ไฟฟ้า 1 เรื่อง วงจรไฟฟ้า และการออกแบบร่วมกับการใช้โปรแกรมDCAClab ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 ชุดกิจกรรมการเรียนรู้2
ไฟฟ้า 2 ค าน า การจัดท าเอกสารชุดกิจกรรม เรื่อง ความสัมพันธ์ทางไฟฟ้าระหว่าง ความต่างศักย์ กระแสไฟฟ้า และ ความต้านทานไฟฟ้า ร่วมกับการใช้โปรแกรมDCAClab ฉบับนี้ ผู้สอนมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ประกอบการเรียน การสอน เรื่อง ไฟฟ้า วิชาวิทยาศาสตร์ รายวิชา ว23102 ระดับชั้นมัธยมศึกษา ปีที่ 3 ประกอบด้วยกิจกรรม ทั้งหมด 2 ชุดกิจกรรม ชุดกิจกรรมที่ 1 เรื่องเรื่อง ความสัมพันธ์ทางไฟฟ้าระหว่าง ความต่างศักย์ กระแสไฟฟ้า และความ ต้านทานไฟฟ้า ร่วมกับการใช้โปรแกรมDCAClab ประกอบด้วย - กิจกรรมที่ 1.1 กระแสไฟฟ้า - กิจกรรมที่ 1.2 ความต่างศักย์กระแสไฟฟ้า - กิจกรรมที่ 1.3 ความต้านทาน ชุดกิจกรรมที่ 2 เรื่อง วงจรไฟฟ้า ประกอบด้วย - กิจกรรมที่ 2.1 วงจรอนุกรม - กิจกรรมที่ 2.2 วงจรขนาน ชุดกิจกรรมทั้งหมดที่สร้างขึ้น เพื่อใช้ประกอบการเรียนการสอนซึ่งนักเรียนสามารถเรียนรู้ได้ด้วย ตนเอง เพื่อให้นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนในรายวิชาวิทยาศาสตร์ให้สูงขึ้น ผู้จัดท าหวังเป็นอย่างยิ่งว่านักเรียนมีความเข้าใจในเนื้อหา หลักการ ทักษะ วิธีการคิดค านวณ ตามเป้าหมายของการ จัดการเรียนการสอน เป็นสื่อที่มีประสิทธิภาพ สามารถอ านวยความสะดวกต่อการเรียนการสอนให้บรรลุวัตถุประสงค์ ตามที่หลักสูตรก าหนดไว้ได้มากที่สุด ลมัย สิงหโกมล ลมัย สิงหโกมล โรงเรียนสตูลวิทยา จังหวัดสตูล
ไฟฟ้า 3 มาตรฐานตัวชี้วัด ว ๒.๓ ม ๓/๑ วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์กระแสไฟฟ้า และความต้านทาน และ ค านวณปริมาณที่เกี่ยวข้องโดยใช้สมการ V = IR จากหลักฐานเชิงประจักษ์ ว ๒.๓ ม ๓/๒ เขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้า ว ๒.๓ ม ๓/๓ ใช้โวลต์มิเตอร์แอมมิเตอร์ในการวัดปริมาณทางไฟฟ้า ว ๒.๓ ม ๓/๔ วิเคราะห์ความต่างศักย์ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าเมื่อต่อตัวต้านทานหลายตัว แบบอนุกรมและแบบขนานจากหลักฐานเชิงประจักษ์ จากแผนภาพวงจร
ไฟฟ้า 4 ค าชี้แจงการใช้ชุดกิจกรรม ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่อง ความสัมพันธ์ทางไฟฟ้าระหว่าง ความต่างศักย์ กระแสไฟฟ้า และความต้านทานไฟฟ้า ร่วมกับการใช้โปรแกรมDCAClab เป็นชุดกิจกรรมการเร ียนร ู้ที่ใช้ประกอบการเร ียน ให้ นักเรียนอ่านค าชี้แจงและปฏิบัติตามค าชี้แจงทุกขั้นตอน นักเรียนจะได้รับการพัฒนาความรู้ พัฒนาทักษะ การเรียนร ู้และส่งเสริมจิตวิทยาศาสตร์เป็นไปตามวัตถุประสงค์โดยปฏิบัติตามขั้นตอนด ังต่อไปน ี้ 1. ศ ึกษามาตรฐานและต ัวชี้ว ัดในชุดก ิจกรรมน ี้ให้เข้าใจ เพ ื่อให ้ทราบว ่าเม ื่อจบเน ื้อหาแต ่ละเร ื่อง แล้ว น ักเร ียนสามารถเร ียนร ู้อะไรได ้บ้าง 2. ท าแบบทดสอบก ่อนเร ียน แล้วตรวจคำตอบที่เฉลยไว้เพ ื่อให้ร ู้ว่าม ีความร ู้พ ื้นฐา นเก ี่ยวก ับเร ื่องที่ จะศ ึกษามากน ้อยเพ ียงใด 3. ศึกษาเนื้อหาจากใบความรู้และท ากิจกรรมหรือแบบฝึกหัดพร้อมตรวจจากเฉลยแบบฝึกหัด เพ ื่อ เป็นการทบทวนให้มีความรู้ความเข้าใจในเนื้อหา ยิ่งขึ้น ข้อใดที่เข้าใจผิดให้กลับไปทบทวนเนื้อหาหรือท า กิจกรรมซ้า เพื่อความเข้าใจที่ถูกต้อง 4. ท าแบบทดสอบหลังเร ียน เพ ื่อตรวจสอบความก ้าวหน ้าหล ังเร ียน โดยม ีเกณฑ ์การผ ่านตาม เป้าหมายการเร ียนร ู้80% จนกว่าจะ เข้าใจ แล้วเร ิ่มท าแบบทดสอบหลังเร ียนอ ีกคร ั้งจนกว ่าจะได ้คะแนนไม ่ต ่ำกว่าร ้อยละ 80 5. นักเรียนแต่ละคนต้องมีความซ ื่อสัตย์ต่อตนเอง ไม่เปิดดูเฉลยก่อนเรียน-หลังเร ียน และเฉลยแบบ ฝึกกิจกรรมทุกกิจกรรม การศึกษาชุดกิจกรรมการ เรียนรู้จะไม่บรรลุวัตถุประสงค์ถ้านักเรียนขาดความ ซื่อสัตย์ ไร้ซึ่งคุณค่าแห่งตน 6. นักเรียนต้องมีความสนใจใฝ่รู้ ความมุ่งมั่นอดทน รอบคอบ มีความซื่อสัตย์ ความประหยัด ใจกว้าง ร ่วมแสดงความค ิดเห็นและร ับฟ ัง ความค ิดเห็นของผู้อ ื่น ความม ีเหต ุผล และท างานร ่วมก ับผู ้อื่นอย ่างสร้างสรรค์ 7. ถ้านักเรียนต้องการข้อมูล หรือสาระเพิ่มเติมจากชุดกิจกรรมการเรียนรู้น ี้สามารถค ้นคว้าได ้จาก เอกสารอ้างอิงและบรรณานุกรมที่ให้ไว้ ท้ายเล่ม
ไฟฟ้า 5 การใช้ โปรแกรม DCAC Lab 1. เข้า web // dcaclab.com 2. กดจะพบหน้าต่าง เลือกใช้Icon ที่ต้องการ สามารถเพิ่มค่า ปรับค่า การตั้งค่าการวาง ได้ตามที่ต้องการ (ข้อจ ากัด ใช้อุปกรณ์ได้จ ากัด)
ไฟฟ้า 6 สารบัญ เรื่อง หน้า แบบทดสอบก่อนเรียน 8 วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น 9 กิจกรรมที่ 2.1 การต่อวงจรแบบอนุกรม 14 กิจกรรมที่ 2.2 การต่อวงจรแบบขนาน 18 แบบทดสอบหลังเรียน 22
ไฟฟ้า 7 ช ุ ดท ี่1 วงจรแบบขนาน วงจรแบบผสม
ไฟฟ้า 8 แบบทดสอบก่อนเรียน เรื่อง วงจรไฟฟ้า ใช้เวลา 5 นาที ค าสั่ง ให้นักเรียนเลือกค าตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงค าตอบเดียว ว ๒.๓ ม ๓/๔ วิเคราะห์ความต่างศักย์ไฟฟ้าและ กระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าเมื่อต่อตัวต้านทานหลายตัวแบบ อนุกรมและแบบขนานจากหลักฐานเชิงประจักษ์ จากแผนภาพวงจร ก าหนดให้ตัวต้านทาน R1 , R2 มีค่า 3 Ω และ R3 มีค่า 2 Ω และ I ในวงจรมีค่า 2 A 1. ข้อใดกล่าวถูกต้อง ก. ความต้านทานรวมในวงจรมีค่า 2 โอห์ม ข. ความต่างศักย์ที่ผ่านตัวต้านทานทุกตัวไม่เท่ากัน ค. กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานทั้ง 3 เท่ากัน ง. กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานทั้ง 3 ไม่เท่ากัน 2. ความต้านทานรวมในวงจรมีค่า ตามข้อใด ก. 2 โอห์ม ข. 4 โอห์ม ค. 6 โอห์ม ง. 8 โอห์ม 3. ข้อใดถูกต้อง ก. กระแสฟ้าไหลผ่าน R2 4 โวลต์ ข. กระแสฟ้าไหลผ่าน R2 ก่อน R1 ค. กระแสฟ้าไหลผ่าน R ทุกตัวเท่ากัน ง. กระแสฟ้าไหลผ่าน R3 มีค่ามากที่สุด จากภาพใช้ตอบค าถามข้อ 19 -20 ก าหนด จากวงจร R1 , R2 มีค่า 3 Ω และ R3 มีค่า 4 Ω ความต่างศักย์ในวงจร มีค่า 6 V 4. ข้อใดไม่ถูกต้อง ก. I1 = I2 ข. I2 มากกว่า I3 ค. I1 มากกว่า I3 ง. กระแสไฟฟ้าผ่าน I3 มากที่สุด 5. กระแสไฟฟ้ารวมทั้งหมดมีค่าเท่าใด ก. 1.09 โอห์ม ข. 3.00 โอห์ม ค. 5.50 โอห์ม ง. 6.09 โอห์ม
ไฟฟ้า 9 วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น ส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้า วงจรไฟฟ้า เป็นการน าเอาสายไฟฟ้าหรือตัวน าไฟฟ้าที่เป็นเส้นทางเดินให้กระแสไฟฟ้า สามารถไหลผ่านต่อถึงกันได้นั้นเราเรียกว่าวงจรไฟฟ้าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่อยู่ภายในวงจรจะ เริ่มจากแหล่งจ่ายไฟไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าดังการแสดงการต่อวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นโดยการต่อแบตเตอรี่ต่อ เข้ากับหลอดไฟหลอดไฟฟ้าสว่างได้เพราะว่ากระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรไฟฟ้าและเมื่อ หลอดไฟฟ้าดับก็เพราะว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรเนื่องจากสวิตซ์เปิดวงจรไฟฟ้า อยู่นั่นเอง 1. วงจรไฟฟ้าปิด วงจรปิดคือวงจรที่กระแสไฟฟ้าไหลได้ครบวงจรท าให้โหลดหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ใน วงจรนั้นๆ ท างาน 2. วงจรไฟฟ้าเปิด วงจรเปิดคือวงจรที่กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ครบวงจรซึ่งเป็นผลท าให้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ ต่ออยู่ในวงจรไม่สามารถจ่ายพลังงานออกมาได้สาเหตุของวงจรเปิดอาจเกิดจากสายหลุด สายขาด สายหลวม สวิตซ์ไม่ต่อวงจรหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าช ารุด เป็นต้น แสดงวงจรไฟฟ้าเบื้องต้น ส่วนประกอบหลัก มี3 ส่วน แต่ละส่วนมีหน้าที่การท างานดังนี้ 1. แหล่งจ่ายไฟฟ้า เป็นแหล่งจ่ายแรงดันและกระแสให้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าโดย แหล่งจ่ายไฟฟ้าสามารถน ามาได้จากหลายแหล่งก าเนิด เช่น จากปฏิกิริยาเคมีจากขดลวดตัด สนามแม่เหล็ก และจากแสงสว่าง เป็นต้น บอกหน่วยการวัดเป็นโวลต์ (Volt) หรือ V
ไฟฟ้า 10 2. โหลดหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ไฟฟ้าในการท างาน โหลดจะท าหน้าที่ เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่นๆ เช่น เสียง แสงความร้อน ความเย็น และการสั่นสะเทือน เป็นต้น โหลดเป็นค ากล่าวโดยรวมถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิดอะไรก็ได้ เช่น ตู้เย็น พัดลมเครื่องซัก ผ้า โทรทัศน์ วิทยุ และเครื่องปรับอากาศ เป็นต้น โหลดแต่ละชนิดจะใช้พลังงานไฟฟ้าไม่ เท่ากัน ซึ่งแสดงด้วยค่าแรงดัน กระแส และก าลังไฟฟ้า 3. สายไฟต่อวงจร เป็นสายตัวน าหรือสายไฟฟ้า ใช้เชื่อมต่อวงจรให้ต่อถึงกันแบบ ครบรอบ ท าให้แหล่งจ่ายแรงดันต่อถึงโหลดเกิดกระแสไหลผ่านวงจร จากแหล่งจ่ายไม่โหลดและ กลับมาครบรอบที่แหล่งจ่ายอีกครั้ง สายไฟฟ้าที่ใช้ต่อวงจรท าด้วยทองแดงมีฉนวนหุ้มโดยรอบเพื่อให้ เกิดความปลอดภัยในการใช้งาน การต่อวงจรไฟฟ้า ส่วนส าคัญของวงจรไฟฟ้าคือการต่อโหลดใช้งาน โหลดที่น ามาต่อใช้งานในวงจรไฟฟ้า สามารถต่อได้เป็น 3 แบบด้วยกัน ได้แก่ วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม (Series Electrical Circuit) วงจรไฟฟ้าแบบขนาน (Parallel Electrical Circuit) และวงจรไฟฟ้าแบบผสม (Series - Parallel Electrical Circuit) 1. การต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม วงจรอนุกรมหมายถึงการน าเอาอุปกรณ์ทางไฟฟ้ามาต่อกันในลักษณะที่ปลายด้านหนึ่ง ของอุปกรณ์ตัวที่ 1 ต่อเข้ากับอุปกรณ์ตัวที่ 2 จากนั้นน าปลายที่เหลือของอุปกรณ์ตัวที่ 2 ไปต่อกับ อุปกรณ์ตัวที่ 3 และจะต่อลักษณะนี้ไปเรื่อยๆซึ่งการต่อแบบนี้จะท าให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทาง เดียวกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกๆจุดค่าความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมนั้น คือการน าเอาค่าความต้านทานทั้งหมดน ามารวมกันส่วนแรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้นแรงดันจะ ปรากฏคร่อมตัวต้านทานทุกตัวที่จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าไม่เท่ากัน โดยสามารถค านวณหาได้จากกฎของโอห์ม รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม
ไฟฟ้า 11 ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบอนุกรม 1) ในวงจรหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจรอนุกรมจะมีกระแสไหลผ่านในทิศทางเดียว เท่านั้น 2) แรงดันตกคร่อมที่ความต้านทานแต่ละตัวในวงจรเมื่อน ามาร่วมกันจะมีค่าเท่ากับ แรงดันที่จ่ายให้กับวงจร 3) ค่าความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจรเมื่อน ามารวมกันก็จะมีค่าเท่ากับค่าความ ต้านทานรวมกันทั้งหมดในวงจร 4) ก าลังและพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจรเมื่อน ามา รวมกันก็จะมีค่าเท่าก าลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร 2. การต่อวงจรไฟฟ้าแบบขนาน วงจรที่เกิดจากการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปให้ขนานกับแหล่งจ่ายไฟมีผลท าให้ ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าเท่ากันส่วนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า จะมีตั้งแต่ 2 ทิศทางขึ้นไปตามลักษณะของสาขาของวงจรส่วนค่าความต้านทานรวมภายในวงจรขนานจะมีค่า เท่ากับผลรวมของส่วนกลับของค่าความต้านทานทุกตัวรวมกันซึ่งค่าความต้านทานรวมภายใน วงจรไฟฟ้าแบบขนานจะมีค่าน้อยกว่าค่าความต้านทานภายในสาขาที่มีค่าน้อยที่สุดเสมอและค่า แรงดันที่ตกคร่อมความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวจะมีค่าเท่ากับแรงเคลื่อนของแหล่งจ่าย รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบขนาน ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบขนาน 1) แรงดันที่ตกคร่อมที่อิลิเมนท์หรือที่ความต้านทานทุกตัวของวงจรจะมีค่าเท่ากัน เพราะว่าเป็นแรงดันตัวเดียวกันในจุดเดียวกัน 2) กระแสที่ไหลในแต่ละสาขาย่อยของวงจรเมื่อน ามารวมกันจะมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหล ผ่านวงจรทั้งหมดหรือกระแสรวมของวงจร 3) ค่าความน าไฟฟ้าในแต่ละสาขาย่อยของวงจรเมื่อน ามารวมกันจะมีค่าเท่ากับค่าความ น าไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร 4) ก าลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิลิเมนท์หรือค่าความต้านทานในแต่ละสาขาในวงจรเมื่อน ามา ร่วมกันก็จะมีค่าเท่ากับก าลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร
ไฟฟ้า 12 3. การต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม เป็นการต่อวงจรไฟฟ้าโดยการต่อรวมกันระหว่างวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมกับวงจรไฟฟ้า แบบขนาน ภายในวงจรโหลดบางตัวต่อวงจรแบบอนุกรม และโหลดบางตัวต่อวงจรแบบขนาน การ ต่อวงจรไม่มีมาตรฐานตายตัว เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะการต่อวงจรตามต้องการ การวิเคราะห์ แก้ปัญหาของวงจรผสมต้องอาศัยหลักการท างานตลอดจนอาศัยคุณสมบัติของวงจรไฟฟ้าทั้งแบบ อนุกรมและแบบขนาน ลักษณะการต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบผสม ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบผสม เป็นการน าเอาคุณสมบัติของวงจรอนุกรม และคุณสมบัติของวงจรขนานมารวมกัน ซึ่ง หมายความว่า ถ้าต าแหน่งที่มีการต่อแบบอนุกรมก็เอาคุณสมบัติของวงจรการต่ออนุกรมมาพิจารณา ต าแหน่งใดที่มีการต่อแบบขนานก็เอาคุณสมบัติของวงจรการต่อแบบขนานมาพิจารณาไปทีละ ขั้นตอน รูปแสดงการต่อใช้งานของหลอดฟลูออเรสเซนต์ รูปแสดงการต่อหลอดแบบมีไส้
ไฟฟ้า 13 ตารางแสดงการเปรียบเทียบผลการต่อหลอดไฟฟ้าแบบอนุกรมและแบบขนาน แบบอนุกรม แบบขนาน 1. กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดไฟฟ้าแต่ละ หลอดมีค่าเท่ากัน และเท่ากับกระแสไฟฟ้า ทั้งหมดที่ไหลในวงจร ดัง สมการ 1. กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดไฟฟ้าแต่ ละหลอดจะไม่เท่ากัน แต่ถ้าหลอดมีความ ต้านทานไม่เท่ากัน แต่กระแสไฟฟ้ารวมจะ เท่ากับผลบวกของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านแต่ละ หลอด ดังสมการ 2. ความต้านทานรวม จะเพิ่มขึ้นตามจ านวน หลอดไฟฟ้าที่น ามาต่อกัน จึงท าให้ความ ต้านทานมีค่ามาก ดัง สมการ 2. ความต้านทานรวมจะน้อยลง และน้อย กว่าความต้านทานที่น้อยที่สุดในวงจร ความต้านทานรวมจะมีค่า ดังสมการ 3. ความต่างศักย์รวม มีค่าเท่ากับผลบวกของ ความต่างศักย์ของ หลอดไฟแต่ละหลอด ดัง สมการ 3. ความต่างศักย์รวม จะมีค่าเท่ากับความ ต่างศักย์ของหลอดไฟฟ้าแต่ละหลอด ดัง สมการ 4. หลอดไฟทุกหลอดจะท างานและหยุด ท างานพร้อมกัน ไม่สามารถเลือกเปิด-ปิด หลอดใดหลอดหนึ่งตามต้องการได้ 4. หลอดไฟแต่ละหลอดจะท างานและหยุด ท างานแยกกัน ดังนั้นจึงสามารถเลือกเปิดปิด หลอดใดหลอดหนึ่งได้ตามต้องการ ข้อควรรู้ 1. การต่อหลอดไฟฟ้าแบบอนุกรม หลอดไฟฟ้าจะสว่างน้อยกว่าการต่อแบบขนาน เพราะ การต่อแบบอนุกรมจะท าให้ความต้านทานรวมในวงจรมีค่ามากกระแสไฟฟ้าผ่านได้น้อย 2. เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดในบ้านจะต่อกันแบบขนานทั้งนี้เพื่อ - ให้ความต้านทานรวมมีค่าน้อยลง ท าให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้มากพอที่จะให้ เครื่องใช้ไฟฟ้าสามารถท าได้ดี - ให้เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละอย่างได้รับความต่างศักย์เท่ากันทั้งหมดตรงตามที่ก าหนดไว้ที่ เครื่องใช้ไฟฟ้านั้น - สามารถเลือกเปิด-ปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละอย่างได้ตามต้องการ
ไฟฟ้า 14 กิจกรรมที่ 2.1 การต่อวงจรแบบอนุกรม วันที่........เดือน........................พ.ศ....................... กลุ่มที่...................ชั้น............................................. ชื่อสมาชิก 1...................................................................................2................................................................................... 3..................................................................................4.................................................................................... จุดประสงค์ของกิจกรรม เพื่อทดลองและอธิบายการต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม ค าถามก่อนการทดลอง การต่อวงจรแบบอนุกรม ค่ากระไฟฟ้า และค่าความต่างศักย์ จะเท่ากันทุกต าแหน่งหรือไม่ สมมติฐานการทดลอง ค่ากระไฟฟ้า และค่าความต่างศักย์ ไหลผ่านทุกต าแน่งเท่ากัน ตัวแปรต้น ได้แก่ ..................................................................... ตัวแปรตาม ได้แก่ ....................................................................... ตัวแปรควบคุม ได้แก่ ....................................................................... วัสดุอุปกรณ์ รายการ จ านวนต่อกลุ่ม 1. ถ่านไฟฉาย 1.5 V 2. ตัวต้านทาน 100 โอห์ม 3. สวิตช์ 4. แอมมิเตอร์ 5. โวลต์มิเตอร์ 6. สายไฟ 7. กระบะถ่านไฟฉาย 4 ก้อน 3 ตัว 3 อัน 1 เครื่อง 1 เครื่อง 1 ชุด 1 ชุด วิธีการทดลอง 1. ต่อวงจรไฟฟ้า ซึ่งประกอบกระบะแบตเตอรี่ สายไฟ สวิตช์ แอมมิเตอร์ ตัวต้านทาน 100 โอห์ม ดังภาพ B A A C D C
ไฟฟ้า 15 2. จดบันทึกค่าที่อ่านได้จากแอมมิเตอร์ และโวลต์มิเตอร์ของจุด AกับB 3. ท าซ้ าข้อ 2 โดยเปลี่ยนโวลต์มิเตอร์ไปยังจุด A กับฺB , B กับ C และ Cกับ D ตามล าดับ การบันทึกผลการทดลอง . ต าแหน่งวัด ค่ากระไฟฟ้า (A) ค่าความต่างศักย์(V) จุด A กับฺB จุด B กับ C จุด Cกับ D ค าถามท้ายกิจกรรม (การแปลความหมายและสรุปผล) 1. ค่าที่อ่านได้จากแอมมิเตอร์ในแต่ละจุด เท่ากันหรือไป อย่างไร? 2. ค่าที่อ่านได้จากโวลต์มิเตอร์ในแต่ละจุด เท่ากันหรือไป อย่างไร? 3. ความต่างศักย์ทั้งหมด มีค่าเป็นอย่างไร 4. การต่อวงจรแบบนี้ควรน าไปใช้ต่อหลอดไฟ หรือไม่ เพราะเหตุใด อภิปรายสรุปผลการทดลอง ................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................
ไฟฟ้า 16 การทดลองกับโปรแกรม DCAC lab 1. ให้นักเรียนเลือก อุปกรณ์ตามที่ก าหนดโดยการคลิกเมาส์มาวาง หรือกดค้างไว้ ต่อดังภาพ (ใช้ตัวต้านทาน 2 ตัว เนื่องจากมีข้อจ ากัดในการใช้โปรแกรม) 2. ลากเส้นสายไฟ จากขั้วบวก และลบของอุปกรณ์แต่ละชนิดให้ครบทุกสาย 3. ปรับค่าถ่านไฟฉายมาที่ 6 V 4. ปรับปุ่มเครื่องมัลติมิเตอร์ มาที่ระบบ DC 5. เมื่อต่อครบวงจรสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงตามวิธีการทดลอง 6. สังเกตการณ์ไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร และปริมาณกระแสไฟฟ้าในเส้นสายไฟ และอ่านค่าความต่าง ศักย์จากมัลติมิเตอรฺ 7. วัดค่าความต่างศักย์ของตัวต้านทานที่ 1 (ตามภาพ) อ่านค่ากระไฟฟ้าที่แสดงบนสายไฟ บันทึกผล 8. วัดค่าความต่างศักย์ของตัวต้านทานที่ 2 (ตามภาพ) อ่านค่ากระไฟฟ้าที่แสดงบนสายไฟ บันทึกผล
ไฟฟ้า 17 9. วัดค่าความต่างศักย์ของตัวต้านทานทั้ง 2 ตัว (ตามภาพ) อ่านค่ากระไฟฟ้าที่แสดงบนสายไฟ บันทึกผล
ไฟฟ้า 18 กิจกรรมที่ 2.2 การต่อวงจรแบบขนาน วันที่........เดือน........................พ.ศ....................... กลุ่มที่...................ชั้น............................................. ชื่อสมาชิก 1..................................................................................2................................................................................... 3..................................................................................4.................................................................................... จุดประสงค์ของกิจกรรม เพื่อทดลองและอธิบายค่ากระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ในวงจร ค าถามก่อนการทดลอง .................................................................................................................................................. สมมติฐานการทดลอง .................................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................ ตัวแปรต้น ได้แก่ ....................................................................... ตัวแปรตาม ได้แก่ ....................................................................... ตัวแปรควบคุม ได้แก่ ....................................................................... วัสดุอุปกรณ์ รายการ จ านวนต่อกลุ่ม 1. ถ่านไฟฉาย 1.5 V 2. ตัวต้านทาน 100 โอห์ม 3. สวิตช์ 4. แอมมิเตอร์ 5. โวลต์มิเตอร์ 6. สายไฟ 7. กระบะถ่านไฟฉาย 4 ก้อน 3 ตัว 3 อัน 1 เครื่อง 1 เครื่อง 1 ชุด 1 ชุด วิธีการทดลอง 1. ต่อวงจรไฟฟ้า ซึ่งประกอบกระบะแบตเตอรี่ สายไฟ สวิตช์ แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ และตัวต้านทาน 100 โอห์ม ดังภาพ
ไฟฟ้า 19 2. จดบันทึกค่าที่อ่านได้จากแอมมิเตอร์ และโวลต์มิเตอร์ ของจุด AกับB 3. ท าซ้ าข้อ 2 โดยเปลี่ยนโวลต์มิเตอร์ไปยังจุด A กับฺB , Cกับ D และ Eกับ F ตามล าดับ การบันทึกผลการทดลอง . ต าแหน่งวัด ค่ากระไฟฟ้า (A) ค่าความต่างศักย์(V) จุด A กับฺB จุด B กับ C จุด Cกับ D สรุปผลการทดลอง ...................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................. อภิปรายผลการทดลอง ...................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................. ค าถามท้ายกิจกรรม (การแปลความหมายและสรุปผล) - ค่าที่อ่านได้จากแอมมิเตอร์ในแต่ละครั้ง เท่ากันหรือไป อย่างไร? .................................................................................................................................................................................... - ค่าที่อ่านได้จากโวลต์มิเตอร์ในแต่ละจุด เท่ากันหรือไป อย่างไร? .................................................................................................................................................................................... - จงหาค่าความต่างศักย์รวมที่ได้จากการวัดโวลต์มิเตอร์ในวงจรทั้ง 3 ครั้ง ? .................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................. A B C D F E
ไฟฟ้า 20 กิจกรรมที่ 2.2 การต่อวงจรแบบขนานกับDCAC lab 1. ต่อวงจรไฟฟ้า ซึ่งประกอบกระบะแบตเตอรี่ สายไฟ สวิตช์ แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ และตัวต้านทาน 100 โอห์ม ดังภาพ 2. ลากเส้นสายไฟ จากขั้วบวก และลบของอุปกรณ์แต่ละชนิดให้ครบทุกสาย 3. หมุนปรับตั้งค่าหลอดไฟเป็น 6 V และปรับค่าถ่านไฟฉายมาที่ 1.5 V 4. ปรับปุ่มเครื่องมัลติมิเตอร์ มาที่ระบบ DC 5. เมื่อต่อครบดังภาพ สังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงตามวิธีการทดลอง 6. ปรับค่าถ่านไฟฉาย เป็น 3 ,4.5 และ 6 V บันทึกผลการทดลองตามล าดับ ส่งการแผนภาพวงจร อภิปราย สรุปผล และ การเขียนกราฟ ใน Classroom B A A C D C E B F B
ไฟฟ้า 21 ภาพกิจกรรมจากการใช้ DCAClab
ไฟฟ้า 22 แบบทดสอบหลังเรียน เรื่อง วงจรไฟฟ้า ใช้เวลา 5 นาที ค าสั่ง ให้นักเรียนเลือกค าตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงค าตอบเดียว ว ๒.๓ ม ๓/๔ วิเคราะห์ความต่างศักย์ไฟฟ้าและ กระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าเมื่อต่อตัวต้านทานหลายตัวแบบ อนุกรมและแบบขนานจากหลักฐานเชิงประจักษ์ จากแผนภาพวงจร ก าหนดให้ตัวต้านทาน R1 , R2 มีค่า 3 Ω และ R3 มีค่า 2 Ω และ I ในวงจรมีค่า 2 A 1. ข้อใดกล่าวถูกต้อง ก. ความต้านทานรวมในวงจรมีค่า 2 โอห์ม ข. ความต่างศักย์ที่ผ่านตัวต้านทานทุกตัวไม่เท่ากัน ค. กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานทั้ง 3 เท่ากัน ง. กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานทั้ง 3 ไม่เท่ากัน 2. ความต้านทานรวมในวงจรมีค่า ตามข้อใด ก. 2 โอห์ม ข. 4 โอห์ม ค. 6 โอห์ม ง. 8 โอห์ม 3. ข้อใดถูกต้อง ก. กระแสฟ้าไหลผ่าน R2 4 โวลต์ ข. กระแสฟ้าไหลผ่าน R2 ก่อน R1 ค. กระแสฟ้าไหลผ่าน R ทุกตัวเท่ากัน ง. กระแสฟ้าไหลผ่าน R3 มีค่ามากที่สุด จากภาพใช้ตอบค าถามข้อ 19 -20 ก าหนด จากวงจร R1 , R2 มีค่า 3 Ω และ R3 มีค่า 4 Ω ความต่างศักย์ในวงจร มีค่า 6 V 4. ข้อใดไม่ถูกต้อง ก. I1 = I2 ข. I2 มากกว่า I3 ค. I1 มากกว่า I3 ง. กระแสไฟฟ้าผ่าน I3 มากที่สุด 5. กระแสไฟฟ้ารวมทั้งหมดมีค่าเท่าใด ก. 1.09 โอห์ม ข. 3.00 โอห์ม ค. 5.50 โอห์ม ง. 6.09 โอห์ม
ไฟฟ้า 23 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน เรื่อง วงจรไฟฟ้า ข้อ ค าตอบ 1 ค 2 ง 3 ค 4 ง 5 ค
ไฟฟ้า 24 บรรณานุกรม บัญชา แสนทว ี. (2548). หน ังส ือเร ียนสาระการเร ียนร ู้พ ื้นฐาน วิทยาศาสตร ์ เล ่ม 6.กร ุงเทพฯ : วัฒนา พาน ิช. ประด ับ นาคแก ้ว และดาวัลย์ เสร ิมบุญสุข. (2555). หน ังส ือเร ียน รายวิชาพ ื้นฐาน วิทยาศาสตร ์ ม.3. กรุงเทพฯ : แม็ค. ฝ่ายวิชาการ พ ีบีซ ี. (2553). ค ู่ม ือเตร ียมสอบวิทยาศาสตร ์ ม.3.กร ุงเทพฯ : พ ีบีซ ี. พ ัชร ินทร ์แสนพลเม ือง. (2555).แบบวัดและบ ันท ึกผลการเร ียนร ู้วิทยาศาสตร ์ม.3.กร ุงเทพฯ : อ ักษร เจร ิญทัศน ์อจท. พ ันธ์ ทองชุมน ุม. (มปป). ค ู่ม ือ วิทยาศาสตร ์ม.ต ้น ภาคค านวณ. กร ุงเทพฯ : ไฮเอ ็ดพ ับลิชชิ่ง. พ ิมพ ันธ์ เดชะ ค ุปต ์และคณะ. (2555). หน ังส ือเร ียน รายวิชาพ ื้นฐาน วิทยาศาสตร ์ ม.3.กร ุงเทพฯ : พัฒนาคุณภาพวิชาการ (พว.). ย ุพา วรยศและคณะ. (2555). หน ังส ือเร ียน รายวิชาพ ื้นฐาน วิทยาศาสตร ์ม.3 เล ่ม 2. พ ิมพ ์คร ั้งที่ 3. กร ุงเทพฯ : อ ักษรเจร ิญทัศน ์อจท. ส่งเสร ิมการสอนวิทยาศาสตร ์และเทคโนโลย ี, สถาบัน (2555). หน ังส ือเร ียน รายวิชาพ ื้นฐาน วิทยาศาสตร ์ 5 ม.3 เล ่ม 1. พ ิมพ ์คร ั้งที่ 2.กร ุงเทพฯ :สกสค ลาดพร ้าว. สมพงศ ์จ ันทร ์โพธิ์ศร ี. (2555). ค ู่ม ือเตร ียมสอบ วิทยาศาสตร ์ ม.3เล ่ม 1.กร ุงเทพฯ : ไฮเอ ็ดพ ับลิชชิ่ง. . (2548). หน ังส ือเร ียนสาระการเร ียนร ู้พ ื้นฐานและเพ ิ่ม เต ิม ฟ ิส ิกส ์3เล ่ม 3. กร ุงเทพฯ : สกสค ลาดพร ้าว.
ไฟฟ้า 25 การเรียนรู้ที่ได้ลงมือท า ด ี กว่าอ่านทบทวนเป็ นสิบคร ้ัง เพราะประสบการณ ์ สร ้ างทกัษะใหเ ้ กิดการจดจา