เฉลย แบบฝึกหัด วงจรไฟฟ้า กระแสตรง 20105 2002

1.เซลล์ไฟฟ้าและแหล่งกำเนิดไฟฟ้าประเภทต่างๆ

เซลล์ไฟฟ้า

เซลล์ไฟฟ้า ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้า จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้แก่วงจรไฟฟ้า เซลล์ไฟฟ้ากระแสตรงจะทำให้เกิดการไหลของกระแสในวงจรทิศทางเดียว

เซลล์ไฟฟ้า 1 เซลล์ จะประกอบด้วยค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า (E)  และความต้านทานภายในเซลล์ (r)  โดยที่ขีดยาว หมายถึงขั้วบวก และขีดสั้นหมายถึงขั้วลบของเซลล์

การต่อเซลล์ไฟฟ้าหลายเซลล์

การต่อเซลล์ไฟฟ้า   หมายถึง  การนำเซลล์ไฟฟ้ามาต่อเข้าด้วยกัน โดยปกติเซลล์ไฟฟ้า เช่น ถ่านไฟฉายจะมีค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า 1.5 V วิธีการนำเอาเซลล์ไฟฟ้ามาต่อรวมกันเข้า จะทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้า เปลี่ยนแปลงไปจากค่าเดิม มีวิธีการนำเซลล์ไฟฟ้ามาต่อ 3 วิธีดังนี้

1. การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบอนุกรม

การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบอนุกรม  เรียกการต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบ  “ซีรี่ส์”  (Series )  คือการนำเอาเซลล์ไฟฟ้ามาต่อเรียงกัน โดยนำขั้วของเซลล์ไฟฟ้าที่มีขั้วต่างกันมาต่อเข้าด้วยกันแล้วนำเอาขั้วที่เหลือไปใช้งาน

1.1 ถ้าเรียงขั้วของเซลล์ไฟฟ้าไปทิศทางเดียวกัน ให้หาแรงเคลื่อนไฟฟ้ารวมโดยการจับแรงเคลื่อนบวกกัน  การรวมความต้านทานภายในไม่มีทิศทาง ดังนั้นจับบวกกันเป็นการหาความต้านทานรวมอนุกรม   1.2 ถ้าเรียงขั้วของเซลล์ไฟฟ้าไปทิศทางเดียวกัน ให้หาแรงเคลื่อนไฟฟ้ารวมโดยการจับแรงเคลื่อนบวกกัน และเซลล์ใดที่สวนทิศทางให้ลบออก 

1.2. การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบขนาน                                                                การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบขนานคือ การนำเอาขั้วของเซลล์ไฟฟ้าเซลล์ที่เหมือนกันมาต่อเข้าด้วยกันโดยนำขั้วบวกของแต่ละเซลล์รวมกัน และนำขั้วลบของเซลล์รวมกันอีกด้านหนึ่ง แล้วนำเอาขั้วของเซลล์ที่ต่อขนานไปใช้งาน  การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบขนาน  ( Parallel  cell ) เซลล์ไฟฟ้าแต่ละเซลล์ต้องมีค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า  ( Voltage ) และความต้านทานภายในเซลล์ไฟฟ้าแต่ละเซลล์เท่ากัน  การต่อแบบขนานผลก็คือแรงเคลื่อนไฟฟ้ารวมเท่ากับแรงเคลื่อนเคลื่อนเซลล์เพียงแถวเดียว  ผลรวมความต้านทานภายในเซลล์ให้รวมแบบขนาน                                                                                                                   1.3. การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบผสม                                                                   การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบผสม   เซลล์ไฟฟ้าแต่ละเซลล์ที่จะนำมาต่อจะต้องมี แรงเคลื่อนไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทานภายในเซลล์เท่ากันทุกตัว  การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบผสมจะมีการต่อแบบอนุกรม และขนาน จากรูป เป็นการต่ออนุกรมแถวละ x เซลล์ ขนานกันจำนวน y แถว

ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกเป็น 2 ประเภท

1.1 ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทสม่ำเสมอ (Steady D.C) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง อันแท้จริง คือ เป็นไฟฟ้ากระแสตรง

ที่ไหลอย่างสม่ำเสมอตลอดไปไฟฟ้ากระแสตรงประเภทนี้ได้มาจากแบตเตอรี่หรือ ถ่านไฟฉาย

1.2 ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทไม่สม่ำเสมอ ( Pulsating D.C) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่เป็นช่วงคลื่นไม่สม่ำเสมอ

ไฟฟ้ากระแสตรงชนิดนี้ได้มาจากเครื่องไดนาโมหรือ วงจรเรียงกระแส (เรคติไฟ )


2.แรงดันไฟฟ้าคือ

หน่วยของแรงดันไฟฟ้า, ความต่างศักย์ไฟฟ้า หรือแรงขับเคลื่อนทางไฟฟ้า มีหน่วยเดียวกัน คือ โวลต์ (Voltage ซึ่งแทนด้วย V) แรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์ คือ แรงดันที่ทำให้กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ไหลผ่านเข้าไปในความต้านทาน 1 โอห์ม ... หน่วยของความต้านทานไฟฟ้าเป็น โอห์ม (Ohm แทนด้วยสัญลักษณ์ Ω)


3.กระแสไฟฟ้า คือ

คือการไหลของ ประจุไฟฟ้า ในวงจรไฟฟ้า อิเล็กตรอน ที่เคลื่อนที่ในประจุยังสามารถถูกนำพาโดย ไอออน ได้เช่นกันในสาร อิเล็กโทรไลต์ หรือโดยทั้งไอออนและอิเล็กตรอนเช่นใน พลาสมา[1]

กระแสไฟฟ้ามีหน่วยวัด SI เป็น แอมแปร์ ซึ่งเป็นการไหลของประจุไฟฟ้าที่ไหลข้ามพื้นผิวหนึ่งด้วยอัตราหนึ่ง คูลอมบ์ ต่อวินาที กระแสไฟฟ้าสามารถวัดได้โดยใช้ แอมป์มิเตอร์[2]

กระแสไฟฟ้าก่อให้เกิดผลหลายอย่าง เช่นความร้อน (Joule heating) ซึ่งผลิต แสงสว่าง ในหลอดไฟ และยังก่อให้เกิด สนามแม่เหล็ก อีกด้วย ซึ่งถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายใน มอเตอร์, ตัวเหนี่ยวนำ, และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า


อนุภาคที่นำพาประจุถูกเรียกว่า พาหะของประจุไฟฟ้า ใน โลหะ ตัวนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนจากแต่ละอะตอมจะยึดเหนี่ยวอยู่กับอะตอมอย่างหลวม ๆ และพวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระอยู่ภายในโลหะนั้นภายใต้สภาวะการณ์หนึ่ง อิเล้กตรอนเหล่านี้เรียกว่า อิเล็กตรอนนำกระแส (อังกฤษ: conduction electron) พวกมันเป็นพาหะของประจุ

ในโลหะตัวนำนั้น

4.กำลังไฟฟ้าคือ                                                                                     วัตต์หรือแรงเทียนคือพลังไฟฟ้าหรือกำลังไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีวัตต์มากก็กินไฟมากกว่า ที่มีวัตต์น้อย (ในเวลาเท่ากัน)

1 กิโลวัตต์ คือ 1,000 วัตต์

1 หน่วย หรือ 1 ยูนิต หรือ 1 กิโลวัตต์-ชั่วโมง คือพลังงานไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้า

ขนาด 1,000 วัตต์ เปิดนาน 1 ชั่วโมง

ตัวอย่าง : หลอดไฟหลอดละ 100 วัตต์ จำนวน 10 หลอด                                         รวม 100 x 10 = 1,000 วัตต์

ถ้าเปิดนาน 2 ชั่วโมง ทั้ง 10 หลอด จะเปลืองไฟฟ้า

รวม = 1,000 วัตต์ x 2 ชั่วโมง = 2,000 วัตต์-ชั่วโมง

หรือ = 2 กิโลวัตต์-ชั่วโมง หรือ = 2 หน่วย หรือ 2 ยูนิต


5.พลังงานไฟฟ้า คื

อ 

พลังงานที่เปลี่ยนมาจากพลังงานรูปอื่น พลังไฟฟ้านี้เกิดจากการที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านตัวนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากขั้วลบไปขั้วบวก แต่ไฟฟ้าเป็นกระแสสมมุติเคลื่อนสวนทางกับอิเล็กตรอนจากขั้วบวกไปขั้วลบค่ะ

6.การต่อวงจรเซลล์ไฟฟ้าเเบบอนุกรม  และสูตรคำนวณหาแรงดันไฟฟ้า  กระแส ไฟฟ้า  กำลังไฟฟ้า และพลังงานไฟฟ้าระหว่างจุดต่างๆ

วงจรอนุกรมเป็นการนำเอาเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลดหลายๆ อันมาต่อเรียงกันไปเหมือนลูกโซ่ กล่าวคือ ปลายของเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวที่ 1 นำไปต่อกับต้นของเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวที่ 2 และต่อเรียงกันไปเรื่อยๆ จนหมด แล้วนำไปต่อเข้ากับแหล่งกำเนิด การต่อวงจรแบบอนุกรมจะมีทางเดินของกระแสไฟฟ้าได้ทางเดียวเท่านั้น ถ้าเกิดเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวใดตัวหนึ่งเปิดวงจรหรือขาด จะทำให้วงจรทั้งหมดไม่ทำงาน

7.วงจรขนานและสูตรคำนวณหาแรงดันไฟฟ้า  กระแส ไฟฟ้า  กำลังไฟฟ้า และพลังงานไฟฟ้าระหว่างจุดต่างๆ

เป็นการนำเอาต้นของเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกๆ ตัวมาต่อรวมกัน และต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดที่จุดหนึ่ง นำปลายสายของทุกๆ ตัวมาต่อรวมกันและนำไปต่อกับแหล่งกำเนิดอีกจุดหนึ่งที่เหลือ ซึ่งเมื่อเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละอันต่อเรียบร้อยแล้วจะกลายเป็นวงจรย่อย กระแสไฟฟ้าที่ไหลจะสามารถไหลได้หลายทางขึ้นอยู่กับตัวของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่นำมาต่อขนานกัน ถ้าเกิดในวงจรมีเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวหนึ่งขาดหรือเปิดวงจร เครื่องใช้ไฟฟ้าที่เหลือก็ยังสามารถทำงานได้ ในบ้านเรือนที่อยู่อาศัยปัจจุบันจะเป็นการต่อวงจรแบบนี้ทั้งสิ้น

สูตรคำนวณหาแรงดันไฟฟ้า  

ประจุไฟฟ้า (Charge) ประจุที่ใช้ในกระแสคือ ประจุลบของอิเล็กตรอน ซึ่ง มีค่าประจุ ; q = 1.60218×10-19 (c : coulomb)

i = Dq/Dt

กระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปจะใช้หน่วย แอมแปร์ (Ampere : A) โดย 1 แอมแปร์ กำหนดให้มีค่าเท่ากับ 1 c/s (หนึ่งคูลอมป์ต่อ วินาที) และกระแส ไฟฟ้าจะมีทิศทางการไหลไปทางเดียว

แรงดันไฟฟ้า (Voltage) คือค่าความต่าง ศักดาทางไฟฟ้าของจุดสองจุดในวงจรไฟฟ้าที่มีกระแสไหลผ่าน มีหน่วยเป็น โวลต์เทจ (Voltage : V)กำลังไฟฟ้า (Power) คือ ผลคูณของกระแส ไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อุปกรณ์ใดๆ ในวงจรไฟฟ้ามีหน่วยเป็น วัตต์ (Wat : W)กระแส ไฟฟ้า  กำลังไฟฟ้า และพลังงานไฟฟ้าระหว่างจุดต่างๆ

คือการไหลของ ประจุไฟฟ้า ในวงจรไฟฟ้า อิเล็กตรอน ที่เคลื่อนที่ในประจุยังสามารถถูกนำพาโดย ไอออน ได้เช่นกันในสาร อิเล็กโทรไลต์ หรือโดยทั้งไอออนและอิเล็กตรอนเช่นใน พลาสมา[1]

กระแสไฟฟ้ามีหน่วยวัด SI เป็น แอมแปร์ ซึ่งเป็นการไหลของประจุไฟฟ้าที่ไหลข้ามพื้นผิวหนึ่งด้วยอัตราหนึ่ง คูลอมบ์ ต่อวินาที กระแสไฟฟ้าสามารถวัดได้โดยใช้ แอมป์มิเตอร์[2]

กระแสไฟฟ้าก่อให้เกิดผลหลายอย่าง เช่นความร้อน (Joule heating) ซึ่งผลิต แสงสว่าง ในหลอดไฟ และยังก่อให้เกิด สนามแม่เหล็ก อีกด้วย ซึ่งถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายใน มอเตอร์, ตัวเหนี่ยวนำ, และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

อนุภาคที่นำพาประจุถูกเรียกว่า พาหะของประจุไฟฟ้า ใน โลหะ ตัวนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนจากแต่ละอะตอมจะยึดเหนี่ยวอยู่กับอะตอมอย่างหลวม ๆ และพวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระอยู่ภายในโลหะนั้นภายใต้สภวะการณ์หนึ่ง อิเล็กตรอนเหล่านี้เรียกว่า อิเล็กตรอนนำกระแส (อังกฤษ: conduction electron) พวกมันเป็นพาหะของประจุในโลหะตัวนำนั้น

8.วงจรไฟฟ้าแบบผสม

การต่อแบบผสม คือ การต่อวงจรทั้งแบบอนกรมและแบบขนานเข้าไปในวงจรเดียว การต่อแบบนี้ โดยทั่วไปไม่นิยมใช้กัน เพราะเกิดควา มยุ่งยาก จะใช้กันแต่ในทางด้านอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนใหญ่ เช่น ตัวต้านทานตัวหนึ่งต่ออนุกรมกับตัวต้านทานอีกตัวหนึ่ง แล้วนำตัวต้านทานทั้งสองไปต่อตัวต้านทานอีกชุดหนึ่ง ดังในรูป

จะสังเกตเห็นได้ว่าการต่อวงจรแบบผสมนี้เป็นการนำเอาวงจรอนุกรมกับขนานมารวมกัน และสามารถประยุกต์เป็นรูปแบบอื่นๆได้ ข้นอยู่กับการนำไปใช้ให้เหมาะสม เพราะการต่อแบบผสมนี้ไม่ม่ กฏเกณฑ์ตายตัว เป็นการต่อเพื่อนำ

9.การอ่านค่าตัวต้านทาน

โดยส่วนใหญ่จะใช้รหัสแถบสีหรืออาจจะพิมพ์ค่าติดไว้บนตัวต้านทาน ถ้าเป็นการพิมพ์ค่าติดไว้บนตัวต้านทานมักจะเป็นตัวต้านทานที่มีอัตราทนกำลังวัตต์สูง ส่วนตัวต้านทานที่มีอัตราทนกำลังวัตต์ต่ำมักจะใช้รหัสแถบสี ที่นิยมใช้มี 4 แถบสีและ 5 แถบสี


10.การวัดแรงดันไฟฟ้า 

เครื่องมือที่ใช้สำหรับวัดกระแสไฟฟ้าเรียกว่า แอมมิเตอร์ (Ampere meter) 

ตัวอย่างการวัด ทำการต่อหลอดไฟฟ้าขนาดเล็กเข้ากับแบตเตอรี่ และวัดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดไฟฟ้า โดยนำปลาย + ของแอมมิเตอร์ผ่านหลอดไฟฟ้าต่อกับขั้ว + ของแบตเตอรี่ และนำปลาย - ของแอมมิเตอร์ต่อกับขั้ว – ของแบตเตอรี่่


11.วิธีการวัดกระแสไฟฟ้าในวงจร

            เครื่องมือที่ใช้สำหรับวัดความต้านทานเรียกว่า เทสต์มิเตอร์ (Test meter) หรือมัลติมิเตอร์ (Multimeter)

ตัวอย่างการวัด เครื่องวัดชนิดนี้สามารถวัดได้ทั้งกระแส, แรงดัน และความต้านทาน ดังนั้น ในการวัดค่าความต้านทาน ต้องสับสวิตช์มาที่ใช้วัดความต้านทานก่อน และเริ่มวัดค่าโดยนำปลายทั้งสองข้างของมิเตอร์มาแตะกัน ดังรูปที่ 1 แล้วปรับให้เข็มของมิเตอร์ชี้ที่ 0 โอห์ม จากนั้นนำปลายทั้งสองของมิเตอร์ไปต่อกับตัวต้านทานและอ่านค่าความต้านทานจากมิเตอร์

12.วงจรตัวต้านทานแบบอนุกรม และสูตรคำนวณหาค่าความต้านทาน  แรงดันไฟฟ้า  กระแสไฟฟ้าระหว่างจุดต่างๆของวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยใช้กฎของโอห์ม                                                            ตัวต้านทานแบบมีขาออกทางปลายแบบหนึ่ง]] ตัวต้านทาน หรือ รีซิสเตอร์ (อังกฤษ: resistor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติในการต้านการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้า ทำด้วยลวดต้านทานหรือถ่านคาร์บอน เป็นต้น[1] นั่นคือ ถ้าอุปกรณ์นั้นมีความต้านทานมาก กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจะน้อยลง เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดพาสซีฟสองขั้ว ที่สร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าคร่อมขั้วทั้งสอง (V) โดยมีสัดส่วนมากน้อยตามปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน (I) อัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์ และปริมาณกระแสไฟฟ้า ก็คือ ค่าความต้านทานทางไฟฟ้า หรือค่าความต้านทานของตัวนำมีหน่วยเป็นโอห์ม ( สัญลักษณ์ : Ω )

13.วงจรตัวต้านทานแบบขนาน และสูตรคำนวณหาค่าความต้านทาน  แรงดันไฟฟ้า  กระแสไฟฟ้าระหว่างจุดต่างๆของวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยใช้กฎของโอห์ม                                                            ตัวต้านทานที่ต่อแบบขนานกัน ความต่างศักย์(แรงดัน)ของแต่ละตัวจะมีค่าเท่ากัน แต่กระแสทั้งหมดจะเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัวนำมารวมกัน ค่า conductances ของตัวต้านทานจะถูกนำมารวมกันเพื่อพิจารณาค่า conductances ของเครือข่าย ดังนั้นค่าความต้านทานเทียบเท่า (Req)

14.วงจรตัวต้านทานแบบผสม และสูตรคำนวณหาค่าความต้านทาน  แรงดันไฟฟ้า  กระแสไฟฟ้าระหว่างจุดต่างๆของวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยใช้กฎของโอห์ม 

เครือข่ายผสมคือการผสมตัวต้านทานแบบอนุกรมกับแบบขนานเชื่อมต่อกัน ลองหาค่าความต้านทานของเครือข่ายตามที่แสดงด้านล่าง

เราเห็นตัวต้านทาน R1 and R2 ถูกเชื่อมแบบอนุกรม ดังนั้น ค่าความต้านทานโดยรวม (ให้เราทำโดยใช้ Rs) คือ

Rs = R1 + R2 = 100 Ω + 300 Ω = 400 Ω.

ต่อไป เราเห็นตัวต้านทาน R3 and R4 เชื่อมต่อกันแบบขนาน ดังนั้นค่าความต้านทาน (ให้เราทำโดยใช้ Rp1) คือ

Rp1 = 1/{(1/20)+(1/20)} = 1/(2/20)= 20/2 = 10 Ω

แล้วเราก็เห็นว่าตัวต้านทาน R5 and R6 ก็เชื่อมต่อกันแบบขนาน ดังนั้นค่าความต้านทาน (ให้เราทำโดยใช้ Rp2) คือ

Rp2 = 1/{(1/40)+(1/10)} = 1/(5/40) = 40/5 = 8 Ω

ดังนั้นตอนนี้เราจะมีวงจรที่มีตัวต้านทาน Rs, Rp1, Rp2 and R7 เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ก็แค่นำมาบวกกันก็จะได้ค่าความต้านทาน R7 ของเครือข่ายที่ให้เรามาแต่แรก

Req = 400 Ω + 20Ω + 8 Ω = 428 Ω.


15.การแปลงจงจรความต้านทานสตาร์ เดลต้า

การแปลงค่าความต้านทานที่ต่อแบบสตาร์ให้เป็นเดลต้า หรือการแปลงค่าความต้านทานที่ต่อแบบเดลต้า ให้เป็นแบบสตาร์นั้ นเพื่อลดความยุ่งยากในการคำนวณเพื่อหาค่าความต้านทานรวมในวงจรไฟฟ้าที่มีความซับซ้อน ซึงไม่สามารถคำานวณโดยใช้การหาค่าความต้านทานรวมแบบอนุกรม ขนาน และผสมได้


16.วงจรบริดจ์คือ

วงจรบริดจ์เป็นวงจรที่นิยมนำมาใช้ในการวัดค่าความต้านทาน โดยใช้หลักการ “บริดจ์สมดุล (Bridge Balance)” หรือที่เรียกว่า “วีตสโตนบริดจ์ (Wheatstone bridge)” ซึ่งมีลักษณะของวงจรพื้นฐานดังแสดงในรูปด้านล่าง วงจรบริดจ์มีหลักการทำงานคือ เมื่อบริดจ์สมดุล กระแสที่ไหลผ่านกัลวานอมิเตอร์ (G) ในวงจรจะมีค่าเท่ากับศูนย์


17.ดีเทอร์มิแนนต์คือ      

     ฟังก์ชันหนึ่งที่ให้ผลลัพธ์เป็นปริมาณสเกลาร์ ซึ่งขึ้นอยู่กับค่าของ n ในมิติ n×n ของเมทริกซ์จัตุรัส A ส่วนความหมายทางเรขาคณิตเบื้องต้น ดีเทอร์มิแนนต์คือตัวประกอบมาตราส่วน (scale factor) ของปริมาตร เมื่อ A ถูกใช้เป็นการแปลงเชิงเส้น ดีเทอร์มิแนนต์ถูกใช้ประโยชน์ในเรื่องพีชคณิตเชิงหลายเส้น(multilinear algebra) และแคลคูลัส ซึ่งใช้สำหรับกฎการแทนที่ (substitution rule) ในตัวแปรบางกลุ่ม

18.กฏเคอร์ชอฟฟ์  เเละวิธีการวิเคระห์วงจรเครือข่ายโดยใช้กฏเคอร์ชอฟฟ์

การวิเคราะห์วงจรทีมีความซับซ้อนด้วยกฎของโอห์ม อาจไม่สะดวก หรือไม่สามารถทำได้ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Gustav Robert Kirchhoff (ค.ศ. 1824–1887) จึงเสนอ “กฎของเคอร์ชอฟฟ์” เพื่อใช้วิเคราะห์วงจรที่มีองค์ประกอบหลายตัวและมีความซับซ้อน ในหัวข้อที่ผ่านมาได้กล่าวถึงบทนิยามของ โนดและวงรอบ ซึ่งเป็นความเข้าใจที่สำคัญสำหรับการใช้กฏของเคอร์ชอฟฟ์ นอกเหนือจากนั้น สิ่งที่ต้องทำความเข้าใจเพิ่มเติมคือคำว่า กิ่ง ซึ่งมีบทนิยามดังนี้ (Alexander & Sadiku, 2009)


19.วิเคระห์วงจรเครือข่ายโดยใช้กฏเคอร์ชอฟฟ์

กฎของ เคอร์ชอฟฟ์ นั้นสามารถแยกได้เป็นสองข้อหลักๆ คือ

       กฎทางด้านกระแสไฟฟ้า (Kirchhoff’s Current Law, KCL) และ

กฎในเรื่องแรงดันไฟฟ้า (Kirchhoff’s Voltage Law, KVL) กฎทั้งสองนั้นมีสาระสำคัญคือ.            

1.กฎกระแสไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์ กล่าวว่า “ กระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าจุดใดจุดหนึ่งใน วงจรไฟฟ้าจะเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากจุดนั้น”

2.กฎแรงดันไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์ กล่าวว่า “ ผลบวกของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ในวงจรไฟฟ้าปิดจะมีค่าเท่ากับผลบวกของแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานในวงจรไฟฟ้าปิดนั้น” 

  20.กฎของเมชเคอร์เรนต์ เเละวิธีการวิเคราะห์วงจรเครือข่ายโดยใช้เมชเคอร์เรนต์

ในการแก้ปัญหาโจทย์วงจรไฟฟ้าที่มีความ ยุ่งยาก ซับซ้อน บางครั้งเมื่อนำกฏของเคอร์ชอฟฟ์มาใช้อาจทำให้ ยุ่งยากสับสนและเสียเวลา ดังนั้นนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ  เจมส์  คลาก  แมกซ์เวลล์  จึงคิดวิธีการแก้ปัญหาวงจรดังกล่าวให้รวดเร็วขึ้น  โดยสมมติ ให้มีกระแสไฟฟ้าไหลวนอยู่ในวงจรปิด  ซึ่งแบ่งแยกเป็นวงจรย่อยๆ  และถือว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลวนอยู่ในวงจรปิดต่างๆ ต่างเป็นอิสระต่อกัน   ส่วนการกำหนดทิศทางของกระแสที่ไหลในวงจรปิดแต่ละวงจรจะให้ไหลไปทางไหนก็ได้


วิธีการเมชเคอร์เรนต์ จะกำหนดให้ว่าในวงจรปิดหนึ่งๆ จะมีกระแสไฟฟ้าไหลวนอยู่อย่างต่อเนื่องและเป็นอิสระต่อกัน  ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่ ไหลวนเรียกว่า เมชเคอร์เรนต์ ( Mesh  Current )หรือ ลูปเคอร์เรนต์ โดยจำนวนกระแสเมชที่สมมุติ ขึ้นจะเท่ากับ๕จำนวนสมการ

21.กฎของโนดโวลต์เตจ และวิธีการวิเคราะห์วงจรเครือข่ายโดยใช้โนดโวลต์เตจ

โนดโวลท์เตจ (node voltage) หมายถึงความต่างศักย์ระหว่างจุด 2 จุด หรือความต่างศักย์ระหว่างโนด 2 โนด ในวงจร กล่าวคือ เป็นความแต่ต่างของระดับแรงดันที่โนดใด ๆ ก็ได้ในวงจร เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับ โนดอ้างอิง   (reference node) ซึ่งจะกำหนดให้ Princible node ใดโนดหนึ่งเป็นโนดอ้างอิงก็ได้แต่โดยทั่วไปแล้ว จะเลือกโนดอ้างอิงที่ต่อ

ร่วมอยู่กับกราวนด์เสมอ เพราะว่าง่ายต่อการพิจารณาและการคำนวณ ดังในรูปที่ 3-1 จะเห็นได้ว่า เลือกโนด 2 เป็นโนด อ้าง


 22.กฎทฤษฎีการวางซ้อน และวิธีการวิเคราะห์วงจรเครือข่ายโดยใช้ทฤษฎีการวางซ้อน

ทฤษฎีการวางซ้อนเป็นวิธีการอย่างหนึ่งที่ช่วยในการแก้ปัญหาวงจรไฟฟ้าที่มีความซับซ้อนได้อย่างกะทัดรัดโดยนิยามได้ว่า

ในวงจรไฟฟ้าแบบเชิงเส้น(Linear) ที่มีแหล่งจ่ายพลังงานหลายตัวนั้น  กระแสหรือแรงดันบนอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าเท่ากับผลรวมทางพีชคณิตของกระแสหรือแรงดันบนอุปกรณ์นั้น ที่หาได้จากแหล่งพลังงานแต่ละตัวอย่างอิสระ

หลักการของทฤษฎีการวางซ้อน(Superposition)

1.หาค่าแรงดันหรือกระแสโดยคำนวณจากแหล่งพลังงานทีละตัว เสมือนว่าในวงจรนั้นมีแหล่งจ่ายเพียงตัวเดียว โดยการกำจัดแหล่งพลังงานที่เหลือออก ดังนี้

ถ้าเป็นแหล่งจ่ายแรงดันให้ลัดวงจร(Short circuit)ขั้วของแหล่งจ่ายแรงดันเพื่อให้เป็นวงจรปิด ซึ่งจะได้แรงดันเป็น 0V ตามสมการ

Vs = Vsc = 0

ถ้าเป็นแหล่งจ่ายกระแสให้ทำเป็นวงจรเปิด(Open circuit) ดังสมการ

Is = IOC = 0

การกำจัดแหล่งจ่ายเป็นการกำจัดในอุดมคติ คือVS และIS  เท่านั้น  แต่ความต้านทานภายใน (Rin ) ของแหล่งจ่ายยังคงอยู่ ต้องนำไปคำนวณด้วยทุกครั้ง

2.นำค่าแรงดันหรือกระแส ที่คำนวณได้ซึ่งมีจำนวนครั้งเท่ากับจำนวนแหล่งจ่าย มารวมกันแบบพีชคณิต คือ ต้องคำนึงถึงทิศทางด้วย จะได้ค่าแรงดันหรือกระแส บนอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวที่แท้จริง

3.การหาแรงดันบนอุปกรณ์ จะต้องทำแรงดันและกระแสก่อนแล้วนำมาคำนวณหาค่ากำลัง


 23. กฎทฤษฎีเทวินิน และวิธีการวิเคราะห์วงจรเครือข่ายโดยใช้ทฤษฎีเทวินิน

ทฤษฎีของเทวินินกล่าวว่าในวงจรไฟฟ้าแบบเชิงเส้น(Linear Network)ใดๆสามารถยุบรวมวงจรไฟฟ้าใหม่ได้ให้กลายเป็นวงจรไฟฟ้าที่มีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าตัวหนึงต่ออนุกรมกับค่าความต้านทานตัวหนึ่งซึงแรงดันไฟฟ้าที่แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าตัวนั้นเราจะเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าของเทวินิ (Thevenin’s Voltage)จะแทนด้วยVth

และค่าความต้านทานที่ต่ออนุกรมกับแรงดันไฟฟ้าของเทวินินจะเรียกว่าค่าความต้านทานของเทวินิน

(Thevenin’s Resistance)จะแทนด้วยRth


24.กฎของนอร์ตัน และวิธีการวิเคราะห์วงจรเครือข่ายโดยใช้นอร์ตัน

ทฤษฎีนอร์ตันมีลักษณะและวิธีคล้าย ๆ กับทฤษฎีของเทวินิน โดยทฤษฎีของนอร์ตันกล่าวไว้ว่า

“ในวงจรแบบลิเนียร์หรือวงจรแบบเชิงเส้นใด ๆ ที่แหล่งจ่ายไฟต่ออยู่และมีการต่อสลับซับซ้อนและจ่ายไฟ

ให้กับโหลด (RL) ที่มีค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงค่าได้ เราอาจแทนวงจรดังกล่าวที่กำหนดให้นั้นๆ ด้วย

แหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าที่เทียบเท่าแหล่งหนึ่งต่อคร่อมอยู่กับความต้านทานที่เทียบเท่าตัวหนึ่งและจ่ายไฟให้

กับโหลดดังกล่าว”                


 25.กฎการส่งถ่ายกำลังไฟฟ้าสูงสุด และวิธีการวิเคราะห์วงจรเครือข่ายโดยใช้การส่งถ่ายกำลังไฟฟ้าสูงสุด

ทฤษฏีการส่งถ่ายกำลังไฟฟ้าสูงสุด กล่าวไว้ว่า “ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงใดๆ ที่มีแหล่งจ่าย

ไฟจ่ายพลังงานให้กับโหลด โหลดจะได้รับกำลังๆไฟฟ้าสูงสุดก็ต่อเมื่อค่าความต้านทานของโหลดมี

ค่าเท่ากับค่าความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายไฟนั้นๆ”               

VS = แรงดันไฟฟ้าที่แหล่งจ่ายไฟผลิตออกมาได้ ขณะไม่มีโหลด

Rin = ค่าความต้านานภายในของแหล่งจ่ายไฟนั้น

RL = ค่าความต้านทานของโหลด

VL = แรงดันไฟฟ้าที่โหลดได้รับ

IL = กระแสไฟฟ้าที่แหล่งจ่ายไฟจ่ายให้กับโหลด


Toplist

โพสต์ล่าสุด

แท็ก

ไทยแปลอังกฤษ แปลภาษาไทย โปรแกรม-แปล-ภาษา-อังกฤษ พร้อม-คำ-อ่าน lmyour แปลภาษา แปลภาษาอังกฤษเป็นไทย pantip ไทยแปลอังกฤษ ประโยค แอพแปลภาษาอาหรับเป็นไทย ห่อหมกฮวกไปฝากป้าmv ระเบียบกระทรวงการคลังว่าด้วยการจัดซื้อจัดจ้างและการบริหารพัสดุภาครัฐ พ.ศ. 2560 แปลภาษาอาหรับ-ไทย Terjemahan พจนานุกรมศัพท์ทหาร หยน แปลภาษา มาเลเซีย ไทย Bahasa Thailand ข้อสอบภาษาอังกฤษ พร้อมเฉลย pdf บบบย tor คือ จัดซื้อจัดจ้าง การ์ดแคปเตอร์ซากุระ ภาค 4 ชขภใ ยศทหารบก เรียงลําดับ ห่อหมกฮวกไปฝากป้า หนังเต็มเรื่อง เขียน อาหรับ แปลไทย แปลภาษาอิสลามเป็นไทย Google map กรมพัฒนาฝีมือแรงงาน อบรมออนไลน์ กระบวนการบริหารทรัพยากรมนุษย์ 8 ขั้นตอน ข้อสอบคณิตศาสตร์ พร้อมเฉลย ค้นหา ประวัติ นามสกุล อาจารย์ ตจต แจ้ง ประกาศ น้ำประปาไม่ไหล แปลบาลีเป็นไทย แปลภาษา ถ่ายรูป แปลภาษาจีน แปลภาษามลายู ยาวี โรงพยาบาลภมูพลอดุยเดช ที่อยู่ Google Drive Info TOR คือ กรมพัฒนาฝีมือแรงงาน ช่างไฟฟ้า กรมพัฒนาฝีมือแรงงาน อบรมฟรี 2566 กลยุทธ์ทางการตลาด มีอะไรบ้าง การบริหารทรัพยากรมนุษย์ มีอะไรบ้าง การประปาส่วนภูมิภาค การ์ดแคปเตอร์ซากุระ ภาค 3 ขขขขบบบยข ่ส ข่าว น้ำประปา วันนี้ ข้อสอบโอเน็ต ม.6 มีกี่ตอน ตารางธาตุ ประปาไม่ไหล วันนี้