หน่วยที่ 3 ไฟฟ้า

ไฟฟ้า เป็นวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับปรากฏการณ์และกฎเกณฑ์ต่างๆ เกี่ยวกับประจุไฟฟ้าเมื่ออยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่เปลี่ยนแปลงมาจากพลังงานรูปอื่น

การผลิตกระแสไฟฟ้า

การผลิตกระแสไฟฟ้าในปัจจุบันมีความสำคัญมาก สาเหตุเกิดจากปริมาณการใช้ไฟฟ้ามากขึ้นเรื่อยๆ จึงได้มีการคิดค้นวิธีที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าให้เพียงพอกับความต้องการและมีต้น ทุนต่ำ เช่น การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานจากเซลล์ไฟฟ้าเคมี หรือพลังงานจากไดนาโม เป็นต้น

การผลิตกระแสไฟฟ้าจะเกิดสิ่งที่แสดงอำนาจไฟฟ้า เรียกว่า ประจุไฟฟ้า ที่แฝงอยู่ในวัตถุ มีอยู่ 2 ชนิด คือ ประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบ ประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่งๆ ไม่มีการเคลื่อนที่ เรียกว่า ไฟฟ้าสถิต ถ้ามีการเคลื่อนที่หรือเกิดการถ่ายเท เรียกว่า ไฟฟ้ากระแส

ในที่นี้น้องๆ จะได้ศึกษาการผลิตกระแสไฟฟ้าจาก 2 วิธี คือ กระแสไฟฟ้าจากเซลล์ไฟฟ้าเคมี และกระแสไฟฟ้าจากการเหนี่ยวนำในสนามแม่เหล็ก

เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical cell) เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า และในเซลล์ไฟฟ้าเคมีจะมีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น สังเกตได้จากการเกิดก๊าซ เกิดตะกอน อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงหรือได้สารใหม่ที่ต่างไปจากเดิม

เซลล์ไฟฟ้าเคมีแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้


  1. เซลล์ปฐมภูมิ (primary) เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่สามารถนำมาใช้งานได้ทันทีเมื่อต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้า เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าหมดแล้วไม่สามารถนำมาใช้ได้อีก เช่น ถ่านไฟฉาย เป็นต้น


  2. เซลล์ทุติยภูมิ (secondary) เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่ยังไม่สามารถใช้งานได้ ต้องอัดหรือชาร์จ (charge) ไฟฟ้ากระแสตรงเข้าไปในเซลล์ก่อน เมื่อใช้พลังงานหมดแล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก เช่น แบตเตอรี่ เป็นต้น
ถ่านไฟฉาย เป็นเซลล์แห้ง ที่ผลิตขึ้นโดยจอร์จ เลอคลังเซ จึงเรียกว่า "เซลล์เลอคลังเซ" เป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ให้ไฟฟ้ากระแสตรง มีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า 1.5 โวลต์ต่อ 1 เซลล์ เมื่อนำเซลล์ไฟฟ้าตั้งแต่ 2 เซลล์ขึ้นไปมาต่อรวมเข้าเป็นหน่วยเดียวกัน เรียกว่า แบตเตอรี่

ส่วนประกอบของถ่านไฟฟ้าฉาย มีดังนี้


  1. สังกะสี ทำหน้าที่เป็นขั้วลบ และให้อิเล็กตรอน

  2. แท่งคาร์บอน (แกรไฟต์) ทำหน้าที่เป็นขั้วบวก

  3. แอมโมเนียมคลอไรด์ชื้นและสังกะสีคลอไรด์ เป็นอิเล็กทรอไลต์ และมีแมงกานิสไอออดไซด์ ซึ่งเป็นสารรับอิเล็กตรอนผสมอยู่ด้วย เมื่อต่อขั้วไฟฟ้าเข้าด้วยกันจะเกิดปฏิกิริยาเคมี มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น

ภาพ : ส่วนประกอบของถ่านไฟฉาย

เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว เป็นเซลล์ไฟฟ้าทุติยภูมิชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยแผ่นตะกั่วเป็นขั้วลบและแผ่นตะกั่วออกไซด์เป็นขั้วบวก มีสารละลายกรดซัลฟิวริกเจือจางเป็นอิเล็กโทรไลต์ ก่อนที่จะนำไปใช้ต้องอัดไฟหรือชาร์จไฟเข้าไปก่อน เมื่อใช้ไปนานๆ ตะกั่วออกไซด์จะเปลี่ยนเป็นตะกั่วซัลเฟตซึ่งไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ ต้องนำไปอัดไฟเข้าใหม่ให้กลับเป็นตะกั่วและตะกั่วออกไซด์ดังเดิม จึงจะเกิดปฏิกิริยาเคมีและให้กระแสไฟฟ้าได้เหมือนเดิม

ภาพ : แสดงส่วนประกอบของเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว

กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

กระแสไฟฟ้า เป็นปริมาณประจุไฟฟ้า ที่เคลื่อนที่หรือถ่ายเทผ่านพื้นที่หน้าตัดขวางจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่งที่ มีความต่างศักย์ไฟฟ้าแตกต่างกันของตัวนำไฟฟ้าในหนึ่งหน่วยเวลา กระแสไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ ไฟฟ้ากระแสตรง และไฟฟ้ากระแสสลับ สำหรับของตัวนำไฟฟ้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปได้มากหรือน้อย เราเรียกว่า ความต้านทานไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าจากการเหนี่ยวนำ เกิดจากตัวนำหรือขดลวดเคลื่อนที่ตัดสนามแม่เหล็ก หรือเมื่อสนามแม่เหล็กที่ผ่านตัวนำเกิดการเปลี่ยนแปลง จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เรียกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดนี้ว่า "ไดนาโม" หรือ "เครื่องกำเนิดไฟฟ้า" น้องๆ ลองศึกษา กิจกรรมเรื่อง กระแสไฟฟ้าจากการเหนี่ยวนำ

จาการทดลอง เป็นการศึกษาหลักการเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าของไดนาโมที่มีส่วน ประกอบ คือ ขดลวดที่พันรอบฉนวนกับสนามแม่เหล็ก ซึ่งหลักการและปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตกระแสไฟฟ้าของไดนาโม พอสรุปได้ว่า

  1. ไดนาโมเป็นเครื่องกลที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า


  2. เมื่อเคลื่อนขดลวดตัดกับสนามแม่เหล็ก หรือเคลื่อนแม่เหล็กตัดกับขดลวด จะทำให้สนามแม่เหล็กเกิดการเปลี่ยนแปลง จึงเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น


  3. ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังนี้

    • จำนวนรอบของขดลวด

    • กำลังขั้วของแท่งแม่เหล็ก

    • ความเร็วของการเคลื่อนที่ของขดลวดหรือแท่งแม่เหล็ก

    • พื้นที่ของขดลวด ถ้ามีพื้นที่มากก็จะเกิดกระแสไฟฟ้าได้มาก

  4. กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากไดนาโมเรียกว่า "กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ"


  5. ไดนาโม มี 2 ชนิด คือ

    • ไดนาโมกระแสตรง มีวงแหวนเดียวโดยแบ่งเป็น 2 ซีกไม่ติดกัน แต่ละซีกต่อกับปลายขดลวดคนละข้าง เรียกวงแหวนนี้ว่า "คอมมิวเทเตอร์"




    • ไดนาโมกระแสสลับ มีวงแหวน 2 วง สัมผัสอยู่กับแปรงที่ต่อไปยังวงจรภายบอก

  6. พลังงาน ที่นำมาใช้หมุนขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีหลายประเภท เช่น พลังงานความร้อนได้จากเชื้อเพลิง เช่น น้ำมัน ถ่านหิน เป็นต้น พลังงานน้ำ ได้จากเขื่อนกั้นน้ำ เครื่องจักรไอน้ำ เป็นต้น
ความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทานไฟฟ้า

ความต่างศักย์ไฟฟ้า คือ ค่าความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุดในสนามไฟฟ้า หรือในวงจรไฟฟ้า เช่นเดียวกับความแตกต่างของระดับน้ำระหว่างจุด 2 จุด

การที่วงจรไฟฟ้ามีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรได้นั้น จะต้องมีความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุดในวงจรไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้าจึงมีความสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้า โดยความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วเซลล์เป็นแรงดันไฟฟ้าที่สามารถดันให้กระแส ไฟฟ้าไหลจากขั้วบวกผ่านความต้านทานภายนอกไปสู่ขั้วลบของเซลล์ในวงจรไฟฟ้าได้ หน่วยที่ใช้วัดปริมาณความต่างศักย์ไฟฟ้า คือ โวลต์ เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ V (ภาพโวลต์มิเตอร์)

น้องๆ ลองศึกษา กิจกรรมเรื่อง ศึกษาความต่างศักย์ของถ่านไฟฉาย ต่อไปนี้

ภาพ : โวลต์มิเตอร์
จา กากรศึกษาค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกกับขั้วลบของถ่านไฟฉายที่มี ขนาดต่างกัน 3 ขนาด และการต่อโวลต์มิเตอร์ในวงจรไฟฟ้าได้ข้อสรุปดังนี้

  1. ในการวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าใช้เครื่องมือที่เรียกว่า "โวลต์มิเตอร์" ใช้สัญลักษณ์แทนด้วย


  2. วิธีใช้โวลต์มิเตอร์ ให้ต่อแบบขนานในวงจรไฟฟ้า ซึ่งเป็นการต่อแบบคร่อมขั้ว เริ่มจากแบตเตอรี่โดยต่อขั้วบวกของแบตเตอรี่เข้ากับขั้วลบของโวลต์มิเตอร์ และขั้วข้างหนึ่งของหลอดไฟ ต่อขั้วลบของแบตเตอรี่เข้ากับขั้วลบของโวลต์มิเตอร์และขั้วที่เหลือของหลอด ไฟ ดังรูป
ภาพ : แสดงวิธีใช้โวลต์มิเตอร์

ความต่างศักย์เปรียบเทียบได้กับการเอียงของปลายท่อน้ำ ถ้าท่อน้ำวางตัวอยู่เกือบเท่ากับแนวระดับ น้ำจะไหลได้เพียงเล็กน้อย แต่ถ้าปล่อยท่ออยู่ในระดับต่ำกว่าส่วนต้นของท่อน้ำ อัตราการไหลของน้ำจะเพิ่มขึ้น ขณะที่ความแตกต่างของระดับความสูงเป็นสาเหตุทำให้น้ำไหลมากขึ้น การเพิ่มความต่างศักย์ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลมากขึ้น

ภาพ : แสดงการเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างปลายทั้งสองของท่อน้ำกับปริมาณการไหลของน้ำ

น้องๆ ทราบหรือไม่ว่า โวลต์มิเตอร์ที่ดีนั้น ต้องมีความต้านทานมาก ซึ่งจะวัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าได้ 1.5 โวลต์มิเตอร์ที่มีความต้านทานน้อย

ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้ามีความแตกต่างกัน เช่น ถ่านไฟฉาย 1 ก้อน มีความต่างศักย์ไฟฟ้า 1.5 โวลต์ แบตเตอร์รี่รถยนต์มีความต่างศักย์ไฟฟ้า 12 โวลต์ และค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าในบ้านเท่ากับ 220 โวลต์ เป็นต้น

กระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้า เกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า อาจเป็นประจุลบหรือประจุบวกเป็นกระแสต่อเนื่องกันไป

เมื่อต่อวงจรไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าจะมีกระแสไฟฟ้าไหลใน วงจรไฟฟ้า จากขั้วไฟฟ้าบวกไปยังขั้วไฟฟ้าลบ การเพิ่มความต่างศักย์ไฟฟ้า ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลในวงจรได้มากขึ้น

น้องๆ ลองศึกษาวิธีวัดกระแสไฟฟ้าใน กิจกรรมที่ 2 เรื่อง การศึกษาวิธีวัดกระแสไฟฟ้า

จากผลการทดลองน้องมาทำความรู้จักกับเครื่องมือที่ใช้วัดกระแสไฟฟ้า และมีความเข้าใจเกี่ยวกับการต่อเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าเข้ากับวงจรไฟฟ้า สรุปได้ดังนี้

  1. ภาพ : แอมมิเตอร์
    เครื่องมือที่ใช้วัดกระแสไฟฟ้า ได้แก่ แอมมิเตอร์ ในวงจรไฟฟ้าใช้สัญลักษณ์ กระแสไฟฟ้ามีหน่วยวัดเป็นแอมแปร์ (A)

  2. วิธีใช้แอมมิเตอร์ให้ต่อในวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมโดยการต่อเรียงกันไปจนครบ วงจรไฟฟ้า เริ่มจากแบตเตอรี่ โดยต่อขั้วบวกของแบตเตอรี่เข้ากับขั้วบวกของแอมมิเตอร์ และต่อขั้วลบของแอมิเตอร์เข้ากับข้างหนึ่งของขั้วหลอดไฟ แล้วต่อขั้วที่เหลือของหลอดไฟเข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่

  3. แอมมิเตอร์ที่ดีต้องมีค่าความต้านทานน้อย จึงจะวัดค่ากระแสไฟฟ้าได้ถูกต้องมากกว่าแอมมิเตอร์ที่มีความต้านทานมาก
เมื่อเพิ่มจำนวนก้อนของถ่านไฟฉาย ค่าของกระแสไฟฟ้าจะมากขึ้น หลอดไฟจึงสว่างมากขึ้น

ความต้านทานไฟฟ้า

ความต้านทานไฟฟ้า เป็นสมบัติของตัวนำไฟฟ้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านไปได้มากหรือน้อยต่างกัน ถ้ากระแสไฟฟ้าผ่านไปได้มากแสดงว่าตัวนำไฟฟ้ามีความต้านทานไฟฟ้าน้อย ถ้ากระแสไฟฟ้าผ่านได้น้อยแสดงว่าตัวนำไฟฟ้ามีความต้านทานไฟฟ้ามาก เปรียบเทียบได้กับท่อน้ำขนาดเล็กกับขนาดใหญ่ ท่อขนาดใหญ่จะให้น้ำไหลผ่านได้มากกว่าท่อขนาดเล็ก นั่นคือท่อขนาดใหญ่มีความต้านทานน้อยกว่าท่อขนาดเล็ก

วงจรไฟฟ้าในบ้าน

วงจรไฟฟ้าเป็นเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์ต่างๆ จนครบวงจร การต่อหลอดไฟฟ้ามีอยู่ 2 แบบ คือ การต่อแบบอนุกรม และการต่อแบบขนาน อุปกรณ์ที่ใช้ในวงจรไฟฟ้าได้แก่ สายไฟ ฟิวส์ สะพานไฟ สวิตซ์ เต้ารับและเต้าเสียบ

ในการต่อวงจรไฟฟ้าภายในบ้าน เพื่อความปลอดภัยในการใช้ไฟฟ้าของสมาชิกในครอบครัว ต้องรู้จักเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ประหยัด มีคุณภาพ และปลอดภัย ซึ่งจะได้ศึกษาอุปกรณ์ที่ใช้ในวงจรไฟฟ้าดังต่อไปนี้

สายไฟฟ้า

(คลิกเพื่อดูภาพขนาดใหญ่)
ภาพ : สายไฟฟ้าเข้าสู่บ้าน
สายไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่ส่งพลังงานไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง โดยใช้วัตถุที่มีสมบัติของการเป็นตัวนำไฟฟ้ามาทำเป็นสายไฟฟ้า และมีฉนวนไฟฟ้าที่ไม่ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้ ซึ่งทำมาจากพีวีซีหรือยางหุ้มผิวนอกไว้ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรเมื่อสายไฟแตะกัน สายไฟต่างชนิดและต่างขนาดกันยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ในปริมาณที่แตกต่าง กัน

สายไฟฟ้าสามารถจำแนกออกได้ 2 ประเภท คือ

  1. สายไฟแรงสูง เป็นสายไฟเปลือยหรือไม่มีฉนวนหุ้มสายเกลียว ใช้ส่งพลังงานไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง


  2. สายไฟบ้าน เป็นสายไฟที่มีฉนวนหุ้ม จำแนกเป็น 2 ชนิด ตามลักษณะของสายไฟดังนี้

    • สายอ่อน เป็นสายไฟที่มีลวดทองแดงขนาดเล็กหลายเส้นรวมกัน มีฉนวนหุ้ม

    • สายแข็ง เป็นสายไฟฟ้าที่มีลวดทองแดงเส้นเดียว และมีฉนวนหุ้ม
ภาพ : แสดงตัวอย่างสายไฟฟ้าแรงต่ำชนิดต่างๆ

อันตรายจากการต่อวงจรไฟฟ้าในบ้าน ซึ่งทำให้เกิดอัคคีภัยบ่อยๆ เนื่องจากสาเหตุของไฟฟ้าลัดวงจร

ไฟฟ้าลัดวงจรเกิดจากลวดตัวนำในวงจรไฟฟ้าสัมผัสกัน ทำให้กระแสไฟฟ้าเปลี่ยนทิศทาง โดยไม่เดินไปตามวงจรเดิม แต่เดินทางลัดในวงจรที่สั้นกว่า



การเกิดไฟฟ้าลัดวงจรเกิดขึ้นได้หลายสาเหตุด้วยกัน สาเหตุหนึ่งเกิดจากสายไฟที่ใช้ในบ้านเก่าฉนวนหุ้มสายชำรุด ตัวนำในสายไฟแต่ละเส้นสัมผัสกัน เกิดไฟฟ้าลัดวงจรและทำให้มีความร้อนสูง ณ จุดสัมผัสทำให้เกิดไฟฟ้าไหม้บ้านได้

ฟิวส์

ฟิวส์ (fuse) เป็นอุปกรณ์สำคัญในวงจรไฟฟ้า ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลในวงจรไฟฟ้ามากเกินไป หรือป้องกันการเกิดไฟฟ้าลัดวงจร โดยฟิวส์จะร้อนและละลายขาดออกจากกันทันที เป็นการตัดวงจรไฟฟ้า

สมบัติของฟิวส์ มีดังนี้

  1. ความร้อนทำให้ฟิวส์หลอมละลายได้

  2. ฟิวส์ขนาดใหญ่หลอมละลายได้ช้ากว่าฟิวส์ขนาดเล็ก

  3. ฟิวส์มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าลวดเหล็กและลวดทองแดง
ฟิวส์เป็นโลหะผสมระหว่างตะกั่ว ดีบุกและบิสมัท มีจุดหลอมเหลวต่ำ ฟิวส์มีหลายขนาดตามปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ต้องการควบคุม ดังนี้

  1. ฟิวส์เส้น นิยมใช้ตามบ้านเรือน ใช้กับสะพานไฟที่แผงไฟรวม

  2. ฟิวส์แผ่น ปลายทั้งข้างมีขอเกี่ยว ใช้ที่แผงไฟรวมในวงจรไฟฟ้ารวมของอาคารใหญ่ๆ เช่น โรงงาน โรงเรียน เป็นต้น

  3. ฟิวส์กระเบื้อง ลักษณะเป็นขวดกระเบื้อง ใช้ที่แผงไฟรวมในบ้าน

  4. ฟิวส์หลอด เป็นเส้นโลหะเล็กๆ บรรจุอยู่ในหลอดแก้วนิยมใช้ในวงจรไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น วิทยุ โทรทัศน์ เป็นต้น
การ เลือกใช้ฟิวส์เพื่อใช้กับวงจรไฟฟ้าในบ้านควรคำนวณหาค่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านทั้งหมด แล้วนำข้อมูลจากการคำนวณได้ไปใช้ในการเลือกซื้อฟิวส์ ด้วยสูตรคำนวณหาค่ากระแสไฟฟ้า



วงจรไฟฟ้าภายในบ้าน นอกจากจะมีสายไฟฟ้า และฟิวส์แล้วยังมี สานไฟ สวิตซ์ เต้ารับและเต้าเสียบ อีกด้วย (วงจรไฟฟ้าในบ้าน )

การต่อวงจรไฟฟ้าในบ้าน

วงจรไฟฟ้าเป็นเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์ต่างๆ จนครบวงจร การต่อหลอดไฟฟ้ามีอยู่ 2 แบบ คือ การต่อแบบอนุกรม และการต่อแบบขนาน อุปกรณ์ที่ใช้ในวงจรไฟฟ้าได้แก่ สายไฟ ฟิวส์ สะพานไฟ สวิตซ์ เต้ารับและเต้าเสียบ

วงจรไฟฟ้า หมายถึงเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน โดยกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสายไฟ สะพานไฟ สวิตส์ และเครื่องใช้ไฟฟ้า ตามลำดับ แล้วไหลกลับทางสายกลาง วงจรไฟฟ้าแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ วงจรปิดและวงจรเปิด

วงจรปิด เป็นวงจรที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านครบวงจร การกดสวิตส์เพื่อเปิดไฟเป็นการกระทำให้เกิดวงจรปิด หลอดไฟฟ้าจึงสว่างได้

วงจรเปิด เป็นวงจรที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน การกดสวิตส์เพื่อปิดไฟเป็นการทำให้เกิดวงจรเปิด หลอดไฟฟ้าจะดับ การยกสะพานไฟและการปลดฟิวส์ออกก็เป็นการทำให้เกิดวงจรเปิดเช่นกัน

ไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้านเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งจะไหลกลับไปมาอย่างรวดเร็ว สายไฟที่ต่อเข้าบ้านมี 2 สาย คือ สายมีศักย์หรือสายมีไฟ และสายกลางที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์เมื่อเทียบกับสายดิน

การไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าใน 1/100 วินาทีแรก กระแสไฟฟ้าไหลเข้าทางสายมีศักย์และจะไหลกลับทางสายกลางใน 1/100 วินาทีถัดมา กระแสไฟฟ้าจะไหลเข้าทางสายกลาง และไหลกลับออกทางสายมีศักย์สลับกันไปอย่างรวดเร็ว ซึ่งเรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ

ในการต่ออุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้านั้นจะแทนด้วยสัญลักษณ์แสดงลักษณะของวงจรไฟฟ้า ต่อไปนี้

การต่อวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย มี 2 แบบ

เครื่องใช้ไฟฟ้า

เครื่องใช้ไฟฟ้า เป็นเครื่องอำนวยความสะดวกสบาย สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่นๆ ได้ เช่น การเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสง พลังงานความร้อน พลังงานกล พลังงานเสียง เป็นต้น ซึ่งผู้ใช้ต้องมีความรู้จึงจะเลือกใช้ไฟฟ้าได้อย่างคุ้มค่า ประหยัด และปลอดภัย

  1. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานแสงสว่าง เช่น หลอดไฟธรรมดาหรือหลอดไฟชนิดไส้ และหลอดเรื่องแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดฟที่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนรูปพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงได้สูง กว่าหลอดไฟธรรมดา ให้ความสว่างมากกว่าหลอดไฟธรรมดาประมาณ 5 เท่า มีอายุการใช้งานมากว่ากว่าหลอดไฟธรรมดาถึง 8 เท่า


  2. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานความร้อน เป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน


  3. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล ซึ่ง ประกอบด้วยมอเตอร์และเครื่องควบคุมความเร็ว การทำให้เครื่องหมุนช้าหรือเร็วนั้นทำได้โดยการเพิ่มหรือลดความต้านทานภายใน เครื่อง ซึ่งมีผลต่อปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเครื่อง และทำให้ความเร็วเปลี่ยนไปได้


  4. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานเสียง เป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเสียง เช่น เครื่องรับวิทยุ เครื่องบันทึกเสียง เครื่องขยายเสียง เป็นต้น

    เครื่องใช้ไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปอื่นได้หลายรูปแบบ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่างชนิดกันในเวลาที่เท่ากัน ในการเลือกซื้อเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดต่างๆ สามารถทราบค่ากำลังไฟฟ้าได้จากตัวเลขที่กำกับไว้ที่เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละ ชนิด เช่น หลอดไฟฟ้ามีตัวเลขกำกับไว้ว่า 220 v 100 w มีความหมายดังนี้


เทคนิคการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน

การคำนวณหาค่าไฟฟ้า

ก่อนที่กระแสไฟฟ้าจะต่อเข้าบ้านต้องผ่านมาตรไฟฟ้า ซึ่งเป็นเครื่องวัดพลังงานในหน่วยกิโลวัตต์ - ชั่วโมง มาตรไฟฟ้ามีหลายขนาด เช่น 5, 15, และ 50 เป็นต้น จะต้องเลือกขนาดให้เหมาะสมกับการใช้งาน และในการคิดค่าไฟฟ้าคิดในอัตราก้าวหน้า ถ้ายิ่งใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้น จะยิ่งเสียเงินมากขึ้น น้องๆ ศึกษาวิธีคำนวณค่าไฟได้จากสูตรต่อไปนี้




น้องๆ ทราบหรือไม่ว่า การคิดค่าไฟฟ้าคิดในอัตราก้าวหน้า เมื่อใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้น ราคาต่อหน่วยจะมากขึ้น โดยผู้ใช้จะจ่ายเงินค่าไฟฟ้าตามใบเสร็จรับเงินค่าไฟฟ้า (ใบค่าพลังงานไฟฟ้า) (สำหรับบ้านอยู่อาศัยที่มีปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าไม่เกิน 150 หน่วยต่อเดือน)

จากนั้นเรามาดูตัวอย่างวิธี การคำนวณค่าไฟฟ้า

----------------------------------------------------------------------------------------------------------
ขอขอบคุณ myfirstbrain.com

2 ความคิดเห็น: