เมนูบทเรียน

• แรงดันไฟฟ้าคืออะไร
• กระแสไฟฟ้าคืออะไร
• ความต้านทานคืออะไร
• ไฟฟ้าคืออะไร
• การต่อวงจรไฟฟ้า
• ส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้า
• แหล่งอ้างอิง

แหล่งอ้างอิง

แหล่งอ้างอิง

ไม่ปรากฎนามผู้แต่ง.กระแสไฟฟ้า [ออนไลน์]. สืบค้นได้จาก

https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%81%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B9%81%E0%B8%AA%E0%B9%84%E0%B8%9F%E0%B8%9F%E0%B9%89%E0%B8%B2

 [3 มกราคม 2559]

ไม่ปรากฎนามผู้แต่ง.ไฟฟ้าคือ [ออนไลน์]. สืบค้นได้จาก

http://www.electron.rmutphysics.com/science-news/index.php?option=com_content&task=view&id=2232&Itemid=4 [3 มกราคม 2559]

ไม่ปรากฎนามผู้แต่ง.ความหมายไฟฟ้า [ออนไลน์]. สืบค้นได้จาก

https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%84%E0%B8%9F%E0%B8%9F%E0%B9%89%E0%B8%B2 [3 มกราคม 2559]

ไม่ปรากฎนามผู้แต่ง.องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า [ออนไลน์]. สืบค้นได้จาก

http://kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-06.html [3 มกราคม 2559]

แรงดันไฟฟ้าคืออะไร

   กระแสไฟฟ้าเกิดจากการที่มีอิเล็กตรอนไหลในสายไฟ ซึ่งการที่อิเล็กตรอนไหลหรือเคลื่อนที่ได้นั้นจะต้องมีแรงมากระทำต่ออิเล็กตรอนทำให้เกิดกระแสไหล แรงดังกล่าวนี้เรียกว่า แรงดันไฟฟ้า (Voltage)
   ศักย์ไฟฟ้า เป็นอีกคำหนึ่งที่คล้ายกับแรงดันไฟฟ้า จะหมายถึง ระดับไฟฟ้า เช่น ลูกกลมที่ 1 มีประจุไฟฟ้าบวกจะมีศักย์ไฟฟ้าสูง ส่วนลูกกลมที่ 2 มีประจุไฟฟ้าลบจะมีศักย์ไฟฟ้าต่ำ ดังนั้น ลูกกลมที่ 1 และ 2 จึงมี     ความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า เรียกว่า ความต่างศักย์ไฟฟ้า
  แรงขับเคลื่อนทางไฟฟ้า หมายถึง แรงที่สร้างให้เกิดแรงดันไฟฟ้าซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระตลอดเวลา กระแสไฟฟ้าจึงไหลตลอดเวลา แรงเคลื่อนไฟฟ้านี้อาจเกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, แบตเตอรี่, ถ่านไฟฉาย และเซลล์เชื้อเพลิง ฯลฯ
หน่วยของแรงดันไฟฟ้า, ความต่างศักย์ไฟฟ้า หรือแรงขับเคลื่อนทางไฟฟ้า มีหน่วยเดียวกัน คือ โวลต์ (Voltage ซึ่งแทนด้วย V)

แรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์ คือ แรงดันที่ทำให้กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ไหลผ่านเข้าไปในความต้านทาน 1 โอห์ม

กระแสไฟฟ้าคืออะไร

          เมื่อได้ทราบไปแล้วว่า ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร เรามาพิจารณากันต่อไปว่า "กระแสไฟฟ้าคืออะไร"

จากปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าต่างๆ ที่เกิดขึ้น จะพบว่ามีสาเหตุมาจากการไหลของไฟฟ้า ไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ได้จะมีคุณสมบัติตรงข้ามกับไฟฟ้าสถิตย์ เรียกว่า ไฟฟ้าเคลื่อนไหว

สายไฟทั่วไปทำด้วยลวดตัวนำ คือ โลหะทองแดงและอะลูมิเนียม อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนอิสระ ไม่ยึดแน่นกับอะตอม จึงเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ ถ้ามีประจุลบเพิ่มขึ้นในสายไฟ อิเล็กตรอนอิสระ 1 ตัวจะถูกดึงเข้าหาประจุไฟฟ้าบวก แล้วรวมตัวกับประจุไฟฟ้าบวกเพื่อเป็นกลาง ดังนั้น อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ เมื่อเกิดสภาพขาดอิเล็กตรอนจึงจ่ายประจุไฟฟ้าลบออกไปแทนที่ ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟจนกว่าประจุไฟฟ้าบวกจะถูกทำให้เป็นกลางหมด การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหรือการไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟนี้เรียกว่า กระแสไฟฟ้า (Electric Current)

สำหรับในตัวนำที่เป็นของแข็ง กระแสไฟฟ้าเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน โดยอิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วลบไปหาขั้วบวกเสมอ ในตัวนำที่เป็นของเหลวและก๊าซ กระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนกับโปรตอน โดยจะเคลื่อนที่เข้าหาขั้วไฟฟ้าที่มีประจุตรงข้าม

ถ้าจะเรียกว่า กระแสไฟฟ้าคือการไหลของอิเล็กตรอนก็ได้ แต่ทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะตรงข้ามกับการไหลของอิเล็กตรอน

ขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ไหลในสายไฟฟ้านั้น กำหนดได้จากปริมาณของประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านจุดใดๆ ในเส้นลวดใน 1 วินาที มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (Ampere ซึ่งแทนด้วย A)

กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ คือ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำไฟฟ้า 2 ตัวที่วางขนานกันโดยมีระยะห่าง 1 เมตร แล้วทำให้เกิดแรงในแต่ละตัวนำเท่ากับ 2 x 10-7 นิวตันต่อเมตร หรือเท่ากับประจุไฟฟ้า 1 คูลอมบ์ ซึ่งเทียบได้กับอิเล็กตรอน 6.24 x 1018 ตัววิ่งผ่านใน 1 วินาที

ความต้านทานคืออะไร

       เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลย่อมหมายถึงมีการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนในสายไฟ และอิเล็กตรอนจะวิ่งชนกับอะตอมของเส้นลวด เกิดการต้านทานการไหลของอิเล็กตรอนขึ้น กระแสไฟฟ้าที่ไหลในสายไฟมีคุณสมบัติการไหลต่างกันเพราะมี ความต้านทานไฟฟ้า (Resistance) ความต้านทานไฟฟ้าเป็นสมบัติเฉพาะของวัตถุในการที่จะขวางหรือต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้าที่จะไหลผ่านวัตถุนั้นๆ ไป

หน่วยของความต้านทานไฟฟ้าเป็น โอห์ม (Ohm แทนด้วยสัญลักษณ์ Ω)
ความต้านทาน 1 โอห์ม คือ ความต้านทานของเส้นลวดที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ 1 แอมแปร์ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์


วัตถุแต่ละชนิดยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้แตกต่างกัน วัตถุที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย เรียกว่า ตัวนำไฟฟ้า (Conductor) เช่น ทองแดง, เงิน, อะลูมิเนียม, สารละลายของกรดเกลือ, กรดกำมะถัน และน้ำเกลือ ฯลฯ สำหรับวัตถุที่ไม่ยอมให้กระแสไหลผ่านได้หรือไหลผ่านได้ยาก เรียกว่า ฉนวนไฟฟ้า (Insulator) เช่น พลาสติก, ยาง, แก้ว และกระดาษแห้ง ฯลฯ นอกจากนี้ยังมีวัตถุอีกชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติระหว่างตัวนำไฟฟ้าและฉนวนไฟฟ้า เรียกว่า สารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) เป็นวัตถุที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้และสามารถควบคุมการไหลผ่านได้ เช่น คาร์บอน, ซิลิคอน และเจอมาเนียม ฯลฯ

ความต้านทานของตัวนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปัจจัยที่สำคัญ คือ

ชนิดของวัตถุ วัตถุที่ต่างชนิดกันจะมีความต้านทานต่างกัน
อุณหภูมิของวัตถุ เมื่ออุณหภูมิของตัวนำไฟฟ้าหนึ่งๆ เปลี่ยนไป จะมีผลให้ความต้านทานของตัวนำนั้นเปลี่ยนตามไปด้วย

ไฟฟ้าคืออะไร

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่อยู่รอบๆ ตัวเรา ไม่ว่าจะเป็น อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ภายในบ้าน อุปกรณ์สำนักงาน ตลอดจนเครื่องมือ เครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรม ล้วนแต่ต้องอาศัยพลังงานจากไฟฟ้าทั้งสิ้น ดังนั้น เราควรมาทำความเข้าใจเกี่ยวกับไฟฟ้าให้มากยิ่งขึ้น

คำถามแรกที่ต้องค้นหาคำตอบก็คือ "ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร"

วัตถุ ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก แล้ว "อะตอมคืออะไร" คำถามนี้ต้องเกิดขึ้นแน่นอน ดังนั้นจะขออธิบายสั้นๆ ว่า   อะตอมเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กมากๆ เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณหนึ่งในร้อยล้านเซนติเมตร อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน โดยอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส จำนวนอิเล็กตรอนของอะตอมแต่ละชนิดจะแตกต่างกัน จึงทำให้คุณสมบัติของอะตอมนั้นๆ แตกต่างกันไปด้วย

ภายในนิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน จำนวนโปรตอนจะเท่ากับจำนวนของอิเล็กตรอน ทั้งอิเล็กตรอนและโปรตอนเป็นอนุภาคที่มีไฟฟ้า อิเล็กตรอนมีไฟฟ้าลบและปริมาณไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอนของอะตอมใดๆ จะมีขนาดเท่ากันหมด ส่วนโปรตอนมีไฟฟ้าบวกและปริมาณไฟฟ้าบวกของโปรตอน 1 ตัวจะเท่ากับปริมาณไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอน 1 ตัว


อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสของอะตอมด้วยวงจรที่แน่นอน เป็นเพราะมีแรงดึงดูดระหว่างไฟฟ้าบวกของโปรตอนและไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอน ด้วยแรงดึงดูดนี้เองที่ทำให้อิเล็กตรอนติดอยู่กับอะตอม อิเล็กตรอนจึงหลุดไปจากอะตอมไม่ได้ แต่อิเล็กตรอนตัวที่อยู่วงโคจรนอกสุดซึ่งห่างจากนิวเคลียสมากมีแรงดึงดูดน้อย เมื่อมีอิทธิพลจากภายนอกเข้ามารบกวน อิเล็กตรอนจึงหลุดพ้นจากวงโคจรนั้นได้ และสามารถเคลื่อนไหวอย่างอิสระระหว่างอะตอมได้ ซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์ต่างๆ ทางไฟฟ้า วัตถุใดที่มีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมาก จะมีคุณสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้า แต่ถ้ามีจำนวนน้อยจะมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้า


วัตถุทุกชนิดประกอบด้วยอะตอมที่มีไฟฟ้า ดังนั้น วัตถุทุกชนิดควรมีไฟฟ้าด้วย ภายในอะตอมของวัตถุนั้นมีปริมาณไฟฟ้าบวกและลบเท่ากัน แรงกระทำจากไฟฟ้าบวกและไฟฟ้าลบจึงหักล้างกันพอดี สภาพเช่นนี้เรียกว่า สภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า (ทั้งไฟฟ้าบวกและไฟฟ้าลบยังคงมีอยู่ในจำนวนที่เท่ากัน)

เหตุการณ์ที่แสดงให้เห็นชัดเจนว่าวัตถุมีไฟฟ้า คือ การเกิดไฟฟ้าสถิตย์ เช่น เมื่อเรานำวัตถุสองชนิดมาถูกัน จะเกิดไฟฟ้าสถิตย์ขึ้น อธิบายได้ว่า อิเล็กตรอนอิสระที่อยู่ภายในวัตถุชนิดหนึ่งเคลื่อนไหวรุนแรงมากขึ้นจนสามารถหลุดพ้นจากแรงยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสของอะตอมและกระโดดไปอยู่ในวัตถุอีกชนิดหนึ่ง อิเล็กตรอนในวัตถุชนิดแรกมีจำนวนลดลง จึงแสดงความเป็นไฟฟ้าบวกออกมา ในขณะเดียวกันวัตถุที่ได้รับอิเล็กตรอนอิสระจะทำให้มีไฟฟ้าลบมากกว่า จึงแสดงความเป็นไฟฟ้าลบออกมา

โดยทั่วไป การที่วัตถุเกิดไฟฟ้าขึ้นเรียกว่า วัตถุนั้นมีประจุไฟฟ้า ประจุไฟฟ้ามีทั้งประจุบวกและประจุลบ ประจุไฟฟ้าแสดงถึงปริมาณไฟฟ้า มีหน่วยเป็น คูลอมบ์ (Coulomb)

การต่อวงจรไฟฟ้า

ส่วนสำคัญของวงจรไฟฟ้าคือการต่อโหลดใช้งาน  โหลดที่นำมาต่อใช้งานในวงจรไฟฟ้าสามารถต่อได้เป็น  3  แบบด้วยกัน  ได้แก่  วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม  (Series Electrical Circuit) วงจรไฟฟ้าแบบขนาน (Parallel Electrical Circuit) และวงจรไฟฟ้าแบบผสม (Series - Parallel Electrical Circuit)

                    การต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม

                วงจรอนุกรมหมายถึงการนำเอาอุปกรณ์ทาง ไฟฟ้ามาต่อกันในลักษณะที่ปลายด้านหนึ่งของอุปกรณ์ตัวที่ 1 ต่อเข้ากับอุปกรณ์ตัวที่ 2 จากนั้นนำปลายที่เหลือของอุปกรณ์ตัวที่ 2 ไปต่อกับอุปกรณ์ตัวที่ 3 และจะต่อลักษณะนี้ไปเรื่อยๆซึ่งการต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทาง เดียวกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกๆจุดค่าความต้านทานรวม ของวงจรอนุกรมนั้นคือการนำเอาค่าความต้านทานทั้งหมดนำมารวมกันส่วนแรงดัน ไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้นแรงดันจะปรากฏคร่อมตัวต้านทานทุกตัวที่จะมีกระแสไฟฟ้า ไหลผ่านซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าไม่เท่ากันโดยสามารถคำนวณหาได้จาก กฎของโอห์ม

รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม 

               ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบอนุกรม
1. ในวงจรหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจรอนุกรมจะมีกระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวเท่านั้น
2. แรงดันตกคร่อมที่ความต้านทานแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันจะมีค่าเท่ากับแรงดันที่จ่ายให้กับ
วงจร
3. ค่าความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากับค่าความต้านทานรวมกันทั้งหมด
ในวงจร
4. กำลังและพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่า
กำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร
                 การต่อวงจรไฟฟ้าแบบขนาน
            วงจรที่เกิดจากการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปให้ขนานกับแหล่งจ่ายไฟมีผลทำให้ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อม อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าเท่ากันส่วนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าจะมีตั้งแต่ 2 ทิศทางขึ้นไปตามลักษณะของสาขาของวงจรส่วนค่าความต้านทานรวมภายในวงจรขนานจะ มีค่าเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของค่าความต้านทานทุกตัวรวมกันซึ่งค่าความต้าน ทานรวมภายในวงจรไฟฟ้าแบบขนานจะมีค่าน้อยกว่าค่าความต้านทานภายในสาขาที่มี ค่าน้อยที่สุดเสมอและค่าแรงดันที่ตกคร่อมความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวจะมีค่า เท่ากับแรงเคลื่อนของแหล่งจ่าย

รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบขนาน

ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบขนาน
1. แรงดันที่ตกคร่อมที่อิลิเมนท์หรือที่ความต้านทานทุกตัวของวงจรจะมีค่าเท่ากันเพราะว่าเป็นแรงดันตัว
เดียวกันในจุดเดียวกัน
2. กระแสที่ไหลในแต่ละสาขาย่อยของวงจรเมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านวงจรทั้งหมด
หรือกระแสรวมของวงจร
3. ค่าความนำไฟฟ้าในแต่ละสาขาย่อยของวงจรเมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับค่าความนำไฟฟ้าทั้งหมด
ของวงจร
4. กำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิลิเมนท์หรือค่าความต้านทานในแต่ละสาขาในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันก็จะมี
ค่าเท่ากับกำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร
                  การต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม
            เป็นการต่อวงจรไฟฟ้าโดยการต่อรวมกัน ระหว่างวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมกับวงจรไฟฟ้าแบบขนาน  ภายในวงจรโหลดบางตัวต่อวงจรแบบอนุกรม  และโหลดบางตัวต่อวงจรแบบขนาน  การต่อวงจรไม่มีมาตรฐานตายตัว เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะการต่อวงจรตามต้องการ  การวิเคราะห์แก้ปัญหาของวงจรผสมต้องอาศัยหลักการทำงานตลอดจนอาศัยคุณสมบัติ ของวงจรไฟฟ้าทั้งแบบอนุกรมและแบบขนาน  ลักษณะการต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม
       

       

รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบผสม

       

                ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบผสม

                เป็นการนำเอาคุณสมบัติ ของวงจรอนุกรม  และคุณสมบัติของวงจรขนานมารวมกัน  ซึ่งหมายความว่า  ถ้าตำแหน่งที่มีการต่อแบบอนุกรมก็เอาคุณสมบัติของวงจรการต่ออนุกรมมาพิจารณา ตำแหน่งใดที่มีการต่อแบบขนานก็เอาคุณสมบัติของวงจรการต่อแบบขนานมาพิจารณาไป ทีละขั้นตอน

รูปแสดงการต่อใช้งานของหลอดฟลูออเรสเซนต์ 

รูปแสดงการต่อหลอดแบบมีไส้