ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 1
ไฟฟา้ กระแส
กระแสไฟฟ้า
เมื่อใชส้ ายไฟตอ่ เครือ่ งใชไ้ ฟฟ้าเข้ากบั แหลง่ กำเนดิ ไฟฟา้ ให้ครบวงจร
จะทำให้เคร่ืองใช้ไฟฟ้าสามารถทำงานได้ เชน่ เม่ือใช้สายไฟต่อกับหลอดไฟ
และแบตเตอรใี่ ห้ครบวงจร จะทำใหห้ ลอดไฟสวา่ งดงั รูป แสดงวา่ มี
กระแสไฟฟา้ (electric current) ผา่ นหลอดไฟ จึงทำให้มีการถา่ ยโอน
พลงั งานไฟฟ้าจากแบตเตอร่ีไปยังหลอดไฟซึ่งทำหน้าทเ่ี ปลี่ยนพลังงาน
ไฟฟ้าเป็นพลงั งานแสงและความรอ้ น ดงั รูป การต่อหลอดไฟเขา้ กบั แบต
เตอร่ใี ห้ครบวงจร
กระแสไฟฟ้าในตัวนา
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าในตัวกลางใด เรากล่าวมี การนำไฟฟ้า
(electrical conduction) ในตัวกลางน้นั และเรยี กตวั กลางท่ีใหก้ ระแสไฟฟ้า
ผา่ นไดว้ ่า ตวั นำไฟฟา้ (electrical conductor) สน้ั ๆ วา่ ตวั นำ ตัวอยา่ ง
ของตวั นำไฟฟ้า เชน่ โลหะ อิเล็กโทรไลต์ แก็สภายใตบ้ างสภาวะ ซงึ่ เก่ียวขอ้ ง
กับชวี ิตประจำวันเรามากท่ีสุด คือ ตวั นำทเ่ี ปน็ โลหะ เพราะเป็นวสั ดทุ ่ใี ช้เป็น
ตวั นำในสายไฟตามบา้ นและในวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ของเครอ่ื งใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ
ในตวั นำทเี่ ปน็ โลหะ อเิ ล็กตรอนบางสว่ นไมไ่ ด้
ถกู ยึดเคล่อื นทไ่ี ด้อยา่ งอิสระ เรยี กว่าอเิ ล็กตรอนอสิ ระ
(free electron) โดยปกติอิเล็กตรอนอิสระจะ
เคล่อื นทไ่ี ปท่ัวภายในตัวนำและชนกับอะตอมทอี่ ยู่
รอบๆ ทำให้ทิศทางการเคลื่อนทข่ี องอิเลก็ ตรอน
เหลา่ นไ้ี มแ่ น่นอน ดังรปู 14.2
ดังนน้ั ความเร็วเฉลย่ี ของอเิ ล็กตรอนจงึ เป็นศูนย์ ( ⃑ av = 0) กล่าวคอื ไมม่ ีประจุไฟฟ้าลัพธ์เคล่อื นทผี่ ่านในทิศทาง
ใดท่ีแน่นอน หรอื ไม่มีกระแสไฟฟ้าในตัวนำ
• การทจี่ ะทำใหเ้ กิดกระแสไฟฟา้ ในตัวนำ อเิ ล็กตรอนอสิ ระตอ้ งมกี ารเคลื่อนท่ีโดยเฉล่ยี ไปในทศิ ทางใดทศิ ทางหนึ่ง
• ซึง่ จะเกิดขึน้ ไดก้ ็ต่อเม่อื มีแรงไฟฟา้ กระทำ
ต่ออิเล็กตรอน
• แรงไฟฟ้าเกดิ ข้ึนเมอื่ มีสนามไฟฟ้า
และสนามไฟฟ้าเกดิ ขึ้นไดก้ ็ต่อเม่อื มคี วามตา่ งศักยร์ ะหวา่ งจุดสองจุด
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 2
• พลงั งานทสี่ ามารถทำให้เกิดความต่างศกั ยร์ ะหว่างจดุ สองจุดในตัวนำได้
และเปน็ แหลง่ พลงั งานที่ทำให้เกิดความต่างศกั ย์ระหวา่ งจุดสองจดุ ในตัวนำ
อยา่ งตอ่ เน่ืองเรยี กว่า แหลง่ กำเนดิ ไฟฟา้ (electrical energy source)
เชน่ แบตเตอรีเ่ ปน็ เนอ่ื งจากแบตเตอรีเ่ ปน็ อุปกรณ์ทมี่ ีใช้กันท่ัวไปและ
ใหก้ ระแสไฟฟา้ ที่เป็นไฟฟ้ากระแสตรง ซ่งึ ง่ายต่อการทำความเข้าใจ
การสรา้ งความตา่ งศกั ยร์ ะหว่างจดุ สองจดุ
นำแบตเตอร่ีมาต่อเข้ากับตวั นำโลหะดังรูป
จะทำใหเ้ กดิ ความต่างศกั ยร์ ะหว่างจุดสองจดุ ในตัวนำ
โดยจดุ ทอ่ี ยู่ดา้ นขว้ั บวกจะมศี ักยไ์ ฟฟ้าสงู กว่าจดุ ท่ีอยู่
ด้านขัว้ ลบ ส่งผลให้เกดิ สนามไฟฟ้า ( ⃑⃑ ) และแรงไฟฟ้า
กระทำตอ่ อิเลก็ ตรอนอิสระ ( ⃑ ) ทำให้อิเล็กตรอน
อสิ ระเคลื่อนทีด่ ้วยความเร็วเฉลีย่ ทีไ่ ม่เป็นศนู ย์
( ⃑ av ≠ 0) ไปในทิศทางตรงข้ามกับสนามไฟฟ้า
(เนื่องจากอเิ ล็กตรอนมกี ารชนกับอะตอมอ่นื ๆ ท่ี
อยรู่ อบ ๆ ระหว่างเส้นทางการเคลือ่ นท่ี จึงมีทิศทางตลอดเสน้ ทางการเคลอ่ื นท่ีไม่เป็นแนวตรง) ทำใหม้ ีประจไุ ฟฟ้าลพั ธผ์ า่ น
ตำแหน่งใดตำแหนง่ หน่งึ ในตัวนำ น่นั คือ ทำให้เกดิ กระแสไฟฟ้าในตัวนำโลหะ
เพอ่ื การง่ายต่อการทำความเข้าใจการเขียนสญั ลักษณ์แทนการเคลอ่ื นท่ีของ
อิเล็กตรอนหรืออนุภาคทมี่ ีประจุไฟฟ้าในตัวนำเมอ่ื มสี นามไฟฟ้า จงึ ระบดุ ว้ ยเวกเตอร์
ของความเร็วเฉลย่ี ดงั รูป
ตวั นำแก๊สทอ่ี ยภู่ ายใต้สภาวะความดนั ต่ำและสนามไฟฟ้าท่มี ีคา่ สูง
เมอื่ โมเลกุลของแกส็ จะแตกตัวได้งา่ ย ทำให้
มีอิเลก็ ตรอนอิสระและไอออนบวกของแก๊ส
เคล่ือนที่ไปในทิศทางตรงข้ามกัน แต่ไอออน
บวกจะเคล่อื นทช่ี ้ามาก จงึ ส่งผลให้มปี ระจไุ ฟฟ้า
ลพั ธ์ผา่ นตำแหนง่ ใดตำแหน่งหน่งึ ในแกส๊ จึงทำ
ใหเ้ กดิ กระแสไฟฟ้าในแกส๊ ดังรูป 14.5 ก.
ตัวนำไฟฟ้าอย่างอิเล็กโทรไลต์
ไอออนลบและบวกที่เกดิ จากการแตกตวั ของกรด เบส หรือ เกลอื จะเคลือ่ นที่เข้าหาแผน่ ตัวนำโลหะท่มี ศี กั ยไ์ ฟฟา้ ตา่ งกัน
ดังรปู 14.5 ข. ทำให้มีประจุไฟฟา้ ลพั ธ์ผ่านตำแหน่งใดตำแหน่งหน่ึงในอิเล็กโทรไลต์ จงึ สง่ ผลให้เกดิ กระแสไฟฟ้าเชน่ เดยี วกัน
ภาคเรียนที่ 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรียนกุยบรุ ีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 3
เนอ่ื งจาก กระแสไฟฟา้ เกดิ จากการมปี ระจุไฟฟ้าลพั ธ์
เคลอ่ื นท่ีผ่านตำแหน่งใดตำแหน่งหนง่ึ ในช่วงเวลาหน่งึ จึงได้มีการ
กำหนดวา่ กระแสไฟฟ้าในตัวนำใดๆ คือปริมาณประจไุ ฟฟา้ ที่
เคลื่อนที่ผา่ นพื้นทหี่ น้าตดั ของตัวนำนน้ั ในหนง่ึ หน่วยเวลา
ถา้ พิจารณาตัวนำทมี่ ีอนภุ าคท่ีมปี ระจุไฟฟ้าเคล่ือนที่ผ่าน
พ้ืนท่หี น้าตดั ดงั รูป 14.6 สมมติในเวลา ∆ อนภุ าคท่ีมปี ระจุ
ไฟฟ้าจำนวน ตวั เคล่ือนทผ่ี า่ นพนื้ ที่หน้าตัดของตัวนำ ถา้
อนภุ าคแตล่ ะตวั มีประจุไฟฟ้า ดงั นน้ั ประจุไฟฟ้าทั้งหมด ทผี่ า่ นพื้นทีห่ นา้ ตดั จะเท่ากับ และจะได้วา่
กระแสไฟฟ้า มคี ่า ดังน้ี
= ∆ = ∆
จากสมการ จะไดว้ ่าหน่วยของกระแสไฟฟา้ คือ คลู อมบ์ต่อวินาที หรอื แอมแปร์ (ampere) แทนด้วย
สัญลักษณ์
น่าร้.ู ...
Andre Marie Ampere (ค.ศ. 1775-1836 หรือ พ.ศ. 2318-2379) เป็นนักวิทยาศาสตร์
ชาว ฝร่งั เศส มผี ลงานทางไฟฟ้าและแม่เหล็กหลายเร่ือง เช่น ค้นพบความสมั พันธ์ระหวา่ ง
กระแสไฟฟ้าในตวั นำ และ สนามแม่เหล็กที่เกดิ ขึน้ และพบกฎบางกฎท่เี กี่ยวกับ คล่ืนแมเ่ หลก็
ไฟฟ้า
การกำหนดทศิ ทางของกระแสไฟฟ้า
กำหนดให้ กระแสไฟฟ้าในตัวนำมีทิศทางเดียวกบั สนามไฟฟา้
ซ่ึงเป็นทศิ ทางตรงขา้ มกบั การเคลื่อนท่ีของอเิ ลก็ ตรอน ท้ังนีเ้ น่ืองจากใน
อดีตชว่ งทเ่ี ร่ิมมีการศกึ ษาเก่ยี วกบั กระแสไฟฟ้า นกั วิทยาศาสตรไ์ ดก้ ำหนด
ให้กระแสไฟฟ้ามีทิศทางจากตำแหนง่ ท่มี ีศกั ยไ์ ฟฟ้าสูงไปยังตำแหนง่ ทีม่ ี
ศกั ย์ไฟฟา้ ต่ำ ซงึ่ เป็นทศิ ทางเดียวกับการเคลื่อนทข่ี องประจุไฟฟ้าบวก หรอื
ทิศทางเดยี วกบั สนามไฟฟ้า
ถงึ แม้ว่า ภายหลงั จะพบว่า กระแสไฟฟ้าในตวั นำโลหะจะเกิดขนึ้ จากการเคลอ่ื นทีข่ องอนุภาคท่ีมปี ระจไุ ฟฟ้าลบ แตก่ าร
กำหนดทศิ ทางของกระแสไฟฟา้ ดังกลา่ วยงั คงยึดตามแบบทก่ี ำหนดไวเ้ ดมิ
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกยุ บรุ วี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 4
กระแสไฟฟ้าในลวดตัวนา
ตวั นำไฟฟา้ เปน็ โลหะและมีลกั ษณะเปน็ เส้นทรงกระบอกยาว
เรยี กตวั นำดงั กลา่ วว่า ลวดตัวนำ เชน่ ลวดทองแดงในสายไฟท่ีใชใ้ น
วงจรไฟฟ้าตามอาคารบา้ นเรือน การเกิดกระแสไฟฟ้า
• เมอื่ นำสายไฟทภี่ ายในมีลวดตวั นำมาตอ่ เขา้ กับแบตเตอรีแ่ ละหลอดไฟ ดังรูป 14.7 จะทำให้เกดิ ความต่างศักย์ (∆ )
ระหว่างปลายของลวดตวั นำด้านที่ต่อกับขั้วบวก กับปลายทตี่ ่อกบั ข้วั ลบ
ของแบตเตอรี่ กำหนดใหเ้ ป็นจุด A และ B
ตามลำดบั
• ความต่างศักยร์ ะหวา่ งปลายทง้ั สอง
ทำให้เกิดสนามไฟฟา้ ⃑⃑ ภายในลวดตวั นำ
ทำให้มแี รงไฟฟ้ากระทำต่ออิเล็กตรอน ⃑
ในทิศทางตรงขา้ มกบั สนามไฟฟ้า
• ทำให้อิเล็กตรอนเคล่ือนที่ดว้ ยความเร็วเฉลย่ี ⃑ av ไม่เปน็ ศนู ยจ์ าก B ไป A เกดิ เป็นกระแสอเิ ลก็ ตรอน
(electron current) ดงั รปู 14.7 ซง่ึ มีทิศทางการเคล่ือนที่ตรงขา้ มกบั ทศิ ทางของกระแสไฟฟา้ ในลวดตัวนำ
ความเรว็ เฉล่ยี ของอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ ( ⃑ av )
อิเล็กตรอนอสิ ระเคลอ่ื นท่ใี นลวดตัวนำเนอ่ื งจากสนามไฟฟา้ ⃑⃑
(หรือความเรว็ เฉลย่ี ของอนุภาคท่มี ปี ระจุไฟฟา้ ทเี่ คล่ือนทใี่ นตัวนำไฟฟ้า
เนือ่ งจากสนามไฟฟ้า) มีชอ่ื เรยี กเฉพาะว่า ความเรว็ ลอย
เลื่อน (drift velocity) แทนด้วยสญั ลักษณ์ ⃑ ดังนั้น จากรปู 14.8
ในชว่ งเวลา ∆ สามารถพิจารณาได้วา่
แตล่ ะอิเล็กตรอนเคล่ือนทไี่ ดเ้ ป็น ∆
เน่ืองจากอเิ ล็กตรอนแตล่ ะตัวมีประจุ ดังน้นั ประจไุ ฟฟ้าท้ังหมด ท่ีผา่ นพืน้ ทห่ี น้าตัด ในช่วง
เวลาดังกล่าวจงึ เทา่ กบั
= ( ∆ )
= ∆ =
∆
นั่นคอื กระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำ ข้นึ กับความหนาแน่นของอเิ ล็กตรอนอสิ ระในตัวนำ ( )
ประจไุ ฟฟ้าของอเิ ลก็ ตรอน ( ) ความเรว็ ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอน ( ) และพ้นื ทหี่ นตดั ของลวดตัวนำ ( )
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศึกษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรีวิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 5
รจู้ ัก ... DC .... AC
กระแสไฟฟ้าตรง (direct current หรือ DC) ซึง่ มที ิศทางเดมิ
ตลอดวงจรแตกตา่ งจากกระแสไฟฟา้ ทใ่ี ชใ้ นบ้านเรอื นท่ัวไปท่ีเป็นไฟฟ้า
กระแสสลับ (alternating current หรอื AC) ซ่งึ มีทศิ ทางของกระแส
ไฟฟ้ากลับไปกลับมา และเป็นกระแสไฟฟา้ ทไี่ ด้จากเครอ่ื งกำเนิดไฟฟา้
ดังนนั้ ในบทนเ้ี ม่ือกล่าวถงึ วงจรไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า จึงหมายถึง
วงจรไฟฟ้ากระแสตรง (direct-current circuit) และกระแสไฟฟ้าท่ี
เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเทา่ นน้ั
ตรวจสอบความเขา้ ใจ
1. จงอธิบายความหมายของกระแสไฟฟา้ (electric current)
............................................................................................................................. .......................................................
....................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................................
2. ตัวกลางทใี่ ห้กระแสไฟฟ้าผ่าน เรียกวา่
............................................................................................................................. .......................................................
3. ความเรว็ เฉลย่ี ของอิเล็กตรอนอิสระเคล่ือนท่ีไปทัว่ ภายในตัวนำ มีทิศทางการเคลอื่ นท่ีไม่แนน่ อนมคี ่าเท่าใด
............................................................................................................................. .......................................................
4. ถา้ มแี รงไฟฟา้ กระทำต่ออเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ ( ⃑ ) ทำให้อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนท่ีอย่างไร และมคี วามเร็วเฉลี่ย
เท่าใด
............................................................................................................................. .......................................................
....................................................................................................................................................................................
5. ทศิ ทางของกระแสไฟฟ้าในตัวนำ มีลกั ษณะการเคลอื่ นท่ีเปน็ อย่างไร
............................................................................................................................. .......................................................
6. ถ้าภายในลวดตวั นำมีแรงไฟฟ้ากระทำต่ออิเล็กตรอน ( ⃑ ) ในทิศทางตรงข้ามกบั สนามไฟฟ้า จะทำให้
อิเล็กตรอนเคล่อื นท่ีอย่างไร และมีความเร็วเฉล่ยี เท่าใด
............................................................................................................................. .......................................................
............................................................................................................................. .......................................................
7. ค่ากระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำมคี า่ มากหรอื น้อยขน้ึ กบั ค่าใดบา้ ง
............................................................................................................................. .......................................................
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรียนกยุ บุรีวิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 6
8. อะไรเป็นสาเหตทุ ำใหเ้ กดิ กระแสไฟฟา้ ในตวั นำไฟฟ้า
............................................................................................................................. .......................................................
....................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................................
9. จากรปู การเคล่ือนที่ของอนุภาคท่ีมีประจุไฟฟา้ บวกและลบในสารละลายนำไฟฟ้าท่ตี ่อกับแบตเตอรดี่ ว้ ยสายไฟ
ใหต้ อบคำถามต่อไปนี้
แผน่ ตัวนำใดมศี ักยไ์ ฟฟ้าสูง จงอธบิ าย
....................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................................
............................................................................................................................. .......................................................
กระแสไฟฟา้ ในสารละลายมที ิศทางจากแผ่นตัวนำใดไปแผ่นตวั นำใด จงอธิบาย
............................................................................................................................. .......................................................
....................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................................
อิเลก็ ตรอนอสิ ระในสายไฟมีทิศทางจากสายไฟทตี่ ่อกับแผน่ ตัวนำใดไปแผ่นตัวนำใด
............................................................................................................................. .......................................................
....................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................................
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรียนกุยบรุ ีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 7
ฝึกทักษะ
ฝึกทักษะ 1…….ลวดตวั นำพื้นท่ีหน้าตดั 3 ตารางมลิ ลิเมตร ถา้ อิเล็กตรอนอิสระในลวดตัวนำ เคลื่อนที่
จนกระท่ัง ทำให้มีประจุไฟฟ้าลัพธ์ขนาด 0.05 คูลอมบ์ ผา่ นพืน้ ที่หน้าตดั ในเวลา 10 วนิ าที จะมีกระแสไฟฟ้าใน
ลวดตวั นำขนาดเทา่ ใด
............................................................................................................................. .......................................................
................................................................................................................................. ...................................................
....................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................................
............................................................................................................................. .......................................................
............................................................................................................................................................................. .......
ฝกึ ทักษะ 2…….ลวดตวั นำมีพ้ืนท่หี นา้ ตัด 1.0 ตารางมิลลเิ มตร มีกระแสไฟฟ้า 0.5 แอมแปร์ โดยโลหะท่ใี ชท้ ำ
ลวดตัวนำน้มี ีจำนวนอเิ ล็กตรอนอิสระ 4.0 × 1028 ตอ่ ลกู บาศกเ์ มตร จงหาความเร็วลอยเลื่อนของอิเล็กตรอนอิสระ
............................................................................................................................. .......................................................
............................................................................................................................. .......................................................
....................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................................
............................................................................................................................. .......................................................
......................................................................................................................................................................... ...........
ฝกึ ทกั ษะ 3…….ถา้ มกี ระแสไฟฟา้ 1.25 แอมแปร์ ในเส้นลวดโลหะเส้นหนึง่ ประจุไฟฟ้าทัง้ หมดทีผ่ า่ น
พน้ื ทหี่ น้าตดั ของเส้นลวดโลหะเส้นนนั้ ในเวลา 5.0 นาที จะมีคา่ เทา่ ใด
............................................................................................................................. .......................................................
.................................................................................................................................................................... ................
.................................................................................................................. ..................................................................
............................................................................................................................. .......................................................
............................................................................................................................. .......................................................
....................................................................................................................................................................................
ภาคเรียนที่ 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรวี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 8
ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งกระแสไฟฟา้ กบั ความตา่ งศกั ย์
• สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่มีแบตเตอรต่ี อ่ อยู่กับหลอดไฟ
เม่ือเพมิ่ หรอื ลดจำนวนแบตเตอรี่ เช่น เพ่มิ จำนวนแบตเตอรีจ่ าก 2 เป็น 3
กอ้ น หรอื ลดจำนวนแบตเตอรจี่ าก 2 เป็น 3 ก้อน พบวา่ หลอดไฟให้ความ
สวา่ งแตกต่างไปจากเดิม แสดงวา่ กระแสไฟฟ้าท่ผี า่ นสายไฟและหลอดไฟมี
การเปลี่ยนแปลง
• นอกจากนี้ถา้ ลองเปลีย่ นจากการใชส้ ายไฟตอ่ ระหว่าง
หลอดไฟกับแบตเตอร่ีเป็นวัสดตุ ่างๆ เชน่ อะลูมเิ นยี ม ทองแดง เหล็ก หรอื
สังกะสี จะพบวา่ กระแสไฟฟา้ ท่ีผ่านหลอดไฟแตกตา่ งไปจากเดมิ เช่นกัน
กฎของโอห์มและความตา้ นทาน
กฎของโอห์ม (Ohm’s law) มีใจความว่า ถ้าอณุ หภูมคิ งตวั กระแสไฟฟ้าในตัวนำ โลหะจะแปรผันตรงกบั ความตา่ งศกั ย์ระหว่าง
ปลายของตวั นำน้ัน กฎของโอห์มเป็นจริงสำหรบั ตวั นำและอุปกรณ์บางชนิดเทา่ น้นั
ความสมั พนั ธร์ ะหว่างกระแสไฟฟ้าและกับความต่างศกั ย์แปรผนั ตรงกัน ซง่ึ เป็นไปตามกฎของโอห์ม เขยี น
ความสมั พันธ์จะไดว้ ่า
α ∆
แล้ว = ∆ เมอื่ เป็นคา่ คงตวั ของการแปรผนั
จะได้ = (1)∆ เมอ่ื (1) เปน็ คา่ คงท่ีเรยี กวา่ ค่าความ
ตา้ นทาน
ใชส้ ญั ลักษณใ์ หม่เปน็ R ดงั นั้น เขียนในรปู สมการจะไดเ้ ป็น
V = IR
ค่าคงตวั R นเี้ รยี กว่า ความต้านทาน มีหน่วยเป็น
โวลต์ต่อแอมแปร์ (V/A) หรือเรยี กวา่ โอห์ม ohm
แทนดว้ ยสัญลักษณ์
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรียนกยุ บรุ วี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 9
ตรวจสอบความเข้าใจ
กราฟระหว่างกระแสไฟฟ้าและความต่างศกั ยจ์ ากผลการทดลอง
1) กราฟระหวา่ งกระแสไฟฟา้ กับความต่างศักย์มลี กั ษณะอยา่ งไร
............................................................................................................................. ...........................................
2) จากกราฟท่ีได้กระแสไฟฟา้ และความต่างศักยม์ คี วามสัมพนั ธก์ นั อยา่ งไร
............................................................................................................................. ...........................................
สภาพตา้ นทานไฟฟา้ และสภาพนาไฟฟา้
เม่ือนำลวดตัวนำทที่ ำจากโลหะชนิดเดยี วกนั และมีพน้ื ท่ีหน้าตดั เท่ากันแตม่ ีความยาวตา่ งกัน มาต่อกับแบตเตอรี่แล้ววดั
กระแสไฟฟ้าท่ีผ่านลวดตวั นำทีละเส้น พบว่า กระแสไฟฟ้า ทีว่ ัดได้จะยิ่งมคี ่านอ้ ย เมอ่ื ลวดตัวนำมีความยาว เขยี นเปน็
ความสัมพันธไ์ ด้ว่า
1
∝
จากสมการที่ใช้ในการหากระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำ = เราสามารถเขียนเปน็ ความสัมพันธ์
ระหวา่ งกระแสไฟฟ้ากบั พ้นื ท่ีหนา้ ตดั ของลวดตัวนำได้วา่
จึงได้ ∝
จากกฎของโอหม์
∝
∝ ∆
ดังน้นั ∝ ∆
ภาคเรยี นที่ 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรีวิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 10
ถา้ ให้ค่าคงตวั ของการแปรผนั น้ีเปน็
จะได้วา่ = ∆
จากความสัมพันธ์ข้างต้น ถ้าเปลี่ยนชนิดของลวดตัวนำเปน็ ลวดตัวนำท่ีทำจากสารชนดิ อื่น โดยท่ใี ห้ปริมาณอื่นๆ ยังมคี ่าคง
ตวั พบวา่ กระแสไฟฟ้าท่ผี า่ นลวดตวั นำจะมีค่าเปลยี่ นไป
• กลา่ วคอื สำหรับตวั นำท่ีทำจากสารตา่ งกนั จะมีคา่ ตา่ งกัน
• กล่าวคอื เป็นสมบัตเิ ฉพาะของสารชนดิ ต่างๆ
• ค่าคงตวั นีเ้ รยี กวา่ สภาพนำไฟฟา้ (electrical conductivity) มีหนว่ ย (โอห์ม เมตร)-1 หรือ (Ω m)-1
ความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งสภาพต้านทานและความตา้ นทาน ได้สมการ คือ
=
ค่าคงตวั ท่ีเป็นสว่ นกลบั ของสภาพนำไฟฟ้านี้เรียกวา่ สภาพต้าน
ทานไฟฟ้า (electrical resistivity) มีหน่วยโอหม์ เมตร หรอื Ω m ซึ่งเปน็
สมบตั ิเฉพาะของสารชนิดตา่ งๆ เชน่ เดยี วกัน ตาราง สภาพต้นทานไฟฟ้าของ
สารบางชนิด
ดงั นน้ั จากความสัมพนั ธร์ ะหว่างสภาพตา้ นทานและความตา้ นทาน
ตามสมการ = จึงกล่าวได้ว่า สำหรับลวดตวั นำที่ทำจากสารชนิด
เดยี วกัน สภาพต้านทานของลวดตัวนำจะมคี ่าเท่ากัน แตค่ วามต้านทานอาจมีคา่ แตกตา่ งกันได้ ขึน้ อยูก่ ับความยาวและพื้นท่ีหน้าตดั
ของลวดตวั นำน้นั
ความรู้เพ่ิมเติม......
ในการระบุขนาดของลวดตวั นำ มกี ารใช้มาตรฐาน 2 มาตรฐาน คือ
AWG กบั SWG ซึง่ ย่อมาจาก American Wire Gauge กบั Standard Wire
Gauge ตามลำดับ โดยลวดตวั นำที่เบอรต์ ามมาตรฐาน AWG หรือ SWG มาก
แสดงว่า ลวดนนั้ ยงิ่ มีขนาดเลก็ และมีความตา้ นทานมากดังตัวอย่างในตาราง
ภาคเรียนที่ 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรียนกุยบรุ ีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 11
ตรวจสอบความเข้าใจ
1. อตั ราสว่ นระหวา่ งความต่างศักย์ระหว่างปลายของลวดตวั นำกับกระแสไฟฟ้าท่ผี า่ นลวดตัวนำบอกถึง
ปริมาณใดของลวดตวั นำ
............................................................................................................................. .............................
2. ถ้าลวดตวั นำมคี วามยาวมากขึ้น ความต้านทานของลวดตวั นำเป็นอยา่ งไร
..........................................................................................................................................................
3. ถา้ ลวดตัวนำมีพน้ื ที่หน้าตัดมากขน้ึ ความต้านทานของลวดตัวนำเป็นอย่างไร
..........................................................................................................................................................
ฝึกทักษะ 1 .......ต่อหลอดไฟทีม่ ีความต้านทาน 3.0 โอหม์ กบั แบตเตอร่ีขนาด 1.5 โวลต์ จะมกี ระแสไฟฟ้าทีผ่ ่านหลอดไฟ
เท่าใด
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
......................................................................................................................................... ...................................................
ฝกึ ทกั ษะ 2 .......ลวดเงนิ ยาว 5.0 เมตร พน้ื ทีห่ น้าตดั 2.0 ตารางมลิ ลิเมตร ลวดเงินเสน้ นม้ี ีความตา้ นทานเท่าใด
กำหนด สภาพนำไฟฟ้าของเงินเท่ากบั 6.14×107 (โอห์ม เมตร)-1
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................... .............
..................................................................................................................... .......................................................................
............................................................................................................................. ........................................................... ....
ฝกึ ทักษะ 3 .......ลวดโลหะชนดิ หน่ึง มีสภาพต้านทานไฟฟา้ 6×10-8 โอหม์ เมตร มีพนื้ ที่หน้าตดั
0.5 ตารางมิลลิเมตร ตอ้ งใชล้ วดยาวเท่าใดจึงจะได้ความตา้ นทาน 2.5 โอหม์
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรียนกยุ บรุ ีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 12
ตวั ตา้ นทาน
• ในออกแบบและพฒั นาวงจรไฟฟ้าทำ ได้มีการ
ประดษิ ฐ์ขน้ึ ส่วนอเิ ล็กทรอนิกส์ท่ีมีความต้านทาน
(resistor) เพ่อื ควบคุมปรมิ าณกระแสไฟฟ้าและ
ความต่างศกั ยใ์ นวงจรไฟฟ้าให้พอเหมาะกับการใช้งาน
ต่างๆ
• โดยตวั ตา้ นทานทีใ่ ช้ในวงจรส่วนใหญ่ เปน็ ชนดิ
ทเ่ี รียกวา่ ตวั ต้านทานค่าคงตวั (fixed resistor) ซง่ึ
มกั ทำมาจากฟลิ ์มคาร์บอน ฟิลม์ โลหะ หรือ ฟิล์มออกไซด์ของโลหะ พันเอาไวเ้ ปน็ เกลียว และหุ้มดว้ ยฉนวนไฟฟ้า
อีกชั้นหน่ึง ตัวอย่างตัวต้านทานคา่ คงตวั ขนาดต่าง ๆ ดงั รปู ก. ซึ่งเมื่อขดู ผวิ ออก ภายในจะมลี ักษณะดงั รปู ข.
ในวงจรไฟฟ้า ตัวต้านทานแทนดว้ ยสญั ลักษณ์ ดงั รปู
• ในการบอกความต้นทานของตัวต้านทานค่าคงตัว จะบอกโดยการอ่านแถบสที ีอ่ ย่บู นตัวตา้ นทานซึง่ ส่วนใหญ่ จะมแี ถบสี
4 แถบ ดังรปู
• วิธกี ารอา่ นความตน้ ทานให้อ่านจากรหสั สีดังตาราง
โดยแถบสที ่ี 1 และแถบสีที่ 2 บอกตัวเลขทห่ี นึ่งและตวั เลขทส่ี อง
แคบสีท่ี 3 บอกตวั เลขพหุคณู และแถบสีที่ 4 เปน็ แถบแสดงความ
คลาดเคลอ่ื นเป็นร้อยละ อาจแสดงเปน็ สมการได้ดงั น้ี
ความตา้ นทาน =[(เลขแถบสที ่ี 1 เลขแถบสีท่ี 2) x 10เลขแถบสที ี่ 3] + เลขแถบสที ี่ 4
ตาราง รหัสแถบสบี นตัวต้านทาน
ภาคเรยี นท่ี 2 ปีการศึกษา 2564 โรงเรียนกุยบุรีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 13
ฝกึ ทักษะ ตวั ตา้ นทานมแี ถบสีดังรูป มีความตา้ นทานเท่าใด
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
การตอ่ ตัวตา้ นทาน
ความตา้ นทานรวมท่ไี ดจ้ ากการตอ่ ตัวตา้ นทานมากกวา่ หนึ่งตวั ข้ึนไปเรยี กว่า ความต้านหาสมมลู (equivalent
resistance) โดยวธิ กี ารต่อตัวต้านทานมี 2 วิธีหลักไดแ้ ก่
• การตอ่ แบบอนุกรม
• การตอ่ แบบขนาน
1. การตอ่ ตวั ต้านทานแบบอนุกรม คอื การนำตวั ตา้ นทานมา
ตอ่ เรยี งกันดงั รปู 14.13 ก. ซง่ึ ถ้านำชดุ ตัวต้านทานนี้ไปต่อกับแหล่ง
กำเนิดไฟฟา้ เป็นวงจร จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าและความตา่ งศกั ย์
ระหว่างปลายของตวั ตา้ นทานแตล่ ะตวั ดังรูป 14.3 ข. ซง่ึ เขียน
วงจรของความต้านทานสมมูลได้ ดงั รูป14.13 ค.
กำหนดให้ เปน็ กระแสไฟฟา้ ในวงจร และ 1, 2 และ 3 เป็นกระแสไฟฟ้าทผี่ ่านตัวตา้ นทานที่มีความ
ต้านทาน 1, 2 และ 3 ตามลำดับ ในการต่อตัวต้านทานแบบอนกุ รม กระแสไฟฟ้าทีผ่ ่านตวั ตา้ นทานแตล่ ะ
ตวั จะเทา่ กนั และเทา่ กบั กระแสไฟฟ้าในวงจรทผี่ ่านตนั ทานจาก A ไป B นน่ั คอื
= 1 = 2 = 3
ส่วนความต่างศักยร์ ะหว่างปลายของตัวตา้ นทานแตล่ ะตวั ∆ 1, ∆ 2 และ ∆ 3 จะมีค่ารวมกัน
เทา่ กับความตา่ งศักย์ระหวา่ ง A กับ B น่นั คือ
∆ = ∆ 1 + ∆ 2 + ∆ 3
จากกฎของโอห์ม จะไดว้ า่ ∆ = , ∆ 1 = 1 1, ∆ 2 = 2 2 , และ ∆ 3 = 3 3
ดงั น้ัน
= 1 + 2 + 3
เม่อื นำตัวตา้ นทานสามตัวมาต่ออนุกรมกัน จะได้ความต้านทานสมมลู เทา่ กบั ผลบวกความต้านทานแต่ละ
ตวั ในกรณที ่นี ำตัวตา้ นทาน ตัวมาตอ่ กนั แบบอนุกรม จะได้ความตน้ ทานสมมลู เปน็
= 1 + 2 + 3 + ⋯ +
เมื่อนำตวั ต้านทานมาต่ออนุกรมกัน จะไดค้ วามตา้ นทานสมมลู เพมิ่ ขน้ึ
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรียนกยุ บุรวี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 14
2. การต่อตวั ตา้ นทานแบบขนาน คือ การนำตวั ต้านทานมาต่อกันในลักษณะ ดังรปู 14.14 ก. ซง่ึ ถ้านำ
ชุดตวั ต้านทานน้ีไปต่อกบั แหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้าเป็นวงจร
จะทำให้มกี ระแสไฟฟ้าผ่านและความต่างศักยร์ ะหว่างปลาย
ของตวั ตา้ นทานแต่ละตัว ดังรปู 14.14 ข. และเขียนวงจรของ
ความตา้ นทานสมมูลไดด้ ังรูป 14.14 ค.
ในการต่อตวั ต้นทานแบบขนาน จะไดว้ ่า กระแสไฟฟ้าทผ่ี ่านจาก A ไป B จะแยกไปยงั ตัวต้านทานแตล่ ะ
ตวั เป็น 1, 2 และ 3 นั่นคือ
= 1 + 2 + 3
ในขณะทคี่ วามตา่ งศักยร์ ะหว่างปลาย A กบั Bหรือ V จะเท่ากบั ความตา่ งศักย์ระหวา่ งปลายตัวต้านทาน
แต่ละตัว นั่นคือ
∆ = ∆ 1 = ∆ 2 = ∆ 3
เมอื่ นำตัวตน้ ทานมาต่อขนานกัน จะไดส้ ว่ นกลบั ของความต้านทานสมมลู จะเท่ากับผลบวกของส่วนกลับ
ของความต้านทานแตล่ ะตวั ในกรณที นี่ ำตัวต้นทาน ตัวมาตอ่ กันแบบขนาน จะได้ความต้นทานสมมลู เปน็
1 111 1
= 1 + 2 + 3 + ⋯ +
เม่อื นำตวั ตา้ นทานมาตอ่ ขนานกัน จะไดค้ วามต้นทานสมมูลมีคา่ ลดลง
➢ เราสามารถต่อตัวต้านต้านทานทัง้ สองวิธมี ารวมกันได้ เรียกว่า การตอ่ แบบผสม
ภาคเรยี นท่ี 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกยุ บุรวี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 15
ฝกึ ทักษะ 1 ......จากรูป ถ้าความตา่ งศกั ย์ระหว่างปลายของตัวต้านทานขนาด 12 Ω เท่ากับ 18 โวลต์ จงหา
ความต่างศกั ย์ระหวา่ ง A กับ B
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
......................................................................................................................................... ...................................................
ฝกึ ทักษะ 2 .......จากรปู จงหาความต้านทานระหว่าง A กบั B
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
......................................................................................................................................... ...................................................
ในวงจรไฟฟา้ นอกจากจะมีการใช้ตัวตา้ นทานคา่ คงตัวควบคมุ ปริมาณกระแสไฟฟ้าและความ ตา่ งศกั ย์ใน
ส่วนตา่ ง ๆ ของวงจรแล้ว ยังมีการใชต้ ัวต้านทานชนิดอ่ืน ๆ อีก ดงั ตัวอย่างต่อไปนี้
1. ตัวต้านทานแบบปรบั คา่ ได้ (Variable resistor) ตัวต้านทานชนดิ
นสี้ ามารถเปลยี่ นคา่ ความต้านทานไดด้ ว้ ยการหมุนปรบั ตำแหน่งสมั ผสั
สัญลกั ษณใ์ นวงจร ตวั อย่างดังรูป
ตัวตา้ นทานแบบปรบั คา่ ได้ขนาดเล็กใช้ปรบั เพ่อื ต้งั ค่า ส่วนขนาดใหญ่
ใช้ปรบั เปล่ยี นค่าได้ บอ่ ย ๆ ขณะวงจรกาํ ลังทาํ งาน เชน่ การเปล่ียน
ความดังของเครอื่ งขยายเสียง
2. ตวั ต้านทานท่ีเปลยี่ นค่าตามปรมิ าณแสง หรือ LDR (light dependent resistor) เปน็ ตัวตา้ นทานที่
ความต้านทานเปล่ียนไปตามปรมิ าณแสงทตี่ กกระทบ
ใชใ้ นงานตวั รับร้แู สง (light sensor) นำไปควบคมุ การทำงานของ
วงจรตามปรมิ าณแสง เช่น วงจรเตือนเม่ือมหี รือไม่มีแสงสวา่ ง
หรอื วงจรเปดิ ปดิ ไฟส่องสว่างอัตโนมัติ ตวั อยา่ ง LDR และ
สญั ลกั ษณใ์ นวงจรไฟฟ้า ดังรูป
3. ตัวต้านทานท่ีเปลี่ยนตามอณุ หภมู ิ (thermistor) เปน็ ตวั ตา้ นทานทม่ี คี วาม
ตา้ นทานเปลยี่ น ไปตามอุณหภมู ใิ ช้เป็นตวั รับรอู้ ณุ หภมู ิ อาจนำไปใช้ในวงจรเครอื่ งวัด
อณุ หภูมิ เครื่องควบคุมใหว้ งจรทำงาน นสี้ ามารถ และหยุดทำงานในช่วงอุณหภูมิท่ี
กำหนด เชน่ เครื่องทำความเย็น ตัวอยา่ งตัวตา้ นทานท่ีเปลยี่ นตามอุณหภูมิ และ
สัญลักษณ์ในวงจรไฟฟ้า ดงั รูป
ภาคเรยี นที่ 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 16
พลงั งานในวงจรไฟฟา้ กระแสตรง
พลงั งานไฟฟา้ และความตา่ งศกั ย์
แบตเตอร่ี และเซลล์สุริยะ ทใ่ี ช้เปน็ แหล่งกำเนิดไฟฟา้
ของวงจรไฟฟ้ากระแสท่วั ไปหลากหลายชนิด แต่ละชนดิ มี
รูปร่างและขนาดแตกต่างกนั ไป ดังรูป 14.18 ก. และ 14.18 ข.
สญั ลกั ษณท์ ่ใี ชแ้ ทนแหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้าของวงจรไฟฟ้ากระแสตรง
มลี กั ษณะเป็นเส้นขนานสองเส้น โดยเส้นยาวแทนขั้วบวกและ
เสน้ สนั้ แทนขั้วลบ ดังรปู 14.18 ค. และอาจมีการแสดง
สญั ลักษณ์ของความตา้ นทานภายในไวด้ ้วย ดงั รปู 14.18 ง.
เม่อื นำแหลง่ กำเนิดไฟฟ้า เช่น แบตเตอร่ีมาตอ่ กับเครื่องใช้ไฟฟา้ เช่น
หลอดไฟ ดังรูป 14.19สามารถพจิ ารณาพลังงานของประจุไฟฟา้ ท่เี คลื่อนทใ่ี น
วงจรโดยใชก้ ราฟในรปู
• ใหป้ ระจไุ ฟฟ้า มีพลังงานไฟฟ้า 1เคลื่อนทอี่ อกจากข้ัวบวก
ของแบตเตอร่ที ่ี A ไปตามลวดตัวนำในสายไฟถงึ B (กำหนดให้ใน
ลวดตัวนำและสว่ นอ่นื ๆ ของวงจรไฟฟ้าไม่ความต้านทาน)
• เมือ่ ประจไุ ฟฟ้าเคลอ่ื นทผี่ า่ นหลอดไฟจาก B ไปยัง C จะถ่าย
โอนพลงั งาน 2 ให้กับหลอดไฟ ทำใหห้ ลอดสว่างและพลงั งาน
ของประจไุ ฟฟา้ ลดลงเท่ากบั 1 − 2
• จากนนั้ ประจไุ ฟฟ้าจะเคลื่อนท่ีต่อไปยงั ขัว้ ลบของแบตเตอรี่
ท่ี D ระหว่างที่ประจไุ ฟฟ้าเคลอ่ื นท่จี าก D ไปยัง A จะไดร้ ับ
พลังงานจากแบตเตอรี่ 2 ทำให้มีพลังงานเทา่ กบั 1 ทำให้ประจุไฟฟา้ สามารถเคลือ่ นที่ไดค้ รบวงจรอกี และเปน็ แบบนี้
ตอ่ ไปเร่ือย ๆ จนแบตเตอร่ีไม่สามารถจ่ายพลงั งาน
การเปล่ยี นแปลงพลังงานของประจุไฟฟ้าในวงจร
เปรยี บไดก้ บั การเปลย่ี นแปลงพลังงานจลน์ของน้ำในระบบทอ่ ท่ี
มเี ครื่องปมั๊ นำ้ และกงั หัน ดังรปู
• โดยแหลง่ กำเนดิ ไฟฟ้าหรอื แบตเตอร่ีเปรียบเสมอื นเคร่อื งปมั๊ นำ้ ประจุไฟฟ้าในลวดตัวนำ
เปรียบเสมอื นนำ้ ในท่อ และกงั หันเปรยี บเสมือนเคร่อื งใช้ไฟฟ้า
• เมือ่ น้ำออกจากเครือ่ งปัม๊ ที่ A จะมีพลังงานจลน์ท่ีทำให้
สามารถเคล่ือนท่ีไปตามทอ่ และเมื่อนำ้ ไหลจาก B ไปยงั C
จะผ่านกงั หัน จะทำให้กงั หันหมุน
ภาคเรียนท่ี 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรียนกุยบรุ วี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 17
การทนี่ ำ้ จะสามารถไหลมาหมุนกังหนั ได้อีกคร้งั จะต้องได้รับการป๊ัมโดยเคร่ืองป๊มั น้ำให้มีพลังงานจลน์
เพ่ิมขน้ึ เชน่ เดียวกับ ประจุไฟฟา้ ท่ตี ้องได้รับพลงั งานจากแหล่งกำเนดิ ไฟฟ้า จงึ จะสามารถเคลอื่ นที่ผา่ น
เครื่องใช้ไฟฟา้ และครบวงจรได้
พลงั งานจากแหลง่ กำเนิดไฟฟ้าที่
ประจไุ ฟฟ้าได้รับต่อหนงึ่ หน่วยประจเุ มื่อ
เคล่ือนทีผ่ า่ นแหลง่ กำเนดิ ไฟฟา้ เรยี กว่า
อเี อม็ เอฟ (emf หรอื electromotive
force) แทนดว้ ยสัญลักษณ์ มีหน่วย
เป็นจลู ตอ่ คูลอมบ์หรอื โวลต์ (V)
ซ่ึงในแบตเตอร่ี เพิม่ เตมิ ...... อเี อม็ เอฟของแหลง่ กำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงในบรบิ ทอน่ื ๆ อาจมกี ารใชค้ ำวา่
แรงเคล่อื นไฟฟ้า หรือ แรงดันไฟฟ้า ซง่ึ มาจากคำในภาษาอังกฤษคำเดียวกนั คือ electromotive force ท้งั นี้ อเี อ็ม
เอฟ หรือ แรงดนั ไฟฟ้า หรอื แรงเคลือ่ นไฟฟา้ ไม่ใช่ แรง ในความหมายเดยี วกับ แรงทีม่ ีหนว่ ยเปน็ นวิ ตนั แต่การที่
มีการใช้คำวา่ แรง เนื่องจาก ในอดีต ก่อนทนี่ ักวทิ ยาศาสตร์จะเข้าใจหลักการทำงานของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าไดด้ ี ได้
มีการใชค้ ำว่า electromotive force จนเปน็ ท่นี ยิ มและยังคงใช้มาจนกระทั่งปจั จุบัน
อีเอ็มเอฟของแหลง่ กำเนิดไฟฟ้า ในชีวิตประจำวัน เช่น ถ่านไฟฉายหรือแบตเตอรี่หนง่ึ ก้อนมีอีเอม็ เอฟ 1.5 โวลต์
แบตเตอรร่ี ถจักรยานยนตม์ ีอีเอ็มเอฟ 6.0 โวลต์ แบตเตอร่รี ถยนต์มอี ีเอม็ เอฟ 12 โวลต์ ตัวเลขเหล่านีบ้ อกใหท้ ราบว่า ประจไุ ฟฟ้าท่ี
เคลอ่ื นได้รบั พลงั งานไฟฟ้า 1.5 6.0 และ 12 จูล ต่อ 1 คูลอมบ์ เม่อื เคลื่อนทผี่ ่านแบตเตอร่ีเหล่าน้ัน
พลังงานนมี้ าจากการเปล่ยี นพลงั งานเคมีเป็นพลังงานไฟฟา้ ส่วนในเชลล์สุรยิ ะ พลงั งานน้มี าจากการ
เปล่ียนพลงั งานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า
ดงั นน้ั ในวงจรไฟฟ้าประจุไฟฟ้า เคลือ่ นที่ผา่ นแหล่งกำเนิดไฟฟา้ ที่มีอเี อ็มเอฟ เทา่ กบั ε จะไดร้ บั พลงั งานไฟฟ้า
เท่ากบั ε ซึ่งพลังงานน้จี ะถ่ายโอนไปยังส่วนต่าง ๆ ของวงจร โดยพลงั งานไฟฟ้าท่ีถ่ายโอนให้ส่วนต่างๆ ของวงจรต่อหนึง่
หน่วยประไฟฟา้ เรียกว่า ความต่างศกั ย์ (potential difference)แทนดว้ ยสัญลักษณ์ น่นั คอื เมื่อประไฟฟา้ เคลอื่ นที่
ผ่านส่วนตา่ ง ๆ ของวงจรทม่ี คี วามต่างศักยร์ ะหว่างปลายเปน็ ∆ พลังงานไฟฟา้ ท่ีถ่ายโอนใหก้ ับสว่ นน้ันจะเท่ากบั ∆
= = ∆
ภาคเรยี นที่ 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรียนกุยบุรวี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 18
วิเคราะหว์ งจรไฟฟา้ ทปี่ ระกอบด้วยตวั ต้านทานและแบตเตอรี่อีเอม็ เอฟ
กำหนดให้วงจรไฟฟ้ามีตัวต้านทาน ความต้านทาน R และ
แบตเตอรี่อเี อ็มเอฟ
• ถ้า พจิ ารณาประจไุ ฟฟ้า เคลื่อนทจี่ ากแบตเตอรไี่ ปในวงจร
ประจจุ ะไดร้ บั พลงั งานจากแบตเตอร่เี ท่ากับ ε
• และเม่ือเคล่ือนทีผ่ า่ นตวั ต้านทาน จะถ่ายโอน พลงั งานให้เท่ากับ
∆
• เม่อื พจิ ารณากฎการอนรุ ักษ์ พลังงาน ε ควรมีค่าเทา่ กับ ∆
แตพ่ บวา่ ∆ มีคา่ ลดลงมีค่าเทา่ เดมิ แสดงว่า มพี ลังงานอกี
ส่วนหน่งึ ถ่ายโอนให้สว่ นใดส่วนหน่งึ ของวงจร ซึ่งจากความเข้าใจเกีย่ วกับ
ความตา้ นทาน เราทราบว่า วัตถุมีความต้านทานค่าหน่งึ
ดังน้ัน จงึ พจิ ารณาไดว้ ่า ภายในแบตเตอรี่มคี วามตา้ นทาน
เรยี ก ความตา้ นทานภายใน (internal resistance) ทที่ ำให้ ประจุไฟฟ้า
เสยี พลงั งานขณะเคล่ือนผ่านแบตเตอร่ีใช้ สญั ลักษณ์ r แทนความต้านทานภายในแบตเตอร่แี สดง ไดด้ ังรูป โดยให้ ∆
เปน็ ความตา่ งศกั ยท์ ่ีความต้านทานภายในแบตเตอร่ี ซงึ่ จะมพี ลังงานถา่ ยโอน เท่ากับ ∆
จากกฎการอนรุ ักษพ์ ลงั งาน จะไดว้ ่า พลังงานทปี่ ระจไุ ฟฟ้า ไดร้ บั จากแบตเตอรี่ เทา่ กบั พลังงาน
ไฟฟ้าทปี่ ระจุไฟฟ้าถา่ ยโอนหรือสูญเสียไปทั้งหมดในวงจร
ตามสมการ ε = ∆ + ∆
นั่นคือ ε = ∆ + ∆
จากกฎของโอหม์ จะได้
ε = ∆ +
ฝกึ ทกั ษะ ......แบตเตอร่ีมอี ีเอ็มเอฟ 3 โวลต์ และความตา้ นทานภายใน 1 โอห์ม ตอ่ กับตวั ตา้ นทานแลว้ พบว่า
มีกระแสไฟฟ้าในวงจร 0.5 แอมแปร์ จงหาความต่างศกั ย์ระหว่างปลายของตวั ตา้ นทาน
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
......................................................................................................................................... ...................................................
ภาคเรยี นที่ 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรียนกยุ บุรวี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 19
พลงั งานไฟฟา้ และกาลงั ไฟฟา้ ของเครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ กระแสตรง
ในเรอ่ื งเก่ียวกบั งานและพลังงาน กำลงั (power) หมายถงึ งานที่ทำไดใ้ นหน่ึงหน่วยเวลา
ดงั นน้ั กำลงั ไฟฟา้ (electric power) หมายถึง งานทีป่ ระจุไฟฟ้าทำไดใ้ นหน่งึ หน่วยเวลา หรอื พลังงานไฟฟา้
ของประจไุ ฟฟา้ ที่ถา่ ยโอนไปยังส่วนต่างๆ ของวงจรในหน่งึ หน่วยเวลา
ซึง่ เม่อื พจิ ารณาการใช้พลงั งานไฟฟ้าของเครื่องใชไ้ ฟฟา้ แล้ว สามารถกลา่ วไดว้ ่า กำลงั ไฟฟ้าคือพลังงาน
ไฟฟ้าทเี่ ครื่องใช้ไฟฟ้าใช้ไปในหน่ึงหน่วย
จากนยิ ามของกำลังไฟฟ้า
เราจะไดว้ า่ =
∆
โดยท่ี เปน็ กำลังไฟฟา้
เปน็ พลงั งานไฟฟา้ ที่เครือ่ งใชไ้ ฟฟ้าไปในเวลา
∆ เปน็ เวลา
ซ่ึงพลังงานไฟฟา้ มีความสัมพนั ธ์กับความต่างศักยร์ ะหวา่ งขั้วของเครอ่ื งใช้ไฟฟ้า ∆ ตามสมการ
= ∆
โดยท่ี เป็นประจุไฟทีเ่ คลื่อนทผี่ ่านเครื่องใช้ไฟฟ้าในเวลา ∆ จาก = ∆ แทนค่าใน ( ) จะได้
= ∆ ∆
แทน จาก = ∆ ∆ ลงใน = จะได้
∆
∆ ∆
= ∆ = ∆
ดงั น้ัน เราสมารถหากำลงั ไฟฟา้ ได้จากผลคูณระหว่างกระแสไฟฟา้ ในวงจรกบั ความตา่ งศักย์
ตามสมการหรือ
= ∆
นอกจากน้ี แทนค่า จากความสมั พันธ์ตามกฎของโอห์ม = (1)∆ ลงในสมการ = ∆
จะได้
= (∆ )2
ภาคเรยี นที่ 2 ปีการศึกษา 2564 โรงเรียนกยุ บุรวี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 20
หรือแทนค่า = ลงในสมการ = ∆
จะได้
= 2
ฝึกทกั ษะ ......เตารีดเคร่อื งหนึง่ ใชไ้ ฟฟา้ 1400 วตั ต์ เมือ่ ตอ่ ใช้งานกบั แหลง่ จา่ ยไฟฟ้า 220 โวลต์ จงหา
ก. กระแสไฟฟ้าท่ผี า่ นเตารีด
ข. ความต้านทานของวงจรไฟฟ้าเตารีด
ค. พลังงานไฟฟ้าที่เตารดี ใช้ไปเมื่อใช้งานเป็นเวลา 10 นาที
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
......................................................................................................................................... ...................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
..................................................................................................................................................... .......................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
................................................................................................................................................................. ...........................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
......................................................................................................................................... ...................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
..................................................................................................................................................... .......................................
............................................................................................................................................................................................
ภาคเรยี นที่ 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรยี นกุยบรุ ีวิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 21
ตรวจสอบความเขา้ ใจ
1. จงอธบิ ายความหมายของ ความตา่ งศักยร์ ะหว่างขว้ั แบตเตอร่ี
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
2. อเี อ็มเอฟ คือ
............................................................................................................................. ............................................................. ..
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
3. อเี อ็มเอฟ แรงดนั ไฟฟ้า และแรงเคล่อื นไฟฟา้ เหมือนหรือแตกต่างกนั อย่างไร
........................................................................................................................................................................................ ....
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
4. การเคล่อื นทขี่ องประจุไฟฟา้ และการถา่ ยโอนพลังงานจากแบตเตอร่ีให้กับหลอดไฟฟา้ เกดิ ขน้ึ อยา่ งไร
............................................................................................................................. ...............................................................
.......................................................................................................................................................................... ..................
................................................................................................................ ............................................................................
5. เมื่อเปรยี บเทียบการไหลของน้ำในท่อท่มี นี ้ำเต็ม กับ กระแสไฟฟา้ ในตัวนำ มีข้อเหมือนและแตกต่าง
กนั อย่างไร
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
6. พลงั งานทีป่ ระจไุ ฟฟ้าถา่ ยโอนใหก้ บั วงจรไฟฟา้ กับกระแสไฟฟ้าในวงจรมีความสัมพันธ์กันอย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
.................................................................................................................................. ..........................................................
............................................................................................................................................................................................
7. เพราะเหตุใด เมื่อใช้พลังงานไฟฟา้ จากแบตเตอรี่ จึงทำใหแ้ บตเตอรีร่ อ้ น
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
ภาคเรยี นท่ี 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกยุ บรุ ีวิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 22
8. สำหรบั วงจรไฟฟ้าทีม่ ีแบตเตอร่ีและตวั ตา้ นทาน การถา่ ยโอนพลงั งานจากแบตเตอรี่ไปยังตัวตา้ นทาน
เป็นไปตามกฎการอนรุ กั ษ์พลังงานหรือไม่ อยา่ งไร
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
แบตเตอรแี่ ละวงจรไฟฟา้ กระแสเบอ้ื งตน้
การต่อแบตเตอร่ี
การนำแบตเตอร่ีหลายก้อนมาตอ่ กันสามารถทำได้ เชน่ เดียวกบั การตอ่ ตัวตน้ ทาน 2 รูปแบบ คือ
• แบบอนุกรม
• แบบขนาน
การตอ่ แบตเตอร่ีแบบอนุกรม
โดยการตอ่ แบตเตอรแ่ี บบอนกุ รมเป็นการนำแบต
เตอร่ีมาตอ่ เรียงขั้วกนั ซ่ึงเขยี นสญั ลกั ษณ์ของการตอ่
แบตเตอร่แี บบอนกุ รมจำนวน ก้อน ไดด้ ังรปู
ในวงจรไฟฟา้ ทม่ี ีการต่อแบตเตอรีแ่ บบอนกุ รม สรปุ ได้ว่า
1. อีเอม็ เอฟสมมูลเท่ากบั ผลบวกของอเี อม็ เอฟของแบตเตอรี่แตล่ ะก้อน หรอื εs = ε1 + ε2
2. กระแสไฟฟ้าในวงจรเทา่ กบั กระแสไฟฟ้าท่ีผา่ นแบตเตอรี่แต่ละก้อน หรอื I = I1 = I2
3. ความตา่ งศกั ย์ระหว่างขัว้ แบตเตอรที่ ีต่ ่อแบบอนกุ รมเท่ากบั ผลบวกของความต่างศกั ย์ระหวา่ ง ข้วั แบตเตอร่แี ต่ละก้อน
หรือ ∆ ce = ∆V1 + ∆V2
จากข้อมลู ข้างต้น สามารถนำมาวเิ คราะหห์ า ความต้านทานภายในสมมูล (equivalent internal
resistance) ของแบตเตอร่ีท่ีตอ่ กันแบบอนุกรม ได้ดงั น้ี
∆ ce = ∆V1 + ∆V2
และจาก ε = ∆ + จะได้วา่ การต่อแบตเตอรแี่ บบอนุกรม อเี อ็มเอฟสมมูลเท่ากับ
ε = ε1 + ε2+. . . . . . +εn
ซงึ่ สอดคล้องกับ ความต้านทานภายในสมมูล ไดว้ ่า
r = r1 + r2+. . . . . . +rn
ภาคเรียนท่ี 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรวี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 23
การต่อแบตเตอรี่แบบขนาน
เปน็ การนำแบตเตอร่ีมาต่อแบบ
ขวั้ เดยี วกันต่อรวมกนั ซง่ึ เขยี นสัญลักษณ์ของการต่อแบตเตอร่ี
แบบขนานจำนวน กอ้ น ได้ดังรูป ข.
ในวงจรไฟฟา้ ทม่ี ีการตอ่ แบตเตอรแ่ี บบขนาน สรุปไดว้ ่า
1. อเี อ็มเอฟสมมลู เทา่ กับของอีเอ็มเอฟของแบตเตอรี่
แตล่ ะกอ้ น หรือεp = ε1 = ε2
2. กระแสไฟฟ้าในวงจรเท่ากับผลบวกของกระแสไฟฟ้า
ที่ผา่ นแบตเตอรแ่ี ตล่ ะกอ้ น หรือ I = I1 + I2
3. ความตา่ งศกั ยร์ ะหวา่ งข้วั แบตเตอรีท่ ่ตี อ่ แบบขนานเทา่ กบั ความตา่ งศักย์ระหว่างขว้ั แบตเตอรี่แต่ละก้อน หรอื
∆ ef = ∆V1 + ∆V2
จากข้อมลู ข้างตน้ สามารถนำมาวเิ คราะหห์ า ความตา้ นทานภายในสมมลู (equivalent internal
resistance) ของแบตเตอรี่ที่ต่อกนั แบบขนาน ได้ดงั น้ี
I = I1 + I2
เนื่องจากแบตเตอรี่ทนี่ ำมาต่อกนั มสี มบัตติ า่ งๆเหมอื นกนั กระแสไฟฟา้ ทผ่ี า่ นแบตเตอร่ีแตล่ ะก้อนจงึ เทา่ กนั น้ันคอื
I1 = I2
และจาก ε = ∆ - จะได้วา่ การต่อแบตเตอรแ่ี บบขนาน อเี อ็มเอฟสมมูลเทา่ กบั
ε = ε1 = ε2…….εn
ซึง่ สอดคล้องกบั ความต้านทานภายในสมมลู ไดว้ า่ r2
r1 2
r = 2 +
111 1
r = r1 + r2 +. . . . . . . + rn
สรุป การตอ่ แบตเตอรีแ่ บบขนาน กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรีท่ ่ีตอ่ ขนานกันเทา่ กับผลบวกของกระแสไฟฟ้าทผี่ า่ นแบตเตอร่ี
แตล่ ะก้อน และ ความต่างศกั ย์ระหว่างขวั้ แบตเตอร่ที ีต่ ่อขนานกนั เทา่ กับความต่างศักย์ระหว่างขว้ั ของแบตเตอรแ่ี ตล่ ะก้อน ส่วนกลบั
ความตา้ นทานภายในของแบตเตอรที่ ีต่ อ่ ขนานกันเทา่ กบั ผลบวกของส่วนกลบั ของความต้านทานภายในของแบตเตอรี่แตล่ ะก้อน
ภาคเรยี นท่ี 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรวี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 24
ฝึกทกั ษะ ......เมื่อนำแบตเตอร่สี ่กี อ้ นซ่ึงต่อกันแบบอนกุ รมไปตอ่ กบั ตัวต้านทานขนาด 5.6 โอหม์ กระแสไฟฟ้า
ในวงจรจะมคี ่าเทา่ ใด ถ้าแบตเตอร่แี ตล่ ะกอ้ นมอี ีเอ็มเอฟ 1.5 โวลต์ และความต้านทานภายใน
0.1 โอห์ม
............................................................................................................................. ...............................................................
.............................................................................................................................. ..............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
......................................................................................................................................... ...................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
ตรวจสอบความเข้าใจ
1. ในการต่อแบตเตอรแี่ บบอนกุ รม อเี อ็มเอฟสมมลู แตกต่างจากอเี อม็ เอฟของแบตเตอรี่แต่ละก้อนหรือไม่ อยา่ งไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
2. ในการต่อแบตเตอร่แี บบขนาน อีเอม็ เอฟสมมลู แตกตา่ งจากอีเอม็ เอฟของแบตเตอรีแ่ ต่ละก้อนหรอื ไม่ อย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
3. ในการต่อแบตเตอรแ่ี บบอนกุ รม กระแสไฟฟา้ 1, 2 และ ตา่ งกันหรือไม่ และผลรวมของ ∆ 1 และ ∆ 2
เท่ากับ หรอื ไม่ อย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
4. ในการต่อแบตเตอรแี่ บบอนุกรม ผลรวมของ 1 และ 2 เทา่ กบั หรือไม่ อย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
ภาคเรียนที่ 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรียนกุยบุรวี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 25
5. ในการต่อแบตเตอรแ่ี บบขนาน ผลรวมของกระแสไฟฟ้า 1, 2 เท่ากับ หรอื ไม่ และความตา่ งศักย์ ∆ 1 และ
∆ 2 เทา่ กบั ต่างกันหรือไม่ อย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
6. เม่ือต่อแบตเตอรี่ที่เหมือนกนั จำนวนหน่ึงแบบอนกุ รมกบั ตัวตา้ นทานให้ครบวงจร ปรมิ าณใดต่อไปนี้ของแบตเตอร่ี
แต่ละก้อนมีค่าเท่ากัน
ก. กระแสไฟฟ้าท่ผี ่านแบตเตอรี่ ...............................................................................
ข. ความตา่ งศักย์ระหว่างข้ัวแบตเตอรี่ ...............................................................................
ค. อีเอม็ เอฟ ...............................................................................
ง. ความต้านทานภายใน.............................................................................................................
7. ถ้าต้องการต่อแบตเตอรใี่ ห้มีอีเอ็มเอฟสงู ขึ้น จะต้องต่อแบตเตอร่แี บบใด และเมอื่ นำไปใชง้ านกบั เครื่องใช้ไฟฟ้า
จะมีผลดแี ละผลเสยี อย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
8. การตอ่ แบตเตอร่ีแบบขนานมีผลดีอย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
ภาคเรยี นที่ 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 26
พลงั งานทดแทนและเทคโนโลยดี า้ นพลงั งาน
พลงั งานท่ีนำมาใช้ทดแทนแหลง่ พลงั งานหลกั ของประเทศ
เรียกว่า พลงั งานทดแทน(altemative energy) ซงึ่ ประเทศไทย
มีศกั ยภาพดา้ นการนำพลังงานแสงอาทิตย์และพลงั งานชวี มวลมา
เป็นพลังงานทดแทน
นอกจากนี้ ในบางพ้ืนทข่ี องประเทศยังมีความเหมาะสมใน
การนำพลังงานลม พลังงานน้ำและ พลงั งานความร้อนใต้พิภพ มา
ใชเ้ ป็นพลังงานทดแทนไต้
พลังงานแสงอาทติ ย์ (solar energy)
พลังงานแสงอาทิตย์ มาเปลยี่ นเป็นพลังงานไฟฟ้านน้ั
มหี ลากหลายวธิ ี โดยวธิ ีที่นิยมทส่ี ุดคอื การใช้อุปกรณท์ เ่ี รยี กว่า
เซลล์สุรยิ ะ หรอื เชลล์แสงอาทิตย์ (solar cell) หรอื ในทาง
วทิ ยาศาสตร์ มีชื่อเรียกวา่ เซลลโ์ ฟโตโวลตาอกิ
(photovoltaic cell หรือ PV cell)
ภาคเรียนท่ี 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกุยบรุ ีวิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 27
• เซลลส์ ุรยิ ะมีหลายชนดิ แตล่ ะชนดิ มีประสทิ ธภิ าพและ
เหมาะสมกับการใช้งานแตกต่างกนั โดยเซลลส์ รุ ิยะทเ่ี ป็นทน่ี ยิ มใช้
มากทสี่ ุดคือ เซลล์สรุ ิยะชนิดผลกึ ซลิ ิคอน (crystalline silicon solar cell)
ซง่ึ มีลักษณะเปน็ แผ่นแข็งและบาง สนี ้ำเงนิ เขม้ ดงั รปู เซลล์สุริยะชนิดนีม้ คี วามคงทนต่อสภาพแวดล้อม ราคาต่ำ
กวา่ ชนิดอื่นและมีประสิทธภิ าพประมาณ 13% - 20% ซึ่งค่อนข้างสูงเม่ือเทยี บกับเซลลส์ ุรยิ ะชนดิ อ่ืน ๆ
เซลลส์ รุ ยิ ะท่ใี ช้ทัว่ ไปทำจากสารกึ่งตวั นำ
(semiconductor) ท่ีแตกต่างกนั สองชนิด
• เม่ือแสงอาทิตยต์ กกระทบเซลลส์ รุ ิยะ พลงั งานจากแสง
อาทิตยจ์ ะถ่ายโอนพลังงานให้กบั อิเล็กตรอนบางตัวในเซลลส์ รุ ิยะ
• ทำให้อเิ ล็กตรอนมพี ลงั งานมากพอและประพฤติตนเป็น
อเิ ล็กตรอนอิสระ
• ถา้ มีการตอ่ เซลลส์ ุริยะกับวงจรไฟฟา้ จะทำให้อิเล็กตรอน
อสิ ระดงั กลา่ วเคล่อื นทไี่ ปตามสายไฟ ส่งผลให้เกดิ กระแสไฟฟ้า
และการถ่ายโอนพลงั งานไฟฟา้ ให้กบั เคร่อื งใช้ไฟฟา้ ในวงจร
ช่วยให้เครื่องใชไ้ ฟฟา้ ทำงานได้ ดังรปู
พลงั งานชีวมวล (biomass energy)
เป็นพลังงานท่ีไดจ้ ากส่วนตา่ ง ๆ ของสิง่ มชี ีวิต แนวทางในการนำพลงั งานชีวมวลมาเปลี่ยนเป็นพลังงาน
ไฟฟา้ มี 2 แนวทางหลักไดแ้ ก่
1) การนำชวี มวลมาเปน็ เช้ือเพลิงโดยตรง
โดยอาจนำชีวมวลไปผา่ นกระบวนการบาง
อย่าง เชน่ การกำจัดความขึ้น การอดั แทง่ โดยการ
เผาไหมช้ วี มวลโดยตรงจะทำใหไ้ ดพ้ ลังงานความร้อน
สำหรับมาใช้ทำใหน้ ้ำเดอื ดเพ่อื นำไอนำ้ ไปหมุน
เครื่องกำเนิดไฟฟา้ ดังแผนภาพแสดงขัน้ ตอนการ
เปล่ียนชีวมวลเป็นพลังงานไฟฟ้าในรปู
2) การนำชีวมวลมาหมกั จนได้แก๊สชีวภาพ เช่น
การหมักมูลสตั ว์ ขยะ หรือน้ำเสียจากฟารม์ จนได้
แกส๊ นำไปใช้เป็นเชอื้ เพลิงสำหรับการหมุนเคร่อื ง
กำเนิดไฟฟ้า ดังขนั้ ตอนในรูป
ภาคเรียนที่ 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกยุ บุรีวทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 28
พลังงานลม (wind energy)
• เปน็ พลังงานทีม่ าจากการเคลื่อน
ทขี่ องอากาศ ซงึ่ เกิดจากความแตกต่าง
ทางสภาพอากาศทบ่ี ริเวณตา่ ง ๆ อากาศ
ทกี่ ำลงั เคลื่อนที่จะมีพลงั งานจลน์
• เม่ือไปปะทะกับวตั ถใุ ด ๆ จะมี
การถ่ายโอนพลงั งานให้กบั วตั ถุนั้น
• การผลิตไฟฟ้าดว้ ยพลังงานลมเป็นการนำกังหนั ทม่ี ีแกนเช่อื มตอ่ กับเคร่ืองกำเนิดไฟฟ้าไปติดตั้งในบรเิ วณที่
มลี มแรงเพยี งพอและสม่ำเสมอ เมื่อลมเคลอื่ นท่ีมาปะทะกังหนั จะทำใหก้ ังหันและเคร่อื งกำเนดิ ไฟฟ้าหมุน เกดิ การ
เปลย่ี นพลงั งานจลน์เปน็ พลังงานไฟฟา้ ในท่ีสุด
พลงั งานน้ำ (hydropower)
เปน็ พลังงานที่เร่ิมจากพลงั งานศกั ย์ของมวลนำ้ ทีส่ ะสมอยู่
ในระดับสงู กวา่ พนื้ ที่ดา้ นล่าง และเมอื่ ปลอ่ ยให้นำ้ ไหลจากทีส่ ูงลง
สทู่ ีต่ ่ำ พลังงานศกั ย์จะเปลยี่ นเป็นพลังงานจลน์ โดยพลังงานจลน์
ที่มาจากการเคลอื่ นทข่ี องมวลน้ำสามารถนำไปหมุนเคร่อื งกำเนิด
ไฟฟ้า ทำให้มีการเปลี่ยนพลังงานจลนเ์ ปน็ พลังงานไฟฟ้า
พลังงานนิวเคลียร์ (nuclear power)
เปน็ พลงั งานทสี่ ะสมอย่ใู นนิวเคลียสของ
อะตอม การทำให้อะตอมปลดปลอ่ ยพลังงาน
นิวเคลียร์ออกมาภายนอก
• ตอ้ งทำให้นิวเคลยี สของอะตอมเกิดการ
เปล่ยี นแปลงท่ี เรียกว่า ปฏิกิรยิ านิวเคลยี ร์
(nuclear reaction)
• จากน้ันพลังงานนิวเคลียรท์ ไ่ี ด้สามารถนำ
ไปเปลี่ยนพลงั งานไฟฟ้าโดยอาศัยอุปกรณ์สำคญั
เรยี กว่า เครื่องปฏกิ รณน์ วิ เคลยี ร์ (nuclear reactor) ซ่ึงทำหน้าที่สร้างและควบคุมปฏิกริ ิยานิวเคลยี ร์ท่ีเกิดขน้ึ อย่าง
ต่อเน่ือง หรือ ปฏิกริ ิยาลูกโซ่ (chain reaction) ให้เกดิ ข้ึนในอัตราที่เหมะสม เพือ่ ใหม้ ีการปลดปล่อยพลงั งานนนิวเคลยี ร์
ออกมาในปรมิ าณที่พอเหมาะสำหรับการนำไปใชใ้ นขนั้ ตอนผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้านิวเคลยี ร์ มสี ่วนประกอบ 3 ส่วนหลัก ไดแ้ ก่
1. ส่วนแลกเปล่ยี นความรอ้ นและผลติ ไอน้ำ 2. ส่วนผลิตไฟฟ้า 3. สว่ นระบายความร้อน
ภาคเรยี นท่ี 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรียนกยุ บรุ วี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 29
ในส่วนที่ 1 พลังงานนิวเคลียร์ทไ่ี ดจ้ ากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียรจ์ ะถูกถ่ายโอนในรูปของพลังงานความร้อน
ให้กบั นำ้ ทำใหน้ ้ำมอี ุณหภมู สิ ูงข้นึ จนกระท่งั กลายเป็นไอนำ้ ท่ีมีแรงดนั สูงมาก จากน้นั ไอน้ำจะถูกส่งตอ่ ไปยัง ส่วน
ท่ี 2
ส่วนที่ 2 ส่วนผลิตไฟฟ้า ซ่งึ ในส่วนน้ี ไอนำ้ จะถูกควบคุมใหเ้ คลื่อนท่ีไปปะทะกบั กังหนั ขนาดใหญท่ ม่ี เี พลา
เชอื่ มต่อกบั เคร่ืองกำเนิดไฟฟ้า แรงดันจากไอนำ้ ส่งผลให้กังหันหมนุ และทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมนุ ไฟดว้ ย เกดิ
การเปลยี่ นพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าสำหรบั ส่งไประบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า ส่วนไอนำ้ ที่ใชใ้ นการหมุนกงั หัน จะ
ถกู สง่ ไปยัง ส่วนที่ 3
สว่ นท่ี 3 เพ่ือระบายออกสู่ส่งิ แวดล้อม โดยอาจเปน็ ลกั ษณะการระบายผ่านหอคอยระบายความรอ้ น หรือ
ระบายสแู่ หล่งนำ้ ในบรเิ วณใกลเ้ คยี งกบั โรงไฟฟ้า ดังแสดงในรูป 14.38 ก. และ 14.38 ข. ทัง้ น้ี เน่ืองจากนำ้ ทใ่ี ช้ใน
การระบายความร้อนมีระบบทีแ่ ยกออกจากระบบของน้ำที่ใชร้ บั การถ่ายโอนความรอ้ นจากพลังงานนวิ เคลยี ร์ ไอน้ำ
และนำ้ ที่ระบายออกสู่สงิ่ แวดลอ้ มจึงไม่มีสารกัมมันตรังสีปนเปอ้ื น
เทคโนโลยดี า้ นพลงั งาน
นอกจากการนำความรคู้ วามเข้าใจทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ใช้ในการเปล่ียนพลังงานต่างๆ ธรรมชาติ
ให้อย่ใู นรปู แบบทีเ่ หมะสมกับการนำไปใช้ประโยชน์แล้ว ความรูค้ วามเข้าใจทางวิทยาศาสตรย์ ังได้นำมาประยตุ ใช้
ในการออกแบบและสร้างชนั้ งาน วสั ดุ อุปกรณ์ หรือ กระบวนการต่าง ๆ ท่ีช่วยให้มีการประสทิ ธภิ าพของการใช้
พลังงาน หรอื สมารถนำพลังงานทป่ี ล่อยทง้ิ กลบั มาใช้ประโยชน์ อกี ดว้ ย ซึ่งมสี ่วนช่วยในการแกป้ ัญหา และ
ตอบสนองความต้องการดา้ นพลังงานไดอ้ ีกทางหนึ่ง
แบตเตอร่ี ปัจจบุ ันนีแ้ บตเตอร่ีมีความสำคญั และเกย่ี วขอ้ งกับชีวิตประจำวันของเรามากขึ้น
เช่น แบตเตอร่ีสำรอง หรือ power bank ทห่ี ลายคนใช้กับโทรศพั ทเ์ คล่อื นที่ แบตเตอรี่
สำหรับรถยนตไ์ ฮบรดิ (hybrid car) หรือรถยนต์ไฟฟ้า (electric car) ท่ีใช้แบตเตอรี่ในการชว่ ยขบั
เคล่อื น แบตเตอร่ีที่ใช้กันมีอยู่หลายชนดิ ซึง่ อาจแบ่งได้เป็น 2 ชนิดใหญ่ ไดแ้ ก่ ชนดิ ที่ไมส่ ามารถ
ประจหุ รือชารจ์ ได้ เรียกว่า แบตเตอรี่แบบปฐมภูมิ (primary battery) และชนดิ ที่
สามารถประจุหรือชารจ์ เพื่อนำกลับมาใช้ซ้ำไดห้ ลายคร้งั เรียกว่า แบตเตอรแ่ี บบทุติยภูมิ
(secondary battery) ถึงแม้แบตเตอร่ีแตล่ ะรูปแบบได้รับการออกแบบมาให้ใช้
กับงานทแี่ ตกต่างกัน แต่หลักการพนื้ ฐานของแบตเตอร่ีทกุ รูปแบบเหมอื นกัน คอื
เปล่ยี นพลังงานเคมเี ปน็ พลังงานไฟฟา้
ภาคเรยี นที่ 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกุยบรุ วี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 30
เทคโนโลยีด้านพลงั งานในอาคารและท่ีพักอาศัย การนำเทคโนโลยีดา้ นพลงั งานชนิดต่างๆ มาใชใ้ นอาคาร
และที่พกั อาศยั สมารถชว่ ยใหก้ าร
ใช้พลงั งานมีประสิทธิภาพและลด
ค่าใชจ้ ่าย ยกตวั อยา่ ง เช่น การใช้
เทคโนโลยวี ัสดใุ นกาลดการถ่าย
โอนความร้อนจากภายนอก เช่น
การใช้วสั ดทุ ี่เป็นฉนวนความร้อน
หรือวัสดทุ ่ีไมเ่ กบ็ สะสมความร้อน
สรา้ งผนังหรือปูที่ฝ้าเพดาน หรือ
การใช้กระจกเขียวตดั แสงสำหรับช่วยดูดซับความร้อน ดังรูป ก. และ ข. หรือ การใช้เคร่ืองใชไ้ ฟฟ้าประหยัด
พลงั งาน ซง่ึ เป็นเครื่องใช้ฟ้าท่ีใช้พลงั งานน้อยกวา่ เคร่ืองใช้ไฟฟา้ แบบธรรมดา และทำงานได้ดีไม่แตกต่างกัน เชน่
หลอดแอลอีดี เครื่องปรบั อากาศแบบอนิ เวอร์เตอร์ ต้เู ย็นแบบอินเวอร์เตอร์ โดยเคร่ืองไฟฟา้ แบบประหยัด
พลงั งานท่ีมปี ระสทิ ธิภาพในระดบั ดีมากจะมีเลข 5 ระบุบนฉลากของกระทรวงพลังงานท่ีตดิ ไวบ้ นเครื่อง ดังรปู
เซลลเ์ ชื้อเพลงิ (fuel cell) เปน็ อุปกรณ์ทเี่ ปล่ียน
พลงั งานเคมเี ป็นพลังงานไฟฟ้าคล้ายแบตเตอรี่ แตม่ วี ธิ ีการ
และสารทใี่ ช้ในการทำปฏิกิรยิ าเคมแี ตกตา่ งกนั การทำงาน
ของเซลลเ์ ช้ือเพลิงต้องมีการจ่ายไฮโดรเจนเข้าไปทำ
ปฏิกริ ยิ ากับออกซิเจน (ท่ีได้จาอากาศ) ตลอดเวลา ซึง่ แตก
ต่างจากแบตเตอรี่ท่มี สี ารเคมีพรอ้ มทำปฏิกิริยาอยูภ่ ายใน
แล้ว
การทำปฏิกริ ิยาเคมีในเซลล์เชือ้ เพลงิ นอกจาก
จะให้พลังงานไฟฟ้าที่นำไปใช้ประโยชน์ไดแ้ ลว้ ยงั การ
ปลอ่ ยความร้อนและน้ำออกสู่ส่ิงแวดล้อม ซ่งึ ไมเ่ ปน็ มล
พษิ โดยเซลลเ์ ชอ้ื เพลงิ ท่ีให้พลงั งานไฟฟ้ามากพอ
สำหรบั ขับเคลื่อนรถยนต์ทว่ั ไปมขี นาดไมใ่ หญ่มาก
มนี ้ำหนักเบา และไม่ทำให้เกิดเสยี งดัง อีกทงั้ มี
ประสิทธิภาพการเปลยี่ นพลังงานเคมเี ปน็ พลงั งานไฟฟ้าได้สงู ถงึ 75% หรือประมาณสองเท่าของเคร่ืองยนตท์ ่ีใชใ้ น
รถยนต์ทวั่ ไป จึงได้มีการพยายามนำเซลล์เชื้อเพลงิ มาเป็นแหล่งพลงั งานสำหรบั ขับเคลอื่ นยานพาหนะดงั รปู
ภาคเรยี นที่ 2 ปีการศกึ ษา 2564 โรงเรยี นกยุ บุรวี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 31
ตรวจสอบความเข้าใจ
1. เซลล์สรุ ิยะเปลีย่ นพลังงานแสงอาทิตยเ์ ป็นพลงั งานไฟฟา้ ได้อยา่ งไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
2. การนำพลังงานนำ้ มาเปล่ียนเป็นพลังงานไฟฟ้า มีลำดบั การเปลี่ยนพลังงานอย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
3. โรงไฟฟ้านวิ เคลยี ร์ใช้พลังงานนวิ เคลยี ร์ไปผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
4. เหตใุ ดโรงไฟฟา้ พลังงานนิวเคลียรส์ ว่ นใหญ่จึงต้องต้งั อยู่ใกล้แหลง่ น้ำ
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
5. แบตเตอรีเ่ ปลย่ี นพลงั งานชนิดใดเปน็ พลังงานไฟฟา้
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
6. ยกตัวอย่างเทคโนโลยที ่ีชว่ ยลดการถา่ ยโอนความร้อนจากสิ่งแวดลอ้ มเข้าสู่ภายในอาคารหรอื ท่ีพักอาศัยมา
พรอ้ มอธบิ ายหลกั การทำงาน
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
7. เซลลเ์ ชอ้ื เพลิงใช้อะไรเป็นเชือ้ เพลิงและไดผ้ ลผลิตคืออะไร
............................................................................................................................. ...............................................................
............................................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. ...............................................................
ภาคเรียนท่ี 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรียนกุยบุรวี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 32
สรปุ บทเรยี น
ภาคเรียนท่ี 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรียนกุยบุรวี ทิ ยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 33
สรปุ สมการทใ่ี ช้
ภาคเรยี นท่ี 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรียนกุยบุรวี ิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 34
ฝึกทกั ษะ
1. หลอดบรรจุแกส๊ หลอดหน่ึง ในเวลา 10 วินาที มีอนภุ าคประจบุ วกจำนวน 1016 อนภุ าค และ
อนุภาคประจลุ บจำนวน 1018 อนภุ าค เคลื่อนทผ่ี ่านพืน้ ทห่ี น้าตัดของหลอดทำใหเ้ กิดกระแสไฟฟ้า
ผา่ นเท่าใด
โจทย์กำหนดให้ ........................................................................................................................
โจทยถ์ ามหา ...........................................................................................................................
สมการทใ่ี ช้ .............................................................................................................................
วิธีทำ ..................................................................................................................... .................
....................................................................................................... ...........................................
............................................................................................................................. .....................
..................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .....................
2. ลวดโลหะเสน้ หน่งึ มีอิเล็กตรอนอิสระ 5.0 × 1028 ต่อลกู บาศก์เมตร ลวดมีพ้ืนท่ีหน้าตดั
2.5 ตารางมลิ ลเิ มตร ถา้ อิเลก็ ตรอนแต่ละตัวเคลือ่ นทดี่ ว้ ยขนาดความเร็วลอยเลื่อน
0.30 มลิ ลิเมตรต่อวินาที จะมีกระแสไฟฟา้ เทา่ ใดในเส้นลวดน้ี
โจทยก์ ำหนดให้ ........................................................................................................................
โจทย์ถามหา ...........................................................................................................................
สมการที่ใช้ .............................................................................................................................
วิธที ำ ......................................................................................................................................
............................................................................................................................. .....................
.......................................................................................................................................... ........
......................................................................................................................... .........................
............................................................................................................................. .....................
..................................................................................................................................................
3. ถา้ ใชเ้ ตารีดไอนำ้ ทม่ี คี วามต้านทาน 55.0 โอห์ม กบั ความต่างศักย์ 220 โวลต์ กระแสไฟฟา้ ท่ผี ่าน
เตารีดมีคา่ เท่าใด
โจทย์กำหนดให้ ........................................................................................................................
โจทยถ์ ามหา ................................................................................................................. ..........
สมการทใี่ ช้ .............................................................................................................................
วธิ ีทำ ..................................................................................................................... .................
............................................................................................................................. .....................
............................................................................................................ ......................................
............................................................................................................................. .....................
............................................................................................................................. .....................
ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศึกษา 2564 โรงเรยี นกุยบุรีวิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 35
ฝกึ ทกั ษะ
4. นำตัวต้านทานมาต่อกนั ดังรูป จงหาความตา้ นทานสมมูลระหวา่ งปลาย a และ b
โจทย์กำหนดให้ ........................................................................................................................
โจทย์ถามหา ...........................................................................................................................
สมการทใ่ี ช้ .............................................................................................................................
วธิ ที ำ ..................................................................................................................... .................
....................................................................................................... ...........................................
............................................................................................................................. .....................
..................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .....................
5. เม่ือใช้โวลต์มิเตอร์วดั ความต่างศกั ยร์ ะหวา่ งข้ัวแบตเตอรี่ พบว่าอา่ นคา่ ได้ 6.0 โวลต์ เม่ือนำ
ตัวต้านทานขนาด 12 โอห์มมาตอ่ กับแบตเตอรี่ พบวา่ ความต่างศักยท์ ่วี ัดไดล้ ดลงเป็น 5.6 โวลต์
ความตา้ นทานภายในของแบตเตอรมี่ ีค่าเทา่ ใด
โจทย์กำหนดให้ ........................................................................................................................
โจทย์ถามหา ...........................................................................................................................
สมการทใี่ ช้ .............................................................................................................................
วธิ ีทำ ......................................................................................................................................
............................................................................................................................. .....................
.......................................................................................................................................... ........
......................................................................................................................... .........................
............................................................................................................................. .....................
..................................................................................................................................................
6. เมอ่ื ต่อแบตเตอรี่เข้ากับตวั ต้านทาน 58 โอหม์ ในวงจรดังรูป ถ้าความต่างศักย์ระหวา่ งจุด A และ
B มีค่า 11.6 โวลต์ อเี อ็มเอฟของแบตเตอรี่มคี า่ เทา่ ใด ถ้าความต้านทานภายในเท่ากบั 2 โอหม์
โจทยก์ ำหนดให้ ........................................................................................................................
โจทยถ์ ามหา ................................................................................................................. ..........
สมการทใ่ี ช้ .............................................................................................................................
วธิ ีทำ ..................................................................................................................... .................
............................................................................................................................. .....................
............................................................................................................ ......................................
............................................................................................................................. .....................
............................................................................................................................. .....................
ภาคเรยี นท่ี 2 ปกี ารศกึ ษา 2564 โรงเรียนกยุ บุรีวิทยา
ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส | 36
ทบทวนบทเรยี น
ไฟฟา้ กระแส
ภาคเรยี นที่ 2 ปกี ารศึกษา 2564 โรงเรยี นกยุ บุรวี ทิ ยา
กระแสไฟฟา้ ในตวั นา
คาช้แี จง ใหน้ ักเรยี นเตมิ คาหรอื ขอ้ ความลงในชอ่ งว่างใหถ้ กู ต้อง
1. จงอธิบายความหมายของคาวา่ “มกี ระแสไฟฟา้ (electric current) ในตวั นาน้ัน”
เมือ่ มีประจุไฟฟา้ ลพั ธเ์ คล่อื นทีผ่ า่ นตาแหนง่ ใดตาแหน่งหน่ึงในตวั นาไฟฟา้ ท
2. ตวั กลางท่ีให้กระแสไฟฟา้ ผา่ นได้ เรยี กวา่ ตัวนาไฟฟ้า (electrical conductor) ท
3. ในตัวนาทเี่ ป็นโลหะ อเิ ล็กตรอนบางส่วนไม่ไดถ้ ูกยึดกบั อะตอมใดอะตอมหนึ่ง แต่จะเคล่อื นทีไ่ ด้อย่างอิสระ เรียกว่า
อิเลก็ ตรอนอสิ ระ (free electron) ม
4. ความเรว็ เฉลีย่ ของอเิ ลก็ ตรอนอิสระเคลื่อนที่ไปทว่ั ภายในตวั นาและชนกบั อะตอมที่อยู่รอบๆ ทาใหท้ ิศทางการเคลือ่ นที่
เปน็ อยา่ งไรไม่แน่นอนมีคา่ เท่าใด ทศิ ทางการเคล่อื นทไี่ มแ่ นน่ อน อ
5. ความเรว็ เฉลย่ี ของอเิ ล็กตรอนมีค่าเปน็ ศนู ย์ คอื
ไม่มีประจุไฟฟ้าลพั ธ์เคล่ือนทผ่ี ่านในทิศทางใดท่ีแนน่ อน หรือ ไมม่ ีกระแสไฟฟ้าในตัวนา อ
6. แหลง่ พลงั งานทีท่ าใหเ้ กิดความต่างศักย์ระหวา่ งจดุ สองจุดในตวั นาอย่างต่อเนื่อง เรยี กว่า
แหล่งกาเนิดไฟฟ้า (electrical energy source) อ
7. ถ้ามแี รงไฟฟ้ากระทาตอ่ อิเลก็ ตรอนอิสระ ( ) ทาใหอ้ เิ ลก็ ตรอนอิสระเคล่ือนท่ีอย่างไร และมคี วามเร็วเฉลย่ี เทา่ ใด
อเิ ล็กตรอนอิสระเคลื่อนท่ีดว้ ยความเรว็ เฉลีย่ ทไ่ี มเ่ ป็นศนู ย์ ไปในทศิ ทางตรงขา้ มกับสนามไฟฟา้ อ
8. กระแสไฟฟ้าในตวั นาโลหะเกดิ จากการเคลื่อนที่ของอะไร อเิ ล็กตรอนอสิ ระ อ
9. จงอธบิ ายความหมายกระแสไฟฟ้าในตวั กลางใดๆ ปรมิ าณประจไุ ฟฟ้าที่เคลือ่ นทีผ่ ่านพื้นทห่ี น้าตดั ของตัวนานั้นในหน่ึง
หนว่ ยเวลา อ
10. สมการ ตัวแปร คอื กระแสไฟฟา้ อมหี นว่ ยเปน็ แอมแปร์ (A) อ
ตัวแปร คือ ประจุไฟฟ้าท้งั หมดทผ่ี า่ นหน้าตดั มีหน่วยเปน็ คูลอมบ์ (C) อ
ตัวแปร คือ เวลาท่ีประจไุ ฟฟา้ เคล่อื นทผี่ ่านหนา้ ตดั อมหี น่วยเปน็ วินาที (s) อ
ตัวแปร คอื จานวนอิเล็กตรอน อมหี น่วยเปน็ ตวั อ
ตวั แปร คือ ประจุของอิเลก็ ตรอน อมีคา่ เท่ากบั 1.6 x 10 -19 C อ
11. จงเตมิ ขอ้ มลู ลงในแผนภาพใหค้ รบถ้วน
ข. .................. ค. .................... จ. ......................
- - -- + + +-
- - ++ +
ก. ....................... -
............................
++ - ฉ. ...........................
+ ช. ...........................
--
ง. ........................................................
กระแสไฟฟา้ ในตวั นา
คาชี้แจง จงแสดงวิธกี ารหาคาตอบให้ถูกตอ้ ง
1. โทรศัพท์เคลื่อนทร่ี ุน่ หนึ่งสามารถใช้งานเปน็ เวลา 3 ช่ัวโมง เมื่อมีกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรีผ่ ่าน 100 mA
จงคานวณประจไุ ฟฟา้ ทเี่ คล่อื นที่ผา่ นโทรศัพท์เคร่ืองน้ี ในชว่ งเวลาดังกล่าว
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
2. อเิ ลก็ ตรอนอสิ ระเคลอ่ื นที่ผ่านหนา้ ตัดหน่งึ จานวน 106 ตวั ในเวลา 20 วนิ าที จะมีกระแสไฟฟา้ เกิดข้ึนเทา่ ใดในหน่วย
นาโนแอมแปร์
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
3. บรเิ วณหน้าตัดหน่ึงมีกระแสไฟฟา้ เกดิ ข้นึ 1.5 แอมแปร์ ภายในเวลา 30 วนิ าที จะมีอิเล็กตรอนอสิ ระเคลื่อนทผี่ า่ น
เท่าใด
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
กระแสไฟฟ้าในลวดตวั นา
1 คาชีแ้ จง ให้นักเรียนพิจารณาขอ้ ความตอ่ ไปน้ี แลว้ ทาเคร่ืองหมาย √ หน้าขอ้ ความทถ่ี กู
และทาเครื่องหมาย X หนา้ ขอ้ ทผ่ี ดิ (ขอ้ ใดไม่ถูกตอ้ ง ใหแ้ ก้ไขให้ถกู ต้อง)
√ 1. กระแสอิเลก็ ตรอนมีทิศทางการเคล่อื นทตี่ รงข้ามกบั ทศิ ทางของกระแสไฟฟา้ ในลวดตวั นา
√ 2. ถ้าภายในลวดตัวนามแี รงไฟฟา้ กระทาต่ออเิ ลก็ ตรอน ( ) ในทิศทางตรงข้ามกบั สนามไฟฟ้า จะทาให้
อิเลก็ ตรอนเคลอื่ นท่ดี ้วยความเรว็ เฉลีย่ ทไ่ี มเ่ ปน็ ศูนย์ ไปในทิศทางตรงข้ามกบั สนามไฟฟา้
√ 3. กระแสอิเล็กตรอน ภาษาอังกฤษ เขยี นวา่ electron current
√ 4. ความเรว็ เฉลย่ี ของอเิ ล็กตรอนอิสระ คือ ความเร็วเฉล่ียของอนุภาคท่ีมีประจไุ ฟฟ้าทเี่ คลอื่ นท่ใี นตวั นาไฟฟ้า
เน่ืองจากสนามไฟฟา้ หรือมชี ่อื เรยี กเฉพาะว่า ความเรว็ ลอยเลอ่ื น (drift velocity)
X 5. จากสมการ I = nevdA สัญลักษณ์ A คือ แอมแปร์
√ 6. จากสมการ I = nevdA สัญลักษณ์ n คือ ความหนาแนน่ ของอเิ ล็กตรอนอสิ ระในตัวนา
X 7. ค่ากระแสไฟฟ้าในลวดตวั นาขน้ึ กบั ความหนาแน่นของอิเลก็ ตรอนอิสระในตวั นา, ประจไุ ฟฟา้ ของอิเลก็ ตรอน,
และพื้นท่ีหนา้ ตดั ของลวดตวั นา
X 8. กระแสไฟฟ้า มีหนว่ ยเปน็ เมตร(m)
X 9. สญั ลกั ษณ์ หมายถึง ความเรว็ เฉลี่ยของอเิ ล็กตรอนอสิ ระ
X 10. กระแสไฟฟ้าเปน็ ปริมาณเวกเตอร์
คาชแ้ี จง จงแสดงวิธกี ารหาคาตอบใหถ้ ูกต้อง
ลวดตวั นามีพืน้ ที่หนา้ ตัด 2.0 ตารางมลิ ลเิ มตร มกี ระแสไฟฟา้ 1.2 แอมแปร์ โดยโลหะที่ใช้ ทาลวดตัวนานม้ี จี านวน
อเิ ล็กตรอนอิสระ 3.0 × 1018 ตอ่ ลูกบาศก์เมตร จงหาความเร็วลอยเลือ่ นของอเิ ลก็ ตรอนอิสระ
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
กฎของโอห์มและความตา้ นทาน
1 คาชี้แจง จงนาอักษรทางด้านขวามอื เติมลงหนา้ ขอ้ ความด้านซ้ายมือให้ถกู ต้อง
ซ. 1. เมอื่ อุณหภมู คิ งตัว กระแสไฟฟ้าในตัวนาโลหะจะแปรผันตรงกับ ก. เกออรก์ ซมี อน โอห์ม
ความตา่ งศักยร์ ะหวา่ งปลายของตัวนานน้ั
ข. I
ฉ. 2. ภาษาองั กฤษคาวา่ “ความต้านทาน”
ค. 5.6 A
ฎ. 3. โวลตต์ ่อแอมแปร์ หรอื โอหม์
ง. I = (1/R)∆V
ข. 4. ตวั แปรกระแสไฟฟา้ ทผี่ า่ นตวั นาโลหะ
จ. 10 โอห์ม
ญ. 5. ตวั แปรความตา่ งศกั ย์ระหวา่ งปลายของตวั นา
ฉ. resistance
ง. 6. สมการกฎของโอห์ม
ช. R
ฌ. 7. ลวดตัวนาโลหะเสน้ หน่ึง ต่อกับแบตเตอรท่ี ใ่ี หค้ วามต่างศักย์ ซ. Ohm’s law
ระหวา่ งปลายเทา่ กับ 12 โวลต์ วัดกระแสไฟฟา้ ท่ผี ่านลวด ฌ. 5 โอห์ม
ตวั นาน้ีได้ 2.4 แอมแปร์ ความตา้ นทานมีค่าเท่าใด
ญ. ∆V
ฏ. 8. จากข้อ 7. หากเพม่ิ ความตา่ งศักย์ระหว่างปลายเปน็ 18 โวลต์ ฎ. V/A หรือ Ω
จะวัดกระแสไฟฟ้าทผ่ี ่านลวดตัวนานไี้ ด้เทา่ ใด
ฏ. 3.6 A
ก. 9. นักฟสิ ิกสช์ าวเยอรมัน ผเู้ สนอแนวคิดเกยี่ วกับความต้านทาน ฐ. เซอร์ไอแซกนิวตนั
ช. 10. ตวั แปรของความต้านทาน
เร่อื ง สภาพต้านทานไฟฟ้าและสภาพนาไฟฟ้า
2 คาช้แี จง ใหน้ ักเรียนเตมิ เครือ่ งหมาย √ หนา้ ขอ้ ความทีเ่ ห็นด้วย และเติมเครื่องหมาย X หน้าข้อความทีไ่ มเ่ ห็นด้วย
1. ท่อี ณุ หภูมคิ งตัว ความตา้ นทานของตัวนาโลหะมคี ่าคงตัว
2. ถา้ ลวดตัวนามคี วามยาวมากขึ้น ความตา้ นทานของลวดตวั นาจะลดลง
3. ถ้าลวดตวั นามพี น้ื ทีห่ นา้ ตดั มากขนึ้ ความตา้ นทานของลวดตัวนาจะนอ้ ยลง
4. สภาพตา้ นทานไฟฟา้ ขึ้นอยูก่ บั ความยาวและพืน้ ทหี่ นา้ ตัดของวสั ดุ
5. ค่าคงตวั ทเี่ ป็นสว่ นกลบั ของสภาพนาไฟฟา้ เรยี กว่า สภาพตา้ นทานไฟฟา้ มหี นว่ ยเป็น โอห์ม เมตร
6. ทองแดงมีคา่ สภาพตา้ นทานไฟฟา้ ที่อุณหภมู ิ 20 °C เทา่ กบั 1.72 x 10-8 Ω m
7. ตัวแปร คือ สภาพตวั นาไฟฟา้ มหี น่วยเป็น โอห์ม เมตร
8. สมการความสัมพนั ธ์ระหวา่ งกระแสไฟฟ้ากับพื้นทีห่ นา้ ตดั ของลวดตวั นา คอื
9. สมการ ตวั แปร A คอื ความตา้ นทาน มีหน่วยเปน็ เมตร
10. สาหรับลวดตวั นาทท่ี าจากสารชนดิ เดยี วกนั สภาพตา้ นทานของลวดตวั นาจะมีค่าเท่ากัน แต่ความตา้ นทาน
อาจมคี า่ แตกตา่ งกนั ได้ ขึน้ อยู่กับความยาวและพนื้ ทหี่ น้าตัดของลวดตัวนาน้นั
ความตา้ นทาน สภาพตา้ นทานไฟฟ้าและสภาพนาไฟฟา้
คาช้แี จง จงแสดงวธิ ีการหาคาตอบใหถ้ กู ต้อง
1. ตอ่ หลอดไฟท่มี คี วามตา้ นทาน 6.0 โอหม์ กบั แบตเตอรี่ขนาด 1.5 โวลต์ จะมกี ระแสไฟฟา้ ท่ผี า่ นหลอดไฟเท่าใด
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
……………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
2. ลวดเงินยาว 4.0 เมตร พ้นื ทห่ี นา้ ตัด 3.0 ตารางมิลลเิ มตร ลวดเงนิ เส้นน้ีมีความตา้ นทานเทา่ ใด
(กาหนด สภาพนาไฟฟ้าของเงนิ เทา่ กับ 6.14×107 (โอห์ม เมตร)-1)
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
3. ลวดโลหะชนิดหนึ่ง มสี ภาพตา้ นทานไฟฟ้า 5×10-8 โอห์ม เมตร มพี ้นื ทห่ี นา้ ตัด 0.8 ตารางมิลลิเมตร ต้องใชล้ วดยาว
เท่าใดจงึ จะได้ความต้านทาน 4.5 โอห์ม
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
การอา่ นความตา้ นทานของตวั ต้านทานค่าคงตัว
วิธีการอ่านความต้านทาน แถบสี แถบสที ี่ 1 แถบสที ่ี 2 แถบสที ี่ 3 แถบสที ี่ 4
ใหอ้ ่านจากรหัสสดี ังตาราง ตัวตั้งหลักท่ี 1 ตัวตั้งหลักที่ 2 ตวั คณู ความคลาดเคลื่อน
ตัวอยา่ ง ดา 0 0 100 -
1. นา้ ตาล ดา แดง ทอง
ความต้าน = 10x102 Ω ± 5% นา้ ตาล 1 1 101 ± 1% (F)
= 1000 Ω ± 5% แดง 2 2 102 ± 2% (G)
= 1 k Ω ± 5%
ส้ม 3 3 103 -
2.
เหลือง 4 4 104 -
ความตา้ น = 56x101 Ω ± 5%
ความตา้ น = 560 Ω ± 5% เขียว 5 5 105 ± 0.5% (D)
นา้ เงิน 6 6 106 ± 0.25% (C)
มว่ ง 7 7 107 ± 0.1% (B)
เทา 8 8 108 ± 0.05% (A)
ขาว 9 9 109 -
ทอง - - 10-1 ± 5% (J)
เงิน - - 10-2 ± 10% (K)
ไมม่ ีสี - - - ± 20% (M)
ความต้านทาน = [(เลขแถบสีท่ี 1 เลขแถบสีท่ี 2) X 10เลขแถบสที ี่ 3 ] ± เลขแถบสที ่ี 4
คาชี้แจง ให้นกั เรียนเตมิ คาหรือขอ้ ความลงในช่องวา่ งใหถ้ ูกต้อง
1. นา้ ตาล แดง เหลอื ง ทอง 6. 20x102 Ω±
5 % ความต้าน = 2 kΩ ± 5%
ความตา้ น = 12x104 Ω ± = 5%
20x105 Ω±
= 120 kΩ ± 5 % 2000 kΩ ± 10 %
10 %
2. แดง ดา สม้ เงนิ 7. 22x105 Ω±
2200 kΩ ± 5%
ความต้าน = 20x103 Ω ± 10 % ความตา้ น = 5%
= 20 kΩ ± 10 % 32x100 Ω±
= 32 Ω± 10 %
3. มว่ ง แดง แดง ไมม่ ีสี 8. 10 %
10x102 Ω±
ความต้าน = 72x102 Ω ± 20 % ความต้าน = 1 kΩ ± 20 %
20 %
= 7.2 kΩ ± 20 % =
4. สม้ เขียว ดา เทา 9.
ความตา้ น = 35x100 Ω ± 0.05 % ความต้าน =
= 35 Ω ± 0.05 % =
5. นา้ เงิน ม่วง เหลือง เงนิ 10.
ความต้าน = 67x104 Ω ± 10 % ความต้าน =
=
= 670 kΩ ± 10 %
การตอ่ ตวั ต้านทาน
คาชีแ้ จง ใหน้ กั เรยี นเติมคาหรอื ข้อความลงในช่องวา่ งใหถ้ กู ตอ้ ง
1. ความตา้ นทานรวมทไ่ี ดจ้ ากการต่อตวั ต้านทานมากกวา่ หนึง่ ตัวข้ึนไป เรยี กว่า ท
ความต้านทานสมมูล (equivalent resistance) ท
อ
2. วธิ ีการตอ่ ตวั ตา้ นทานมี 2 วิธหี ลกั ได้แก่ 1.การตอ่ แบบอนุกรม และ 2. การตอ่ แบบขนาน ม
3. การตอ่ ตวั ตา้ นทานแบบอนุกรม คอื
อ
การนาตัวต้านทานมาตอ่ เรยี งกนั ซึ่งถ้านาชุดตวั ตา้ นทานน้ีไปต่อกบั แหลง่ กาเนดิ ไฟฟ้าเปน็ วงจร จะทาให้มี อ
กระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ระหว่างปลายของตัวตา้ นทานแต่ละตวั
แผนภาพการต่อตวั ต้านทานแบบอนุกรม สมการ
4. การต่อตัวต้านทานแบบขนาน คอื อ ออ ออออออออออ
อ ออออออออออ ออ
อ ออออออออออออ
การนาตัวตา้ นทานมาตอ่ ขนานกนั ถ้านาชุดตวั ตา้ นทานนีไ้ ปต่อกับแหลง่ กาเนดิ ไฟฟ้าเปน็ วงจร จะทาให้มี
กระแสไฟฟา้ ผา่ นและความต่างศกั ยร์ ะหว่างปลายของตวั ต้านทานแตล่ ะตวั
แผนภาพการต่อตวั ต้านทานแบบขนาน สมการ
อ ออ ออออออออออ
อ ออออออออออ ออ
อ ออออออออออออ
5. ตัวตา้ นทานแบบปรบั ค่าได้ คอื สญั ลกั ษณ์ ข้อ 5.
สญั ลักษณ์ ข้อ 6.
ตวั ต้านทานที่สามารถเปล่ียนคา่ ความตา้ นทานไดด้ ว้ ยการหมนุ ปรับตาแหนง่ สัมผสั อ
สญั ลกั ษณ์ ข้อ 7.
6. ตวั ตา้ นทานทเ่ี ปลย่ี นค่าตามปรมิ าณแสง หรือ LDR (light dependent resistor) คอื
ตัวตา้ นทานที่ความตา้ นทานเปลีย่ นไปตามปรมิ า ณแสงท่ีตกกระทบ ใชใ้ นงานตวั รบั รู้แสง
(light sensor) นาไปควบคุมการทางานของวงจรตามปรมิ าณแสงelectrical energy source)
7. ตัวต้านทานทเ่ี ปลี่ยนตามอุณหภมู ิ คอื
เปน็ ตวั ตา้ นทานทม่ี คี วามตา้ นทานเปลีย่ นไปตามอุณหภมู ิ ใชเ้ ปน็ ตวั รบั รู้อุณ อ
การต่อตวั ตา้ นทานแบบอนุกรมและขนาน
คาช้แี จง จงแสดงวิธีการหาคาตอบใหถ้ กู ตอ้ ง
1. ตวั ต้านทานสามตวั มีความตา้ นทานเป็น 2 โอห์ม 6 โอหม์ และ 12 โอห์ม ตามลาดบั
จงหา ก. เมือ่ นาตัวตา้ นทานทง้ั สามตวั มาตอ่ กบั แบบอนุกรม จะมคี วามต้านทานสมมลู เทา่ ไร
…………………………………………………………………………………………………………………แ…ผ…น…ภ…าพ…ก…า.ร…ต…อ่ …ตวั.…ต…้าน…ท…า…น…………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………..
จงหา ข. เม่ือนาตวั ตา้ นทานทั้งสามตัวมาตอ่ กับแบบขนาน จะมีความตา้ นทานสมมลู เท่าไร
…………………………………………………………………………………………………………………………แ…ผน…ภ…า.พ…ก…า…รต.…อ่ …ต…ัวต…้า…น…ท…าน……..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………..
จงหา ค. เมื่อนาตวั ตา้ นทานท่ีหน่ึงตอ่ อนุกรมกบั ตวั ท่สี อง แลว้ จงึ นาทงั้ สองตวั มาต่อขนานกบั ตวั ท่ีสาม
ความตา้ นทานสมมลู จะเปน็ เท่าไร
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
……………………………………………………………………………………………………………แ…ผน…ภ…า…พ…ก…าร…ต…่อต.…วั …ตา้…น.…ท…าน…………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
การต่อตวั ตา้ นทานแบบอนกุ รมและขนาน
คาชี้แจง จงแสดงวิธีการหาคาตอบให้ถกู ต้อง
2. ตวั ตา้ นทานสามตวั มคี วามต้านทานเป็น 8 โอหม์ 12 โอห์ม และ 24 โอห์ม ตามลาดบั
จงหา ก. เมือ่ นาตวั ต้านทานทง้ั สามตัวมาต่อกับแบบอนกุ รม จะมีความตา้ นทานสมมูลเท่าไร
…………………………………………………………………………………………………………………………R1……….………R.2………………R…3……..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………8…Ω……….……12….Ω……………2…4……Ω…..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
จงหา ข. เมอ่ื นาตัวตา้ นทานทั้งสามตวั มาตอ่ กบั แบบขนาน จะมคี วามต้านทานสมมลู เท่าไร
………………………………………………………………………………………………………………………………….R…1……= .…8 …Ω…………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….R…2……=.…12……Ω………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….R…3…=……2…4…Ω………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
3. ตัวตา้ นทานสามตัว มีความตา้ นทานเปน็ 20 โอห์ม 60 โอหม์ และ X โอหม์ ถ้าต่อตัวตา้ นทานทั้งสามแบบขนาน
จะได้ความตา้ นทานสมมูล 120/48 โอห์ม จงหาค่า X
………………………………………………………………………………………………………………………………….…R…1….…=…2…0…Ω……………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……R2….=……60……Ω……………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….…R…3….=……X…Ω………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
พลงั งานไฟฟา้ และความต่างศักย์
1 คาชีแ้ จง ให้นกั เรียนศกึ ษาแผนภาพด้านล่าง แล้วเตมิ คาหรอื ข้อความลงในชอ่ งว่างให้ถูกต้อง
วงจรไฟฟ้าทีป่ ระกอบดว้ ยหลอดไฟและแบตเตอรี่
เมอื่ นาแหล่งกาเนดิ ไฟฟา้ เช่น แบตเตอรม่ี าตอ่ กับเคร่ืองใชไ้ ฟฟ้า พลังงานของประจุ
ไฟฟา้ ที่เคลื่อนทใี่ นวงจร ทาใหป้ ระจุไฟฟ้ามีพลงั งานไฟฟา้ W1 ซ่งึ เคลื่อนทอ่ี อกจากข้ัว บวก
ของแบตเตอร่ีท่ีตาแหน่ง A ไปตามลวดตวั นาสายไฟถึงตาแหนง่ แ B อ
เมื่อประจไุ ฟฟา้ เคลื่อนทีผ่ ่านหลอดไฟจาก B ไปยัง C จะเกดิ การถ่ายโอน
พลังงาน W2 ใหก้ บั หลอดไฟ ทาให้หลอดไฟสวา่ งและพลงั งานของประจไุ ฟฟา้ ลดลง v
เทา่ กับ W -W จากนน้ั ประจุไฟฟ้าจะเคลอื่ นท่ีต่อไปยงั ขัว้ ลบ อ ของแบตเตอร่ี
ทีต่ าแหน่ง D ระหวา่ งที่ประจุไฟฟา้ เคลื่อนทจ่ี าก D ไปยงั A จะได้รบั พลังงานจากแบตเตอร่ี W2 ทาใหม้ ี
ทาใหป้ ระจไุ ฟฟา้ สามารถเคลื่อนทีไ่ ดค้ รบวงจร
พลงั งานเทา่ กับ W
2 คาชี้แจง ใหน้ กั เรยี นเตมิ เครื่องหมาย √ หน้าข้อความที่เหน็ ดว้ ย และเตมิ เครอื่ งหมาย X หนา้ ข้อความทีไ่ มเ่ ห็นดว้ ย
1. พลงั งานจากแหลง่ กาเนิดไฟฟ้าท่ปี ระจุไฟฟ้าได้รับต่อหนง่ึ หนว่ ยประจเุ ม่ือเคลื่อนทผี่ า่ นแหล่งกาเนดิ ไฟฟา้
เรยี กวา่ อเี อฟเอ็ม
2. จากขอ้ ที่ 1. แทนด้วยสัญลกั ษณ์ มีหนว่ ยเป็น คูลอมบต์ อ่ จูล หรอื โวลต์
3. พลงั งานไฟฟา้ ท่ถี ่ายโอนใหส้ ่วนตา่ งๆ ของวงจรตอ่ หนึง่ หนว่ ยประจุไฟฟา้ เรียกว่า ความตา่ งศักย์
4. ความตา่ งศักย์ (potential difference) แทนดว้ ยสญั ลักษณ์ ∆V
5. เมื่อประจุไฟฟ้า Q เคล่ือนทผ่ี ่านสว่ นต่างๆ ของวงจรทีม่ ีความตา่ งศักย์ระหว่างปลายเป็น ∆V พลังงานไฟฟ้าที่
ถ่ายโอนให้กบั ส่วนน้นั จะเท่ากับ Q/∆V
6. สญั ลักษณท์ างไฟฟา้ ของแบตเตอร่ี
7. เมือ่ ตอ่ แบตเตอร่กี ับตัวตา้ นทานที่มีความต้านทานเพมิ่ ขึน้ ความตา่ งศักยร์ ะหวา่ งขว้ั ของแบตเตอรีจ่ ะมคี า่ เพ่มิ ขึน้
8. ภายในแบตเตอรีม่ คี วามตา้ นทาน เรียกว่า ความตา้ นทาน (internal resistance)
9. สมการ สัญลักษณ์ คือ ความต้านทานภายใน มีหน่วยเป็นโอห์ม (Ω)
10. สมการ สัญลกั ษณ์ คอื กระแสไฟฟา้ มีหนว่ ยเป็นจูล (J)
พลังงานไฟฟา้ และความตา่ งศักย์
คาช้ีแจง จงแสดงวิธกี ารหาคาตอบให้ถูกตอ้ ง
1. เมอื่ นาหลอดไฟมาตอ่ กับแบตเตอรี่ขนาด 12 โวลต์ ท่ีมคี วามตา้ นทานภายใน 2 โอหม์ พบวา่ ทกี ระแสไฟฟ้าผ่าน
หลอด 5 แอมแปร์ จงหาความต่างศักย์ระหวา่ งข้ัวของหลอดไฟ
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….……………………….
2. แบตเตอรม่ี ีอเี อม็ เอฟ 10 โวลต์ และความตา้ นทานภายใน 6 โอหม์ ตอ่ กบั ตัวต้านทานแลว้ พบวา่ มกี ระแสไฟฟ้าใน
วงจร 0.5 แอมแปร์ จงหาความตา่ งศักยร์ ะหวา่ งปลายของตัวต้านทาน
……………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
3. แบตเตอรม่ี ีอีเอม็ เอฟ 6 โวลต์ ตอ่ ใช้งานกบั เครอ่ื งใช้ไฟฟ้าพบวา่ ความต่างศกั ย์ท่ีเคร่อื งใช้ไฟฟา้ ไดร้ ับมีค่า 2.5 โวลต์
จงหา ก. ความต่างศักย์ทีค่ วามตา้ นทานภายในเปน็ เท่าใด
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
จงหา ข. ถา้ ในวงจรไฟฟา้ มีกระแสไฟฟา้ 0.5 แอมแปร์ ความตา้ นทานภายในของแบตเตอรี่มีคา่ เท่าใด
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
พลังงานไฟฟ้าและกาลังไฟฟ้าของเครือ่ งใชไ้ ฟฟ้ากระแสตรง
1 คาชีแ้ จง ใหน้ กั เรียนเติมคาหรอื ข้อความลงในช่องว่างให้ถูกต้อง
1. กาลัง (power) คือ งานทท่ี าได้ในหน่ึงหน่วยเวลา ไ
2. กาลงั ไฟฟา้ (electric power) คือ งานที่ประจุไฟฟา้ ทาได้ในหน่งึ หนว่ ยเวลา หรือพลังงานไฟฟา้ ของประจุไฟฟ้าที่ถา่ ย
โอนไปยังส่วนต่างๆ ของวงจรในหนึง่ หนว่ ยเวลา อ
3. สมการ
ตวั แปร คือ กาลงั ไฟฟ้าแล ะหนึง่ มีหน่วยเปน็ วตั ต์ (W) อ
ตัวแปร คอื พลงั งานไฟฟา้ แล ง มหี นว่ ยเปน็ จลู (J) อ
ตวั แปร คือ เวลาแล ะหง มีหนว่ ยเปน็ วนิ าที (s) อ
ตัวแปร คือ ประจไุ ฟฟา้ แล ะ นง่ึ มหี น่วยเปน็ คูลอมบ์ (C) อ
ตัวแปร คือ ความตา่ งศกั ย์แล ง มีหน่วยเป็น โวลต์ (V) อ
5. สมการ ตัวแปร คือ กระแสไฟฟ้าแล นง มหี นว่ ยเปน็ แอมแปร์ (A) อ
ตวั แปร คอื ความต้านทานแล ะง มีหนว่ ยเป็น โอหม์ (Ω) อ
2 คาชแ้ี จง จงแสดงวิธกี ารหาคาตอบให้ถกู ตอ้ ง
1. โทรศพั ทเ์ คลือ่ นท่กี าลังไฟฟา้ 6 วัตต์ ใช้กับแบตเตอรี่ท่ีใหค้ วามตา่ งศักย์ 1.5 โวลต์
ก. จงหากระแสไฟฟา้ ท่ผี า่ นโทรศัพท์เคล่อื นท่ี
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
ข. จงหาพลังงานไฟฟ้าที่โทรศัพท์เคล่อื นที่ใชไ้ ปในเวลา 30 นาที ในหนว่ ยจลู
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….……………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….……………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….……………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….……………………….
พลงั งานไฟฟา้ และกาลงั ไฟฟ้าของเคร่อื งใชไ้ ฟฟา้ กระแสตรง
คาชี้แจง จงแสดงวิธกี ารหาคาตอบใหถ้ ูกต้อง
2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเคร่อื งหนึ่งใชก้ ระแสไฟฟา้ 5 แอมแปร์ จากแหล่งกาเนิดไฟฟา้ กระแสตรงทที่ าใหเ้ กดิ ความ
ต่างศักยร์ ะหวา่ งข้ัวของมอเตอร์ขนาด 12 โวลต์
ก. กาลงั ไฟฟา้ ของมอเตอร์ไฟฟา้
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
ข. พลังงานไฟฟา้ ท่ีมอเตอร์ไฟฟ้าใช้ไปในเวลา 4 ชว่ั โมง ในหน่วยกิโลจลู
……………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
3. หลอดไฟของไฟฉายมกี าลงั ไฟฟา้ 50 วตั ต์ ใชก้ ับแบตเตอรี่ที่มีอีเอ็มเอฟ 10 โวลต์ จงหากระแสไฟฟ้าทผี่ า่ นหลอดไฟ
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….……………………….
4. เตารดี เคร่ืองหน่งึ ใช้ไฟฟา้ 800 วตั ต์ เมอ่ื ตอ่ ใชง้ านกับแหล่งจ่ายไฟฟ้า 220 โวลต์ จงหา ความต้านทานของ
วงจรไฟฟ้าของเตารดี
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………...
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………….……….………………………..
การตอ่ แบตเตอรี่
คาชี้แจง ให้นักเรียนเตมิ คาหรือข้อความลงในช่องว่างให้ถูกต้อง
1. การนาแบตเตอรห่ี ลายก้อนมาต่อกันสามารถทาได้ 2 รูปแบบ คือ แบบอนุกรม และแบบขนาน อ
ท
2. การต่อแบตเตอรี่แบบอนกุ รม คอื เปน็ การนาแบตเตอรีม่ าตอ่ เรยี งข้ัวกนั ท
3. การต่อแบตเตอร่ีแบบขนาน คือ เป็นการนาแบตเตอร่ีมาแบบข้วั เดยี วกันตอ่ รวมกัน
4. ให้เขียนการตอ่ แบตเตอร่จี านวน 3 กอ้ น และเขยี นสญั ลักษณ์การต่อแบตเตอรี่ ดังน้ี
4.1 การตอ่ แบตเตอรแ่ี บบอนกุ รม 4.2 การต่อแบตเตอร่แี บบขนาน
คาชแ้ี จง ให้นกั เรยี นพจิ ารณาข้อความตอ่ ไปนี้ แล้วทาเครื่องหมาย √ หน้าข้อความทถี่ กู
และทาเคร่ืองหมาย X หน้าขอ้ ทผ่ี ดิ (ข้อใดไม่ถูกต้อง ใหแ้ ก้ไขใหถ้ กู ต้อง)
❖ ขอ้ 1 – 5 ในวงจรไฟฟา้ ทม่ี ีการตอ่ แบตเตอรแ่ี บบอนกุ รม
X 1. อีเอม็ เอฟสมมลู เท่ากับของอีเอ็มเอฟของแบตเตอรแี่ ตล่ ะก้อน หรือ
X 2. กระแสไฟฟา้ ในวงจรไม่เท่ากบั กระแสไฟฟา้ ทผ่ี า่ นแบตเตอรแ่ี ตล่ ะก้อน
√ 3. จากขอ้ มลู ขอ้ 2. สมการ คอื
√ 4. ความตา่ งศักยข์ ั้วแบตเตอรท่ี ี่ตอ่ แบบอนุกรมเท่ากบั ผลบวกของความตา่ งศกั ยร์ ะหวา่ งขวั้ แบตเตอรี่แตล่ ะก้อน
√ 5. จากข้อมลู 4. สมการ คอื
❖ ขอ้ 6 – 10 ในวงจรไฟฟ้าทมี่ ีการต่อแบตเตอร่ีแบบขนาน
X 6. อเี อม็ เอฟสมมูลเทา่ กบั ผลบวกของอีเอ็มเอฟของแบตเตอรี่แต่ละก้อน หรอื
√ 7. กระแสไฟฟา้ ในวงจรเทา่ กบั ผลบวกของกระแสไฟฟ้าท่ีผา่ นแบตเตอร่แี ต่ละก้อน
√ 8. จากขอ้ มลู ข้อ 7. สมการ คือ
√ 9. ความตา่ งศกั ยข์ ้ัวแบตเตอรท่ี ตี่ ่อแบบขนานเทา่ กบั ความตา่ งศกั ยร์ ะหว่างข้วั แบตเตอรแ่ี ตล่ ะก้อน
X 10. จากข้อมูล 9. สมการ คอื
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
เอกสารประกอบการสอน ไฟฟ้ากระแส 2-64
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search