ชุดที่ 5 ไฟฟ้ากระแสสลับ

1

ก ชุดกิจกรรมวิทยาศาสตร์เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีรายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ชุดนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อส่งเสริมแนวคิดและพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ผู้จัดทำได้เรียบเรียงเนื้อหาความรู้โดยยึดตามหลักสูตร แกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 ซึ่งมีเนื้อหาที่เหมาะสมกับ นักเรียน เพื่อให้นักเรียนได้ใช้ประกอบการเรียน ในห้องเรียนและศึกษาค้นคว้า เพิ่มเติมด้วยตนเอง ชุดกิจกรรมฉบับนี้มีเนื้อหาทั้งหมด 5 เรื่องใหญ่ๆ ได้แก่ แม่เหล็ก และสนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก การประยุกต์ผลของสนามแม่เหล็กต่อขดลวดที่มี กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ ไฟฟ้า กระแสสลับ ชุดกิจกรรมชุดนี้เป็นชุดที่ 5 ใช้ประกอบการเรียนรู้แผนการจัดการ เรียนรู้ที่ 1 ที่มีองค์ประกอบที่สำคัญ คือ แบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน บัตร ความรู้ บัตรกิจกรรม ได้เน้นให้นักเรียนได้สืบเสาะหาความรู้ ได้ฝึกปฏิบัติและ สามารถสร้างองค์ความรู้ด้วยตนเองได้เมื่อผู้เรียนฝึกปฏิบัติกิจกรรมตามขั้นตอนที่ ผู้สอนกำหนดไว้ได้ ผู้จัดทำขอบคุณผู้ที่มีส่วนเกี่ยวกับข้องกับทุกท่านที่ให้คำแนะนำ ให้คำปรึกษา ตรวจสอบความถูกต้องของเนื้อหา จนทำให้ชุดกิจกรรมฉบับนี้ สำเร็จลุล่วงได้ด้วยดี หวังเป็นอย่างยิ่งว่าชุดกิจกรรมการเรียนรู้ฉบับนี้ จะเป็นประโยชน์แก่นักเรียนและ ครูผู้สอนท่านอื่นๆ ที่นำไปใช้ในการพัฒนาการเรียนการสอนให้มีประสิทธิภาพ ต่อไป สายรุ้ง สุวรรณไตรย์

ข เรื่อง หน้า คำนำ ก สารบัญ ข คำชี้แจง .................................................................................................... 1 คำแนะนำสำหรับนักเรียน.......................................................................... 3 ผลการเรียนรู้ และสาระการเรียนรู้เพิ่มเติม................................................. 4 จุดประสงค์การเรียนรู้ชั่วโมงที่ 1-2.............................................................. 5 แบบทดสอบก่อนเรียน เรื่อง ไฟฟ้ากระแสสลับ.......................................... 6 บัตรความรู้1 เรื่อง ค่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ.................... 9 บัตรกิจกรรมที่ 5.1 เรียนรู้เรื่อง ค่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ.. 21 บัตรกิจกรรมที่ 5.2 โจทย์ปัญหา เรื่อง ค่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า กระแสสลับ................................................................................................ 25 จุดประสงค์การเรียนรู้ชั่วโมงที่ 3................................................................. 28 บัตรความรู้2 เรื่อง การผลิตและการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ............................ 29 บัตรกิจกรรมที่ 5.3 เรียนรู้ เรื่อง การผลิตและการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ........ 40 แบบทดสอบหลังเรียน เรื่อง ไฟฟ้ากระแสสลับ.......................................... 43 บรรณานุกรม........................................................................................... 47 ภาคผนวก 49 เฉลยคำตอบแบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน...................................... 50 เฉลยคำตอบบัตรกิจกรรมที่ 5.1-5.3............................................................ 51

1 ชุดกิจกรรมวิทยาศาสตร์เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า กลุ่มสาระการเรียน รู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีรายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เป็น ชุดกิจกรรมที่เน้นการพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหาด้วยวิธีการฝึกให้นักเรียน รู้จักศึกษาค้นคว้าหาความรู้ โดยกระตุ้นให้นักเรียนใช้กระบวนการทางความคิด หา เหตุผลจนค้นพบความรู้สึกหรือแนวทางในการแก้ปัญหาที่ถูกต้องด้วยตนเอง โดย เรียนรู้ตามขั้นตอนที่ระบุไว้ในชุดกิจกรรมด้วยความตั้งใจและมีความซื่อสัตย์ต่อ ตนเอง ซึ่งมีองค์ประกอบ ดังนี้ 1. ขอบข่ายเนื้อหา ชุดกิจกรรมวิทยาศาสตร์ เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี รายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 แบ่งเนื้อหา ออกเป็น 5 เรื่อง ดังนี้ ชุดที่ 1 เรื่อง แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก ชุดที่ 2 เรื่อง แรงแม่เหล็ก ชุดที่ 3 เรื่อง การประยุกต์ผลของสนามแม่เหล็กต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้า ไหลผ่าน ชุดที่ 4 เรื่อง กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ ชุดที่ 5 เรื่อง ไฟฟ้ากระแสสลับ

2 1. เวลาการจัดกิจกรรม ชุดกิจกรรมวิทยาศาสตร์ เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี รายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ใช้เวลาในการจัด กิจกรรม ทั้งหมด15 ชั่วโมง 1. องค์ประกอบของชุดกิจกรรม ชุดกิจกรรมวิทยาศาสตร์เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีรายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ในชุดกิจกรรม ชุดนี้มีองค์ประกอบ ดังนี้ 1. คำชี้แจง 2. คำแนะนำสำหรับนักเรียน 3. สาระและผลการเรียนรู้ 4. สาระสำคัญ จุดประสงค์การเรียนรู้ 5. แบบทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน 6. บัตรความรู้ 7. บัตรกิจกรรมที่ 5.1-5.3 8. เฉลยบัตรกิจกรรม 9. บรรณานุกรม 10. ภาคผนวกเฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน - หลังเรียน

3 ชุดกิจกรรมวิทยาศาสตร์เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีรายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ชุดที่ 5 เรื่อง ไฟฟ้ากระแสสลับ ใช้เวลาในการสอน 3 ชั่วโมง ดังนี้ ⚫ ชั่วโมงที่ 1–2 เรื่อง ค่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ ⚫ ชั่วโมงที่ 3 เรื่อง การผลิตและการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ เพื่อให้นักเรียนทราบบทบาทหน้าที่ของตนเองในขณะที่เรียนจากชุดกิจกรรม ซึ่งนักเรียนต้องปฏิบัติดังนี้ 1. ศึกษาจุดประสงค์การเรียนรู้ให้เข้าใจอย่างละเอียดชัดเจน 2. ทำแบบทดสอบก่อนเรียน จำนวน 10 ข้อ เพื่อประเมินความรู้พื้นฐาน ของนักเรียน 3. ฟังคำแนะนำในการใช้ชุดกิจกรรม ตั้งใจเรียนรู้ตามลำดับขั้นตอนที่กำหนด ไว้ขณะปฏิบัติกิจกรรมร่วมกันเป็นกลุ่มนักเรียนต้องทำงานด้วยความตั้งใจ 4. ลงมือปฏิบัติกิจกรรมตามขั้นตอนในชุดกิจกรรม (ศึกษาบัตรความรู้ และทำบัตรกิจกรรม) ตามขั้นตอน รวมถึงการนำเสนอผลการปฏิบัติกิจกรรม 5. เมื่อนักเรียนทำกิจกรรมครบแล้ว ทำแบบทดสอบหลังเรียน จำนวน 10 ข้อ เพื่อวัดความเข้าใจและเปรียบเทียบความก้าวหน้าทางการเรียนของนักเรียน หมายเหตุครูเป็นที่ปรึกษาคอยชี้แนะ แนะนำในการปฏิบัติกิจกรรม ทุกขั้นตอนอย่างใกล้ชิด

4 รายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ชุดที่ 5 เรื่อง กระแสไฟฟ้าสลับ ผลการเรียนรู้ 1. สังเกต และอธิบายเส้นสนามแม่เหล็ก อธิบายและคำนวณฟลักซ์แม่เหล็ก ในบริเวณที่กำหนดรวมทั้งสังเกตและอธิบายสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า ในลวดตัวนำเส้นตรงและโซเลนอยด์ได้ 2. อธิบาย และคำนวณแรงแม่เหล็กที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ ในสนามแม่เหล็กแรงแม่เหล็กที่กระทำต่อเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและวางใน สนามแม่เหล็ก รัศมีความโค้งของการเคลื่อนที่เมื่อประจุเคลื่อนที่ตั้งฉากกับ สนามแม่เหล็ก รวมทั้งอธิบายแรงระหว่างเส้นลวดตัวนำคู่ขนานที่มีกระแสไฟฟ้า ผ่านได้ 3. อธิบายหลักการทำงานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง รวมทั้งคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องได้ 4. สังเกต และอธิบายการเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ กฎการเหนี่ยวนำของฟารา เดย์ และคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งนำความรู้เรื่องอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ ไปอธิบายการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ 5. อธิบายและคำนวณความต่างศักย์อาร์เอ็มเอสและกระแสไฟฟ้าอาร์เอ็มเอสได้ 6. อธิบายหลักการทำงานและประโยชน์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส การแปลงอีเอ็มเอฟของหม้อแปลง และคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องได้ ไปศึกษาจุดประสงค์ การเรียนรู้พร้อม ๆ กันค่ะ

5 เรื่อง ค่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ด้านความรู้ (K) 1. นักเรียนสามารถอธิบายลักษณะของไฟฟ้ากระแสสลับและสรุป ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสกับเวลา และความต่างศักย์กับเวลา ที่มีค่าการเปลี่ยนค่า ในรูปของฟังก์ชันไซน์ได้ ด้านทักษะ/กระบวนการ (P) 2. นักเรียนสามารถทำกิจกรรมภาคปฏิบัติเพื่อเขียนแผนภาพเฟสเซอร์และใช้ แผนภาพเฟสเซอร์ในการแก้ปัญหาเกี่ยวกับไฟฟ้ากระแสสลับได้ 3. นักเรียนสามารถคำนวณหาแรงกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่ง เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กจากโจทย์ที่กำหนดให้ได้ 4. นักเรียนมีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 5. นักเรียนมีทักษะกระบวนการทำงานเป็นกลุ่ม ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 6. นักเรียนมีความซื่อสัตย์สุจริต มีวินัย ใฝ่เรียนรู้อยู่อย่างพอเพียง มุ่งมั่น ในการทำงานและมีจิตสาธารณะ

6 เรื่อง ไฟฟ้ากระแสสลับ ......................................................................................................................... รายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 คำชี้แจง แบบทดสอบเป็นปรนัย จำนวน 10 ข้อ รวม 10 คะแนน คำสั่ง ให้นักเรียนทำเครื่องหมายกากบาท () ที่นักเรียนเห็นว่าถูกต้องที่สุด เพียงคำตอบเดียวลงในกระดาษคำตอบ 1. โวลต์มิเตอร์ตัวหนึ่งอ่านค่าความต่างศักย์ของไฟบ้านซึ่งเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 50 เฮิรตซ์ได้ 200 โวลต์ ถ้า V เป็นค่าความต่างศักย์ระหว่างคู่สายที่เวลา t ใด ๆ ข้อใด ต่อไปนี้ แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง V และ t ได้ถูกต้อง ก. V = 283 sin 100 t ข. V = 200 sin 100 t ค. V = 283 sin 50 t ง. V = 200 sin 50 t 2. ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับดังรูป ถ้าโวลต์มิเตอร์V อ่านค่าความต่างศักย์ได้ 200 V จงหากระแสสูงสุดที่ผ่านความต้านทาน R ก. 0.70 A ข. 1.41 A ค. 2.0 A ง. 2.8 A 3. ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ 50 เฮิร์ตซ์ ดังรูป ถ้าโวลต์มิเตอร์ V อ่านค่า ความต่างศักย์ได้ 200 โวลต์ แอมมิเตอร์A จะอ่านค่ากระแสได้กี่แอมแปร์ ก. 4.0 A ข. 3.0 A ค. 2.0 A ง. 1.0 A

7 4. จงพิจารณาข้อความต่อไปนี้ 1. ค่ากระแสและค่าความต่างศักย์ของไฟฟ้า กระแสสลับที่เรียกว่า ค่ายังผล เป็นค่าเดียวกับค่าที่มิเตอร์อ่านได้ 2. ค่ากระแสสลับที่อ่านได้จากมิเตอร์ หมายถึง ค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยของ กำลังสองของกระแสสลับ 3. ค่ายังผลของต่างความต่างศักย์ไฟฟ้าในบ้าน คือ 220 โวลต์ ข้อความที่ถูกต้องคือ ก. 1, 2 และ 3 ข. 1 และ 3 ค. 3 เท่านั้น ง. คำตอบเป็นอย่างอื่น 5. โวลต์มิเตอร์ กระแสสลับอันหนึ่งต่อคร่อมกับตัวต้านทาน 20 โอห์ม วัดความต่าง ศักย์ได้ 10 2 V กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่านตัวต้านทางมีค่าเท่าใด ก. 1 A ข. 2 A ค. 10 A ง. 10 2 A 6. วงจรไฟฟ้ากระแสสลับมีตัวความต้านทานขนาด 30 โอห์ม ต่ออนุกรมกับขดลวด เหนี่ยวนำขนาด 20 mH ถ้าแหล่งกำเนิดกระแสสลับมีอัตราเร็วเชิงมุม 1000 เรเดียน/วินาที และวัดกระแสในวงจรได้ 5.0 A ในวงจรควรจะมีค่าความต้านทาน เชิงซ้อนกี่โอห์ม ก. 36 ข. 45 ค. 50 ง. 56 7. จากโจทย์ข้อ 6 ความต่างศักย์ที่วัดคร่อมขดลวดเหนี่ยวนำจะมีค่ากี่โวลต์ ก. 150 V ข. 20 13 V ค. 180 V ง. 30 13 V

8 8. จงหาค่ากำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้าที่แสดง ดังรูป โดยกำหนดให้ X =10 C และ X =5 L ก. 0 วัตต์ ข. IV วัตต์ ค. + 2 2 L C V V X X วัตต์ ง. − 2 2 L C V V X X วัตต์ 9. ขดลวดเหนี่ยวนำขนาด 45 mH ต่อคร่อมวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความต่างศักย์ 12.6 V มีกระแสไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ 0.01 A แสดงว่าวงจรไฟฟ้านี้มีความถี่ เท่าใด ก. Hz 1400 ข. Hz 14000 ค. Hz 1200 ง. Hz 12000 10. จากรูป จงหาความต้านทานรวม AB เมื่อกำหนดให้ตัวเหนี่ยวนำทุกตัวมีค่าเท่ากัน เท่ากับ 20 mH และความถี่เชิงมุมกระแสสลับเป็น 300 rad/s ก. 410 ข. 650 ค. 820 ง. 970 **********************************************

9 เมื่อขดลวดหมุนจะได้แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เปลี่ยนค่าตามเวลาในรูปฟังก์ชัน ไซน์โดยจำนวนรอบต่อวินาทีที่ขดลวดหมุนหรือจำนวนรอบในการเปลี่ยนค่าซ้ำเดิม ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในเวลา 1 วินาที เรียกว่า ความถี่ (frequency ; f ) ส่วนเวลา ที่ขดลวดหมุนครบ 1 รอบ หรือเวลาที่แรงเคลื่อนที่ไฟฟ้าเปลี่ยนค่าซ้ำเดิมในแต่ละ รอบ เรียกว่า คาบ (period ; T) ของไฟฟ้ากระแสสลับ ขณะที่ขดลวดไปเป็นมุม จากตำแหน่งที่ระนาบหน้าตัดของขดลวดตั้งฉาก กับสนามแม่เหล็ก แรงเคลื่อนที่ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าเป็น sin m = สมการ (1) เมื่อ เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ และ m เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุด ถ้าขดลวดหมุนด้วยความเร็วเชิงมุม เรเดียนต่อวินาที(rad/s) จะได้ = t แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับจึงเปลี่ยนค่าตามเวลาตามสมการ sin t m = สมการ (2)

10 ในสมการที่ 2 เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ความถี่เชิงมุมของแรงเคลื่อนไฟฟ้า กระแสสลับ ซึ่งมีความสัมพันธ์กับความถี่และคาบ ดังสมการ 2 2 f T = = เมื่อต่อตัวต้านทานเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ จะมีกระแสไฟฟ้า ผ่านตัวต้านทานและเกิดความต่างศักย์ระหว่างทั้งสองของตัวต้านทาน โดยความต่าง ศักย์และกระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนค่าตามเวลาในรูปฟังก์ชันไซน์เช่นเดียวกับ แรงเคลื่อนไฟฟ้า ดังสมการ I I t sin m = สมการ (3) V V t sin m = สมการ (4) V และ I คือ ความต่างศักย์ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่เวลา t ใดๆ Vm และ Im คือ ความต่างศักย์สูงสุดและกระแสไฟฟ้าสูงสุด คือ อัตราเร็วเชิงมุมการหมุนขดลวด

11 1. ค่ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย การนำค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น กระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ ไปหาค่ากำลังสองเฉลี่ย แล้วนำไปหาค่ารากที่สอง ค่านั้นจะเรียกว่า ค่ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย หรือ ค่า rms (root mean square) ค่า rms เป็นค่าที่หาได้จากการทดลองซึ่งเรียกว่า ค่ายังผล (effective value) และโดยทั่วไปมิเตอร์ที่ใช้วัดกระแสจะออกแบบมาเพื่อใช้วัดค่า rms โดยตรง ดังนั้น ค่าที่ได้จากการใช้มิเตอร์วัดที่เรียกว่า ค่ามิเตอร์(meter value) จึงเป็นค่า rms ด้วย ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างค่า rms และ ค่าสูงสุด (maximum value) ของกระแสไฟฟ้า และความต่างศักย์จะเป็นไปตามสมการ 2 m Ims I = สมการ (4) 2 V m ms V = สมการ (5) Vrms คือ ค่ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ยของความต่างศักย์ I rms คือ ค่ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ยของกระแสไฟฟ้า

12 2. ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำใน วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ 2.1 ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ภาพที่ 1 วงจรไฟฟ้าที่มีเพียงตัวต้านทานต่ออยู่กับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า กระแสสลับ ที่มาภาพ คลังภาพ อจท. หน้า 65 จากภาพที่ 1 เมื่อมีไฟฟ้ากระแสสลับ ( I ) ไหลผ่านตัวต้านทาน ( R ) จะเกิด ความต่างศักย์คร่อมตัวต้านทาน ( R V ) ดังนั้น ค่าความต่างศักย์สูงสุด ( m V ) และ ค่ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย ( rms V ) เป็น m Vm = I R สมการ (6) rms Vrms = I R สมการ (7)

13 ความต่างศักย์ตกคร่อมตัวต้านทานที่เวลาใด ๆ ( R V ) และกระแสไฟฟ้าที่ ไหลผ่านตัวต้านทานที่เวลาใด ๆ ( R I ) สามารถหาได้จากสมการ sin m I R = I t สมการ (8) sin m V R =V t สมการ (9) เมื่อนำสมการ R V และ R I มาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์กับเวลา ( t ) จะได้ดังภาพที่ 2 ซึ่งจะเห็นได้ว่า กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านมีเฟสเดียวกันกับ ความต่างศักย์ ภาพที่ 2 การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์ตกคร่อม ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ที่มาภาพ คลังภาพ อจท. หน้า 66

14 2.2 ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ภาพที่ 3 วงจรไฟฟ้าที่มีเพียงตัวต้านทานต่ออยู่กับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า กระแสสลับ ที่มาภาพ คลังภาพ อจท. หน้า 66 จากภาพที่ 3 เมื่อมีกระแสไฟฟ้าสลับ ( I ) ไหลผ่านตัวเก็บประจุ( C ) จะเกิด ความต่างศักย์คร่อมตัวเก็บประจุ( C V ) กำหนดให้ C X คือ ความต้านทานเชิงความจุ(capacitive reactance) ซึ่งหาได้จากสมการ 1 2 X C I C fC = = สมการ (10) C คือ ค่ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ยของความต่างศักย์ f คือ ค่ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ยของกระแสไฟฟ้า

15 ดังนั้น ค่าความต่างศักย์สูงสุดตกคร่อมตัวเก็บประจุ ( m V ) และค่ารากที่สอง ของกำลังสอง เฉลี่ยของความต่างศักย์ ( rms V ) จะเป็นไปตามสมการ m C Vm = I X สมการ (10) rms C Vrms = I X สมการ (11) ความต่างศักย์ตกคร่อมตัวเก็บประจุที่เวลาใด ๆ ( C V ) กระแสไฟฟ้าที่ไหล ผ่านตัวเก็บประจุที่เวลาใด ๆ ( C I ) สามารถหาได้จากสมการ sin( ) 2 C m I I t = + สมการ (12) sin C m V V t = สมการ (13) เมื่อนำสมการ C V และ C I มาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์กับเวลา ( t ) จะได้ดังภาพที่ 4 ซึ่งจะเห็นได้ว่า กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุมีเฟสนำความ ต่างศักย์เป็นมุม 2 เรเดียน หรือ 90 องศา

16 ภาพที่ 4 การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์ตกคร่อม ตัวเก็บประจุในวงจร ที่มาภาพ คลังภาพ อจท. หน้า 67 2.3 ตัวเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ภาพที่ 5 วงจรไฟฟ้าที่มีเพียงตัวเหนี่ยวนำต่ออยู่กับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า กระแสสลับ ที่มาภาพ คลังภาพ อจท. หน้า 67 จากภาพที่ 5 เมื่อมีกระแสไฟฟ้าสลับ ( I ) ไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ ( L ) จะเกิดความต่างศักย์คร่อมตัวเก็บประจุ ( I V )

17 กำหนดให้ L X คือ ความต้านทานเชิงเหนี่ยวนำ (inducive reactance) ซึ่งหาได้จากสมการ 2 L X L fL = = สมการ (14) L คือ ค่าความเหนี่ยวนำของขดลวด มีหน่วยเป็น เฮนรี (H) f คือ ความถี่กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hz) ดังนั้น ค่าความต่างศักย์สูงสุดตกคร่อมขดลวดเหนี่ยวนำ ( m V ) และค่ารากที่ สองของกำลังสองเฉลี่ยของความต่างศักย์( rms V ) จะเป็นไปตามสมการ m m L V = I X สมการ (15) rms rms L V = I X สมการ (16) ความต่างศักย์ตกคร่อมขดลวดเหนี่ยวนำที่เวลาใด ๆ ( L V ) และกระแสไฟฟ้า ที่ไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำที่เวลาใด ๆ ( L I ) สามารถหาค่าได้จากสมการ sin L m I = I t สมการ (17) sin 2 L m V V t = + สมการ (18)

18 เมื่อนำสมการ L V และ L I มาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์กับเวลา ( t ) จะได้ดังภาพที่ 6 ซึ่งจะเห็นได้ว่า กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำมีเฟส ตามความต่างศักย์เป็นมุม 2 เรเดียน หรือ 90 องศา ภาพที่ 6 การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์ตกคร่อม ตัวเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ที่มาภาพ คลังภาพ อจท. หน้า 68 3. กำลังไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ เนื่องจากกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์วงจรไฟฟ้ากระแสสลับเปลี่ยนไป ตามเวลา ดังนั้น จึงนิยมบอกค่ากำลังไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเป็นค่า กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย และยังต้องคำนึงถึงความแตกต่างระหว่างเฟสของกระแสไฟฟ้าที่ไม่ ตรงกับเฟสของความต่างศักย์ ซึ่งค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ย สามารถคำนวณได้จากสมการ cos rms rms P= I V P คือ กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย มีหน่วยเป็นวัตต์(W) rms I คือ กระแสไฟฟ้า rms มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) rms V คือ ความต่างศักย์ rms มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)

19 ค่า cos เรียกว่า ตัวประกอบกำลัง (power factor) เพราะมีผลต่อ การเปลี่ยนของค่ากำลังไฟฟ้าเฉลี่ย ตัวประกอบกำลังมีค่าอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 เนื่องจาก ความต่างเฟสระหว่างกระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์มีค่าอยู่ในช่วง 0 ถึง 2 เรเดียน โดยตัวประกอบกำลังจะมีค่าเท่ากับ 1 เมื่อ =0 เรเดียน (กรณีที่ กระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์มีเฟสตรงกัน) และจะมีค่าน้อยกว่า 1 เมื่อ 0 เรเดียน (กรณีที่กระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์มีเฟสไม่ตรงกัน) ตัวอย่างโจทย์ที่ 1 หม้อแปลงลูกหนึ่งมีขดลวด 2 ขด ที่มีจำนวนรอบ 600 รอบ และ 40 รอบ นำไปต่อกับ แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับความต่างศักย์ 220 โวลต์จงหาอีเอ็มเอฟที่เกิดขึ้น ด้านขดลวดทุติยภูมิในกรณีที่ต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับ ก. ขดลวด 600 รอบ ข. ขดลวด 40 รอบ แนวคิด หาอีเอ็มเอฟ ด้านขดลวดทุติยภูมิจากความสัมพันธ์ จากสมการ 2 1 = N2 N1 วิธีทำ ก. เมื่อต่อความศักย์ 220 โวลต์ ที่ขดลวดด้าน 600 รอบ จากสมการ 2 1 = N2 N1 หรือ 2 = N2 1 N1 แทนค่า 2 = (40)(220V) 600 = 14.67V

20 วิธีทำ ข. เมื่อสลับด้านโดยต่อด้านที่มี 40 รอบ เข้ากับอีเอ็มเอฟ 220 โวลต์ จากสมการ 2 = N2 2 N1 แทนค่า 2 = (600)(220V) 40 = 3300V ดังนั้น ก. อีเอ็มเอฟด้านขดลวดทุติยภูมิ เท่ากับ 14.67 โวลต์ ข. อีเอ็มเอฟด้านขดลวดทุติยภูมิ เท่ากับ 3300 โวลต์ ตัวอย่างโจทย์ที่ 2 วงจรไฟฟ้ากระแสสลับต่อแบบอนุกรมกับตัวต้านทาน R ขนาด 20 กิโลโอห์ม พบว่า ความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงสุดมีค่า 220 โวลต์ จงหากระแสไฟฟ้าสูงสุดในวงจร วิธีทำ จากโจทย์วาดภาพประกอบ ดังนี้ WDC = WAC จาก Im = Wm R = 3 220 20 10 = -3 11 10 A = 11 mA ดังนั้น กระแสไฟฟ้าสูงสุดในวงจรนี้เท่ากับ 11 มิลลิแอมแปร์

21 รายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชื่อ-นามสกุล........................................................................ เลขที่ ......... ชั้น ม.6 คำชี้แจง ให้นักเรียนตอบคำถามต่อไปนี้ให้ถูกต้อง 1. ในวงจรไฟฟ้าที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับต่อตัวต้านทาน 100 โอห์ม ถ้าใช้ โวลต์มิเตอร์กระแสสลับวัดความต่างศักย์ตกคร่อมตัวต้านทานได้ 20 โวลต์ กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ผ่านตัวต้านทานมีค่าเท่าใด และถ้าใช้แอมมิเตอร์วัด กระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวต้านทานจะวัดได้เท่าใด ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 2. ถ้ากระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับวงจรหนึ่งที่มีเพียงตัวต้านทานซึ่งมี ความต้านทาน 500 โอห์ม ต่ออยู่กับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีค่าเป็น i = (3.6A)sin180t จงเขียนสมการความต่างศักย์ตกคร่อมตัวต้านทานขณะเวลาใดๆ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 3. ตัวเก็บประจุซึ่งต่ออยู่กับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีความต้านทานเชิงความจุ 100 โอห์ม ที่ความถี่ 60 เอิรตซ์ จงหาความต้านเชิงความจุมีค่าเท่าใดที่ความถี่ 400 เฮิรตซ์ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ เรียนรู้เรื่อง ค่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า กระแสสลับ

22 4. จากวงจรไฟฟ้า ดังภาพ ความต่างศักย์ขณะเวลาหนึ่งในวงจรมีค่าเป็น V(t) = 99 sin377t และความต่างศักย์ตกคร่อมตัวเก็บประจุเมื่อวัดด้วยโวลต์มิเตอร์ ปรากฏว่า อ่านค่าได้ 30 โวลต์ ถ้านำโวลต์มิเตอร์ไปวัดคร่อมตัวเหนี่ยวนำจะอ่านค่าได้เท่าใด .......................................................................... .......................................................................... .......................................................................... 5. จากวงจรไฟฟ้า ดังภาพ จงหา ก. ความต้านทานเชิงซ้อน ข. กระแสไฟฟ้าในวงจร ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 6. จากวงจรไฟฟ้า ดังภาพ กำหนดให้ R = 150 โอห์ม VR = 300 โวลต์ และ XL = 80 โอห์ม จงหา ก. กระแสไฟฟ้าในวงจร ข. ความต่างศักย์รวมในวงจร ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 7. จงหาค่ากระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า ดังภาพ ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. .............................................................................

23 8. จากวงจรไฟฟ้า ดังภาพ กำหนดให้ R = 72 โอห์ม และ XL = 96 โอห์ม จงหา ก. กระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำ ข. กระแสไฟฟ้าที่แหล่งกำเนิดจ่ายผ่านวงจร ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 9. จงหากำลังไฟ้ฟ้าที่สูญเสียไปในวงจรไฟฟ้า ดังภาพ กำหนด R = 40 โอห์ม XL = 60 โอห์มและ XC = 30 โอห์ม ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 10. จากภาพ จงหากำลังไฟฟ้าที่สูญเสียไปในวงจร ถ้าไฟฟ้ากระแสสลับที่จ่ายผ่านตัว ต้านทานและตัวเหนี่ยวนำมีความถี่เชิงมุม 500 เรเดียนต่อวินาที ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

24 เกณฑ์การประเมินบัตรกิจกรรมที่ 5.1 1. เกณฑ์การประเมิน รายการ คะแนน 1. เขียนแสดงคำตอบถูกต้อง 2. เขียนแสดงคำตอบไม่ถูกต้อง 1 0 2. เกณฑ์การตัดสินระดับคุณภาพ ช่วงคะแนน ระดับคุณภาพ ระดับคุณภาพ 8 – 10 3 ☺ = ดี 5 – 7 2 = พอใช้ 0 – 4 1 = ปรับปรุง 3. นักเรียนต้องได้คะแนนในระดับคุณภาพ 3 ขึ้นไป ถือว่า ผ่านเกณฑ์

25 รายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชื่อ-นามสกุล........................................................................ เลขที่ ......... ชั้น ม.6 คำชี้แจง ให้นักเรียนแสดงวิธีหาคำตอบให้ถูกต้อง 1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องหนึ่งประกอบด้วยขดลวดที่มีพื้นที่หน้าตัด 0.25 ตาราง เมตร มีจำนวนของขดลวด 200 รอบ วางอยู่ในสนามแม่เหล็กที่มีความเข้ม 100 เทสลา ถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุด 5,000 โวลต์ ก. ขดลวดจะหมุนด้วยความถี่เท่าไร ข. แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเมื่อเวลาผ่านไป 2 นาที จะมีค่าเท่าไร ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... โจทย์ปัญหา เรื่อง ค่าปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า กระแสสลับ

26 2. วงจรไฟฟ้ากระแสสลับมีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเวลาดังสมการ v=150 2 V sin 440 t ค่ายังผลของความต่างศักย์และความถี่ของไฟฟ้าและ กระแสสลับมีค่าเท่าไร ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 3. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสูงสุด 30 โวลต์ มีความถี่ 50 เฮิรตซ์ ถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้ ต่อกับวงจรที่มีตัวต้านทาน 10 โอห์ม ค่ากระแสไฟฟ้าที่อ่านจากมิเตอร์และ กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่านตัวต้านทานนี้มีค่าเท่าไร ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... .......................................................................................................................

27 เกณฑ์การประเมินบัตรกิจกรรมที่ 5.2 1. เกณฑ์การประเมิน รายการ คะแนน การเขียนประโยคสัญลักษณ์ 1. เขียนประโยคสัญลักษณ์ถูกต้อง 2. เขียนประโยคสัญลักษณ์ได้ถูกต้องแต่ไม่สมบูรณ์ 3. เขียนประโยคสัญลักษณ์ไม่ถูกต้อง 2 1 0 การเขียนแสดงวิธีทำ 1. เขียนแสดงวิธีทำได้ถูกต้อง ชัดเจน 2. เขียนแสดงวิธีทำได้แต่ไม่สมบูรณ์ 3. เขียนแสดงวิธีทำไม่ถูกต้อง 2 1 0 การแสดงคำตอบ 1. เขียนแสดงคำตอบถูกต้อง 2. เขียนแสดงคำตอบไม่ถูกต้อง 1 0 2. เกณฑ์การตัดสินระดับคุณภาพ ช่วงคะแนน ระดับคุณภาพ ระดับคุณภาพ 12 – 15 3 ☺ = ดี 8 – 11 2 = พอใช้ 0 – 7 1 = ปรับปรุง 3. นักเรียนต้องได้คะแนนในระดับคุณภาพ 3 ขึ้นไป ถือว่า ผ่านเกณฑ์

28 เรื่อง การผลิตและการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ด้านความรู้ (K) 1. นักเรียนสามารถอธิบายหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส และการส่งไฟฟ้ากระแสสลับไปตามบ้านเรือนได้ ด้านทักษะ/กระบวนการ (P) 2. นักเรียนสามารถทำกิจกรรมภาคปฏิบัติเพื่อคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่ เกี่ยวข้องกับการผลิตและการส่งไฟฟ้ากระแสสลับได้ 3. นักเรียนมีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 4. นักเรียนมีทักษะกระบวนการทำงานเป็นกลุ่ม ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 5. นักเรียนมีความซื่อสัตย์สุจริต มีวินัย ใฝ่เรียนรู้อยู่อย่างพอเพียง มุ่งมั่น ในการทำงานและมีจิตสาธารณะ

29 ในหัวข้อที่ผ่านมา นักเรียนได้ศึกษาเกี่ยวกับการทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสสลับ โดยการหมุนขดลวดเพื่อทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวดมีการเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้การทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสสลับโดยการหมุนแม่เหล็กเพื่อให้ฟลักซ์ แม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวดมีการเปลี่ยนแปลงได้หรือไม่ และการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไปยังบ้านเรือนที่อยู่ไกลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำได้อย่างไร จะได้ศึกษาในหัวข้อต่อไป 1. การผลิตไฟฟ้ากระแสสลับ ภาพที่ 1 ตัวอย่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ที่มาภาพ คลังภาพ สสวท 90

30 การผลิตไฟฟ้ากระแสสลับโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นเป็นการเปลี่ยนพลังงาน กลเป็นพลังงานไฟฟ้า ด้วยการทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวดมีการ เปลี่ยนแปลงเพื่อทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสสลับสามารถทำได้ทั้งการหมุนขดลวดตัด ผ่านฟลักซ์แม่เหล็ก และหมุนแท่งแม่เหล็กเพื่อทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กตัดผ่านขดลวด เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับของรถจักรยานบางรุ่น ดังภาพที่ 1 (ก) โดยมี ส่วนประกอบ ดังภาพที่ 1 (ข) การผลิตไฟฟ้ากระแสสลับด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีขดลวด 1 ชุด ไฟฟ้า กระแสสลับที่ผลิตได้จะถูกส่งจากเครื่องกำเนิดด้วยสายส่ง 2 เส้น เรียกระบบไฟฟ้า กระแสสลับ 1 เฟส แต่โรงไฟฟ้าจะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีขดลวด 3 ชุด ในการ หมุนแม่เหล็กแต่ละรอบทำให้สามารถผลิตไฟฟ้ากระแสสลับออกมาทั้ง 3 ชุด เรียก ระบบไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส ซึ่งมีรายละเอียด ดังนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้งานตามโรงไฟฟ้าจะเป็นเครื่องกำเนิด ไฟฟ้า 3 เฟสมีขดลวดตัวนำอยู่ 3 ชุด โดยแนวแกนของขดลวดแต่ละชุดทำมุม 120 องศา ซึ่งกันและกันในลักษณะ ดังภาพที่ 2 (ก) ภาพที่ 2 แบบจำลองเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3 เฟส ที่มาภาพ คลังภาพ สสวท 91 จากภาพที่ 2 (ข) สายไฟฟ้าเส้นที่ 1.1 2.1 และ 3.1 ของแต่ละขด จะต่อรวมกัน เรียกว่า สายนิวทรัล (neutral line) และต่อลงดินที่โรงไฟฟ้า เรียกว่า สายดิน ส่วน สายไฟฟ้าเส้นที่ 1.2 2.2 และ 3.2 ของแต่ละขด จะมีอีเอ็มเอฟไฟฟ้ากระแสสลับ เปลี่ยนแปลงตามการหมุนของแม่เหล็กเมื่อเทียบกับสายนิวทรัล จึงมีสายไฟฟ้าที่ต่อ ออกจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส จำนวน 4 เส้น

31 เมื่อพิจารณาการหมุนแท่งแม่เหล็กครบ 1 รอบ สนามแม่เหล็กจะเหนี่ยวนำให้ เกิดไฟฟ้ากระแสสลับออกมาจากขดลวดทั้งสามชุด แต่เนื่องจากขดลวดทั้งสามมี แนวแกนของขดลวดทำมุมกัน 120 องศา ดังนั้นอีเอ็มเอฟไฟฟ้ากระแสสลับที่เกิดขึ้น ในขดลวดแต่ละชุด จะมีค่าสูงสุดไม่พร้อมกัน สามารถเขียนกราฟระหว่างอีเอ็มเอฟ กับเวลาของขดลวดแต่ละชุดได้ ดังภาพที่ 3 ภาพที่ 3 กราฟอีเอ็มเอฟจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3 เฟส ที่มาภาพ คลังภาพ สสวท 92 จากกราฟ อธิบายได้ว่าไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3 เฟส จะมีเฟสของอีเอ็ม เอฟไฟฟ้ากระแสสลับจากขดลวดแต่ละชุดต่างกัน 120 องศา ในการผลิตไฟฟ้ากระแสสลับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3 เฟส ประกอบด้วย สายไฟฟ้า 4 เส้น แต่ในการส่งไฟฟ้าจากโรงผลิตไปยังสถานีไฟฟ้าย่อย สายนิวทรัล จะถูกต่อลงดินที่โรงผลิต ทำให้เหลือสายไฟฟ้าที่ใช้ในการส่งไฟฟ้า 3 เฟส จำนวน 3 เส้น ดังภาพที่ 4 ภาพที่ 4 โรงไฟฟ้าถึงสถานีไฟฟ้าต้นทาง ที่มาภาพ คลังภาพ สสวท 93

32 ข้อดีของการผลิตและการส่งไฟฟ้า 3 เฟส คือ การผลิตไฟฟ้าด้วยเครื่องกำเนิด ไฟฟ้า 3 เฟส ให้พลังงานไฟฟ้ามากกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1 เฟส เมื่อใช้พลังงานใน การผลิตเท่ากัน และการส่งกำลังไฟฟ้าจะถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ทำให้ใช้จำนวน สายไฟฟ้าลดลงเมื่อเทียบกับการส่งไฟฟ้า 1 เฟส 3 ชุด และการส่งไฟฟ้า 3 เฟส ทำให้ กระแสรวมน้อยกว่าการส่งไฟฟ้า 1 เฟส เมื่อส่งด้วยพลังงานที่เท่ากัน จึงขดลวด สายไฟฟ้าและเสาที่ใช้ส่งได้ ซึ่งช่วยให้มีประสิทธิภาพในการผลิตและการส่งฟลังงาน ไฟฟ้า นอกจากนี้หากเฟสใดเฟสหนึ่งเกิดปัญหาก็ยังสามารถใช้ไฟฟ้าเฟสอื่นได้ ตามปกติ ซึ่งถ้าเป็นการส่งกำลังไฟฟ้าเพียงเฟสเดียวเมื่อไฟฟ้าขัดข้องจะไม่สามารถ ใช้ไฟฟ้าได้เลย 2. การสูญเสียกำลังไฟฟ้าในสายไฟฟ้า เนื่องจากสายไฟฟ้ามีความต้านทาน R ดังนั้น กระแสไฟฟ้า I ที่ผ่าน สายไฟฟ้าจะทำให้เกิดการสูญเสียกำลังไฟฟ้า Ploss ที่ความต้านทานในสายไฟฟ้าใน รูปความร้อน ตามสมการ 2 P I R loss = จะเห็นได้ว่า การสูญเสียกำลังไฟฟ้ากับความต้านทานในสายไฟฟ้าขึ้นกับ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านสายไฟฟ้า ดังนั้นถ้าต้องการให้สูญเสียกำลังไฟฟ้าในสายไฟฟ้า น้อย จะต้องให้กระแสไฟฟ้าที่ผ่านสายไฟฟ้ามีค่าน้อย ๆ ขณะเดียวกันการส่งกำลังไฟฟ้าผ่านสายไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าและ ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ใช้ส่ง ตามสมการ P IV = การส่งกำลังไฟฟ้าปริมาณมากจากโรงไฟฟ้าผ่านสายไฟฟ้าเป็นระยะทางไกล ให้มีการสูญเสียกำลังไฟฟ้าในสายไฟฟ้าน้อย จะต้องส่งกำลังไฟฟ้าด้วยกระแสไฟฟ้า น้อย จึงต้องใช้ความต่างศักย์สูง ซึ่งจะได้ศึกษาจากตัวอย่าง

33 ตัวอย่างโจทย์ที่ 1 การส่งไฟฟ้า 88 กิโลวัตต์ จากต้นทาง ถ้ากำหนดให้สายไฟฟ้าที่ใช้ส่งมีความ ต่างศักย์ 0.25 โอห์ม หากส่งกำลังไฟฟ้าจำนวนนี้เป็นเวลา 10 วินาที จงหาพลังงานที่ สูญเสียไปในสายไฟฟ้า เมื่อส่งด้วยความต่างศักย์ต่อไปนี้ ก. 220 โวลต์ ข. 22 000 โวลต์ แนวคิด หากระแสไฟฟ้าจากความต่างศักย์ที่ใช้ส่ง ตามสมการ P IV = และพลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียในสายไฟฟ้าเนื่องจากความต้านทาน ตามสมการ loss W P t = และ 2 loss P = I R วิธีทำ ก. หากระแสไฟฟ้าได้ ดังนี้ I = P V เมื่อส่งไฟฟ้าด้วยความต่างศักย์ 220 โวลต์ I = 3 88 10 220 W V = 400 A หาพลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียในสายไฟฟา จากสมการ W = loss P t และ loss P = 2 I R จะได้ W = 2 IRt W = 2 (400 ) (0.25 )(10 ) A s = 400 000 J ข. เมื่อส่งไฟฟ้าด้วยความต่างศักย์ 22 000 โวลต์ หากระแสไฟฟ้า ดังนี้ I = 3 88 10 22 000 W V = 4 A

34 หาพลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียในสายไฟฟ้า จากสมการ W = 2 IRt = 2 (4 ) (0.25 )(10 ) A s = 40 J ตอบ ก. เมื่อส่งความต่างศักย์ 220 โวลต์ สูญเสียพลังงานในสายไฟฟ้า เท่ากับ 400 000 จูล ข. เมื่อส่งด้วยความต่างศักย์ 22 000 โวลต์ สูญเสียพลังงานในสายไฟ เท่ากับ 40 จูล จากตัวอย่าง แสดงให้เห็นว่า การส่งไฟฟ้ากระแสสลับที่มีกำลังไฟฟ้ามาก ไป ระยะทางไกล ๆ ต้องส่งไฟฟ้าด้วยความต่างศักย์สูงเพื่อให้กระแสไฟฟ้าต่ำ ทำให้มีการ สูญเสียพลังงานไฟฟ้าไปกับความต้านทานของสายไฟฟ้าน้อย และสามารถใช้สาย ส่งไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กลง อย่างไรก็ตาม ถ้าความต่างศักย์สูงมากเกินไป สนามไฟฟ้าระหว่างสายจะทำให้ อากาศบริเวณระหว่างสายไฟฟ้าแตกตัวเป็นประจุไฟฟ้ามีสภาพเป็นตัวนำไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างสายส่งไฟฟ้า ซึ่งเป็นสาเหตุการสูญเสียพลังงาน ไฟฟ้าอีกแบบหนึ่ง นอกจากนี้เมื่อฝนตกก็อาจมีอันตรายเนื่องจากไฟฟ้ารั่วลงมาตาม เสาไฟฟ้าที่เป็นโลหะได้ ดังนั้น ความต่างศักย์ที่จะใช้ส่งกระแสไฟฟ้าจากโรงผลิต ไฟฟ้าจึงต้องมีค่าเหมาะสม ซึ่งจะได้ศึกษาต่อไปนี้ 3. การส่งกำลังไฟฟ้า การส่งกำลังไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าจนถึงผู้ใช้ไฟฟ้าจะมีการปรับค่าความต่างศักย์ ทั้งการปรับค่าความต่างศักย์ให้สูงขึ้นเพื่อลดการสูญเสียในการส่งกำลังไฟฟ้าไป ไกล ๆ และปรับค่าความต่างศักย์ให้น้อยลงให้เหมาะสมกับการใช้งาน มีลำดับ ขั้นตอนการปรับค่าควาวมต่างศักย์ ดังภาพที่ 5

35 ภาพที่ 5 แผนภาพแสดงการส่งไฟฟ้าจากโรงผลิตไฟฟ้าสู่บ้านเรือน ที่มาภาพ คลังภาพ สสวท 95 การส่งพลังงานไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตจากโรงไฟฟ้า เพื่อให้ส่ง กำลังไฟฟ้าได้ไกลและลดการสูญเสียกำลังไฟฟ้าในการส่ง จะต้องเพิ่มความต่างศักย์ ในสายส่งให้สูงขึ้น ในปัจจุบันระบบส่งพลังงานไฟฟ้าแรงสูงของการไฟฟ้าฝ่ายผลิต (กฟผ.) จะแปลงความต่างศักย์จาก 13 800 โวลต์เป็น 500 000 โวลต์ หรือ 230 000 โวลต์หรือ 115 000 โวลต์ หรือ 69 000 โวลต์ ก่อนส่งไปยังสถานีไฟฟ้าย่อยผ่านระบบ สายส่งไฟฟ้าแรงสูง โดยความต่างศักย์ที่แปลงขึ้นอยู่กับระยะทาง และกำลังไฟฟ้า ที่ต้องการส่ง สถานีไฟฟ้าย่อยจะทำหน้าที่แปลงความต่างศักย์สูงให้มีความต่างศักย์ลดลง เหลือ 24 000 โวลต์ หรือ 12 000 โวลต์ และส่งผ่านระบบจำหน่ายไปตามพื้นที่ต่าง ๆ โดยจะแปลงค่าความต่างศักย์ให้เหลือ 400 โวลต์ 3 เฟส ก่อนถูกนำไปใช้ในโรงงาน อุตสาหกรรม แต่สำหรับบ้านเรือน ความต่างศักย์จะถูกลดลงเหลือ 230 โวลต์ 1 เฟส

36 การเปลี่ยนความต่างศักย์ให้ความเหมาะสมมีความสำคัญต่อการส่งพลังงาน ไฟฟ้าอย่างมาก การเปลี่ยนความต่างศักย์ไฟฟ้ามีวิธีการอย่างไรจะได้ศึกษาดังหัวข้อ ต่อไปนี้ 4. หม้อแปลง อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้เปลี่ยนความต่างศักย์หรืออีเอ็มเอฟของไฟฟ้ากระแสสลับ คือหม้อแปลง (transformer) โดยมีทั้งแบบที่เปลี่ยนให้ความต่างศักย์สูงขึ้น และ แบบที่เปลี่ยนความต่างศักย์ให้ต่ำลงเพื่อให้เหมาะสมกับการนำไปใช้งาน ดังภาพที่ 6 (ก) หม้อแปลงประกอบด้วยขดลวดที่มีฉนวนหุ้มพันบนแกนเหล็ก 2 ขด ดังภาพที่ 6 (ข) และเขียนสัญลักษณ์แทนหม้อแปลงได้ดังภาพที่ 6 (ค) ภาพที่ 6 หม้อแปลง ที่มาภาพ คลังภาพ สสวท 96 ขดลวดที่ต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้า เรียกว่า ขดลวดปฐมภูมิ(primary winding) ขดลวดที่ต่ออยู่กับอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้า เรียกว่า ขดลวดทุติยภูมิ(secondary winding) หากนำขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ หลอด ไฟฟ้าที่ต่ออยู่กับขดลวดทุติยภูมิจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร จะได้ศึกษาจาก สถานการณ์ต่อไปนี้

37 ก. ขดลวด 200 รอบต่อกับหลอดไฟ ข. ขดลวด 100 รอบต่อกับหลอดไฟฟ้า ภาพที่ 7 การจัดอุปกรณ์ทดสอบ ที่มาภาพ คลังภาพ สสวท. 97 ต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับขดลวด 100 รอบ และนำหลอดไฟต่อ กับขดลวด 200 รอบ ดังภาพที่ 7 (ก) เปิดสวิตซ์ให้แหล่งกำเนิดไฟฟ้าทำงาน พบว่า หลอดไฟสว่าง แต่เมื่อสลับด้านโดยต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับขดลวด 200 รอบ และนำหลอดไฟฟ้าต่อกับขดลวด 100 รอบ ดังภาพที่ 7 (ข) เมื่อเปิดสวิตซ์ ให้แหล่งกำเนิดไฟฟ้าทำงาน พบว่าหลอดไฟสว่าง แต่จะมีความสว่างน้อยกว่ากรณี ก่อนหน้า จากสถานการณ์ดังกล่าว พบว่า เมื่อต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับ ขดลวดปฐมภูมิจะเห็นว่าหลอดไฟที่ต่ออยู่กับขดลวดทุติยภูมิจะสว่างทั้งสองครั้ง แต่ เมื่อหลอดฟ้าต่ออยู่ขดลวด 200 รอบ จะมีความสว่างมากกว่า ตอนที่ต่ออยู่ขดลวด 100 รอบ ความสว่างของหลอดไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าจาก ขดลวดทุติยภูมิที่ผ่านหลอดไฟฟ้า ซึ่งมีความสัมพันธ์กับจำนวนรอบของขดลวด ปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิอย่างไร ศึกษาได้ดังนี้ เนื่องจากขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิมีแกนเหล็กร่วมกัน ทำให้ฟลักซ์ แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดทั้งสองมีอัตราการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็ก ( ) เท่ากัน เมื่อกระแสไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลง จะทำให้เกิดฟลักซ์ แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงในขดลวดทั้งสอง เกิดอีเอ็มเอฟ 2 ที่ขดลวดปฐมภูมิ และอีเอ็ม เอฟ 1 ที่ขดลวดทุติยภูมิ ซึ่งเกี่ยวข้องกับจำนวนรอบของขดลวดดังนี้

38 ถ้าขดลวดปฐมภูมิมีจำนวน 1 N รอบ และขดลวดทุติยภูมิจำนวน 2 N รอบ อีเอ็มเอฟที่สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดทั้งสองตามกฎการ เหนี่ยวนำของฟาราเดย์ เป็นดังสมการ ที่ขดลวดปฐมภูมิ 1 = 1 N t ที่ขดลวดทุติยภูมิ 1 = 2 N t จากสมการ (a) และ (b) จะได้ 2 2 1 1 N N = ถ้าจำนวนรอบ 2 1 N N จะทำให้อีเอ็มเอฟหรือความต่างศักย์ทางด้านขดลวด ทุติยภูมิมากกว่าทางด้านขดลวดปฐมภูมิ เรียกหม้อแปลงลักษณะนี้ว่า หม้อแปลงขึ้น (step-up transformer) ลักษณะตรงข้ามนี้ ถ้า 2 1 N N จะได้อีเอ็มเอฟหรือความ ต่างศักย์ทางด้านขดลวดทุติยภูมิน้อยกว่าทางด้านขดลวดปฐมภูมิ เรียกหม้อแปลงนี่ว่า หม้อแปลงลง (step-down transformer) ตัวอย่างโจทย์ที่ 2 หม้อแปลงลูกหนึ่งมีขดลวด 2 ขด ที่มีจำนวนรอบ 600 รอบ และ 40 รอบ นำไปต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับความต่างศักย์ 220 โวลต์ จงหาอีเอ็มเอฟ ที่เกิดขึ้นด้านขดลวดทุติยภูมิในกรณีที่ต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับ ก. ขดลวด 600 รอบ ข. ขดลวด 40 รอบ แนวคิด หาอีเอ็มเอฟ ด้านขดลวดทุติยภูมิจากความสัมพันธ์ 2 2 1 1 N N =

39 วิธีทำ ก. เมื่อต่อความศักย์ 220 โวลต์ ที่ขดลวดด้าน 600 รอบ จากสมการ 2 2 1 1 N N = หรือ 2 = 1 2 1 N N แทน 2 = (40)(220 ) 600 V ข. ถ้าสลับด้าน โดยต่อด้านที่มี 40 รอบ เข้ากับอีเอ็มเอฟ 220 โวลต์ จากสมการ 2 = 1 2 1 N N แทน 2 = (600)(220 ) 40 V = 3300V ตอบ ก. อีเอ็มเอฟด้านขดลวดทุติยภูมิ เท่ากับ 14.67 โวลต์ ข. อีเอ็มเอฟด้านขดลวดทุติยภูมิ เท่ากับ 3300 โวลต์

40 รายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชื่อ-นามสกุล........................................................................ เลขที่ ......... ชั้น ม.6 คำชี้แจง ให้นักเรียนแสดงวิธีหาคำตอบให้ถูกต้อง 1. หม้อตุ๋นไฟฟ้าหม้อหนึ่งความต้านทาน 50 โอห์ม ไม่สามารถใช้กับไฟบ้าน 220 โวลต์ได้โดยตรงต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแปลงลง ถ้าหม้อแปลงที่ใช้มี ความต้านทานของขดลวดปฐมภูมิน้อยมาก แต่ความต้านทานของขดลวดทุติยภูมิ เป็น 5 โอห์ม จำนวนขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิเป็น 200 และ 100 รอบ ตามลำดับ กำลังไฟฟ้าของหม้อตุ๋นจะมีค่าเท่าไร ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ เรียนรู้เรื่อง การผลิตและการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ

41 2. หม้อแปลงเครื่องหนึ่งมีขดลวดปฐมภูมิ200 รอบ ขดลวดทุติยภูมิ 50 รอบ ต่อกับ แหล่งจ่ายไฟกระแสสลับ ความต่างศักย์220 โวลต์ถ้าเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่อกับขดลวด ทุติยภูมิมีกำลังไฟฟ้า 100 วัตต์ เครื่องใช้ไฟฟ้ามีความต้านทานเท่าใด ทั้งนี้ให้ถือว่า ไม่มีการสูญเสียพลังงานในหม้อแปลง ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ เกณฑ์การประเมินบัตรกิจกรรมที่ 5.3 1. เกณฑ์การประเมิน รายการ คะแนน การเขียนประโยคสัญลักษณ์ 1. เขียนประโยคสัญลักษณ์ถูกต้อง 2. เขียนประโยคสัญลักษณ์ได้ถูกต้องแต่ไม่สมบูรณ์ 3. เขียนประโยคสัญลักษณ์ไม่ถูกต้อง 2 1 0

42 รายการ คะแนน การเขียนแสดงวิธีทำ 1. เขียนแสดงวิธีทำได้ถูกต้อง ชัดเจน 2. เขียนแสดงวิธีทำได้แต่ไม่สมบูรณ์ 3. เขียนแสดงวิธีทำไม่ถูกต้อง 2 1 0 การแสดงคำตอบ 1. เขียนแสดงคำตอบถูกต้อง 2. เขียนแสดงคำตอบไม่ถูกต้อง 1 0 2. เกณฑ์การตัดสินระดับคุณภาพ ช่วงคะแนน ระดับคุณภาพ ระดับคุณภาพ 8 – 10 3 ☺ = ดี 5 – 7 2 = พอใช้ 0 – 4 1 = ปรับปรุง 3. นักเรียนต้องได้คะแนนในระดับคุณภาพ 3 ขึ้นไป ถือว่า ผ่านเกณฑ์

43 เรื่อง ไฟฟ้ากระแสสลับ ......................................................................................................................... รายวิชาฟิสิกส์ 5 (ว33204) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 คำชี้แจง แบบทดสอบเป็นปรนัย จำนวน 10 ข้อ รวม 10 คะแนน คำสั่ง ให้นักเรียนทำเครื่องหมายกากบาท () ที่นักเรียนเห็นว่าถูกต้องที่สุด เพียงคำตอบเดียวลงในกระดาษคำตอบ 1. วงจรไฟฟ้ากระแสสลับมีตัวความต้านทานขนาด 30 โอห์ม ต่ออนุกรมกับขดลวด เหนี่ยวนำขนาด 20 mH ถ้าแหล่งกำเนิดกระแสสลับมีอัตราเร็วเชิงมุม 1000 เรเดียน/วินาที และวัดกระแสในวงจรได้ 5.0 A ในวงจรควรจะมีค่าความต้านทาน เชิงซ้อนกี่โอห์ม ก. 36 ข. 45 ค. 50 ง. 56 2. จากโจทย์ข้อ 2 ความต่างศักย์ที่วัดคร่อมขดลวดเหนี่ยวนำจะมีค่ากี่โวลต์ ก. 150 V ข. 20 13 V ค. 180 V ง. 30 13 V

44 3. จงหาค่ากำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจรไฟฟ้าที่แสดง ดังรูป โดยกำหนดให้ X =10 C และ X =5 L ก. 0 วัตต์ ข. IV วัตต์ ค. + 2 2 L C V V X X วัตต์ ง. − 2 2 L C V V X X วัตต์ 4. ขดลวดเหนี่ยวนำขนาด 45 mH ต่อคร่อมวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความต่างศักย์ 12.6 V มีกระแสไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ 0.01 A แสดงว่าวงจรไฟฟ้านี้มีความถี่ เท่าใด ก. Hz 1400 ข. Hz 14000 ค. Hz 1200 ง. Hz 12000 5. จากรูป จงหาความต้านทานรวม AB เมื่อกำหนดให้ตัวเหนี่ยวนำทุกตัวมีค่าเท่ากัน เท่ากับ 20 mH และความถี่เชิงมุมกระแสสลับเป็น 300 rad/s ก. 410 ข. 650 ค. 820 ง. 970

45 6. โวลต์มิเตอร์ตัวหนึ่งอ่านค่าความต่างศักย์ของไฟบ้านซึ่งเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 50 เฮิรตซ์ได้ 200 โวลต์ถ้า V เป็นค่าความต่างศักย์ระหว่างคู่สายที่เวลา t ใด ๆ ข้อใด ต่อไปนี้ แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง V และ t ได้ถูกต้อง ก. V = 283 sin 100 t ข. V = 200 sin 100 t ค. V = 283 sin 50 t ง. V = 200 sin 50 t 7. ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับดังรูป ถ้าโวลต์มิเตอร์ V อ่านค่าความต่างศักย์ได้ 200 V จงหากระแสสูงสุดที่ผ่านความต้านทาน R ก. 0.70 A ข. 1.41 A ค. 2.0 A ง. 2.8 A 8. ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ 50 เฮร์ตซ์ ดังรูป ถ้าโวลต์มิเตอร์ V อ่านค่า ความต่างศักย์ได้ 200 โวลต์แอมมิเตอร์ A จะอ่านค่ากระแสได้กี่แอมแปร์ ก. 4.0 A ข. 3.0 A ค. 2.0 A ง. 1.0 A 9. จงพิจารณาข้อความต่อไปนี้ 1. ค่ากระแสและค่าความต่างศักย์ของไฟฟ้า กระแสสลับที่เรียกว่า ค่ายังผล เป็นค่าเดียวกับค่าที่มิเตอร์อ่านได้ 2. ค่ากระแสสลับที่อ่านได้จากมิเตอร์ หมายถึง ค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ย ของกำลังสองของกระแสสลับ 3. ค่ายังผลของต่างความต่างศักย์ไฟฟ้าในบ้าน คือ 220 โวลต์ ข้อความที่ถูกต้องคือ ก. 1, 2 และ 3 ข. 1 และ 3 ค. 3 เท่านั้น ง. คำตอบเป็นอย่างอื่น

46 10. โวลต์มิเตอร์ กระแสสลับอันหนึ่งต่อคร่อมกับตัวต้านทาน 20 โอห์ม วัดความต่าง ศักย์ได้ 10 2 V กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ไหลผ่านตัวต้านทางมีค่าเท่าใด ก. 1 A ข. 2 A ค. 10 A ง. 10 2 A **********************************************

47 บรรณนานุกรม ช่วง ทมทิตชงค์ และคณะ. (มปป.). คู่มือเตรียมสอบฟิสิกส์ ม.4 – 6 สาระ การเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์. กรุงเทพฯ : ไฮเอ็ดพับลิชชิ่ง. ทัศนียา อ่อยอารีย์และคณะ. (2563). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เล่ม 1. ตามผลการเรียนรู้ การเรียนรู้ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ : แม็คเอ็ดดูเคชั่น. นิรันดร์ สุวรัตน์. (มปป.). คู่มือสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม กลุ่มสาระ การเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ฟิสิกส์ ม. 4 กลศาสตร์ 1. กรุงเทพฯ : พัฒนาศึกษา. ปรีชา ไชยเพ็ชร. (2551). ฟิสิกส์พื้นฐานและเพิ่มเติม. กรุงเทพฯ: ซี.วี.แอล การพิมพ์. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, กระทรวงศึกษาธิการ. ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระ การเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ตาม หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. พิมพ์ครั้งที่ 1. กรุงเทพฯ : ชุมนุมสหกรณ์การเกษตรแห่งประเทศไทย, 2560. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2563). หนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เล่ม 5 (พิมพ์ครั้งที่ 11). กรุงเทพฯ : สกสค. ลาดพร้าว. ________. (2563). คู่มือครู รายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เล่ม 5 (พิมพ์ครั้งที่ 11). กรุงเทพฯ : สกสค. ลาดพร้าว. สุธิษา เละเซ็น และคณะ. (2564). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เล่ม 1. ตามผลการเรียนรู้ การเรียนรู้ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ : เจริญทัศน์ อจท..