หน่วยที่ 1 องค์ประกอบของวงจร วงจรแบบตัวต้านทาน

1.  สาระสำคัญ

        กฎของโอห์ม (Ohm’s Law) ซึ่งกล่าวว่า “ในวงจรไฟฟ้าใด ๆ กระแสไฟฟ้าจะแปรผันตรงกับแรงดันไฟฟ้าและแปรผกผันกับความต้านทานไฟฟ้า” ซึ่งเป็นกฎพื้นฐานที่มีประโยชน์มากในทางไฟฟ้าและ

สามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้ดีกับความต้านทานที่เป็นเชิงเส้น กำลังงาน คือ อัตราเวลาของการทำงาน เป็นไปตามสูตร P = W/t มีหน่วยเป็น จูลต่อวินาที หรือวัตต์ หรือ ฟุต

 

 

 

 

 

–ปอนด์ต่อวินาที พลังงาน คือ ความสามารถในการทำงานหรือกำลังงานที่ใช้ไปใน 1 หน่วยเวลา เป็นไปตามสูตร W = P × t มีหน่วยเป็น จูล และหน่วยเรียกของ “พลังงานไฟฟ้า” หรือหน่วยการใช้ไฟฟ้านิยมเรียกว่า กิโลวัตต์–ชั่วโมง หรือ ยูนิต

 

2.  สมรรถนะและเกณฑ์การปฏิบัติงานประจำหน่วย

2.1 สมรรถนะประจำหน่วย

1. อธิบายความรู้เกี่ยวกับกฎของโอห์ม กำลังงานและพลังงาน

2. ปฏิบัติการต่อวงจร วัด และทดสอบค่าตามกฎของโอห์ม

2.2 เกณฑ์การปฏิบัติงานประจำหน่วย

1.ศึกษาความรู้เกี่ยวกับกฎของโอห์ม กำลังงานและพลังงาน  

2.จัดเตรียมเครื่องมือและอุปกรณ์การทดลอง

3.ต่อวงจรการทดลองได้ถูกต้อง

4.ใช้เครื่องมือการทดลองได้ถูกต้อง

5.ปฏิบัติตามขั้นตอนการทดลองอย่างถูกต้อง

6.วัดและทดสอบค่าปริมาณไฟฟ้าต่าง ๆ ได้ถูกต้อง

7.มีการจัดเก็บเครื่องมือและอุปกรณ์อย่างเป็นระเบียบ

8.ทำความสะอาดหลังการทดลอง

 

3.  จุดประสงค์การเรียนรู้ประจำหน่วย

3.1 จุดประสงค์ทั่วไป

1.  เพื่อให้มีความรู้เกี่ยวกับ ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับกฎของโอห์ม กำลังงานและพลังงาน  (ด้านความรู้) 

2.  เพื่อให้มีทักษะใช้งาน ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับกฎของโอห์ม กำลังงานและพลังงาน  (ด้านทักษะ)

3.  เพื่อให้มีเจตคติที่ดีต่อการเตรียมความพร้อมด้าน วัสดุ  อุปกรณ์  และการปฏิบัติงานอย่างถูกต้อง สำเร็จภายในเวลาที่กำหนด มีเหตุและผลตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง (ด้านคุณธรรม จริยธรรม)

3.2 จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

1.    อธิบายพื้นฐานเกี่ยวกับกฎของโอห์ม กำลังงานและพลังงาน ได้ (ด้านความรู้) 

2.    บอกความสัมพันธ์ตามกฎของกฎของโอห์ม กำลังงานและพลังงาน ได้  (ด้านทักษะ)

3.    การเตรียมความพร้อมด้านการเตรียม วัสดุ  อุปกรณ์นักศึกษาจะต้องกระจายงานได้ทั่วถึง  และตรงตามความสามารถของสมาชิกทุกคน   มีการจัดเตรียมสถานที่  สื่อ  วัสดุ อุปกรณ์ไว้อย่างพร้อมเพรียง  (ด้านคุณธรรม จริยธรรม/บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง)

4.    ความมีเหตุมีผลในการปฏิบัติงาน ตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง  นักศึกษาจะต้องมีการใช้ เทคนิคที่แปลกใหม่ใช้สื่อและเทคโนโลยีประกอบการนำเสนอที่น่าสนใจนำวัสดุในท้องถิ่นมาประยุกต์ใช้   อย่างคุ้มค่าและประหยัด (ด้านคุณธรรม จริยธรรมพอเพียง) /บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง

                                                                                     

4.  สาระการเรียนรู้ (เนื้อหาการเรียนรู้)

2.1 กฎของโอห์ม

 กฎของโอห์ม (Ohm’s Law) ซึ่งกล่าวว่า “ในวงจรไฟฟ้าใด ๆ กระแสไฟฟ้าจะแปรผันตรงกับ

แรงดันไฟฟ้าและแปรผกผันกับความต้านทานไฟฟ้า” ซึ่งเป็นกฎพื้นฐานที่มีประโยชน์มากในทางไฟฟ้าและสามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้ดีกับความต้านทานที่เป็นเชิงเส้น เช่น ตัวต้านทานแบบถ่าน เป็นต้น

 กฎของโอห์มจะอธิบายถึงความสัมพันธ์ของกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และความต้านทาน

ไฟฟ้า เป็นไปตามสูตร I = E/R, R = E/I และ E = I × R

2.2 การประยุกต์ใช้กฎของโอห์ม

 การประยุกต์ใช้กฎของโอห์ม จะต้องระมัดระวังในเรื่องปริมาณที่เป็นอุปสรรค เนื่องจากค่าในวงจรไฟฟ้ามีมากมายหลายขนาดจึงต้องแปลงค่าให้สามารถคำนวณได้ง่าย

2.3 กำลังงานและพลังงาน

กำลังงาน คือ อัตราเวลาของการทำงาน เป็นไปตามสูตร P = W/t มีหน่วยเป็น จูลต่อวินาที หรือวัตต์ หรือ ฟุต–ปอนด์ต่อวินาที ซึ่งขึ้นอยู่กับระบบที่ใช้เรียก พลังงาน คือ ความสามารถในการทำงานหรือกำลังงานที่ใช้ไปใน 1 หน่วยเวลา เป็นไปตามสูตร W = P × t มีหน่วยเป็น จูล และหน่วยเรียกของ “พลังงานไฟฟ้า” หรือหน่วยการใช้ไฟฟ้านิยมเรียกว่า กิโลวัตต์–ชั่วโมง หรือ ยูนิต หมายถึง พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากการใช้กำลังไฟฟ้า 1,000 วัตต์ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง

2.4 กำลังไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า

 กำลังไฟฟ้าที่สูญเสียไปบนตัวต้านทานจะกระจายออกมาในรูปความร้อน โหลดอื่นที่เป็นความ

ต้านทาน เช่น หลอดไฟฟ้าจะกระจายในรูปความร้อนร่วมกับแสงสว่าง การคำนวณค่ากำลังไฟฟ้าที่กระจายออกมาในรูปความร้อนจะคำนวณเช่นเดียวกับกำลังไฟฟ้าทั่วไปตามสูตร P = E × I, P = E2/R และ P = I2/R มีหน่วยเป็นวัตต์

2.5 อัตรากำลังไฟฟ้าของตัวต้านทาน

การเลือกใช้ขนาดของตัวต้านทานจะขึ้นอยู่กับอัตราการทนต่อกำลังไฟฟ้าที่สูญเสียไปบนตัว–

ต้านทานนั้น และควรใช้ค่าอัตรากำลังไฟฟ้ามากกว่าค่ากำลังไฟฟ้าที่คำนวณได้

วงจรอนุกรม

1.  สาระสำคัญ

     วงจรอนุกรม เรียกว่า “ ซีรี่เซอร์กิต ” (Series Circuit) คือการนำเอาตัวต้านทานตั้งแต่สองตัวขึ้นไปมาต่อเรียงอันดับหรืออนุกรมกับแหล่งจ่ายไฟฟ้า โดยมีกระแสไฟฟ้า(Current)ไหลผ่านเพียงเส้นเดียวทางเดียวเท่ากันตลอด แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวจะแตกต่างกันกล่าวคือ ความต้านทานตัวใดมีค่ามากจะมีแรงดันตกคร่อมมาก  

 

2.  สมรรถนะและเกณฑ์การปฏิบัติงานประจำหน่วย

2.1 สมรรถนะประจำหน่วย

1. แสดงความรู้เกี่ยวกับวงจรอนุกรม

2. ปฏิบัติการต่อวงจร วัด และทดสอบค่าในวงจรอนุกรม

 

3.  จุดประสงค์การเรียนรู้ประจำหน่วย

3.1 จุดประสงค์ทั่วไป

1. เพื่อให้มีความรู้เกี่ยวกับ วงจรอนุกรม (ด้านความรู้) 

2. เพื่อให้มีทักษะใช้งาน วงจรอนุกรม (ด้านทักษะ)

3. เพื่อให้มีเจตคติที่ดีต่อการเตรียมความพร้อมด้าน วัสดุ  อุปกรณ์  และการปฏิบัติงานอย่างถูกต้อง สำเร็จภายในเวลาที่กำหนด มีเหตุและผลตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง (ด้านคุณธรรม จริยธรรม)

3.2 จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

1.      อธิบายองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า ได้ (ด้านความรู้) 

2.    บอกคุณลักษณะของวงจรอนุกรม ได้  (ด้านทักษะ)

3.    คำนวณค่ากระแส แรงดัน และกำลังไฟฟ้าของวงจรอนุกรมได้ (ด้านทักษะ)

4.    การเตรียมความพร้อมด้านการเตรียม วัสดุ  อุปกรณ์นักศึกษาจะต้องกระจายงานได้ทั่วถึง  และตรงตามความสามารถของสมาชิกทุกคน   มีการจัดเตรียมสถานที่  สื่อ  วัสดุ อุปกรณ์ไว้อย่างพร้อมเพรียง  (ด้านคุณธรรม จริยธรรม/บูรณาการเศรษฐกิจพอเพียง)

5.    ความมีเหตุมีผลในการปฏิบัติงาน ตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง  นักศึกษาจะต้องมีการใช้ เทคนิคที่แปลกใหม่ใช้สื่อและเทคโนโลยีประกอบการนำเสนอที่น่าสนใจนำวัสดุในท้องถิ่นมาประยุกต์ใช้   อย่างคุ้มค่าและประหยัด (ด้านคุณธรรม จริยธรรมพอเพียง) /บูรณาการเศรษฐกิจ

                                                                                     

4.  สาระการเรียนรู้ (เนื้อหาการเรียนรู้)

3.1 การต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม

การต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม คือ การนำเอาตัวต้านทานตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปมาต่อเรียงลำดับกันแสดงดังรูป ตัวต้านทานนำมาต่อเรียงกันในเส้นเดียวกันโดยที่ขั้วปลายหนึ่งของตัวต้านทานตัวที่ 1 ต่อกับขั้วต้นหนึ่งของตัวต้านทานที่ 2 ขั้วปลายที่เหลือของตัวต้านทานที่ 2 ต่อกับขั้วต้นหนึ่งของตัวต้านทานตัวต่อไป ซึ่งจะต่อแบบนี้เรียงกันไปเรื่อย ๆ

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 กระแสไฟฟ้าในวงจรอนุกรม

กระแสไฟฟ้าในวงจรอนุกรมมีเพียงค่าเดียวที่ไหลผ่านตัวต้านทานทุกตัว

 

 

 

3.3 ความต้านทานรวมในวงจรอนุกรม

ความต้านทานรวมในวงจรอนุกรมจะเท่ากับผลรวมของความต้านทานของตัวต้านทานทุกตัว

เขียนเป็นสมการได้ดังสมการ

 

 

 3.4 กฎของโอห์มในวงจรอนุกรม

การหากฎของโอห์มโดยอาศัยสามเหลี่ยมกฎของโอห์ม ดังรูป ซึ่งจะช่วยให้เกิดการประยุกต์ใช้

และจำสูตรได้ดี

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5 การต่อเซลล์ไฟฟ้าอนุกรม

การต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอนุกรม แสดงตัวอย่างดังรูป

 

 

 

 

 

 

 

จากรูป เขียนผลรวมทางพีชคณิตของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแต่ละตัวได้คือ

ET = E1 + E2 + E3 = 1.5 + 1.5 + 1.5 = 4.5 V

ถ้าแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่นำมาต่ออนุกรมที่มีทิศทางหักล้างกัน (Series–opposing) แรงดันไฟฟ้าที่มีทิศทางหักล้างกันนั้นจะลบออกจากกัน แสดงดังรูป

 

 

 

 

 

 

จากรูป เขียนผลรวมทางพีชคณิตของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแต่ละตัวได้คือ

ET = E1 – E2 + E3 = 1.5 – 1.5 + 1.5 = 1.5 V

 

 

 3.6 กฎแรงดันไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์ในวงจรอนุกรม

กฎแรงดันไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์ อธิบายได้ดังนี้

 

 

วงจรอนุกรม ขนาน ผสม

ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ

หน่วยที่ 2 การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยกฎของเคอร์ชอฟฟ์

ยังไม่ได้เรียนบทเรียนนี้

1.     สาระสำคัญ

กฎของเคอร์ชอฟฟ์ (Kirchhoff's Law) 0tกล่าวถึงวิธีการวิเคราะห์วงจรที่มีความยุ่งยากและซับซ้อนกว่าการวิเคราะห์ด้วยกฎของโอห์ม โดยกำหนดให้มีตัวแปรกระแสไฟฟ้าเข้าไปในทุกสาขาที่มีความต้านทานอยู่ในวงจร จากนั้นจึงไล่วงจรตามกฎของโอห์มจนครบ กฎของเคอร์ชอฟฟ์ถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1847 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ กุสตาฟ โรแบร์ต เคอร์ชอฟฟ์ (Gustav Robert Kirchhoff) แบ่งออกเป็น 2 กฎ คือ กฎกระแสไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์ และกฎแรงดันของเคอร์ชอฟฟ์

 

2.     สมรรถนะประจำหน่วยการเรียนรู้

            2.1 มีความรู้เกี่ยวกับกฎของเคอร์ชอฟฟ์

             2.2 เข้าใจวิธีการวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยกฎของเคอร์ชอฟฟ์

 

3. จุดประสงค์การเรียนรู้

3.1    อธิบายกฎกระแสไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์ได้

             3.2 อธิบายกฎแรงดันของเคอร์ชอฟฟ์ได้

             3.3 คำนวณค่าแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าโดยกฎของเคอร์ชอฟฟ์ได้

              3.4 กำหนดการไหลของกระแสไฟฟ้าจากกฎกระแสไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์ได้

 

4. สาระการเรียนรู้

            4.1 กฎกระแสไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์

       4.2 กฎแรงดันของเคอร์ชอฟฟ์

       4.3 การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าโดยใช้กฎของเคอร์ชอฟฟ์

1. 

   แบบทดสอบ กฏของโอห์ม กฏของเคอร์ชอฟฟ์
   

   ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ
2. 

   กฏของเคอร์ชอฟฟ์
   

   ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ
3. 

   กฏของเคอร์ชอฟฟ์
   

   ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ

หน่วยที่ 3 การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยวิธีโนดและวิธีลูป

ยังไม่ได้เรียนบทเรียนนี้

1. 

   การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยวิธีโนด
   

   ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ

หน่วยที่ 4 การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยทฤษฎีต่าง ๆ

ยังไม่ได้เรียนบทเรียนนี้

            4.1    บทนำ (Introduction)

             4.2  ทฤษฎีบทการซ้อนทับ (Superposition Theorem)

     4.3  ทฤษฎีบทของเทวินินและนอร์ตัน (Thevenin’s and Norton’s Theorem)

         4.4  ทฤษฎีการถ่ายโอนกำลังไฟฟ้าสูงสุด (Maximum Power Transfer Theorem)

            4.5  สรุปสาระสำคัญ (Summary)

แนวคิด

ทฤษฎีบทการซ้อนทับ ทฤษฎีบทของเทวินินและนอร์ตัน ทฤษฎีการถ่ายโอนกำลังไฟฟ้าสูงสุดเป็นทฤษฎีที่นำมาใช้วิเคราะห์วงจรไฟฟ้ามาก การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าที่ซับซ้อนสามารถทำได้ง่ายขึ้นโดยการแทนที่ส่วนที่เหลือของวงจรให้อยู่ในรูปวงจรสมมูลแบบง่ายแล้วเลือกวิธีวิเคราะห์ที่สะดวกที่สุด

จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

         1.  วิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยทฤษฎีบทการซ้อนทับได้

         2.  วิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยทฤษฎีบทของเทวินินได้

         3.  วิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยทฤษฎีบทของนอร์ตันได้

         4.  วิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยทฤษฎีการถ่ายโอนกำลังไฟฟ้าสูงสุดได้

เนื้อหาสาระ

       4.1    บทนำ (Introduction)

                 4.1.1 การสมมูล (Equivalent)

                 4.1.2 ความเป็นเชิงเส้น (Linearity)

        4.2  ทฤษฎีบทการซ้อนทับ (Superposition Theorem)

                 หลักการของทฤษฎีบทการซ้อนทับ (the principle of superposition theorem)¹ กล่าวว่า “ผลตอบ สนองของกระแสหรือแรงดันของวงจรเชิงเส้นที่มีแหล่งกำเนิดอิสระมากกว่า 1 ตัว สามารถหาได้จากการรวมผลตอบสนองที่เกิดจากแหล่งกำเนิดอิสระแต่ละตัว”

4.3    ทฤษฎีบทของเทวินินและนอร์ตัน (Thevenin’s and Norton’s Theorem)

                   การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าที่เป็นวงจรเชิงเส้นอีก 2 ทฤษฎีให้ง่ายขึ้น ทฤษฎีแรกตั้งชื่อตาม M.L. Thevenin วิศวกรชาวฝรั่งเศส ทำงานด้านการสื่อสารผ่านสายส่ง ได้เผยแพร่เมื่อปี ค.ศ. 1883 เรียกสิ่งที่ค้นพบว่า ทฤษฎีบทของเทวินิน (Thevenin’s theorem)² และอีกทฤษฎีหนึ่งค้นพบโดยผลของทฤษฎีบทของเทวินิน ในปี ค.ศ. 1962 ผู้ค้นพบคือ E.L. Norton เป็นนักวิทยาศาสตร์ทำงานที่ bell telephone laboratories เรียกสิ่งที่ค้นพบว่า ทฤษฎีบทของนอร์ตัน (Norton’s Theorem)³ (Irwin, J. David. 2002: 120)

                   ทฤษฎีทั้งสองนี้มีความสำคัญมาก ใช้พิจารณาวงจรข่ายใด ๆ ระหว่าง 2 ขั้ว และใช้ 2 ขั้วนี้เป็นขั้วตรวจสอบแทนวงจรเดิมเพื่อหาค่ากระแส แรงดัน และกำลังไฟฟ้าได้ง่ายขึ้นและยังช่วยให้เลือกค่าที่ดีที่สุดของตัวต้านทานโหลด

4.3.1 วงจรที่มีเฉพาะแหล่งกำเนิดอิสระ

                 4.3.2 วงจรที่มีเฉพาะแหล่งกำเนิดไม่อิสระ

                 4.3.3 วงจรที่มีทั้งแหล่งกำเนิดอิสระและแหล่งกำเนิดไม่อิสระ

         4.4  ทฤษฎีการถ่ายโอนกำลังไฟฟ้าสูงสุด (Maximum Power Transfer Theorem)

                 ในการวิเคราะห์วงจรบางครั้งอาจต้องเพิ่มการหาค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถส่งไปยังโหลดโดยใช้ทฤษฎีบทของเทวินิน การหาค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดนั้นจะต้องประยุกต์วงจรและต้องปรับโหลดให้ถ่ายโอนกำลัง– ไฟฟ้าสูงสุดได้ วงจรดังรูป กำลังไฟฟ้าที่ส่งผ่านไปยังโหลด R_L ได้เป็น

                                             P_load   =     i²R_L    =    

 

รูป วงจรสมมูลสำหรับการทดสอบการถ่ายโอนกำลังไฟฟ้าสูงสุด

 

กิจกรรมการเรียนรู้ (สัปดาห์ที่ 4/18, คาบที่ 16–20/90)

               1. ครูทบทวนเนื้อหาการสอน

            2. นักศึกษาทำแบบทดสอบก่อนเรียนหน่วยที่ 4

            3. ครูนำเข้าสู่บทเรียน และครูแจ้งจุดประสงค์การเรียน

            4. ครูสอนเนื้อหาสาระ หัวข้อ 4.1-4.2

            5. นักศึกษาทำแบบฝึกหัดเป็นคนละ 1 ข้อ ขณะนักศึกษาทำแบบฝึกหัดครูจะสังเกตการทำงาน

            6. ครูและนักศึกษาร่วมกันเฉลยแบบฝึกหัดบางข้อ

            7. แบ่งกลุ่มนักศึกษาเป็นกลุ่มๆ ละ 2-3 คน ทำการจำลองการทำงานของวงจรด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์

            8. ครูและนักศึกษาร่วมกันสรุปเรื่องที่เรียน

 

กิจกรรมการเรียนรู้ (สัปดาห์ที่ 5/18, คาบที่ 21–25/90)

               1. ครูทบทวนเนื้อหาการสอน

            2. ครูนำเข้าสู่บทเรียน และครูแจ้งจุดประสงค์การเรียน

            3. ครูสอนเนื้อหาสาระ หัวข้อ 4.3

            4. นักศึกษาทำแบบฝึกหัดเป็นคนละ 1 ข้อ ขณะนักศึกษาทำแบบฝึกหัดครูจะสังเกตการทำงาน

            5. ครูและนักศึกษาร่วมกันเฉลยแบบฝึกหัดบางข้อ

            6. แบ่งกลุ่มนักศึกษาเป็นกลุ่มๆ ละ 2-3 คน ทำการจำลองการทำงานของวงจรด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์

            7. ครูและนักศึกษาร่วมกันสรุปเรื่องที่เรียน

กิจกรรมการเรียนรู้ (สัปดาห์ที่ 6/18, คาบที่ 26–30/90)

               1. ครูทบทวนเนื้อหาการสอน

            2. ครูนำเข้าสู่บทเรียน และครูแจ้งจุดประสงค์การเรียน

            3. ครูสอนเนื้อหาสาระ หัวข้อ 4.4

            4. นักศึกษาทำแบบฝึกหัดเป็นกลุ่ม ขณะนักศึกษาทำแบบฝึกหัดครูจะสังเกตการทำงาน

            5. ครูและนักศึกษาร่วมกันเฉลยแบบฝึกหัดบางข้อ

            6. แบ่งกลุ่มนักศึกษาเป็นกลุ่มๆ ละ 2-3 คน ทำการจำลองการทำงานของวงจรด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์

            7. ครูและนักศึกษาร่วมกันสรุปเรื่องที่เรียน

            8. นักศึกษาทำแบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 4

1. 

   การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยวิธีต่างๆ
   

   ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ

หน่วยที่ 5 การเกิดไฟฟ้ากระแสสลับ

ยังไม่ได้เรียนบทเรียนนี้

1.1        การเกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า

1.2        ทิศทางของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าและกระแส

1.3        ค่าที่มีผลต่อแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า

1.4        ตัวน าเมื่อเคลื่อนที่ในแนวเฉียง

1.5        การค านวณหาค่าแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า

1.6        การเกิดรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ

1.7        ค่าต่าง ๆ ที่ควรทราบของรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ

          1.8  การค านวณหาค่าต่าง ๆ ของรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ

เนื้อหาสาระ

จากกฎของฟาราเดย์ เมื่อเคลื่อนที่ตัวน าตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กหรือมีการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็ก ที่ตัวน าวางอยู่ ย่อมท าให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าขึ้นบนตัวน านั้น โดยทิศทางของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าจะ ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของตัวน า กับการวางขั้วแม่เหล็กที่แตกต่างกัน

การหาทิศทางของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าจะใช้กฎมือขวา โดยกางมือขวาออกและให้ นิ้วหัวแม่มือตั้ง ฉากกับนิ้วทั้งสี่ ถ้าก าหนดให้เส้นแรงแม่เหล็กที่พุ่งออกจากขั้วเหนือ (N) พุ่งเข้าหาอุ้งมือ และนิ้วหัวแม่มือชี้ทิศ ทางการเคลื่อนที่ของตัวน า ดังนั้นนิ้วทั้งสี่จะชี้ทิศทางของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน า ถ้านิ้วทั้งสี่ชี้เข้าจะแทนด้วย กระแสไหลเข้า และถ้านิ้วทั้งสี่ชี้ออกจะแทนด้วยกระแสไหลออก

เมื่อพิจารณาจากรูปที่ 1.1 แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน าที่เกิดขึ้นจะมีค่ามากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับค่าดังนี้

1.3.1 ความหนาแน่นของเส้นแรงแม่เหล็ก (B)

1.3.2 ความยาวของตัวน า ( ℓ )

1.3.3 ความเร็วในการเคลื่อนที่ (v)

 

จากผลทั้ง 3 ข้อที่กล่าวมาจึงสรุปได้ว่า

           e = Bℓv        

ถ้าตัวน านั้นตัดในแนวเฉียงขึ้นเป็นมุม q ท าให้แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวน ามีขนาดลดลงจากเดิมเมื่อเทียบกับ ตัดในแนวตั้งฉาก

 

 

1.         สาระสำคัญประจำบท

2.         เลขจำนวนจริง

3.      เลขจำนวนจินตภาพ

4.      เลขจำนวนเชิงซ้อน

5.      จำนวนเชิงซ้อนรูปแบบแกนมุมฉาก

6.      จำนวนเชิงซ้อนรูปแบบเชิงขั้ว

7.      จำนวนเชิงซ้อนรูปแบบตรีโกณมิติ

8.      จำนวนเชิงซ้อนรูปแบบชี้กำลัง

9.      การบวกและลบเลขจำนวนเชิงซ้อน

10.  การคูณเลขจำนวนเชิงซ้อน

11.  การหารเลขจำนวนเชิงซ้อน

.    แนวคิด

               เลขจำนวนจริง เป็นตัวเลขหรือจำนวนเลขที่มีค่าจริง สามารถทราบค่าเลขเหล่านั้นได้ว่ามีจำนวนน้อยหรือมากเพียงไร เลขจำนวนจริงแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือจำนวนเลขลงตัว เป็นเลขที่แสดงค่าจริงออกมา มีความแน่นอนถูกต้อง และจำนวนเลขไม่ลงตัว เป็นเลขที่แสดงค่าจริงโดย ประมาณออกมา ไม่สามารถหาค่าที่ถูกต้องแน่นอนจริง ๆ ได้

               เลขจำนวนจินตภาพ เป็นตัวเลขหรือจำนวนเลขที่ไม่ใช่จำนวนจริง ค่าเหล่านี้เกิดจากการถอดรากที่สองของเลขจำนวนจริงลบ ซึ่งความจริงหาค่าไม่ได้ จึงกำหนดแทนค่า  ด้วยตัว j

               เลขจำนวนเชิงซ้อน เป็นจำนวนตัวเลขที่ประกอบด้วยเลขจำนวนจริงรวมกับเลขจำนวนจินตภาพ เขียนออกมาในรูปสมการ มีทั้งขนาดและทิศทางของปริมาณเวกเตอร์ สามารถนำมาใช้ในการคำนวณ บวก ลบ คูณ หาร และถอดรากที่สองได้ง่าย รูปแบบของจำนวนเชิงซ้อนมีด้วยกัน 4 รูปแบบ คือ รูปแบบแกนมุมฉาก รูปแบบเชิงขั้ว รูปแบบตรีโกณมิติ และรูปแบบชี้กำลัง

               จำนวนเชิงซ้อนรูปแบบแกนมุมฉาก เป็นการบอกปริมาณเวกเตอร์ด้วยด้านกว้างและด้านยาวของสี่เหลี่ยมมุมฉาก  ด้านหนึ่งเป็นจำนวนจริง อีกด้านหนึ่งเป็นจำนวนจินตภาพ

               จำนวนเชิงซ้อนรูปแบบเชิงขั้ว เป็นการบอกปริมาณเวกเตอร์ด้วยขนาดและทิศทางที่ชัดเจน สามารถบอกค่าออกมาได้โดยเพียงอ่านค่าที่บอกไว้ เป็นแบบที่นิยมบอกค่าต่าง ๆ ในการคำนวณไฟฟ้า

               จำนวนเชิงซ้อนรูปแบบตรีโกณมิติ เป็นการบอกปริมาณเวกเตอร์ที่มีส่วนประกอบของค่าไซน์และค่าคอสของตรีโกณมิติร่วมอยู่ด้วย ซึ่งเป็นรูปแบบผสมระหว่างแกนมุมฉากกับรูปแบบเชิงขั้ว

               จำนวนเชิงซ้อนรูปแบบชี้กำลัง เป็นการบอกปริมาณเวกเตอร์ในแบบยกกำลัง เขียนอยู่ในรูปเอ๊กซ์โพเนนเชียลเลขยกกำลังด้วยมุมเฟสในหน่วยเรเดียน มีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับรูปแบบตรีโกณมิติ

               การบวกและการลบจำนวนเชิงซ้อน  คือ  การรวมกันหรือหักล้างกันของจำนวนเชิงซ้อน 2 จำนวน การทำต้องทำในรูปแบบแกนมุมฉากเพียงรูปแบบเดียว

               การคูณและหารจำนวนเชิงซ้อน 2 จำนวน    สามารถนำรูปแบบมาคูณกันหรือหารกันได้ 3 รูปแบบ คือ รูปแบบแกนมุมฉาก รูปแบบเชิงขั้ว และรูปแบบชี้กำลัง

 

1. 

   ปริมาณเชิงซ้อน
   

   ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ

หน่วยที่ 8 วงจร R – L – C ต่ออนุกรม

ยังไม่ได้เรียนบทเรียนนี้

สาระการเรียนรู้

1.         สาระสำคัญประจำบท

2.         ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

3.         ตัวเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

4.         ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

5.         ตัวต้านทานต่ออนุกรม

6.         ตัวเหนี่ยวนำต่ออนุกรม

7.         ตัวเก็บประจุต่ออนุกรม

.    แนวคิด

               ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ มีคุณสมบัติในการทำงานเช่นเดียวกับตัวต้านทานทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง แรงดันและกระแสที่ใช้จ่ายในวงจรเป็นค่า RMS คุณสมบัติของ วงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีตัวต้านทานอย่างเดียว  คือ   กระแสและแรงดันมีเฟสเหมือนกัน   และ

กำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นมาเป็นกำลังไฟฟ้าเฉลี่ย

               ตัวเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นสนามแม่เหล็ก คุณสมบัติของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีตัวเหนี่ยวนำอย่างเดียว คือ แรงดันและกระแสมีเฟสต่างกัน 90^° หรือ  เรเดียน แรงดันที่เกิดขึ้นจะนำหน้ากระแสเป็นมุม 90^° ค่าความนำความเหนี่ยวนำเป็นอัตราส่วนของรีแอกแตนซ์ชนิดความเหนี่ยวนำ และไม่เกิดกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยในวงจร

               ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ทำหน้าที่สะสมพลังงานไฟฟ้าไว้ในรูปของสนามไฟฟ้า คุณสมบัติของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีตัวเก็บประจุเพียงอย่างเดียว คือ แรงดันและกระแสมีเฟสต่างกัน 90^° หรือ  เรเดียน แรงดันที่เกิดขึ้นจะล้าหลังกระแสเป็นมุม 90^° ค่าความนำความจุเป็นอัตราส่วนกลับของรีแอกแตนซ์ชนิดความจุ และไม่เกิดกำลังไฟฟ้าเฉลี่ยในวงจร

 

1. 

   วงจร R-L-C อนุกรม
   

   ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ

หน่วยที่ 9 วงจร R-L-C ขนาน

ยังไม่ได้เรียนบทเรียนนี้

หัวข้อเรื่อง
6.1 ความหมายของคjาพารามิเตอร์
6.2 แนวคิดพื้นฐานของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับขนาน
6.3 วงจร R–L ต่อขนาน
6.4 วงจร R–C ต่อขนาน
6.5 วงจร R–L–C ต่อขนาน 
6.6 สรุปสาระสําคัญ

เนื้อหาสาระ

6.1    ความหมายของคาพารามิเตอร

ความนํา คือ สวนกลับของความตานทาน มีหนวยเปน ซีเมนส (S) ความนําของความตานทาน เรียกวา คอนดักแตนซ (G) และความนําของตัวเหนี่ยวนําและตัวเก็บประจุ เรียกวา ซัสเซปแตนซ (B)

6.2    แนวคิดพื้นฐานของวงจรไฟฟากระแสสลับขนาน

6.3    วงจร R–L ตอขนาน

วงจร R–L ตอขนาน (Parallel R–L circuit) กระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทาน (I_R) มีมุมอินเฟสกับ แรงดันไฟฟาในวงจรและกระแสไฟฟาไหลผานตัวเหนี่ยวนํา (I_L) มีมุมลาหลังแรงดันไฟฟาเปนมุม 90^o ผลรวมของกระแสไฟฟาทางเฟสเซอร I_R และ I_L มีมุมลาหลังแรงดันไฟฟาเปนมุม θ โดยที่ θ มีคามากกวา 0^o แตนอยกวา 90^o เรียกวงจรในสภาวะเชนนี้วาวงจรลาหลังหรือวงจรอินดักตีฟ

6.4    วงจร R–C ตอขนาน

วงจร R–C ตอขนาน (Parallel R–C circuit) กระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทาน (I_R) มีมุมอินเฟสกับ แรงดันไฟฟาในวงจรและกระแสไฟฟาไหลผานตัวเก็บประจุ (I_C) มีมุมนําหนาแรงดันไฟฟาเปนมุม 90^o ผลรวมของกระแสไฟฟาทางเฟสเซอร I_R และ I_C มีมุมนําหนาแรงดันไฟฟาเปนมุม θ โดยที่ θ มีคามากกวา 0^o แตนอยกวา 90^o เรียกวงจรในสภาวะเชนนี้วาวงจรนําหนาหรือวงจรคะแปซิตีฟ

6.5    วงจร R–L–C ตอขนาน

วงจร R–L–C ตอขนาน (Parallel R–L–C circuit) จะมีมุมเฟสนําหนาหรือลาหลังขึ้นอยูกับการ

1. 

   วงจร R-L-C ขนาน
   

   ลงทะเบียนเพื่อแสดงสื่อ