ไฟฟ้า: กันยายน 2016

วันพุธที่ 21 กันยายน พ.ศ. 2559

แม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร

แม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร

ที่มา Youtube channel : DLIT Resources คลังสื่อการสอน

วันเสาร์ที่ 17 กันยายน พ.ศ. 2559

แม่เหล็กไฟฟ้า

แม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไปในตัวนำไฟฟ้า เช่นสายไฟ จะมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบ ๆ สายไฟ ทำให้เข็มทิศซึ่งวางใกล้สายไฟเบนไปจากตำแหน่งเดิมเพราะมีแรงจากสนามแม่เหล็กรอบสายไฟจะดูดเข็มทิศที่ปลายหนึ่งและผลัดเข็มทิศที่อีกปลายหนึ่ง ลวดทองแดงเคลือบฉนวนที่ถูกขดเป็นวงเรียบชิด ๆ กันต่อเนื่องกันไป เมื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด ถ้าขดลวดนี้พันรอบแท่งเหล็กแท่งเหล็กจะกลายเป็นแม่เหล็ก ซึ่งเรียกว่า แม่เหล็กไฟฟ้าความรู้ที่กล่าวมานี้ นำไปใช้อธิบายกรณีตะปูเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าในการทดลองแรงแม่เหล็กของแท่งแม่เหล็กไฟฟ้า มีค่าขึ้นกับจำนวนรอบของขดลวด และปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวด

หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้านำไปใช้ทำปั้นจั่นยกของเพื่อดูดเศษเหล็กแยกออกจากเศษโลหะอื่น ๆ กระดิ่งไฟฟ้าหรือออดไฟฟ้า

  เมื่อเปิดสวิตช์ กระแสไฟฟ้าจะผ่านขดลวดที่พันรอบแกนเหล็ก ทำให้แกนเหล็กเป็นแม่เหล็กดูดคันเคาะ ซึ่งเป็นสารแม่เหล็กเข้ามากระทบกระดิ่งและเกิดเสียงดัง ขณะคันเคาะเคลื่อนเข้าหากระดิ่งคันเคาะจะไม่สัมผัสกับปลายแหลม เป็นเหตุให้วงจรไฟฟ้าเปิด ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร แกนเหล็กกลับเป็นแม่เหล็กก็จะดูดคันเคาะเข้ามากระทบกระดิ่งและเกิดเสียงดังอีก เหตุการณ์จะเกิดซ้ำไปซ้ำมา จนกว่าจะปิดสวิตช์ไม่มีไฟฟ้าไหลในวงจร

  การหาทิศของสนามแม่เหล็กรอบเส้นลวด ใช้มือขวากำรอบเส้นลวดตัวนำและให้หัวแม่มือชี้ไปทางทิศของกระแสไฟฟ้า นิ้วที่เหลือทั้งสี่นิ้วแสดงทิศของสนามแม่เหล็ก  B  ในทิศทวนเข็มนาฬิกา รอบลวดตัวนำ

  การหาทิศของสนามแม่เหล็กของขดลวดก็ใช้มือขวาได้เช่นกันโดยให้มือขวากำขดลวดหรือวงลวดวงใดวงหนึ่ง ส่วนนิ้วหัวแม่มือให้ชี้ไปทางทิศของกระแสไฟฟ้า นิ้วที่เหลือสี่นิ้วจะชี้ทิศของสนามแม่เหล็กจากรูปขดลวด จะปรากฏว่า ขั้วเหนือ (N)  ของแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ทางซ้าย และขั้วใต้ (S)  อยู่ทางขวา

เรื่องของไฟฟ้าแรงสูงและความต่างศักย์

ไฟฟ้าที่ส่งมาจากโรงไฟฟ้ามีความต่างศักย์สูง ซึ่งรู้จักกันว่า ไฟฟ้าแรงสูง

ไฟฟ้าแรงสูงสามารถส่งไปในระยะไกลโดยสูญเสียพลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าการส่งไฟฟ้าด้วยความต่าง
ศักย์ไฟฟ้าต่ำ ไฟฟ้าแรงสูงมีความต่างศักย์ไฟฟ้ามากกว่า 1000 โวลต์ ขึ้นไป เช่น การไฟฟ้านครหลวงจ่ายไฟฟ้าแรงสูงด้วยความต่างศักย์ 12,000 โวลต์ ถึง 115,000 โวลต์ และลดความต่างศักย์ไฟฟ้าลงเป็น 220 โวลต์ ก่อนต่อเข้าบ้านเรือนเพื่อให้ประชาชนใช้

สายไฟแรงสูงทำด้วยอะลูมิเนียม ไม่ใช้ลวดทองแดงซึ่งมีความต้านทานน้อยกว่า ทั้งนี้เพราะลวดทองแดงมีน้ำหนักมากกว่าและไม่ต้องการให้สายไฟแรงสูงมีน้ำหนักมาก จุดประสงค์นี้รวมไปถึงการไม่ใช้ฉนวนหุ้มสายไฟแรงสูงด้วย ดังนั้นการเข้าใกล้หรือสัมผัสสายไฟแรงสูงจึงมีอันตราย ควรระวังในการทำงานใกล้แนวสายไฟแรงสูง

สายไฟแรงสูงที่อยู่ใกล้อาคารก่อให้เกิดอันตราย จึงควรแจ้งให้การไฟฟ้านำฉนวนมาหุ้มสายไฟส่วนนั้น

สมบัติของตัวนำไฟฟ้าและฉนวนไฟฟ้า

วัตถุใดที่ทำด้วยวัสดุนำไฟฟ้าได้เรียกวัตถุนั้นว่า ตัวนำไฟฟ้า เช่น เหล็ก ทองแดง อะลูมิเนียม สังกะสี เป็นต้น สำหรับวัสดุที่ไม่เป็นโลหะ เช่น ไส้ดินสอดำ ซึ่งทำจากแกรไฟต์เป็นตัวนำไฟฟ้า

1. วัตถุที่ไม่นำไฟฟ้า เรียกวัตถุนั้นว่า ฉนวนไฟฟ้า เช่น ไม้ ยาง กระเบื้อง พลาสติก เป็นต้น ฉนวนไฟฟ้าเช่น พลาสติกที่หุ้มสายไฟจะช่วยป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ร่างกาย ซึ่งจะทำให้ได้รับอันตรายถึงเสียชีวิตได้เพราะร่างกายมนุษย์เป็นตัวนำไฟฟ้า นอกจากนี้ต้องมีการตรวจดูสายไฟฟ้าในบ้านไม่ปล่อยให้สายไฟชำรุดฉีกขาดเพราะ ลวดทองแดงของสายไฟอาจสัมผัสกัน ทำให้ไฟฟ้าลัดวงจรหรือไฟช๊อต เป็นสาเหตุให้เกิดไฟไหม้ได้

กรณีที่งูพาดสายไฟแรงสูง 2 สาย และตัวของงูเป็นตัวนำไฟฟ้า จึงมีกระแสไฟฟ้าผ่านตัวของงู เป็นเหตุให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้

2. วัสถุที่นำไฟฟ้า เช่น เหล็ก ทองแดง อะลูมิเนียม สังกะสีนำไฟฟ้าได้ ส่วนไส้ดินสอทำด้วยแกรไฟต์ซึ่งเป็นสารกึ่งโลหะ แต่นำไฟฟ้าได้เช่นกัน

2.1 ไส้ดินสอทำด้วยแกรไฟต์ซึ่งเป็นคาร์บอนรูปหนึ่ง เนื่องจากแกรไฟต์มีความเปราะหักง่าย จึงบดแกรไฟต์เป็นผงแล้วผสมกับดินเหนียว และนำไปเผาแล้วทำเป็นไส้ดินสอ ซึ่ง มีเนื้อเหนียวขึ้นไม่เปราะหรือหักง่าย ไส้ดินสอที่ผสมกับดินเหนียวด้วยอัตราส่วนต่างกันจะมีความแข็งไม่เท่ากันถ้า มีดินเหนียวผสมมากจะแข็งมากถ้ามีดินเหนียวผสมน้อยจะแข็งน้อยหรืออ่อน ด้วยเหตุนี้ไส้ดินสอจึงมีตั้งแต่แข็งที่สุดจนถึงอ่อนที่สุด

วิธีการต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมและวงจรขนาน

วิธีการต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมและวงจรขนาน

ที่มา Youtube channel :

วันอังคารที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2559

วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย

วงจรไฟฟ้า
เป็นการนำเอาสายไฟฟ้าหรือตัวนำไฟฟ้าที่เป็นเส้นทางเดินให้กระแสไฟฟ้าสามารถ ไหลผ่านต่อถึงกันได้นั้นเราเรียกว่า วงจรไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่อยู่ภายในวงจรจะเริ่มจากแหล่งจ่ายไฟไปยัง อุปกรณ์ไฟฟ้า ดังการแสดงการต่อวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นโดยการต่อแบตเตอรี่ต่อเข้ากับหลอดไฟ หลอดไฟฟ้าสว่างได้เพราะว่ากระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรไฟฟ้าและเมื่อ หลอดไฟฟ้าดับก็เพราะว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจร เนื่องจากสวิตซ์เปิดวงจรไฟฟ้าอยู่นั่นเอง

ส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้า

วงจร ไฟฟ้ามีส่วนประกอบ (component) ที่สำคัญ 2 ส่วน คือ แหล่งกำเนิด หรือแหล่งจ่ายไฟฟ้า

(sources) และตัวรับพลังงาน ซึ่งมักเรียกว่า โหลด (load) หลอดไฟฟ้า ก็เป็นตัวอย่างหนึ่ง ของโหลด

แหล่งจ่ายไฟฟ้า

แหล่ง จ่ายไฟฟ้า จะจ่ายแรงดันและกระแสไฟฟ้าเข้าสู่วงจร พร้อมกันรวมทั้งมีความต้านทานภายในจำนวนหนึ่งด้วย หากนำแหล่งจ่ายไฟฟ้าจริงมาใช้ในการวิเคราะห์วงจรจะทำให้เข้าใจ ยาก ดังนั้นในการวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า จึงสมมติให้แหล่งจ่ายไฟฟ้า จ่ายแรงดันและกระแสไฟฟ้าเป็นค่าคงที่และเป็นอิสระต่อกัน แหล่งจ่ายไฟฟ้า ประเภทนี้เรียกว่า แหล่งจ่ายไฟฟ้าในอุดมคติ

แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ

1. แหล่งจ่ายไฟฟ้าอิสระ (Independent Sources)
เช่น แบตเตอรี ถ่านไฟฮาย เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ เป็นต้น แบ่งได้เป็น
2 ประเภทคือ แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า (Voltage Sources) และ แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้า
(Current Sources)

2. แหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ถูกควบคุม (Controlled Sources) อาจเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ ต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟฟ้าอื่น ตัวอย่างเช่น amplifier

วงจรแบบขนาน

วงจร ที่เกิดจากการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปให้ขนานกับแหล่งจ่ายไฟมีผลทำให้ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อม อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าเท่ากัน ส่วนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าจะมีตั้งแต่ 2 ทิศทางขึ้นไปตามลักษณะของสาขาของวงจรส่วนค่าความต้านทานรวมภายในวงจรขนานจะ มีค่าเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของค่าความต้านทานทุกตัวรวมกัน ซึ่งค่าความต้านทานรวมภายในวงจรไฟฟ้าแบบขนานจะมีค่าน้อยกว่าค่าความต้านทาน ภายในสาขาที่มีค่าน้อยที่สุดเสมอ และค่าแรงดันที่ตกคร่อมความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวจะมีค่าเท่ากับแรงเคลื่อน ของแหล่งจ่าย

ลักษณะคุณสมบัติของวงจรขนาน

1. แรงดันที่ตกคร่อมที่อิลิเมนท์ หรือที่ความต้านทานทุกตัวของวงจรจะมีค่าเท่ากันเพราะว่าเป็นแรงดันตัวเดียวกันในจุดเดียวกัน

2. กระแสที่ไหลในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านวงจรทั้งหมดหรือกระแสรวม ของวงจร

3. ค่าความนำไฟฟ้าในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับค่าความนำไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร

4. กำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิลิเมนท์หรือค่าความต้านทานในแต่ละสาขาในวงจร เมื่อนำมาร่วมกันก็จะมีค่าเท่ากับกำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร

วงจรอนุกรม

วงจรอนุกรม หมายถึง การนำเอาอุปกรณ์ทางไฟฟ้ามาต่อกันในลักษณะที่ปลายด้านหนึ่งของอุปกรณ์ตัวที่ 1 ต่อเข้ากับอุปกรณ์ตัวที่ 2 จากนั้นนำปลายที่เหลือของอุปกรณ์ตัวที่ 2 ไปต่อกับอุปกรณ์ตัวที่ 3 และจะต่อลักษณะนี้ไปเรื่อยๆ ซึ่งการต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียวกระแสไฟฟ้าภายในวงจร อนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกๆจุด ค่าความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมนั้นคือการนำเอาค่าความต้านทานทั้งหมดนำมา รวมกันส่วนแรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้นแรงดันจะปรากฎคร่อมตัวต้านทานทุกตัว ที่จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าไม่เท่ากันโดยสา มารถคำนวนหาได้จากกฎของโอห์

ลักษณะคุณสมบัติของวงจรอนุกรม

1. ในวงจรหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจรอนุกรมจะมีกระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวเท่านั้น

2. แรงดันตกคร่อมที่ความต้านทานแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันจะมีค่าเท่ากับแรงดันที่จ่ายให้กับวงจร

3. ค่าความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจร เมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากับค่าความต้านทานรวมกันทั้งหมดในวงจร

4. กำลังและพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจร เมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร