บทที่ 14 ไฟฟ้ากระแส 14.1 กระแสไฟฟ้า (Electric...

เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง ไฟฟากระแส เรยบเรยงโดย ครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา

41

บทท 14 ไฟฟากระแส 14.1 กระแสไฟฟา (Electric Current)

กระแสไฟฟาเกดจากการเคลอนทของประจไฟฟาเมอมความตางศกยระหวางจด 2 จดในตวนานนๆ 14.1.1 กระแสไฟฟาในตวนา กระแสไฟฟาในตวนาใด ๆ ตวนา คอ ตวทยอมใหประจไฟฟาเคลอนทผาน ฉนวน คอ ตวทไมยอมใหประจไฟฟาเคลอนทผาน กระแสไฟฟา คอ ปรมาณประจทวงผานตวกลางในหนงหนวยเวลา มหนวยเปน แอมแปร

I = tQ =

tNe

เมอ Q แทน ประจไฟฟาทงหมด มหนวยเปนคลอมบ (C) q แทน ประจไฟฟาของอนภาค 1 ตว มหนวยเปนคลอมบ (C) (1.610-19 C) t แทน เวลาทอนภาคผานภาคตดขวางมหนวยเปนวนาท (s) I แทน กระแสไฟฟามหนวยเปนคลอมบตอวนาท (C/s) หรอ แอมแปร (A) N แทน จานวนประจ 14.1.2 กระแสไฟฟาในเสนลวดตวนา

I = nevA

เมอ I แทน กระแสไฟฟามหนวยเปนคลอมบตอวนาท (C/s) หรอ แอมแปร (A) n แทน จานวนอเลกตรอนในปรมาณ 1 ลกบาศกเมตรหรอความหนาแนน

e แทน ประจไฟฟาของอเลกตรอน = 1.6 10-19 คลอมบ v แทน ความเรวลอยเลอนของอเลกตรอนอสระ หนวยเปน เมตรตอวนาท ( m/s) A แทน พนทภาคตดขวางของโลหะ หนวยเปน ตารางเมตร (m2)

เมอนาโลหะมาตออนกรมกน (การตออนกรมกนกระแสไฟฟาเทากน) โลหะชนดเดยวกน ( n เทากน ) โลหะตางชนดเดยวกน ( n ไมเทากน )

I1 = I2 I1 = I2 n1e1v1A1 = n2e2v2A2 (n , e เทากน) n1e1v1A1 = n2e2v2A2 (e เทากน) v1A1 = v2A2 n1v1A1 = n2v2A2


42

แบบฝกหด 14.1 1.. ลวดตวนาเสนหนงมกระแสไหลผาน 3 แอมแปร ในเวลา 5 นาท จะมปรมาณประจเคลอนทผาน พนทหนาตดไปเทาใด ( 900 C ) 2. ลวดเสนหนงมกระแสไหลผาน 2.4 แอมแปร จานวนอเลกตรอนทเคลอนทผานพนทหนาตดไปใน เวลา 2 นาท มจานวนเทาใด ( 1.810 21 ตว ) 3. ใน 1 m3 ของทองแดงมอเลกตรอนอสระอย 510 22 ตว ถามกระแสไฟฟาผานหลอดทองแดง พนทหนาตด 1 cm2 ขนาด 16 แอมแปร จงหาความเรวของอเลกตรอนในเสนลวดน ( 20 m/s ) 4. ลวดตวนาโลหะขนาดสมาเสมอมปรมาณกระแสตอหนวยพนทเทากบ 1.010 10 แอมแปรตอตาราง เมตร และความหนาแนนของอเลกตรอนอสระเปน 5.0 x 10 28 ตวตอลกบาศกเมตร จงหาขนาดของ ความเรวลอยเลอนของอเลกตรอนอสระในลวด ( 1.25 m/s ) 5. กระแสไฟฟาไหลผานเสนลวดหนง เปลยนแปลงตามเวลา ดงแสดงในกราฟ จงหาประจและจานวน อเลกตรอนทผานพนทหนาตดในชวงเวลาวนาทท 10 ถงวนาทท 20 ( 50 C , 3.125 x 10 20 ตว )

แบบฝกหดทบทวน 14.1 1. โทรศพทเคลอนทรนหนงสามารถใชงานเปนเวลา 5 ชวโมง เมอมกระแสไฟฟาจากแบตเตอรผาน 200 มลลแอมแปร ประจไฟฟาทเคลอนทผานโทรศพทเครองนมคาเทาใด 1. 180 คลอมบ 2. 360 คลอมบ 3. 1800 คลอมบ 4. 3600 คลอมบ 2. ลวดเสนหนงมกระแสไหลผาน 4 แอมแปร จานวนอเลกตรอนทเคลอนทผานพนทหนาตดไปในเวลา 30 วนาท มจานวนเทาใด 1. 7.5 1018 ตว 2. 7.5 1019 ตว 3. 7.51020 ตว 4. 7.5 1022 ตว 3. ลวดตวนาเสนหนงมกระแสไหลผาน 5 แอมแปร ในเวลา 2 นาท จะมปรมาณประจเคลอนทผานพนท หนาตดไปเทาใด 1. 10 คลอมบ 2. 100 คลอมบ 3. 300 คลอมบ 4. 600 คลอมบ 4. ใน 2 ลกบาศกเซนตเมตรของทองแดงมอเลกตรอนอสระอย 810 22 ตว ถามกระแสไฟฟาผานหลอด ทองแดงพนทหนาตด 2 ตารางเซนตเมตร ขนาด 160 แอมแปร จงหาความเรวของอเลกตรอนในเสน ลวดน 1. 1.25 10-4 m/s 2. 1.25 10-5 m/s 3. 1.25 10-6 m/s 4. 1.25 10-7 m/s


43

4 8 12 16 20

5. ถาความหนาแนนของพาหะของประจไฟฟาในลวดทองแดง (อเลกตรอนอสระ) เปน 5.01028 m-3 ในลวดทองแดงพนทหนาตด 2.0 ตารางมลลเมตร มกระแสไฟฟาผาน 1.6 แอมแปร อตราเรวลอยเลอน ของอเลกตรอนในลวดนนจะเปนเทาใด 1. 1.0104 m/s 2. 1.0105 m/s 3. 1.010-4 m/s 4. 1.010-5 m/s 6. ลวดตวนาโลหะขนาดสมาเสมอมปรมาณกระแสตอหนวยพนทเทากบ 1.6 10 6 แอมแปรตอตาราง เมตร และความหนาแนนของอเลกตรอนอสระเปน 4.010 22 ตวตอลกบาศกเมตร จงหาขนาดของ ความเรวลอยเลอนของอเลกตรอนอสระในลวด 1. 2.510-4 m/s 2. 2.510-2 m/s 3. 2.5102 m/s 4. 2.5104 m/s 7. ลวดเสนหนงมพนทหนาตดเปนวงกลมขนาด 0.2 ตารางเซนตเมตร ความยาว 1 เมตร เมอตอลวดนเขา กบแหลงกาเนดไฟฟาจะมประจไฟฟา 9.6 10-3 A ถาความเรวลอยเลอนของอเลกตรอนในลวดเปน

210-4 เมตรตอวนาท จงหาจานวนอเลกตรอนอสระในลวดเสนนทงหมด 1. 1.5 1022 ตว 2. 4.01022 ตว 3. 1.5 1025 ตว 4. 2.0 1030 ตว 8. จากรป เปนกราฟแสดงไฟฟาทไหลผานลวดเสนหนงกบเวลา จงหาวาเมอสนสดเวลา t = 5 วนาท จะมประจไฟฟาไหลผานลวดเสนนกคลอมบ 1. 1.0 คลอมบ 2. 2.0 คลอมบ 3. 5.0 คลอมบ 4. 6.0 คลอมบ 9. กระแสไฟฟาไหลผานเสนลวดหนงเปลยนแปลงตามเวลา ดงแสดงในกราฟจงหาจานวนอเลกตรอนท ผานพนทหนาตดหนงในชวงเวลาวนาทท 8 ถงวนาทท 16 1. 2.5 10 19 ตว 2. 5.0 1019 ตว

3. 2.5 1020 ตว 4. 5.0 1020 ตว

10. ในการทดลองครงหนงสามารถเขยนกราฟระหวางกระแสไฟฟา กบเวลา ดงรป ถามวาตงแตเรมตนจน กระแสไฟฟาเทากบ 0 แอมแปร มประจเคลอนทผานเครองวดเฉลยวนาทละกคลอมบ 1. 200 คลอมบ 2. 150 คลอมบ 20 3. 0.17 คลอมบ 4. 0.017 คลอมบ


44

14.2 ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกย เนองจากกระแสไฟฟาในตวนาจะเกดขนได ตองมความตางศกยระหวางปลายของตวนา 14.2.1 กฎของโอหมและความตานทาน

กฎของโอหม มใจความวา “เมออณหภมคงท คาของกระแสไฟฟาทไหลผานตวนาหนงจะแปรผนตรงกบความตางศกยไฟฟาระหวางปลายทงสองของตวนานน” จะเขยนความสมพนธไดคอ I V I = KV , K เปนคาคงตวการแปรผน

IV =

K1 หรอ

IV = K

ถาให K1 = R จะได

IV = R หรอ

IV =

R1

V = IR

เมอ V แทน ความตางศกยระหวางปลายทงสองของตวนา หนวยเปนโวลต (V) I แทน กระแสไฟฟาทไหลผาน หนวยเปน แอมแปร (A) R แทน ความตานทานของลวดตวนา มหนวยเปน โอหม ( )

แบบฝกหด 14.2.1

1. ความตางศกยระหวางปลายความตานทานขนาด 28 มคาเทาใด เมอมกระแสไฟฟาผาน 3 A (84 V) 2. จงหาความตางศกยระหวางปลายความตานทานขนาด 5 ถามประจไฟฟาเคลอนทผาน 960 คลอมบ ตอนาท (80 V) 3. จงหาความตางศกยระหวางปลายความตานทานขนาด 10 ถามประจไฟฟาเคลอนทผาน 1,800 คลอมบตอนาท (300 V) 4. จงหาความตานทาน เมอความตางศกยระหวางปลายเทากบ 100 โวลต ถามกระแสไฟฟาไหลผาน 10 แอมแปร (10 ) 14.2.2 สภาพตานทานและสภาพนาไฟฟา

สภาพตานทานไฟฟา (Electrical resistivity) หมายถง ความตานทานของสารชนดนน มความยาว 1 เมตร และพนทภาคตดขวาง 1 ตารางเมตร มหนวยเปนโอหมเมตร (m) แทนดวยสญลกษณ

R = A

เมอ R แทน ความตานทานของตวนา () แทน สภาพตานทานไฟฟา (m) แทน ความยาวของตวนา (m) A แทน พนทหนาตดของตวนา (m2)


45

เปรยบเทยบลวดโลหะ

1. เปรยบเทยบลวดตางชนดกน 2. เปรยบเทยบโดยการตดเสนลวด

ลวดตางชนดกน (1 2) ลวดเสนเดยวกน (1 = 2 , A1 = A2) จากสตร R =

A จากสตร R =

A

สตรเปรยบเทยบ 1

2

2

1

2

1

2

1

AA

..ρρ

RR

สตรเปรยบเทยบ

2

1

2

1

RR

3. เปรยบเทยบลวดชนดเดยวกนโดยจบยดออก (1 = 2 ) การยดปรมาตรไมเปลยน V1 = V2 2211 AA

1

2

2

1

AA

…………………..(1)

1

2

2

1

2

1

2

1

AA

..ρρ

RR

………………(2)

สตรเปรยบเทยบ 2

2

1

2

1

RR

= 2

1

2

AA

= 4

1

2

rr

= 4

1

2

DD

ความนาไฟฟา (Electrical Conductance)เปนสวนกลบของความตานทานไฟฟามหนวยเปน (โอหม) -1 หรอซเมนต (Siemens) แทนดวยสญลกษณ S วตถทมความนาไฟฟาสงจะมความตานทานตา วตถทมความนาไฟฟาตาจะมความตานทานสง จะได S =

R1 เมอ S แทน ความนาไฟฟา , R แทน ความตานทาน

สภาพนาไฟฟา (Electrical Conductivity) เปนสวนกลบของสภาพตานทานไฟฟา มหนวยเปน (โอหม.เมตร) -1 หรอซเมนตตอเมตร แทนดวยสญลกษณ

จะได = 1 เมอ แทน สภาพตานทานไฟฟา (.m)

แบบฝกหดท 14.2.2 1. ลวดเสนหนงยาว 50 เซนตเมตร มพนทหนาตด 10 ตารางมลลเมตร ตออยกบความตางศกย 1 โวลต ปรากฏวามกระแสไหลผาน 10 แอมแปร สภาพความตานทานของวตถททาลวดนมคาเทาใด (210-6 โอหม-เมตร) 2. ลวดทองแดงยาว 2 เมตร มพนทหนาตด 1 ตารางมลลเมตร มสภาพตานทาน 1.6106 โอหม-เมตร ปลายทงสองของลวดตอกบความตางศกย 64 โวลต จงหาวาใน 16 วนาท จะมอเลกตรอนเคลอนท ผานลวดทงหมดกอนภาค (2109 อนภาค ) 3. ลวดเสนหนงยาว 60 เมตร มความตานทาน 6 โอหม ถานามารดออกใหยาว 120 เมตร สมาเสมอ จะมความตานทานเทาใด ( 24 โอหม )


46

4. ลวดเสนหนงมพนทหนาตด 0.1 ตารางมลลเมตร ยาว 500 เมตร เมอตอปลายทงสองของลวดเสนน กบความตางศกย 15.9 โวลต จะมกระแสไฟฟาไหลผานลวด 0.2 แอมแปร จงหาสภาพตานทาน ของลวดน (1.59 10-8 โอหม-เมตร ) 5. ลวดทองแดงเสนหนงมพนทหนาตด 1.2 ตารางมลลเมตร ยาว 500 เมตร จะมความตานทานเทาใด ให

สภาพตานทานของทองแดง 1.8 10-8 โอหมเมตร ( 7.5 โอหม ) 6. ลวด A ยาวเทากบลวด B โดยมพนทหนาตดเปนครงหนงของลวด B แตมความตานทานเทากน จงหา อตราสวนระหวางคาสภาพตานทานของลวด A และลวด B ( 1 : 2 ) 7. ลวดตวนามขนาดโตสมาเสมอยาว 1 เมตร พนทหนาตด 1 ตารางมลลเมตร ถาลวดนมความตานทาน 500 โอหมจะมสภาพการนาไฟฟาเปนกซเมนตตอเมตร (2103 (โอหม-เมตร)-1 ) 8. ลวดเสนหนงยาว 1.0 เมตร มความตานทาน 0.5 โอหม จงหาวาลวดชนดเดยวกนทมเสนผาศนยกลาง เปนสองเทาของเสนแรกจะตองมความยาวเทาใด จงจะมความตานทาน 1.2 โอหม ( 9.6 เมตร ) 9. เสนลวดทมพนทหนาตดเปนวงกลม ถาความยาวและขนาดเสนผาศนยกลางของเสนลวดเพมขนเปน 2 เทาทงสองคาแลว ความตานทานของเสนลวดจะเปนอยางไร ( R1 : R2 = 2 : 1 ) 10. ลวดตวนาขนาดสมาเสมอเสนหนงยาว 1 เมตร วดความตานทานได 0.2 โอหม ถามตวนาชนดเดยวกน แตขนาดเสนผานศนยกลางเลกกวาเดมครงหนง ถาตองการใหมความตานทาน 0.8 โอหม ตองใชลวด ยาวเทาใด ( 1 เมตร )

แบบฝกหดทบทวน 14.2.2 1. ลวดทองแดงเสนหนงมพนทหนาตด 1.2 ตารางมลลเมตร ยาว 500 เมตร จะมความตานทานเทาใด ให

สภาพตานทานของทองแดง 1.8 10-8 โอหมเมตร 1. 1.5 10-2 2. 7.5 10-2 3. 1.5 4. 7.5 2. ลวด A ยาวเทากบลวด B โดยมพนทหนาตดเปนครงหนงของลวด B แตมความตานทานเทากน จงหา

อตราสวนระหวางคาสภาพตานทานของลวด A และลวด B 1. 1 4 2. 1 2 3. 2 1 4. 4 1 3. ลวด A ยาวเปนสองเทาของลวด B และมสภาพตานทานเปน 3 เทาของลวด B ถาลวด B มพนทหนาตด เปน

41 เทาของลวด A จงหาอตราสวนของความตานทานของลวด A ตอลวด B

1. 2 3 2. 3 4 3. 3 2 4. 4 3 4. ลวดตวนามขนาดโตสมาเสมอยาว 1 เมตร พนทหนาตด 1 ตารางมลลเมตร ถาลวดนมความตานทาน 500 โอหม จะมสภาพการนาไฟฟาเปนกซเมนตตอเมตร

1. 5 10-4 2. 2 10- 4 3. 5 103 4. 2 103 5. ลวดเสนหนงยาว 1.0 เมตร มความตานทาน 0.5 โอหม จงหาวาลวดชนดเดยวกนทมเสนผานศนยกลาง เปนครงหนงของเสนแรกจะตองมความยาวเทาใด จงจะมความตานทาน 1.2 โอหม

1. 0.4 เมตร 2. 0.6 เมตร 3. 0.8 เมตร 4. 1.2 เมตร


47

6. ลวดตวนาขนาดสมาเสมอเสนหนงยาว 1 เมตร วดความตานทานได 0.2 โอหม ถามตวนาชนดเดยวกน แตขนาดเสนผานศนยกลางเลกกวาเดมครงหนง ถาตองการใหมความตานทาน 0.8 โอหม ตองใชลวด ยาวเทาใด 1. 1.0 เมตร 2. 4.0 เมตร 3. 2.0 เมตร 4. 3.0 เมตร 7. ถานาลวดเสนหนงใหเหลอเพยงครงหนงของของเดม แลวรดลวดทเหลอใหยาวเทากบลวดเดม ถามวา ความตานทานของลวดเสนใหมนเปนเทาไร ถาลวดเสนเดมมความตานทาน 10 โอหม

1. 10 โอหม 2. 30 โอหม 3. 20 โอหม 4. 40 โอหม 8. ลวดโลหะขนาดสมาเสมอยาว 50 เซนตเมตร วดความตานทานได 0.4 โอหม ถาลวดถกรดใหเลกลง ขนาดสมาเสมอและมความยาวเปน 4 เทาของความยาวเดมแลว ความตานทานไฟฟาของลวดโลหะ เสนเลกจะมคาเทาใด 1. 0.8 โอหม 2. 1.6 โอหม 3. 3.2 โอหม 4. 6.4 โอหม 9. ลวดเสนหนงมความตานทาน 6 โอหม ถกรดออกใหยาวเปน 4 เทาของความยาวเดม ถาสภาพตานทาน และความหนาแนนของลวดนมคาคงเดม จงหาความตานทานใหมในหนวยโอหม 1. 32 โอหม 2. 64 โอหม 3. 96 โอหม 4. 128 โอหม 10. (มข.50) ลวดความตานทานเสนหนงยาว 3 เมตร มความตานทาน 45 โอหม ถาแบงลวดออกเปน 3 สวนเทาๆกน และนามาตอกนแบบขนาน จะไดความตานทานของลวดใหมเทากบเทาไร 1. 5 โอหม 2. 9 โอหม 3. 15 โอหม 4. 45 โอหม 11. (มข.51) ลวดตวนาเสนหนงมความตานทาน 8 โอหม ถาทาการยดลวดตวนาเสนนใหยาวเปน 2 เทา ของความยาวเดม จงหาความตานทานของลวดเสนนหลงจากทาการยดแลว

1. 4 โอหม 2. 8 โอหม 3. 16 โอหม 4. 32 โอหม 12. (มข.52) ลวดเสนหนง มความตานทาน 20 โอหม ถาตดออกเปนสองสวนเทากนแลวนามาตอขนานกน จะมความตานทานใหมเปนกโอหม

1. 5 โอหม 2. 10 โอหม 3. 20 โอหม 4. 40 โอหม 13. (มข.55) ลวดทองแดงขนาดสมาเสมอสองเสน เสนแรกมความยาว 10 เมตร เสนผานศนยกลาง 0.2 มลลเมตร และเสนทสองยาว 20 เมตร เสนผานศนยกลาง 0.1 มลลเมตร จงหาวาความ ตานทานของลวดเสนทสองเปนกเทาของเสนทหนง

1. 0.64 เทา 2. 0.36 เทา 3. 8 เทา 4. 16 เทา 14. (มข.56) ลวดเสนหนงมพนทหนาตดสมาเสมอ มสภาพตานทานไฟฟา 2×10-8 Ω·m มความยาว 25 เมตร เมอวดความตานทานได 0.2 โอหม ถานามาดงใหยาวขนเปน 100 เมตร และม พนทหนาตดสมาเสมอ ความตานทานใหมมขนาดเทาไร 1. 0.05 โอหม 2. 0.2 โอหม 3. 0.8 โอหม 4. 3.2 โอหม 15. ลวดเสนนมความตานทาน R เมอยดลวดเสนนอยางสมาเสมอใหยาวเปนสองเทาความยาวเดม ลวดนจะมความตานทานใหมเปนเทาใด (มข.58)

1. R 2. 2R 3. 3R 4. 4R


48

14.2.3 ตวตานทาน (resistor) ในการออกแบบและพฒนาวงจรไฟฟา ไดมนกประดษฐชนสวนอเลกทรอนกสทมความตานทาน

เรยกวาตวตานทาน เพอควบคมปรมาณกระแสไฟฟาและความตางศกยในวงจรใหพอเหมาะกบการใชงานตาง ๆ โดยตวตานทานทใชในวงจรสวนใหญ เปนชนดทเรยกวา ตวตานทานคงตว (fixed resistor) ซงมกทามาจากฟลมคารบอน ฟลมโลหะ หรอฟลมออกไซตของโลหะ พนเอาไวเปนเกลยวและหมดวยฉนวนไฟฟาอกชนหนง

รป 14.1 สญลกษณตวตานทานในวงจรไฟฟา

การอานคาความตานทานของตวตานทานคงท

ความตานทาน =〔(เลขแถบสท 1 เลขแถบสท 2) 10 เลขแถบสท 3〕± เลขแถบสท 4

14.3 การตอตวตานทานและแบตเตอร


49

แบบฝกหดทบทวน 14.2.3 1. จากรปทกาหนดให จงหาวาตวตานทานมคากโอหม 1. 50 5 2. 500 10 3. 500 25 4. 500 50 2. ความตานทานตวหนงมแถบสดงน สแดง แดง ดา และทอง ความตานทานตวนมคาเทาไร

1. 22 + 5 % 2. 200 + 5 % 3. 220 + 5 % 4. 2000 + 5 % 3. คาความตานทานบางชนด บอกไวดวยแถบสทคาดไว ตวตานทานทดควรมแถบอยางไร 1. ม 4 แถบ 2. ม 3 แถบ 3.มสเขม 4. มสจาง 4. ตวตานทานทมขนาด 3 k 150 k ตองประกอบดวยแถบสใดบาง

1. สม ดา แดง และทอง 2. สม เทา สม และเงน 3. สม แดง ดาและเงน 4. สม ดา แดง และเงน

5. ความตานทานตวหนงมแถบสดงน สมวง แดง ดา และทอง ความตานทานตวนมคาเทาไร 1. 72 + 5 % 2. 720 + 5 % 3. 220 + 5 % 4. 7200 + 5 %

14.2.4 การตอตวตานทาน

การตอตวตานทานแบบอนรม การตอตวตานทานแบบขนาน

1. Vรวม = V1 + V2 + V3 1. Vรวม = V1 = V2 = V3 2. Iรวม = I1 = I2 = I3 2. Iรวม = I1 + I2 + I3 3. Rรวม = R1 + R2 + R3 3.

รวมR1 =

1R1 +

2R1 +

3R1

การตอตวตานทานแบบบรดจ (แบบสมดล)

บรดจสมดล จะไดวา

2

1

RR =

5

4

RR

ขอสงเกต ไมมกระแสไหลผาน R3


50

แบบฝกหดท 14.2.4 จากรป จงหาความตานทานรวมระหวาง A กบ B

1.

2. 3.

4.

5.

6.

ตอบ 1. 13 2. 1 3. 7 4. 12 5. 7.5 6. 10

R1 = 4

A B

I1

I2

I3

IR2 = 4

R3 = 2

A BR2 R3

I 2 3 8

R1

5

6

6 4

1 A B

6 60

30

10 1

2

4

2 4 A

B

5

2

55

3

3

2

10 10

15 A B

6 30

30

10 1

2

4

2 4 A

B


51

แบบฝกหดทบทวนท 14.2.4 1. จากรป คาความตานทานทวดระหวางจด A กบ B จะเปนเทาไร ถา R มคา

43

1. 21

2. 1 3.

43

4. 34

2. มความตานทานชดหนงตอกนดงรป ความตานทานรวมระหวางจด ข และ ค คอ 1. 2/3 โอหม 2. 1 โอหม 3. 3/2 โอหม 4. 2 โอหม 3. จากรป จงหาความตานทานระหวาง x กบ y 1. 5 โอหม 2. 10 โอหม 3. 15 โอหม 4. 30 โอหม

4. จากรป จงหาความตานทานระหวาง A กบ B 1. 7.5 โอหม 2. 10 โอหม 3. 12 โอหม 4. 15 โอหม 5. จากรป จงหาความตานทานระหวาง A กบ B 1. 0.48 โอหม 2. 1.48 โอหม 3. 5 โอหม 4. 10 โอหม 6. จากรป จงหาความตานทานระหวาง A กบ B 1. 8 โอหม 2. 6 โอหม 3. 10 โอหม 4. 12 โอหม

20

10


52

7. จากรป จงหาความตานทานระหวาง A กบ B 1. 0 โอหม 2. 6 โอหม 3. 9 โอหม 4. 10 โอหม 8. จากรป จงหาความตานทานระหวาง x กบ y 1. 0 โอหม 2. 2 โอหม 3. 10 โอหม 4. 12 โอหม 9. จากรป จงหาความตานทานระหวาง A กบ B 1. 10.5 โอหม 2. 12.4 โอหม 3. 13.3 โอหม 4. 14.2 โอหม 10. จากรป จงหาความตานทานระหวาง A กบ B 1. 0.5R โอหม 2. 1R โอหม 3. 2R โอหม 4. 4R โอหม


53

14.3 แรงเคลอนไฟฟาและความตางศกย แรงเคลอนไฟฟา (Electromotive Force หรอ emf ) ใชสญลกษณคอ “ E ” หมายถงแรงดน ไฟฟาของเซลลทจะดนใหกระแสไฟฟาไดครบวงจร มหนวยเปน โวลต (V) แรงเคลอนไฟฟา = ความตางศกยระหวางขวเซลล + ความตางศกยระหวางปลายของตวตานทานภายใน E = V R + Vr

E = IR + Ir E = I( R + r )

I = r R

E

กาหนดให E แทน แรงเคลอนไฟฟา (V) R แทน ความตานทานภายนอก () r แทน ความตานทานภายใน () I แทน กระแสไฟฟา (A) VR แทน ความตางศกยภายนอกเซล (V) Vr แทน ความตางศกยภายในเซล (V)

การตอแบตเตอร (การตอเซลลไฟฟา)

การตอเซลลไฟฟาแบบอนกรมตามกน การตอเซลลไฟฟาแบบอนกรมขดกน

1. ΣE = E1 + E2 1. E = E1 - E2 2. r = r1 + r2 2. r = r1 + r2 3. I =

r RE

3. I = rR

E


54

การตอเซลลไฟฟาแบบขนาน

1. ΣE = E 2. Σr =

nr

3. I = nr R

E

การตอเซลลเพอใหไดกระแสไฟฟาไหลในวงจรมากทสดเมอ 1. XY = n 2.

XR =

Yr

3. นาคา X และ Y ทไดจาก 1 และ 2 มาแทนในสตร

I = Yr

XR

E

เมอ X แทน จานวนเซลลใน 1 แถวทตอแบบอนกรม (หลก) Y แทน จานวนทตอแบบขนาน (แถว) ขอควรจา E และ r แทน คาแรงเคลอนไฟฟาและความตานทานภายในเพยงเซลลเดยว

แบบฝกหดท 14.3

1. เซลลไฟฟา 4 เซลล มแรงเคลอนไฟฟาเซลลละ 1.5 โวลต และความตานทานภายในเซลลละ 0.5 โอหม นาเซลลทงหมดไปตอกบความตานทานภายนอก 28 โอหม จงหากระแสไฟฟาทไหลในวงจร เมอ 1. ตอเซลลไฟฟาแบบอนกรม ( 0.2 A ) 2. ตอเซลลไฟฟาแบบขนาน ( 0.053 A ) 2. เซลลไฟฟาแรงเคลอนไฟฟา 4 โวลต ความตานทานภายใน 2 โอหม จานวน 12 เซลล เมอนาไปตอกบ ความตานทานภายนอก 6 โอหม จะกระแสไฟฟาทไหลในวงจรมากทสดเทาใด ( 2 A ) 3. เซลลไฟฟาทงหมด 16 เซลล มความตานทานภายใน 6 โอหม และมแรงเคลอนไฟฟาเซลลละ 12 โวลต จะตองตอเซลลไฟฟาอยางไร เมอนาไปตอกบหลอดไฟฟาจานวน 10 หลอด มความตานทาน หลอดละ 240 โอหม และตอขนานกนอย จงจะมความสวางของหลอดมากทสด ( 2 A ) 4. วงจรไฟฟาตามรปความตางศกยไฟฟาระหวางจด A กบจด B มกโวลต ( 9 V )


55

แบบฝกหดทบทวน 14.3 1. ถานไฟฟาฉาย 6 กอนมแรงเคลอนไฟฟากอนละ 1.5 โวลต ความตานทานภายในกอนละ 1 โอหม นามาตอแบบผสมสองแถว ๆ ละ 3 กอน เปนแบตเตอรชดหนง แลวตอเปนวงจรดวยหลอดไฟฟา ทมความตานทาน 6 โอหม จะมกระแสไฟฟาไหลผานหลอดไฟมากทสดเทาไร 1. 0.45 แอมแปร 2. 0.60 แอมแปร 3. 0.75 แอมแปร 4. 1.00 แอมแปร

2. จากรป จงหากระแสไฟฟา I ทผานแอมมเตอร A ในวงจร

3. จากรป จงหากระแสไฟฟา I ในวงจร 1. 0.6 A 2. 2.0 A 3. 2.4 A 4. 4.0 A

4. โวลตมเตอรมความตานทาน 200 โอหมจะอานคาไดกโวลตในวงจรน 1. 5 โวลต 2. 10 โวลต 3. 15 โวลต 4. 20 โวลต 5. จากวงจรดงรป V อาน 10 V A อาน 0.5 A จงหาวา R มคาเทาไร เมอ V ไมกนกระแสไฟและ A ไมมความตานทาน 1. 4 2. 10 3. 12 4. 14 6. วงจรไฟฟาตามรปความตางศกยไฟฟาระหวางจด A กบจด B มคาเทาไร 1. 2 โวลต 2. 4 โวลต 3. 6 โวลต 4. 9 โวลต

1. 0.3 A 2. 0.5 A 3. 1.0 A 4. 1.5 A


56

7. จากวงจรไฟฟา จงหากระแสไฟฟาทไหลผานเซลล 10 โวลต 1. 0 แอมแปร 2. 0.5 แอมแปร 3. 1 แอมแปร 4. 2 แอมแปร

8. ตามวงจรดงรป คาความตางศกยทครอมตวตานทาน 4 โอหม มคาเทาไร 1. 0.5 โวลต 2. 1.0 โวลต 3. 1.5 โวลต 4. 2.0 โวลต

9. (มข.50) ตอวงจรดงรป จะมกระแสไฟฟาไหลผานความตานทาน 5 โอหม กแอมแปร 1. 0.67 แอมแปร 2. 1.0 แอมแปร 3. 1.5 แอมแปร 4. 2.0 แอมแปร

10. (มข.51) เซลลแสงอาทตยเปนแหลงกาเนดไฟฟาชนดหนงทผลตพลงงานไฟฟาจากแสงอาทตย โดยตรง ถาเซลลแสงอาทตยแตละเซลลมแรงเคลอนไฟฟาเทากบ 0.5 โวลต และมความตานทาน ภายในนอยมาก หากตองการนาเซลลแสงอาทตย นไปใชเปนแหลงกาเนดของมอเตอรขนาด 6.0 โวลต จะตองใชเซลลแสงอาทตยทงหมดกเซลลและตอกนอยางไร

1. 6 เซลล ตอแบบอนกรม 2. 6 เซลล ตอแบบขนาน 3. 12 เซลล ตอแบบอนกรม 4. 12 เซลล ตอแบบขนาน

11. (มข.52) นาตวตานทานสองตวทมความตานทานเทากนขนาด 1 กโลโอหม มาตอขนานกน และนาไป ตอเขากบแบตเตอร 10 โวลต ดงรป จะมกระแส I ไหลในวงจรเทาไร

1. 0.01 แอมแปร 2. 0.02 แอมแปร 3. 1.0 แอมแปร 4. 2.0 แอมแปร 12. (มข.53) จากวงจรไฟฟาดงรป ขอใดเปนขอสรปทถกตอง 1. กระแสไฟฟา (I) ในวงจรทงสองมคาเทากน 2. กระแสไฟฟา (I) ในวงจรตามรป (ก) มคามากกวารป (ข) 3. กระแสไฟฟา (I) ในวงจรตามรป (ก) มคานอยกวารป (ข) 4. กระแสไฟฟา (I) ในวงจรตามรป (ข) มคาเปนศนย


57

11. (มข.54) ตอความตานทาน 8 โอหมเขากบแบตเตอร 6 โวลตแลววดกระแสทไหลผานในวงจร ได 0.6 แอมแปร จงหาคาความตานทานภายในของแบตเตอร 1. 0.2 2. 0.8 3. 2.0 4. 8.0 12. (มข.55) จากรป จงหาผลตางระหวางความตางศกย Vout,B – Vout,A

1. 6 โวลต 2. 8 โวลต 3. 4 โวลต 4. 2 โวลด

13. จากวงจรไฟฟาดงรป เมอ R₁ = R₂ = R₃ จงหาความตางศกยครอมตวตานทาน R₃ (มข.57) 1. 3 โวลต 2. 4 โวลต 3. 6 โวลต 4. 2 โวลต 14. ตอวงจรไฟฟาดงรป นกเรยนคนหนงวดความตางศกยทครอมตวตานทาน R1 และ R2 ได 8 โวลต และ 2 โวลต ตามลาดบ และเขาวดกระแสไฟฟาไหลผานตวตานทาน R2 R3 R4 ได กระแสเทากน ขอใดกลาวไดถกตอง (มข.58) 1. ความตานทานรวนมคาเทากบ 5/3 เทาของความตานทาน R3

2. ตวตานทาน R1 มความตานทานเทากบ 4 เทาของความตานทาน R2 3. ตวตานทาน R3 มความตานทานเทากบ 3 เทาของความตานทาน R1 4. ตวตานทาน R1 มความตานทานเทากบ 3/4 เทาของความตานทาน R2

15. จากวงจรดงรป ถากระแสไหลผานตวตานทานขนาด 3 โอหม เทากบ 0.2 แอมแปร จงหาความ ตางศกย V ของแหลงจายไฟ (มข.60) 1. 0.3 โวลต

2. 1.2 โวลต 3. 1.9 โวลต 4. 3.6 โวลต


58

14.4 พลงงานในวงจรไฟฟากระแสตรง

จากสตรไฟฟาสถต งานไฟฟา W = QV ……………………(1) จากสตรกระแสไฟฟาในตวนา Q = It ………………….…(2) แทน (2) ใน (1) จะได W = ItV ………………...……(3) แทนคา V = IR และ I =

R

V ในสตร (3) จะได

งานไฟฟา W = ItV = I2Rt = R

2V t

กาลงไฟฟา คอ พลงงานไฟฟาในหนงหนวยเวลา

กาลงไฟฟา P = t

W = IV = I2R = R

2V

กาหนดให I แทน กระแสไฟฟา มหนวยเปนแอมแปร (A) W แทน งานไฟฟา มหนวยเปนจล (J) R แทน ความตานทาน มหนวยเปน โอหม ( ) t แทน เวลา มหนวยเปน วนาท (s) V แทน ความตางศกย มหนวยเปน โวลต (V) P แทน กาลง มหนวยเปน วตต (W)

เมอพลงงานจากไฟฟาเปลยนเปนพลงงานความรอน จะไดวา

W = Q

W = mcT

การตอหลอดไฟ

การตอหลอดไฟแบบอนกรม การตอหลอดไฟแบบขนาน

1. Rรวม = R1+ R2+ R3+… 1. Iรวม = I1+ I2+ I3+…

2. รวมP

V2 =

3

2

2

2

1

2

PV

PV

PV

2. V

Pรวม = VP

VP

VP 321

3. รวมP1 =

321 P1

P1

P1

เมอ V เทากน 3. Pรวม = P1+ P2+ P3+ … เมอ V เทากน


59

แบบฝกหด 14.4

1. หลอดไฟขนาด 60 W 220 V เมอนาไปใชกบไฟในบาน กระแสไฟฟาทไหลผานหลอดไฟเปนเทาไร 2. กาลงของมอรเตอรเครองหนง ซงมกระแสไหลเขา 3 A เมอตอกบแหลงจายไฟขนาด 120 V จะมคา เทาไร ( 360 W ) 3. หมอหงขาวใบหนงเขยนตดดานขางไววา 220 V 660 W แสดงวาหมอหงขาวใบนใชกระแสไฟฟา สงสดเทาไร ( 3 A ) 4. หลอดไฟฟาขนาด 220 V 0.5 A เมอใชนาน 20 นาท จะสนพลงงานเทาใด ( 132,000 J ) 5. เครองใชไฟฟาชนดหนง เมอใชกบไฟฟา 220 V กนกระแส 2 A ถานาไปใชกบความตางศกย 110 V จะใชกระแสไฟฟาใด 6. หลอดไฟฟาขนาด 220 V , 40 W จานวน 10 หลอด ถกนามาตอกนแลวตอเขากบบาน จงหากาลง ไฟฟารวม เมอ 1. ตอหลอดไฟฟาทงหมดแบบอนกรม 2. ตอหลอดไฟฟาทงหมดแบบขนาน 7. จงหาวาตองใหความรอนดวยกาลงเฉลยกวตต จงจะทาใหโลหะมวล 2 กโลกรม มอณหภมสงขน 30 องศาเซลเซยส ในเวลา 5 นาท กาหนดใหความจความรอนจาเพาะของโลหะนนเทากบ 400 จลตอกโลกรม.เคลวน

แบบฝกหดทบทวนท 14.4 1. เครองกาเนดไฟฟาเครองหนงกาลงทางานดวยอตรา 88 กโลวตต สงกาลงไฟฟาผานสายไฟซงมความ ตานทาน 0.5 โอหม เปนเวลา 5 วนาท ทความตางศกย 22,000 โวลต จงหาคาพลงงานทสญเสยไป ในรปความรอนภายในสายไฟ 1. 8 จล 2. 20 จล 3. 40 จล 4. 80 จล 2. หลอดไฟขนาด 80 วตต ถกนามาใชงานดวยความตางศกย 220 โวลต เปนเวลานานครงชวโมง จงคานวณหาคาพลงงานไฟฟาทเปลยนไปเปนพลงงานความรอนและแสง 1. 2.4 กโลจล 2. 4.8 กโลจล 3. 17.6 กโลจล 4. 144 กโลจล 3. จงหาวาตองใหความรอนดวยกาลงเฉลยกวตต จงจะทาใหโลหะมวล 1 กโลกรม มอณหภมสงขน 60 องศาเซลเซยส ในเวลา 5 นาท กาหนดใหความจความรอนจาเพาะของโลหะนนเทากบ 400 จลตอกโลกรม.เคลวน 1. 8 วตต 2. 20 วตต 3. 40 วตต 4. 80 วตต 4. ตอตวตานทาน 10 โอหม กบแบตเตอรร 12 โวลต แลวจมตวตานทานในแครอรมเตอรทบรรจนา 48 ลกบาศกเซนตเมตร จะใชเวลากวนาท อณหภมของนาจงจะเพมขน 2 องศาเซลเซยส (ถาแครอ รมเตอรมความจความรอนนอยมาก ความจความรอนจาเพาะของนาเทากบ 4.2 จล/กรม.เคลวน ) 1. 8 วนาท 2. 28 วนาท 3. 48 วนาท 4. 80 วนาท 5. หลอดไฟฟาหลอดแรกมความตานทาน 4 โอหม ตอกบแบตเตอร 12 โวลต หลอดทสองมความ ตานทาน 5 โอหม ตอกบแบตเตอร 15 โวลต กาลงไฟฟาทหลอดทงสองใชตางกนเทาใด 1. 3 W 2. 9 W 3. 11 W 4. 22 W


60

6. ถาใชหมอตมไฟฟาขนาด 220 โวลต 1000 วตต ตมนา 1 ลตร อณหภม 20 องศาเซลเซยส นาจะ เรมเดอดภายในเวลากนาท ถาการตมนามประสทธภาพรอยละ 80 (ความจความรอนจาเพาะของนา เทากบ 4.2 กโลจล/กโลกรม.เคลวน ) 1. 7 นาท 2. 9 นาท 3. 12 นาท 4. 15 นาท 7. ขณะเปดหลอดไฟ 60 วตต พบวารอยละ 80 ของพลงงานไฟฟาสญเสยไปในรปความรอน จงหา ปรมาณความรอนทงหมดทไดจากหลอดไฟใน 1 นาท 1. 48 จล 2. 75 จล 3. 288 จล 4. 2,880 จล 8. หลอดไฟ 12 V 10 W ถานาไปใชกบแบตเตอร 24 V จะตองนาความตานทานกโอหมไปตออนกรม กบหลอดนเพอใหหลอดไฟใชกาลงเทาเดม 1. 14.4 โอหม 2. 16 โอหม 3. 20 โอหม 4. 28.8 โอหม 9. ใชลวด 2 เสนตอเปนวงจรเพอสงกาลงไฟฟา 1,000 วตต ไปยงเครองใชไฟฟาเครองหนง โดยลวด แตละเสนมความตานทาน 2 โอหม ถาความตางศกยบนเครองใชไฟฟาเปน 100 โวลต ความตาง ศกยของแหลงจายพลงงานจะเปนกโวลต 1. 140 V 2. 120 V 3. 110 V 4. 104 V 10. กาตมนาไฟฟาใบหนงใชกบความตางศกยไฟฟา 220 V เพอใชตมน า 100 ลบ.ซม. ใหเดอดในเวลา 3 นาท อยากทราบวาถาใชกาตมนาใบนกบความตางศกย 110 V ในการตมนาปรมาตรเทาเดม นาจะเดอดภายในกนาท 1. 3 นาท 2. 6 นาท 3. 12 นาท 4. 15 นาท 11. เครองใชไฟฟาในบานชนด 100 W 220 V เมอนามาใชขณะทไฟตกเหลอ 200 V เครองใชไฟฟา นนจะใชกาลงไฟฟาเทาใด 1. 78 W 2. 83 W 3. 88 W 4. 93 W 12. หองทางานแหงหนงใชไฟฟาจากแหลงกาเนด 200 V ภายในหองมหลอดไฟขนาด 100 W 3 ดวง และมพดลมขนาด 200 W 2 เครอง เพอปองกนความเสยหายจากการเกดไฟฟาลดวงจร ควรจะม ฟวสขนาดเลดสดเทาใด 1. 2 A 2. 3 A 3. 4 A 4. 5 A 13. คนขบรถยนตทานหนงดบเครองยนตแลวลมปดไฟหนารถ 2 ดวงเปนเวลานาน 10 นาท แบตเตอรร ของรถยนต ซงแรงเคลอน 12 โวลต จะตองจายไฟเทาใด ถาไฟหนากนกระแสดวงละ 5 แอมแปร 1. 120 จล 2. 1,200 จล 3. 36,000 จล 4. 72,000 จล 14. โรงไฟฟาขนาด 400 กโลวตต สงกาลงไฟฟาผานสายไฟทมความตานทาน 0.25 โอหม ดวย ความตางศกย 20,000 โวลต จงหากาลงทตองสญเสยไปในรปความรอนในสายไฟ 1. 25 W 2. 50 W 3. 75 W 4. 100 W 15. เตาไฟฟาขนาด 1,200 วตต เตาอบไมโครเวฟขนาด 900 วตต และหมอหงขาวไฟฟาขนาด 600 วตต ถาใชทงสามเครองกบไฟฟา 220 โวลต พรอมกนจะใชกระแสไฟฟาเทาใด 1. 8 A 2. 10 A 3. 12 A 4. 15 A

บทที่ 14 ไฟฟ้ากระแส 14.1 กระแสไฟฟ้า (Electric...

Documents

Transcript of บทที่ 14 ไฟฟ้ากระแส 14.1 กระแสไฟฟ้า (Electric...