บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก 1. pec9 เฉลย

บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก 2
17.1 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
17.2 มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
17.3 หม้อแปลง
17.4 ค่าของปริมาณทีเกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
17.5 ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
17.6 กำลังไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
17.7 การคำนวณหาพลังงานไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน
17.8 วงจรไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน และการใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัย

17.8.1 วงจรไฟฟ้าในบ้าน
17.8.2 อุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน
17.8.3 การใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัย

การทดลองและกิจกรรม
กิจกรรม 17.1 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
กิจกรรม 17.2 เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
กิจกรรม 17.3 หม้อแปลง
โจทย์แบบฝึกหัดบทที่ 17

Physics Online V http://www.pec9.com บทที ่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 97 ฟสิกส บทที่ 1 7 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) ตอนที ่ 1 กระแสเหนี ่ยวนํา หากเราเคลื ่อนลวดตัวนํา หรือ ขดลวดตัวนํา ตัดสนามแมเหล็ก หรือเคลื่อนฟลักซแมเหล็กตัด ขดลวดตัวนําจะทําใหเกิดกระแสไฟฟาไหลในตัว นํานั ้น เรียกปรากฏการณนี้วาเปน การเหนี ่ยวนํา ทางไฟฟา (electromagnetic induction) กระแสไฟฟาที่เกิดเรียก กระแสเหนี ่ยวนํา (induced current) แรงเคลื่อนไฟฟาที่เกิด เรียก แรงเคลื่อนไฟฟา เหนี ่ยวนํา (induced electromotive force) กรณีลวดเสนตรง เราหาแรงเคลื่อนไฟฟาไดจาก E = B L v เมื ่อ L = ความยาวเสนลวด (m) v = ความเร็วในการเคลื ่อนที ่ (m/s) กรณีใชขดลวดหมุนตัดสนามแมเหล็กกระแสไฟ ฟาที่ไหลออกมาจะมีทิศกลับไปมากลับมา เรียกวา กระแสไฟฟาสลับ 1. B * เปนสนามแมเหล็ก มีทิศพุงตั้งฉากลงใน กระดาษมีขนาด 1.0 เทสลา PQ เปนตัวนําวาง อยู บนรางโลหะ TS และ UR โดย PQ เคลื ่อน ที่ไปทางซายดวยความเร็ว 8 เมตร/วินาที ระ หวาง S และ R มีความตานทานตออยู 5 โอหม แรงเคลื ่อนไฟฟาเหนี ่ยวนําในตัวนํา PQ มีคา เทาใดในหนวยของโวลต (3.2) วิธีทํา

Successfully reported this slideshow.

Your SlideShare is downloading. ×

Upcoming SlideShare

P12

Loading in …3

×

More Related Content

1. 1. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) ฟ สิ ก ส บทที่ 17 ไฟฟ า และแม เ หล็ ก (2) ตอนที่ 1 กระแสเหนียวนํา ่ หากเราเคลอนลวดตวนา หรือ ขดลวดตวนา ่ื ั ํ ั ํ ตัดสนามแมเหล็ก หรือเคลื่อนฟลักซแมเหล็กตัด ขดลวดตัวนําจะทําใหเกิดกระแสไฟฟาไหลในตัว นํานัน เรียกปรากฏการณนี้วาเปน การเหนียวนํา ้ ่ ทางไฟฟา (electromagnetic induction) กระแสไฟฟาที่เกิดเรียก กระแสเหนียวนํา่ (induced current) แรงเคลื่อนไฟฟาที่เกิด เรียก แรงเคลื่อนไฟฟา เหนยวนา (induced electromotive force) ่ี ํ กรณลวดเสนตรง เราหาแรงเคลื่อนไฟฟาไดจาก ี  E = BLv เมือ L = ความยาวเสนลวด (m) ่ v = ความเร็วในการเคลือนที่ (m/s) ่ กรณีใชขดลวดหมุนตัดสนามแมเหล็กกระแสไฟ ฟาที่ไหลออกมาจะมีทิศกลับไปมากลับมา เรียกวา กระแสไฟฟาสลับ * 1. B เปนสนามแมเหล็ก มีทิศพุงตั้งฉากลงใน กระดาษมีขนาด 1.0 เทสลา PQ เปนตวนาวาง  ั ํ อยูบนรางโลหะ TS และ UR โดย PQ เคลือน  ่ ที่ไปทางซายดวยความเร็ว 8 เมตร/วินาที ระ หวาง S และ R มีความตานทานตออยู 5 โอหม  แรงเคลอนไฟฟาเหนยวนาในตวนา PQ มีคา ่ื  ่ี ํ ั ํ เทาใดในหนวยของโวลต   (3.2) วิธทา ี ํ 97
2. 2. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) หากเราเคลอนฟลกซแมเ หลกตดขดลวด กจะทาใหเ กดกระแสไหลเวยนในขดลวดนน ่ื ั  ็ ั ็ ํ ิ ี ้ั เชนกน เราสามารถหาทศการไหลวนของกระแสไฟฟาทเ่ี กดไดโดยใชกฏมอซาย ดงน้ี  ั ิ  ิ   ื  ั 1) ใชมอซายกาขดลวดตวนา โดยใหนวหวแมมอชตามทศของสนามแมเ หลก  ื  ํ ั ํ  ้ิ ั  ื ้ี ิ ็ 2) หากฟลกซแมเ หลกทไหลผานพนทขดลวดมปรมาณเพมขน กระแสเหนยวนาจะมทศ ั  ็ ่ี  ้ื ่ี ี ิ ่ิ ้ึ ่ี ํ ี ิ วนตามนวทง 4 ทเ่ี หลอ แตหากฟลักซมีปริมาณลดลง กระแสเหนยวนาจะมทศ ้ิ ้ั ื ่ี ํ ี ิ วนในทศตรงกนขามกบนวทง 4 ิ ั  ั ้ิ ้ั 2(มช 31) แทงแมเ หลกเคลอนทเ่ี ขาหาเรอออกจากขดลวดตวนา ทาใหมกระแสเหนยวนาเกดขน  ็ ่ื  ื ั ํ ํ  ี ่ี ํ ิ ้ึ ในขดลวด อยากทราบวารปใดถกตอง  ู ู  (ขอ ง)  ก. ข. ค. ง. วธทา ิี ํ 98
3. 3. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 3(มช 43) เมอมการเปลยนแปลงสนามแมเ หลก β B จะทาใหเ กดกระแสเหนยวนาในขดลวด ่ื ี ่ี ็ ํ ิ ่ี ํ ถา β B ชทศเดยวกบ B แสดงวาสนามแมเ หลกเพมขน และถา β B ชทศตรงขามกบ B ้ี ิ ี ั  ็ ่ิ ้ึ ้ี ิ  ั แสดงวาสนามแมเ หลกลดลง จงเลอกขอทถก  ็ ื  ่ี ู (ขอ 1)  1. 2. 3. 4. วธทา ิี ํ แรงเคลื่อนไฟฟาดันกลับ ในกรณของมอเตอรกระแสตรงนน เราจะปลอยกระแสไฟฟาไหลเขาไปในขดลวด ี  ้ั ทอยในสนามแมเ หลกจะทาใหมอเตอรเ กดการหมน ่ี ู ็ ํ  ิ ุ ในขณะเดยวกน การหมนนกทาใหเ กดกระแสไฟฟา ี ั ุ ้ี ็ ํ ิ  เหนยวนาและแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนา ซึ่งจะมีทิศ ่ี ํ ่ื  ่ี ํ ตรงกนขามกบแรงเคลอนไฟฟาทเ่ี ราใส (E) จงเรยก ั  ั ่ื  ึ ี แรงเคลอนไฟฟาดนกลบ (e) ่ื  ั ั ดงนน แรงเคลอนไฟฟาลพธ = E – e ั ้ั ่ื  ั และกระแสไฟฟาทไหลเขามอเตอร จะหาคาไดจาก  ่ี    I = EΙ r R Κ e เมอ I = กระแสทไหลเขามอเตอร ่ื ่ี  E = แรงเคลอนไฟฟาทใสเ ขาไป (โวลต ) ่ื  ่ี  e = แรงเคลอนไฟฟาดนกลบ (โวลต ) ่ื  ั ั r = ความตานทานภายในของแหลงกาเนดไฟฟา (โอหม)   ํ ิ   R = ความตานทานภายนอกแหลงกาเนดไฟฟา ( ความตานทานของมอเตอร )   ํ ิ   จากสมการน้ี จะเหนวา ถามอเตอรฝด หรอ ไฟฟาตก จะทาใหมอเตอรหมนชาลงทาให ็    ื  ํ   ุ  ํ แรงเคลอนไฟฟาดนกลบ(e) จะมคานอยลง ดงนน แรงเคลอนไฟฟาลพธ (E – e) จะมคา ่ื  ั ั ี  ั ้ั ่ื  ั ี มาก ทําใหกระแสไฟฟา (I) ทไหลเขามอเตอรมคามากกวาทควรอาจทาใหมอเตอรไหมได ่ี   ี  ่ี ํ    99
4. 4. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 4(มช 28) แบตเตอรี่ขนาด 6 V มความตานทานภายใน 1 υ ตอเขากับมอเตอรกระแสตรง ี  ซึ่งมีความตานทานของขดลวดของมอเตอรเทากับ 1υ ในขณะทมอเตอรหมนสามารถวด ่ี  ุ ั กระแสไฟฟา 0.5 A แรงเคลื่อนไฟฟาดันกลับมอเตอรมีคา ก. 7.5 V ข. 5.5 V ค. 5.0 V ง. 4.5 V (ขอ ค) วิธทา ี ํ 5. มอเตอรเ ครองหนงใชกบแรงเคลอนไฟฟา 12 โวลต ขณะมอเตอรกาลงทางานจะเกดแรง ่ื ่ึ  ั ่ื  ํ ั ํ ิ เคลอนไฟฟาตานกลบ 10 โวลต และมกระแสผานมอเตอร 8 แอมแปร ขดลวดของมอเตอร ่ื   ั ี  มความตานทานเทาใด ี   (0.25) วิธทา ี ํ 6(มช 38) ในขณะทมอเตอรหมนดวยอตราเรวคงท่ี ขดลวดทอยภายในมอเตอรจะมี ่ี  ุ  ั ็ ่ี ู  1. โมเมนตของแรงคควบเปนศนยคงท่ี  ู  ู  2. ฟลกซแมเ หลกเปนศนยคงท่ี ั  ็  ู  3. กระแสไฟฟามากกวากระแสไฟฟาทผานมอเตอรในขณะเรมหมน    ่ี   ่ิ ุ 4. แรงเคลอนไฟฟาเหนยวนาเกดขนในทศตรงขามกบแรงเคลอนไฟฟาเดม ่ื  ่ี ํ ิ ้ึ ิ  ั ่ื  ิ (ขอ 4) 7(มช 30) ถามอเตอรติดขัดจนทําใหมอเตอรหยุดหมุนเปนเวลานานจะทําใหมอเตอรไหมเพราะ ก. มความเสยดทานเกดขนตามจดหมนเปน ี ี ิ ้ึ ุ ุ  ข. เกดแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนาซงมทศตรงกนขามกบแรงเคลอนไฟฟาเดม ิ ่ื  ่ี ํ ่ึ ี ิ ั  ั ่ื  ิ ค. ไมมแรงเคลอนไฟฟาดนกลบเกดขน  ี ่ื  ั ั ิ ้ึ ง. ทาใหฟลกซแมเ หลกทผานขดลวดมการเปลยนแปลง เกดกระแสเหนยวนาขนเปน ํ  ั  ็ ่ี  ี ่ี ิ ่ี ํ ้ึ  จานวนมาก ํ (ขอ ค) 100
5. 5. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) วงจรกรองกระแส วงจรกรองกระแสเปนวงจรทใชเ ปลยนกระแสไฟฟาตรงโดยการนาไดโอดไปตออนกรม  ่ี ่ี  ํ  ุ กับแหลงกําเนิดไฟฟาสลับ ไฟฟาทผานไดโอดออกมาจะเปนไฟฟากระแสตรงทมคาไมสมา  ่ี    ่ี ี   ํ่ เสมอวงจรกรองกระแสนี้ อาจดดเปนประเภทครงคลนหรอเตมคลนได ั  ่ึ ่ื ื ็ ่ื ไดโอดเปนอุปกรณทางไฟฟา ซึ่งยอมใหกระแสไฟฟาผานไดในทิศทางเดียว และเนองจากกระแสทไดจากเบองตนยงมคาไมสมาเสมอ ในวงจรกรองกระแสจงตอง ่ื ่ี  ้ื  ั ี   ํ่ ึ  เพมตวเกบประจเุ ขาไปอกตวหนงดงรป เพอทาใหกระแสไฟฟาตรงทไดออกมามคาสมาเสมอ ่ิ ั ็  ี ั ่ ึ ั ู ่ื ํ   ่ี  ี  ํ่ ⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦ 101
6. 6. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) ตอนที่ 2 หมอแปลงไฟฟา   หมอแปลงไฟฟา คอ เครองมอทใชเ ปลยนความตางศกย (หรอ แรงเคลอนไฟฟา) ใหมีคาสูงขึ้น ื ่ื ื ่ี ่ี  ั ื ่ื  หรอตาลงตามตองการ หมอแปลงไฟฟามี 2 แบบใหญ ๆ คอ ื ํ่    ื 1. หมอแปลงขน (Set up Tramformer)  ้ึ ใชเ ปลยนความตางศกยจากตาเปนสง ่ี  ั  ํ่  ู 2. หมอแปลงลง (Step down Tranformer) ใชเ ปลยนความตางศกยจากสงเปนตา ่ี  ั  ู  ํ่ สวนประกอบของหมอแปลงไฟฟา 1. แกนเหล็กออน ทาดวยเหลกออนแผนบาง ๆ หลาย ๆ แผนวางซอนกน นยมตดเปน ํ  ็     ั ิ ั  สเ่ี หลยมจตรสกลางกลวงหรอตดเปนรปตว E ทาหนาทรวมเสนแมเ หลกจากขดลวด ่ี ั ุ ั ื ั  ู ั ํ  ่ี  ็ 2. ขดลวดปฐมภมิ (Pimarycoil) เปนขดลวดทปลอยใหกระแสเขา พนอยทขาขางหนง ู  ่ี    ั ู ่ี  ่ึ ของแกนเหลก ็ 3. ขดลวดทตยภมิ (Secondary) เปนขดลวดทสงกระแสไฟฟาออก จะพนอยทปลายอก ุ ิ ู  ่ี   ั ู ่ี ี ขางหนงของแกนเหลก  ่ึ ็ หลักการทํางานของหมอแปลงไฟฟา เมอใหแรงเคลอนไฟฟา (E1) ผานไปยงขดลวด ่ื  ่ื   ั ปฐมภมิ จะเกดสนามแมเ หลกวนรอบ ๆ ขดลวด ู ิ ็ ปฐมภมขน และฟลักซแมเหล็กที่เกิดขึ้น จะเหนยว ู ิ ้ึ ่ี นาใหเ กดแรงเคลอนไฟฟา(E 2) ทขดลวดทตยภมิ ํ ิ ่ื  ่ี ุ ิ ู ความสัมพันธ ของแรงเคลอนไฟฟาทงสองคอ ่ื  ้ั ื E1 N1 V1 E2 = N2 = V2 เมอ E1 , E2 = แรงเคลอนไฟฟาของขดลวดปฐมภมิ และทุติยภูมิ ตามลาดบ ่ื ่ื  ู ํ ั N1 , N2 = จานวนขดลวดปฐมภมิ และทุติยภูมิ ตามลาดบ ํ ู ํ ั V1 , V2 = ความตางศกยของขดลวดปฐมภมิ และ ทตยภมิ ตามลาดบ  ั  ู ุ ิ ู ํ ั ขอควรรู 1. หมอแปลงลง จะมคา E1 > E2 และ V1 > V2 และ N1 > N2 ี หมอแปลงขน จะมคา E1 < E2 และ V1 < V2 และ N1 < N2  ้ึ ี 102
7. 7. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 2. ถาหมอแปลง มประสทธภาพเตม 100% เราจะไดวา   ี ิ ิ ็  กําลังไฟฟาที่ขดลวดปฐมภูมิ = กําลังไฟฟาที่ขดลวดทุติยภูมิ P1 = P 2 I1 V1 = I2 V2 8(มช 27) กระแสไฟฟาสลบในขดทตยภมของหมอแปลงไฟฟาเกดขนไดเ นองจาก  ั ุ ิ ู ิ   ิ ้ึ ่ื ก. การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟา ข. การเปลยนแปลงสนามแมเ หลก ่ี ็ ค. แกนเหลกของหมอแปลงไฟฟา ็   ง. กระแสไฟฟาในขดปฐมภมิ  ู (ขอ ข) 9(En 44/1) หมอแปลงไฟฟาซึ่งใชไฟฟา 110 โวลต มขดลวดปฐมภมิ 80 รอบ ถาตองการให ี ู   หมอแปลงนสามารถจายไฟฟาได 2200 โวลต ขดลวดทตยภมตองมจานวนรอบเทาไร  ้ี   ุิ ู ิ ีํ  1. 8000 รอบ 2. 1600 รอบ 3. 2400 รอบ 4. 3200 รอบ (ขอ 2) วิธทา ี ํ 10(En 42/1) หมอแปลงไฟลงจาก 20000 โวลต เปน 220 โวลต เกดกาลงในขดลวดทตยภมิ  ิ ํ ั ุ ิ ู 5.4 กิโลวัตต หมอแปลงมประสทธภาพรอยละ 90 กระแสไฟฟาทผานขดลวดปฐมภมมคาเทาใด  ี ิ ิ   ่ี  ู ิ ี  1. 0.24 A 2. 0.27 A 3. 0.30 A 4. 0.54 A (ขอ 3) วิธทา ี ํ 11. เตารีดไฟฟาเครื่องหนึ่งมีความตานทาน 20 โอหม ใชกบความตางศกย 110 โวลต แตไฟฟาที่  ั  ั ใชกนตามบานมความตางศกย 220 โวลต จึงตองใชหมอแปลงไฟฟาชวยเมื่อใชเตารีดเครื่องนี้ ั  ี  ั ถาหมอแปลงไฟฟามีประสิทธิภาพ 75% จงหาคากระแสไฟฟาที่ไหลผานขดลวดปฐมภูมิ ก. 2.06 A ข. 3.7 A ค. 2.75 A ง. 11 A 103
8. 8. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) วิธทา ี ํ 12(En 41/2) หมอแปลงเครองหนง มจานวนรอบของขดลวดปฐมภมตอจานวนรอบของขดลวด  ่ื ่ึ ี ํ ู ิ ํ ทตยภมเิ ปน 1 : 4 ถามกระแสและความตางศกยในขดลวดทตยภมเิ ทากบ 10 แอมแปร ุิ ู   ี  ั  ุ ิ ู  ั และ 200 โวลต ตามลาดบ จงหากระแสและความตางศกยในขดลวดปฐมภมิ ํ ั  ั  ู 1. 40 A และ 50 V 2. 50 A และ 40 V 3. 40 A และ 40 V 4. 50 A และ 50 V (ขอ 1) วิธทา ี ํ 13(En 38) หมอแปลงอดมคตตวหนงมจานวน  ุ ิ ั ่ึ ี ํ รอบของขดลวดปฐมภมเิ ปน 2000 รอบ ู  และ จานวนรอบของขดลวดทตยภมเิ ปน ํ ุิ ู  1000 รอบ เมอนามาใชในวงจรดงรป ขนาด ่ื ํ  ั ู ของฟวสทใชตองมคาอยางนอยทสดเทาไร   ่ี   ี    ่ี ุ  1. 2 2. 3 A 3. 5 A 4. 11 A (ขอ 2) วิธทา ี ํ 104
9. 9. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) ตอนที่ 3 ลกษณะของไฟฟากระแสสลบ ั  ั เครองกาเนดไฟฟากระแสสลบซงหมนขดลวดตดสนามแมเ หลกดวยอตราเรวเชงมม ่ื ํ ิ  ั ่ึ ุ ั ็  ั ็ ิ ุ ขนาดหนง จะทาใหเ กดความตางศกย (แรงเคลอนไฟฟา) และกระแสไฟฟาเปลี่ยนแปลงตาม ่ึ ํ ิ  ั ่ื  เวลาดวยอตราเรวเชงมมเดยวกบอตราเรวเชงมมการหมนขดลวด  ั ็ ิ ุ ี ั ั ็ ิ ุ ุ เราสามารถหาคากระแสสลบ ณ. จดเวลาใด ๆ ไดจากสมการ  ั ุ it = im sin•t และ Vt = Vm sin•t เมอ it , Vt = กระแสไฟฟา , ความตางศักยไฟฟา ณ.เวลา t ใด ๆ ่ื im , Vm = กระแสไฟฟา , ความตางศักยไฟฟาสูงสุด • = อตราเรวเชงมมการหมนขดลวด ั ็ ิ ุ ุ • = 2° f f = ความถี่ของไฟฟากระแสสลับ 14. เครองกาเนดไฟฟากระแสสลบเครองหนงผลตกระแสไฟฟาไดสงสด 20 แอมแปร ความ– ่ื ํ ิ  ั ่ื ่ึ ิ   ู ุ ตางศักยสูงสุด 300 โวลต ความถี่กระแสไฟฟา 50 Hz จงหากระแสไฟฟา และความ 1 ิ ตางศักย ณ เวลา 600 วนาที หลงจากเปดเครอง ั  ่ื (10 A , 150 V) วิธทา ี ํ 105
10. 10. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) คารากที่สองของกําลังสองเฉลี่ยของกระแสไฟฟาสลับ (Root Mean Square) คา rms อาจหาไดจากการทดลอง และคา rms ทีไดจากการทดลองอาจเรียกวา คายังผล ่ อาจหาไดจากการใชมเิ ตอรวด และคา rms ทีไดจากการใชมเิ ตอรวดอาจเรียกวา คามิเตอร ั ่ ั โดยทัวไปมิเตอรทใชวดกระแสจะออกแบบมาเพือใชวดคา rms โดยตรง ่ ่ี ั ่ ั ดังนันคาทีไดจากการใชมเิ ตอรวด มกเปนคา rms ้ ่ ั ั   ความสัมพันธ ระหวางคา rms และคาสูงสุด Irms = im 2 และ Vrms = Vm 2 เมือ irms ่ = กระแสไฟฟารากทีสองของกําลังสองเฉลีย ่ ่ im = กระแสไฟฟาสงสดของกระแสสลบ  ู ุ ั Vrms = ความตางศักยรากทีสองของกําลังสองเฉลีย ่ ่ vm = ความตางศักยสงสุดของกระแสสลับ ู 15(มช 40) ถากลาววาไฟฟาในบานมความตางศกย 220 โวลต หมายความวาความตางศกยสง      ี  ั   ั  ู สดมคากโวลต ุ ี  ่ี (ขอ 4.) 1. 110 2. 220 3. 0.707 x 220 4. 220 2 วิธทา ี ํ 16. แอมมเิ ตอรกระแสไฟฟาสลบตออนกรมกบหลอดไฟอานคาได 0.25 แอมแปร และโวลต   ั  ุ ั   มเิ ตอรไฟสลบตอครอมหลอดไฟอานความตางศกย 110 โวลต จงหากระแสสูงสุด (i0)  ั     ั ทไหลผานหลอดไฟและความตางศกยมากสด (v0) ครอมหลอดไฟ (0.354 A, 155.56 V) ่ี   ั  ุ วิธทา ี ํ 106
11. 11. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) ตอนที่ 4 ตัวตานทาน ตัวเก็บประจุ และขดลวดเหนยวนาในวงจรกระแสสลบ ่ี ํ ั ตัวตานทานในวงจรไฟฟากระแสสลับ เมือมีกระแสไฟฟาสลับไหลผานตัวตานทาน ่ จะเกดความตางศกยครอมตวตานทานนน ิ  ั  ั  ้ั เราสามารถหาคาความตางศกยทเ่ี กดไดจาก   ั  ิ  V = i.R เมือ V คอ ความตางศกยครอมตวตานทาน ่ ื  ั   ั  i คอ กระแสไฟฟาทีไหลผานตัวตานทาน ื ่ R คอ คาความตานทาน (υ) ื   Vm = im⌡R Vrms = irms R และคากระแส ณ เวลาใดๆ หาคาไดจาก   iR = im sin • t และ vR = vm sin • t เมือ iR ,VR = กระแสทไหล และความตางศักยของตัวตานทาน ณ เวลา t ใด ๆ ่ ่ี im , Vm = กระแสทไหล และความตางศกยสงสดของตวตานทาน ่ี  ั  ู ุ ั  17(En 41/2) ในวงจรไฟฟากระแสสลบดงรูป ถา  ั ั โวลตมเิ ตอร V อานคาความตางศกยได 200     ั   R = 100 υ โวลต จงหากระแสสูงสุดทีผานความตานทาน R ่ V 1. 0.70 A 2. 1.41 A 3. 2.0 A 4. 4.8 A (ไมมีคําตอบที่ถูกตอง) วิธทา ี ํ 107
12. 12. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟากระแสสลับ เมือมีกระแสไฟฟาสลับไหลผานตัวเก็บประจุ ่ จะเกดความตางศกยครอมตวเกบประจนน ิ  ั  ั ็ ุ ้ั เราสามารถหาคาความตางศกยทเ่ี กดไดจาก   ั  ิ  V = i . XC และ XC = •1 C = 2°1 fC เมือ V คือ ความตางศักยครอมตัวเก็บประจุ ่ i คือ กระแสไฟฟาทีไหลผานตัวเก็บประจุ ่ Xc คือ คาความตานทานเชงความจุ (υ)   ิ C คือ คาความจุประจุ (ฟารัด) f คือ ความถกระแสไฟฟา (Hz) ่ี  Vm = im⌡Xc Vrms = irms⌡Xc และคากระแส ณ เวลาใด ๆ หาคาไดจาก   ic = im sin • t และ Vc = Vm sin (• t – 90o) เมือ ic ,Vc = กระแสทไหล และความตางศกยของตวเกบประจุ ณ เวลา t ใด ๆ ่ ่ี  ั  ั ็ im , Vm = กระแสทไหล และความตางศกยสงสดของตวเกบประจุ ่ี  ั  ู ุ ั ็ (• t – 90o) เปนมุมเฟส 18. เมือตอตัวเก็บประจุอนมีคาความตานทานเชิงความจุ 1000 υ เขากับวงจรไฟฟากระแส ่ ั  สลับ ปรากฏวาเกิดความตางศักยครอมตัวเก็บประจุ 3 โวลต จงหาปรมาณกระแสไฟฟา ิ  ทีไหลผานตัวเก็บประจุนน ่ ้ั (3 มิลลิแอมป) วิธทา ี ํ 108
13. 13. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 19. ความตางศักยครอมตัวเก็บประจุมคาเทาใด จงจะทาใหเ กดกระแสไฟฟา 3.14 mA ในวงจร ี ึ ํ ิ  ตว เก็บประจุทมความจุ 0.5 ↑F เมือความถีของกระแสไฟฟาเปน 1 kHz ั ่ี ี ่ ่ (1 โวลต) วิธทา ี ํ 20. ทีความถีเ่ ทาไรตัวเก็บประจุทมคาความจุ 5 มิลลิฟารัด จงจะมคาความตานทานตวเกบ ่ ่ี ี  ึ ี  ั ็ 7 ประจุ 22 υ (100 Hz) วิธทา ี ํ ขดลวดเหนี่ยวนําในวงจรไฟฟากระแสสลับ เมอมกระแสไฟฟาสลบไหลผานขดลวดเหนยว ่ื ี  ั  ่ี นํา จะเกดความตางศกยครอมขดลวดเหนยวนานน ิ  ั  ่ี ํ ้ั เราสามารถหาคาความตางศกยทเ่ี กดไดจาก   ั  ิ  V = i . XL และ XL= •L = 2°fL เมือ V คอ ความตางศกยครอมขดลวดเหนยวนา ่ ื  ั   ่ี ํ i คอ กระแสไฟฟาทไหลผานขดลวดเหนยวนา ื  ่ี  ่ี ํ XL คอ คาความตานทานเชงหนยวนา (υ) ื   ิ ่ี ํ L คอ คาความเหนยวนาของขดลวด (เฮนรี) ื  ่ี ํ f คอ ความถีกระแสไฟฟา (Hz) ื ่ Vm = im⌡XL Vrms = irms⌡XL 109
14. 14. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) และคากระแส ณ เวลาใด ๆ หาคาไดจาก   iL = im sin • t และ VL = Vm sin (• t + 90o) เมือ iL ,VL = กระแสทไหล และความตางศกยของขดลวดเหนยวนา ณ เวลา t ใด ๆ ่ ่ี  ั  ่ี ํ im , Vm = กระแสทไหล และความตางศักยสงสุดของขดลวดเหนียวนํา ่ี ู ่ (• t + 90o) เปนมมเฟส  ุ 21. ตัวเหนียวนํา 0.07 เฮนรี ตอเปนวงจรกับแหลงกําเนิดไฟฟาสลับ ความตางศกย 220 V ่  ั 50 Hz จะเกดกระแสไหลในวงจรเทาไร ิ  (10 A) วิธทา ี ํ 22(มช 42) วงจรไฟฟากระแสสลบความถ่ี 50 เฮิรตซ ประกอบดวยตัวตานทาน 20 โอหม  ั ั ่ี ํ 20 ิ และตวเหนยวนา ° มลลิเฮนรี มีกระแสผาน 0.2 แอมแปร ความตางศกยระหวางปลาย  ั   ของตัวเหนียวนําจะมีคากีโวลต ่  ่ (0.4) วิธทา ี ํ 23(มช 37) วงจรกระแสสลับความถี่ 50 เฮรตซ ทีมตวตานทานตออนุกรมกับตัวเหนียวนํา ิ ่ ีั ่ วัดกระแสไฟฟาในวงจรได 0.1 แอมแปร ความตางศกยครอมตวเหนยวนา 22 โวลต  ั  ั ่ี ํ คาความเหนยวนาจะเปน  ่ี ํ  (ขอ 2.) 1. 14.4 ไมโครเฮนรี 2. 0.7 เฮนรี 3. 200 เฮนรี 4. 2.2 เฮนรี วิธทา ี ํ 110
15. 15. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 24(มช 41) วงจรกระแสไฟฟาสลบดงรูป มกระแส i เปน i = 5 sin 1000 t แอมแปร  ั ั ี  วดความตางศกยระหวางปลายของตวเหนยวนาได 70.7 โวลต จงหาคาความเหนยวนา ั  ั   ั ่ี ํ  ่ี ํ ของตวเหนยวนาในหนวยเฮนรี ั ่ี ํ  (ขอ 2.) 1. 12 x 10–3 2. 20 x 10–3 3. 28 x 10–3 4. 40 x 10–3 วิธทา ี ํ 25(En 41) สวนประกอบของวงจรไฟฟากระแสสลับตามรูป (ก) มีกระแสที่ผาน และความตาง ศกยระหวางปลายทงสองสมพนธกนตามรป (ข) ั   ้ั ั ั ั ู จงวเิ คราะหวาสวนประกอบของวงจรไฟฟานคอ    ้ี ื อะไร 1. ตัวเก็บประจุ 2. ขดลวดเหนียวนํา ่ 3. ตัวตานทาน 4. เปนวงจรผสมของขดลวดเหนียวนําและตัวตานทาน ่ (ขอ 1.) วิธทา ี ํ 26(มช 44) ตัวเหนียวนํา L = 50 มลลิเฮนร่ี มีกระแสสลับเปน i เมือ i = 3 sin 60 t แอมแปร ่ ิ ่ จงหาความตางศกยระหวางปลายของตวเหนยวนาน้ี เมอเวลา t ใด ๆ  ั   ั ่ี ํ ่ื 1. VL = sin 60 t 2. VL = 150 sin 60 t 3. VL = 150 cos (60t – ° ) 2 4. VL = 9 sin (60t + ° ) 2 (ขอ 4.) วิธทา ี ํ 111
16. 16. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) ตอนที่ 5 วงจร RCL และ กําลังไฟฟากระแสสลับ การตอตัวตานทาน (R) ขดลวดเหนียวนํา (L) และตัวเก็บประจุ (C) แบบอนุกรม ่ สิงทีควรทราบ ่ ่ 1) iR = iC = iL = iรวม 2) Z = R 2 Ι (X L Κ X C ) 2 3) Vรวม = VR Ι (VL Κ VC ) 2 2 4) Vรวม = iรวม Z เมือ Z คือ ความตานทานเชงซอน (ความตานทานรวมของวงจร) ่  ิ  27(En 41/2) ในวงจรไฟฟากระแสสลับความถี่ 50 เฮรตซ ิ A XC = 40 υ ดังรูป ถาโวลตมิเตอร V อานคาความตางศกยได    ั  V  R = 30 υ 200 โวลต แอมมิเตอร A จะอานคากระแสไดกแอมแปร ่ี วิธทา ี ํ (4 A) 28(En 42/2) ถาวงจรประกอบดวยตัวตานทานขนาด 20 โอหม ขดลวดเหนียวนําทีมคาความ  ่ ่ ี ตานทานเชิงเหนียวนํา 30 โอหม และตัวเก็บประจุทมคาความตานทานเชิงประจุ 15 โอหม ่  ่ี ี   ตอกนอยางอนกรมและตอเขากบแหลงกาเนดไฟฟากระแสสลบ 220 โวลต ความถ่ี 50 เฮรตซ  ั  ุ   ั  ํ ิ  ั ิ จงหากระแสในวงจร (ขอ 4.) 1. 2.2 A 2. 4.4 A 3. 6.6 A 4. 8.8 A วิธทา ี ํ 112
17. 17. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 29(En 38) ขดลวดเหนียวนํา 0.2 เฮนรี่ และ ตัวเก็บประจุ 10 ไมโครฟารัด ตออนกรมกับ ่  ุ แหลงกาเนดไฟฟากระแสสลบทใหความตางศกยสงสด 100 โวลต และความเร็วเชิงมุม  ํ ิ  ั ่ี   ั  ู ุ • = 1,000 เรเดยนตอวนาที จงหากระแสทอานไดจากแอมมเิ ตอร ี  ิ ่ี   (ขอ 4.) 1. 1 A 2. 1 A 3. 2 A 4. 1 A 3 2 วิธทา ี ํ 30(มช 43) จากวงจรไฟฟากระแสสลับดังรูป คาความตาง R=30υ C=2↑F ศักย VR ครอมตัวตานทานมีคาเปน VR = 0.15 sin500t  VR VC จงหาคาความตางศักยสูงสุดครอมตัวเก็บประจุ (5 โวลต) วิธทา ี ํ 113
18. 18. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 31. จากวงจรไฟฟากระแสสลับดังรูป แหลงกําเนิดไฟ ฟากระแสสลับมีความถี่ 50 เฮิรตซ ใหคายังผล ของแรงเคลอนไฟฟา (Vrms) 100 โวลต เมอนา ่ื  ่ื ํ VR VL โวลตมเิ ตอรวดคายงผลของความตางศกยระหวาง  ั  ั  ั    ปลายของความตานทาน (VR) และ ระหวางปลาย ของตวเหนยวนา (VL) ไดคาเทากัน โวลตมเิ ตอรจะอานไดกโวลต ั ่ี ํ ่ี (ขอ 3) 1. 50 2. 100 3. 50 2 4. 100 2 วิธทา ี ํ ความถีเ่ รโซแนนซ พิจารณาสมการ Z = R 2 Ι (X L Κ X C ) 2 จะเหนวา เมือ XL = XC คาความตานทานเชิงซอนจะมีคาต่าสุด ทําใหกระแสไฟฟามีคาสูงสุด ็  ่  ํ  จาก XL = XC 2°fL = 1 2° fC (2°f)2 = 1 LC 2°f = LC 1 f = 1 2° LC ความถี่ที่ทําใหกระแสไฟฟาในวงจรมีคามากที่สุดนี้เรียก ความถเ่ี รโซแนนซ 114
19. 19. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) การตอตัวตานทาน (R) ขดลวดเหนียวนํา (L) และตัวเก็บประจุ (C) แบบขนาน ่ สิงทีควรทราบ ่ ่ 1) VR = VC = VL = Vรวม 2) iรวม = i 2 Ι (i L Κ i C ) 2 R 3) Z =1 ( R ) 2 Ι ( X1 Κ X1 ) 2 1 L C 4) Vรวม = iรวม Z เมอ Z คือ ความตานทานเชงซอน (ความตานทานรวมของวงจร) ่ื  ิ  32. ตวเกบประจความตานทาน 100 โอหม ตวเหนยวนาความตานทาน ั ็ ุ  ั ่ี ํ  200 โอหม และตวตานทานขนาด 50 โอหม ตอกนอยางขนานกน ั   ั  ั แลวตอกับแหลงกําเนิดไฟสลับ 200 โวลต , 50 เฮิรตซ จะเกดกระ ิ แสไหลในวงจรเทาไร 1. 4 A 2. 17 A 3. 5 A 4. 7 A (ขอ 2.) วิธทา ี ํ การหากําลังไฟฟากระแสสลับ P = i V cos  เมือ P = ่ กําลังไฟฟาของวงจร (วตต) ั  i = กระแสรวมในวงจร (แอมแปร)  V = ความตางศักยรวมในวงจร (โวลต) cos  = R ( เรียก ตัวประกอบกําลัง ) Z 115
20. 20. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 33(En 44/2) ถาเฟสของกระแสยังผลและความตางศักยยังผลของวงจรไฟ ฟากระแสสลับเปนดังรูป กําลังไฟฟาเฉลี่ยที่สูญเสียในวงจรนี้มีคาเทาใด 1. 1.8 kW 2. 2.4 kW 3. 3.0 kW 4. 3.5 kW (ขอ 4.) วิธทา ี ํ 34. แรงดันไฟฟา e = 100sin± โวลต และ กระแสไฟฟา i = 10sin (±–60o) แอมแปร กําลังไฟฟา P เทากับผลคูณของ e และ i กําลังไฟฟาสูงสุดจะมีคาเทาใด (ขอ 3) 1. 750 วัตต 2. 1000 วัตต 3. 500 วัตต 4. 250 วัตต วิธทา ี ํ 35. จากรปวงจรตอไปน้ี กําหนดให V = 2 sin 500t ู  จงหาความตางเฟสระหวางกระแสไฟฟารวม I กับ R I ความตางศักยไฟฟารวม V 2υ C1,000 ↑F V 1. 30o 2. 45o 3. 60o 4. 90o (ขอ 2) วิธทา ี ํ พิจารณา P = i V R Z P = iiZ R Z เนื่องจาก V = i Z P = i2R เนื่องจาก i = VZ 2 P = ΦV Γ R Z 116
21. 21. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 36. ขดลวดเหนยวนา 0.03 เฮนรี และตัวตานทาน 40 โอหม ตออนกรมกบแหลงกาเนดไฟฟา ่ี ํ  ุ ั  ํ ิ  กระแสสลับ กระแสไฟฟาของวงจร( i ) มีคาดังสมการ i = 5 sin ( 1000t ) แอมแปร จงหา กําลังเฉลี่ยของวงจร (500 W) วิธทา ี ํ 37. ตัวเหนี่ยวนําและตัวตานทานตออนุกรมกันและตอกับแหลงกําเนิดไฟฟากระแสสลับที่มีกระ แสไฟฟาที่เวลา t (วินาที) ใดๆ i = 4 sin 100 °t ถาวงจรมความตานทานเชงเหนยวนา  ี  ิ ่ี ํ 20 โอหม และมความตานทานเชงซอนของวงจร 25 โอหม กาลงเฉลยของวงจรเปนกวตต ี  ิ  ํ ั ่ี  ่ี ั 1. 120 2. 160 3. 200 4. 240 (ขอ 1) วิธทา ี ํ 117
22. 22. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟาและแมเหล็ก (2) 38. ขดลวดเหนยวนา 0.03 เฮนรี และตัวตานทาน 40 โอหม ตออนกรมกบแหลงกาเนดไฟฟา ่ี ํ  ุ ั  ํ ิ  กระแสสลับ ความตางศักยของวงจร( i ) มีคาดังสมการ V = 100 sin (1000t ) โวลต จงหา กําลังสูงสุดของวงจร (160 วัตต) วิธทา ี ํ 39(En 39) ขดลวดเหนยวนา 0.03 เฮนรี และตัวตานทาน 40 โอหม ตออนกรมกบแหลงกาเนด ่ี ํ  ุ ั  ํ ิ ไฟฟากระแสสลับ กระแสไฟฟาของวงจร ( i ) เปลี่ยนแปลงตามเวลา ( t ) ดังสมการ i = 5 sin (1000 t) แอมแปร จงหากําลังเฉลี่ยของวงจรและความตางศักยสูงสุดของวงจร เปนดงขอใด  ั  1. 500 W , 250 V 2. 875 W , 350 V 3. 1000 W , 220 V 4. 1250 W , 250 V (ขอ 1) วิธทา ี ํ ⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦ 118