ไฟฟ้ากระแส 11 / 5.3

ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้ากระแส คือ การไหลของอิเล็กตรอนภายใน ตัวนำไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งเช่น ไหลจาก แหล่งกำเนิดไฟฟ้าไปสู่แหล่ง ที่ต้องการใช้กระ แสไฟฟ้า ซึ่งก่อให้เกิด แสงสว่าง เมื่อกระแส ไฟฟ้าไหลผ่านลวด ความต้านทานสูงจะก่อให้ เกิดความร้อน เราใช้หลักการเกิดความร้อน เช่นนี้มาประดิษฐ์อุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น เตาหุงต้ม เตารีดไฟฟ้า เป็นต้น

ไฟฟ้ากระแสแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

ไฟฟ้ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C )
ไฟฟ้ากระแสสลับ ( Alternating Current หรือ A.C. )

ไฟฟ้ากระแสตรง หรือ Direct Current : DC คือ กระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางในการเคลื่อนที่เป็นวงจรไปในทิศทางเดียวกัน โดยไหลจากขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้า แล้วกลับเข้าไปยังขั้วบวกของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าอีกครั้ง ตัวอย่างของไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้อยู่ในชีวิตประจำวันก็ได้แก่ แบตเตอรี่รถยนต์ และวงจรของถ่านไฟฉาย เป็นต้น โดยไฟฟ้ากระแสตรง แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่

ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทสม่ำเสมอ (Steady D.C) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง ที่ไหลอย่างสม่ำเสมอตลอดไป ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทนี้ได้มาจากแบตเตอรี่หรือ ถ่านไฟฉาย
ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทไม่สม่ำเสมอ ( Pulsating D.C) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่เป็นช่วงคลื่นไม่สม่ำเสมอ มักได้มาจากเครื่องไดนาโมหรือ วงจรเรียงกระแส (เรคติไฟ )

ไฟฟ้ากระแสตรง ต้องมีคุณสมบัติ คือ

กระแสไฟฟ้าไหลไปทิศทางเดียวกันตลอด
มีค่าแรงดันหรือแรงเคลื่อนเป็นบวกอยู่เสมอ
สามารถเก็บประจุไว้ในเซลล์ หรือแบตเตอรี่ได้

ไฟฟ้ากระแสตรง มีประโยชน์อย่างไรบ้าง

ใช้ในการชุบโลหะต่าง ๆ
ใช้ในการทดลองทางเคมี
ใช้เชื่อมโลหะและตัดแผ่นเหล็ก
ทำให้เหล็กมีอำนาจแม่เหล็ก
ใช้ในการประจุกระแสไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี
ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์
ใช้เป็นไฟฟ้าเดินทาง เช่น ไฟฉาย

ความต้านทาน คือ กฎของโอห์มกล่าวว่า “เมื่ออุณหภูมิคงที่ ค่าของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านโลหะตัวนำหนึ่งจะมีค่าแปรผันตรงกับความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายทั้งสองของตัวนำนั้น โดยอัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้าย่อมมีค่าคงที่ เรียกว่า ความต้านทาน”ความต้านทาน (Resistance ; R) มีหน่วยเป็น โวลต์ต่อแอมแปร์ หรือ โอห์ม ซึ่งความต้านทาน 1 โอห์ม คือ ความต้านทานของตัวนำ ซึ่งเมื่อต่อปลายทั้งสองของ ตัวนำนั้นเข้ากับความต่างศักย์ไฟฟ้า 1 โวลต์ จะมีกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำนั้น 1 แอมแปร์

ความต้านทานไฟฟ้า (electrical resistance) เป็นการบอกคุณสมบัติของสารในการต้านกระแสไฟฟ้าที่จะผ่านได้ มากน้อยเพียงใด โดยสารที่มีความต้านทานมากกระแสผ่านได้น้อย ส่วนสารที่มีความต้านทานน้อยกระแสผ่านได้มาก

ตัวต้านทาน (resistor) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยปรับความต้านทานให้กับวงจร เพื่อช่วยปรับให้กระแสไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ไฟฟ้าพอเหมาะกับวงจรนั้นๆ ชนิดของตัวต้านทาน แบ่งออกได้ 2 ชนิด

ตัวต้านทานค่าคงตัว (fixed resistor) เป็นตัวต้านทานที่มีค่าตัวต้านทานคงตัว พบในวงจรไฟฟ้าและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป
ตัวต้านทานแปรค่า (variable resistor) เป็นตัวต้านทานที่สามารถปรับค่าความต้านทานได้

ความต่างศักย์ไฟฟ้า คือ ความแตกต่างของพลังงานไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุด ซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าจะไหลจากจุดที่มีระดับพลัง งานไฟฟ้าสูง (ศักย์ไฟฟ้าสูง) ไปยังจุดที่มีระดับพลังงานไฟฟ้าต่ำกว่า (ศักย์ไฟฟ้าต่ำ) และจะหยุดไหลเมื่อศักย์ไฟฟ้าทั้งสองจุดเท่ากัน

วงจรไฟฟ้ากระแสตรง

วงจรอนุกรม คือ วงจรที่ประกอบด้วยความต้านทานตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปต่อเรียงกัน โดยมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านความต้านทานนั้น ๆ เพียงเส้นเดียว
วงจรขนาน คือ วงจรที่มีองค์ประกอบวงจรตั้งแต่สองตัวขึ้นไป โดยปลายทั้งสองข้างต่อคร่อมรวมกันที่ขั้วของแหล่งจ่าย
วงจรผสม คือ วงจรที่ประกอบไปด้วยคุณลักษณะของวงจรอนุกรม และคุณลักษณะของวงจรขนานรวมอยู่ในวงจรเดียวกัน ซึ่งวงจรในลักษณะนี้จะมีอยู่มากมายในวงจรที่ใช้งานจริง และในการแก้ปัญหาในวงจรผสมนี้ จะต้องใช้คุณสมบัติของวงจรอนุกรมแก้ปัญหาในวงจรย่อยที่มีลักษณะอนุกรม และใช้คุณสมบัติของวงจรขนานแก้ปัญหาวงจรย่อยที่มีลักษณะขนาน แล้วจึงนํามาหาผลรวมผลรวมสุดท้าย จึงจะได้ผลของวงจรรวมที่เรียกว่า วงจรผสม
วงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้า คือ วงจรที่มีการต่อแบบอนุกรม ซึ่งสามารถแบ่งแรงดันไฟฟ้าได้หลาย ๆ ค่าจากแหล่งกําเนิดเดียวกัน ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ได้จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับค่าความต้านทานที่ต่อในวงจรนั้น ๆ
วงจรแบ่งกระแสไฟฟ้า คือ วงจรขนานนั่นเอง จากวงจรจะเห็นว่าเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรขนาน กระแสจะถูกแบ่งให้ไหลแยกไปในสาขาต่าง ๆ ของวงจร ค่าของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านในแต่ละสาขาจะขึ้นอยุ่กับค่าความต้านทานที่ต่ออยู่ในสาขานั้นๆ

ไฟฟ้ากระแสตรง

CR : www.chulatutor.com

ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current) คือ ไฟฟ้ากระแสที่มีทิศทางการเคลื่อนที่สลับกัน โดยกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดตัวนำของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งมีอยู่ 3 ชนิดคือ ไฟฟ้ากระแสสลับ เฟสเดียว สองเฟส และสามเฟส

เครื่องกำเนิดกระแสสลับ (alterating current generator หรือ alternato) คือ เครื่องมือที่ก่อกำเกิดไฟฟ้ากระแสสลับ ประกอบด้วยขดลวดหมุนอยู่ในสนามแม่เหล็ก ปลายทั้งสองของขดลวดนี้ต่อกับวงแหวนปลายละอัน วงแหวนแต่ละอันมีแปรงแตะและมีสายไฟฟ้าต่อจากแปรงเพื่อนำเอาไฟฟ้าไปใช้

ส่วนประกอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้น ประกอบด้วยส่วนนอกซึ่งอยู่กับที่เรียกว่า ตัวนิ่ง (stator) มีขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าติดอยู่กับตัวนิ่งนี้ ขั้วแม่เหล็กนี้อาจติดไว้1 คู่ คือ ขั้ว N ขั้วหนึ่งและขั้ว S อีกขั้วหนึ่ง หรือ 2 คู่หรือ 3 ก็ได้ ขั้วแม่เหล็กเหล่านี้จะเรียงสลับกันไป ส่วนขดลวดนั้นพันอยู่รอบๆตัวหมุน (rotor) ซึ่งหมุนอยู่ตรงกลาง

ไฟฟ้า 1 รอบนั้นเกิดจากการที่ขดลวดเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กของขั้วแม่เหล็ก N และ S หนึ่งคู่ เมื่อลวดเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กของขั้ว N1S1 จะได้ไฟฟ้าออกมา 1 รอบ และเมื่อผ่านสนามแม่เหล็กของคู่ N2S2 จะได้ไฟฟ้าออกมาอีก 1 รอบ

ดังนั้น ถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีขั้วแม่เหล็ก NS เพียงคู่เดียว เมื่อขดลวดหรือตัวหมุนไป 1รอบ จะได้ไฟฟ้าออกมา 1 รอบ และถ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีขั้วแม่เหล็กสองคู่ เมื่อขดลวดหรือตัวหมุนไปครบ1 รอบ จะได้ไฟฟ้าออกมา 2 รอบ

วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

ประกอบด้วย เครื่องกำเนิดกระแสสลับ และส่วนประกอบอีก 3 อย่างคือ

ตัวต้านทาน (resistor)
ตัวจุ (capacitor)
ตัวเหนี่ยวนำ (Inductor)

ค่ายังผลของกระแส คืออะไร

ในการวัดค่าไฟฟ้าของกระแสสลับถ้าใช้เครื่องวัดไฟฟ้า(แอมมิเตอร์)กระแสตรงมาวัด เข็มชี้ของแอมมิเตอร์จะเบนกลับไปกลับมาทั้งนี้เนื่องจากกระแสไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงขึ้นๆ ลงๆ และไหลกลับไปกลับมาตลอดเวลา การวัดค่ากระแสไฟฟ้าของกระแสสลับจึงทำได้ดังต่อไปนี้

จากรูปให้กระแสสลับ i เคลื่อนที่ผ่านความต้านทาน R และกระแสตรง I เคลื่อนที่ผ่านความต้านทาน R เช่นกัน ถ้าในเวลาที่เท่ากัน กระแสสลับ i ทำให้ความต้านทาน R เกิดพลังงานความร้อนเท่ากับพลังงานความร้อนที่กระแสตรง I ทำให้เกิดกับความต้านทาน R เช่นเดียวกัน ค่าของกระแสตรง I จะใช้แทนค่าของกระแสสลับ i ในทำนองเดียวกันค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าของกระแสตรง(V) จะนำมาใช้เป็นค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าของกระแสสลับได้เช่นเดียวกัน ซึ่งจะเรียกค่าที่นำมาใช้แทนกันนี้ว่า ค่ายังผล หรือค่ามิเตอร์ ทั้งนี้เพราะมิเตอร์ของกระแสสลับจะปรับค่าที่วัดได้ให้เป็นค่ายังผลเพื่อสะดวกในการอ่านค่านั่นเอง

ความต่างศักย์

สำหรับเรื่องไฟฟ้ากระแสสลับ ความต่างศักย์ระหว่างสองจุดใดๆ มีวิธีคิดคล้ายกับกระแสตรง ซึ่งยังคงใช้กฎของโอห์ม คือ ความต่างศักย์ = กระแส x ความต้านทาน

วงจรไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งมี R L และ C