โหลด ข) การไดรับกําลังไฟฟา สงู สุดที่โหลด

เม่อื ใชวงจรสมมลู เทวินิน เม่อื ใชว งจรสมมลู นอรต ัน

รปู ท่ี 14.1 การไดรบั กาํ ลงั ไฟฟาสูงสดุ (PL) ที่โหลดของวงจรโครงขาย

จากรปู ที่ 14.1 ก) โหลดไดร บั กําลงั ไฟฟา สงู สุดก็ตอ เม่อื

RL = RTh (14.1)

เมื่อพิจารณาจากรูปที่ 14.1 ก) จะพบวาวงจรมี 2 สวนท่ีเก่ียวของกันและมีคาเทากัน คือสวนที่เปน

วงจรสมมูลเทวินินและสวนที่เปนโหลด ดังนั้นเม่ือพิจารณากรณีเปนวงจรสมมูลเทวินินก็สามารถอางอิงถึง

ทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุดไดโดยสาระหลักท่ีพิจารณาคือ ผลรวมของโครงขายเปน RTh และตัว–
ตา นทาน RL

จากรปู ท่ี 14.1 ข) โหลดไดร บั กําลังไฟฟา สงู สุดกต็ อ เมอื่

RL = RN (14.2)

สําหรับรปู ที่ 14.1 ก) สามารถหาคากําลังไฟฟา สงู สุดทโ่ี หลดไดค ือ

I = RThE+ThRL = ⎜⎝⎛ RThE+ThRL ⎞⎟⎠2 × RL

และ PL = I2 ×RL

ดังนน้ั PL = ET2h × RL
(RTh + RL)2

80

ถา พจิ ารณาเปน ตวั อยางดังรปู ที่ 14.2 โดยกาํ หนดให ETh = 60 V และ RTh = 9 Ω

RTh = 9 IL
ETh 60V RL PL VL

รปู ที่ 14.2 วงจรสมมลู เทวนิ ินใชเปนกรณีตวั อยา งตามทฤษฎีการถา ยโอนกาํ ลงั ไฟฟาสูงสดุ

ดังน้ันท่ีกําลังไฟฟาสูงสุดนี้วงจรจะมีประสิทธิภาพเพียง 50 % เทานั้น ท่ีแหลงจายสามารถสงกําลัง-

ไฟฟาไปยังโหลดไดและภายใตเ งือ่ นไข RL = RTh จะได
IL = RThE+ThRL = 2ERTThh

PL = I2× RL = ⎜⎛⎝ 2ERTThh ⎟⎠⎞2 × RTh = ET2h × RTh
4RT2h

จะได 2 (W) (14.4)

ETh
P = 4RLMAX Th

จากรูปท่ี 14.1 ข) เม่อื เปน วงจรสมมลู นอรต ัน จะได

PLMAX = I2N × R N (W) (14.5)

4

14.2 การนําทฤษฎีการถา ยโอนกําลังไฟฟา สงู สดุ มาใชแ กปญหาวงจรไฟฟา
จากรปู จงหาคา RL ขณะไดรับกาํ ลงั ไฟฟา สงู สดุ และกาํ ลงั ไฟฟา สงู สุดมคี า เทา ไร

วิธที ํา จากสมการท่ี 14.2 คา RL ขณะไดร บั กาํ ลงั ไฟฟา สงู สดุ จะเทา กับ RN

RL = 10 kΩ ตอบ
จากสมการท่ี 14.5 หาคากาํ ลงั ไฟฟา สูงสดุ

P =LMAX I2N × R N = (10)2 × 40 = 1W
4
4

81

กจิ กรรมการเรยี นรู (สัปดาหท ่ี 17/18, คาบที่ 65–68/72)

1. ครขู านชื่อผูเรยี น เตรียมความพรอมกอนเขาเรียน
2. ครทู บทวนเนอ้ื หาโดยยอเรือ่ ง ทฤษฎีนอรต ัน
3. นกั เรยี นทาํ แบบทดสอบกอ นเรียนหนวยท่ี 14
4. ขั้น M ครนู าํ เขา สบู ทเรยี น และครแู จง จุดประสงคการเรยี น
5. ขนั้ I ครูสอนเน้อื หาสาระ
6. ข้ัน A นักเรียนทําแบบฝกหัดเปนกลุมๆ ละ 1 ขอ ขณะนักเรียนทําแบบฝกหัดครูจะสังเกตและให
ขอ เสนอแนะการทาํ งานกลมุ
7. ขั้น P นักเรียนทดลองตามใบงานที่ 14 เรื่อง ทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด ครูและนักเรียน
รว มกนั เฉลยแบบฝกหดั ตามกลมุ และรวมอภปิ รายผลจากการทดลอง
8. ครมู อบหมายการบา นและอา นทบทวนเนอื้ หา
9. นกั เรียนทาํ แบบทดสอบหลังเรียนหนวยท่ี 14

สอื่ และแหลง การเรยี นรู

1. สื่อการเรียนรู หนังสือเรียน หนวยท่ี 14, PowerPoint ประกอบการสอน และแบบทดสอบกอน
เรยี น และหลงั เรียน

2. แหลงการเรียนรู หนังสือ วารสารเกย่ี วกบั ทฤษฎีการถายโอนกําลงั ไฟฟา สงู สุด, อินเทอรเ นต็
www.google.com

การวัดและการประเมนิ ผล

การวัดผล การประเมินผล
(ใชเ ครือ่ งมอื ) (นาํ ผลเทียบกบั เกณฑแ ละแปลความหมาย)
1. แบบทดสอบกอ นเรยี น (Pre–test) หนว ยท่ี 14 (ไวเ ปรียบเทยี บกับคะแนนสอบหลังเรียน)
2. แบบสงั เกตการทํางานกลมุ และนาํ เสนอผลงานกลมุ เกณฑผาน 60%
3. แบบฝก หดั หนว ยท่ี 14 เกณฑผาน 50%
4. แบบทดสอบหลังเรยี น (Post–test) หนว ยที่ 14 เกณฑผา น 50%
5. แบบประเมนิ คุณธรรม จริยธรรม ตามสภาพจริง เกณฑผาน 60%

งานท่ีมอบหมาย

1. งานทีม่ อบหมายนอกเหนอื เวลาเรียน ใหท ําแบบฝก หดั ขอ ทเ่ี หลอื จากทาํ ในช้นั เรยี นใหเ รยี บรอ ย
ถูกตอ ง สมบูรณ

2. ทบทวนเนอ้ื หาเพอ่ื เตรยี มสอบทฤษฎี และปฏบิ ัติ ปลายภาคเรียน ในสัปดาหท่ี 18

82

ผลงาน/ชิน้ งาน/ความสําเร็จของผเู รียน

1. ผลการทําและนาํ เสนอแบบฝก หัดหนว ยท่ี 14 และผา นเกณฑ
2. ผลการทดลองตามใบงานที่ 14 เรอ่ื งทฤษฎกี ารถา ยโอนกาํ ลงั ไฟฟาสูงสุด และผา นเกณฑ
3. คะแนนแบบทดสอบหลงั เรียน (Post–test) หนวยที่ 14 และผา นเกณฑ

เอกสารอางองิ

ธาํ รงศกั ดิ์ หมนิ กาหรีม. วงจรไฟฟากระแสตรง รหสั วิชา 2104–2002. (2556).
นนทบุร:ี ศนู ยหนังสือเมอื งไทย.

บนั ทกึ หลงั การสอน

1. ผลการใชแ ผนการจัดการเรยี นรู
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................

2. ผลการเรยี นของนักเรยี น/ผลการสอนของคร/ู ปญ หาทพี่ บ
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................

3. แนวทางการแกปญหา
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................

ลงชือ่ ............................................... ลงชอื่ ...............................................
(...............................................) (.............................................)
ตัวแทนนกั เรียน ครูผูสอน