ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 1

1 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

บทท 1 กฎของโอหม ก าลงไฟฟา

และพลงงานไฟฟา

วตถประสงค 1. อธบายความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงดนไฟฟาและความตานทาน

ในวงจรไฟฟา 2. เขาใจความสมพนธระหวางก าลงไฟฟา พลงงานไฟฟา และกฎของโอหม 3. ค านวณวงจรไฟฟาเบองตนและก าลงไฟฟาได ดวยกฎของโอหม

1.1 กฎของโอหม

จอรจ ไซมอน โอหม(George Simon Ohm) นกฟสกสชาวเยอรมนไดคนพบความสมพนธระหวางปรมาณของไฟฟาทง 3 ตว คอ ระหวางกระแสไฟฟา ( I ) แรงดนไฟฟา ( E ) และตวตานทาน ( R ) และไดสรปคาความสมพนธดงกลาวไววา “กระแสไฟฟานนวงจรไฟฟานน จะแปรผนตรงกบ แรงดนของแหลงจายไฟฟาแตจะแปรผกผนกบคาความตานทานในวงจรไฟฟา” ดงสมการ

R

EI = (1)

เมอ I กระแสไฟฟามหนวยเปน แอมปแปร (A) E แรงดนไฟฟามหนวยเปนโวลต (V)

R ความตานทานมหนวยเปน โอหม ()

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 2

2 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

จากกฎของโอหมอธบายไดวากระแสไฟฟาในวงจรจะมคาเพมขนถาแรงดนทแหลงจาย มคาเพมขน และในทางกลบกนถาแหลงจายไฟฟามคาคงท กระแสไฟฟาจะมคาลดลง เมอคาความตานทานในวงจรไฟฟามคามากขน ความสมพนธตามกฎของโอหมอาจเขยน ในรปสามเหลยม ดงรปท 1.1

รปท 1.1 สามเหลยมหาคาความสมพนธตามกฎของโอหม

ในการหาคาความสมพนธจากรปท 1.1 ถาตองการทราบคาแรงดนไฟฟา ท าไดโดยใช

นวมอปดทตวอกษร E จะไดค าตอบคอ E เทากบ I คณ R ท านองเดยวกน จะหาคา ความตานทาน จะได R เทากบ I หาร E เปนตน

รปท 1.2 กราฟความสมพนธตามกฎของโอหม

ความสมพนธตามกฎของโอหมเปนแบบเชงเสนดงแสดงในกราฟรปท 1.2 คอ

ถาความตานทานคงท ความสมพนธระหวางกระแสและแรงดนไฟฟา เปนสดสวนโดยตรง กลาวคอ กระแสไฟฟาจะเพมขนเปนสดสวนโดยตรงกบแรงดนทเพมขน

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 3

3 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

ตวอยางท 1.1 จากวงจรไฟฟารปท 1.3 จงใชกฎของโอหมค านวณหาคากระแสไฟฟา

รปท 1.3

วธท า R

EI

2

12V

ตอบ AI 6

ตวอยางท 1.2 หลอดไฟฟาหลอดหนงมความตานทาน 96 ตอกบแหลงจายไฟฟา 220 V จะมกระแสไฟฟาไหลผานหลอดไฟฟานเทาไร วธท า จากโจทยเมอ VE 220 , 200R

R

EI

200

220V

AI 10.1 ตอบ กระแสไฟฟาทไหลผานหลอดไฟฟาเทากบ 1.10 A

ตวอยางท 1.3 หลอดไฟฟาหลอดหนงเมอใชกบแรงดนไฟฟา 12 V จะเกดกระแสไฟฟา ไหลผานหลอดเทากบ 0.8 A จงหาคาความตานทานของหลอดไฟฟาน วธท า จากโจทยเมอ VE 12 และ AI 8.0

I

ER 8.0

12 15R

ตอบ ความตานทานของหลอดไฟฟาคอ 15

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 4

4 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

1.2 ก าลงไฟฟา ก าลงไฟฟา(Electrical Power) หมายถง พลงงานไฟฟาทเครองใชไฟฟา

ไดใชไปในเวลา 1 วนาท

เครองใชไฟฟาแตละชนด เชน หมอหงขาว เตารด เครองซกผา พดลม ฯลฯ จะมปายบอกตวเลขก ากบไวทเครองใชไฟฟา เชน พดลม มตวเลขก ากบวา 220V 100W มความหมายดงน

พดลม เครองน ใชกบแรงดนไฟฟา 220 V

พดลมเครองน ใชก าลงไฟฟา 100 วตต

หรอ หมายความวา พดลมเครองน จะใชพลงงานไฟฟาจ านวน 1000 J (Joule, จล) ในเวลา 1 S(Second,วนาท)

ก าลงไฟฟา ค านวณไดจาก พลงงานไฟฟาทเครองใชไฟฟาใชไปในเวลา1วนาท

ก ำลงไฟฟำ x เวลำ = พลงงำนไฟฟำ

ก าลงไฟฟา ค านวณไดจากปรมาณกระแสไฟฟาทไหลผานเครองใชไฟฟา ถามกระแส ไฟฟาไหลผานมาก แสดงวา เครองใชไฟฟานนใชพลงงานไฟฟามาก นนคอไดใชก าลงไฟฟามากไปดวย ก าลงไฟฟา จะแปรผนตรงกบคาของกระแสไฟฟา ซงจะเปลยนไปตามความสมพนธจากกฎของโอหมดวย เมอสมการก าลงไฟฟาแสดงดงสมการท 2

IEP (Watt, W) (2)

จากกฎของโอหมเมอ R

EI = น าคา I ไปแทนคาใน สมการท 2 จะได

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 5

5 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

R

EE

R

EP

2

=×=

ดงนน R

EP

2

= (3)

จากกฎของโอหมเมอ RIE แทนคา E ใน สมการท 2 จะได

( ) RIIRIP 2=×= ดงนน RIP 2= (4)

ตวอยางท 1.4 จงหาขนาดก าลงไฟฟาเครองท าน าอนขนาด 220 V ใชกระแสไฟฟา 3A วธท า เมอ E 220 V และ I 3A

IEP 3220 WP 660

ตอบ ก าลงไฟฟาของเครองท าน าอนเทากบ 660 W

ตวอยางท 1.5 จงหาคาของกระแสไฟฟาของหลอดฮาโลเจนขนาด 500 W ใชกบแรงดนไฟฟาขนาด 220 V วธท า โจทยก าหนดให WP 500 และ VE 220

E

PI

220

500

AI 27.2 ตอบ หลอดฮาโลเจนใชกระแสไฟฟาเทากบ 2.27 A

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 6

6 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

ตวอยางท 1.6 จากวงจรรปท 1.4 จงค านวณคาก าลงไฟฟาทเกดขนกบหลอด LED

รปท 1.4

วธท า จากสมการก าลงไฟฟา

R

EP

2

100

122

WP 44.1

ตอบ ก าลงไฟฟาของหลอด LED คอ 1.44 W

1.3 พลงงานไฟฟา

พลงงานไฟฟา (Electrical Energy) คอพลงงานทใชไปหรอสรางขนมาใหมจากก าลงไฟฟาทสงเขามาหรอสงออกไป โดยมความสมพนธกบเวลา มหนวยวดคาพลงงานเปนจล (J)

พลงงานไฟฟาใชสญลกษณ W สามารถเขยนสมการไดดงน

W = Pt

เมอ W = พลงงานไฟฟา หนวยจล (J) P = ก าลงไฟฟา หนวยวตต (W) I = เวลา หนวยวนาท (s)

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 7

7 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

ไฟฟากระแสสลบทถกน ามาใชงานในชวตประจ าวน เราตองซอมาจากหนวยงานทผลตกระแสไฟฟาออกจ าหนาย เชน การไฟฟาฝายผลต การไฟฟาสวนภมภาค และการไฟฟานครหลวง เปนตน พลงงานไฟฟาเหลานมไดถกคดออกมาเปนหนวยจล (J) แตจะคดออกมาเปนหนวยกโลวตต - ชวโมง (Kilowatt-hour, kWh) หรอเรยกวา หนวยไฟฟา(UNIT, ยนต) โดยคดคาก าลงไฟฟาทใชเปนกโลวตต (kW) คดในเวลาเปนชวโมง (h) เขยนสมการออกมาไดดงน

W(kWh) = P(kW) x t(h)

ตวอยางท 1.7 เครองปรบอากาศขนาด 1,100 วตต เปดใชงานเปนเวลา 5 ชวโมง จะใชพลงงานไฟฟาไปเทาไร

วธท า สตร W = Pt P = 1,100 W = 1.1kW

t = 5 h W = 1,100 W x 5 h = 5.5 kWh

ตอบ เครองปรบอากาศใชพลงงานไฟฟาไปเทากบ

5.5 kWh ตวอยางท 1.8 มอเตอรขนาด 24V ใชก าลงไฟฟา 500 W จะตองใชมอเตอรตวนนานเทาใดจงจะสนเปลองพลงงานไฟฟาไป 1 ยนต(kWh)

วธท า จากสตร W = Pt แทนคาในสตร t = 500W/1000kWh t = 2 h = 2 ชวโมง

ตอบ จะตองใชมอเตอรตวนนาน 2 ชวโมง สนเปลองพลงงานไฟฟาไป 1 ยนต

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 8

8 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

แบบฝกหด เรองกฎของโอหม ก าลง และพลงงานไฟฟา

จงเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงค าตอบเดยว 1. การหาคาความตานทานจากกฎของโอหม ขอใดถกตอง

ก. R = EI ข. R = I/E ค. R = E/I ง. R = P/E

2. กระแสไฟฟา 1A ไหลผานหลอดไฟฟาหลอดหนง ซงมแรงดนไฟฟาตกครอม

หลอดเทากบ 24V หลอดไฟฟาหลอดน มความตานทานเทาไร

ก. 6 Ω ข. 12 Ω

ค. 24 Ω ง. ถกทกขอ

3. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบกฎของโอหม

ก. I = R

E ข. E = IR

ค. R = I

E ง. ถกทกขอ

4. ขอใดคอหนวยของพลงงานไฟฟา

ก. Joule ข. Second ค. Watt ง. Volt

5. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบก าลงไฟฟา

ก. P = IR ข. P = E2R

ค. P = R

E ง. P = EI

6. เครองปรบอากาศขนาดก าลงไฟฟา 1100W ใชกบแรงดนไฟฟา 220V เครองปรบอากาศ

จะใชกระแสไฟฟาเทากบขอใด

ก. 5.00A ข. 4.45A ค. 0.22A ง. 4.54A

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 9

9 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102

7. หลอดไฟฟาใชกบแรงดนไฟฟา 110V มความตานทานหลอดเทากบ 40Ω จงหาคา

ก าลงไฟฟาของหลอดน

ก. 262W ข. 282W ค. 302W ง. 312W

8. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบพงงานไฟฟา

ก. พลงงานไฟฟา คอ ก าลงไฟฟาทใชในชวงเวลาหนง

ข. พลงงานไฟฟา คอ ก าลงไฟฟาทใชคณกบแรงคณไฟฟา

ค. ก าลงไฟฟา เทากบ พลงงานไฟฟาคณเวลา

ง. ก าลงไฟฟา คอ พลงงานไฟฟาสะสม

9. เครองถายเอกสารขนาด 220V ใชก าลงฟา 840W

เปดใชงานอยางตอเนองเปนเวลา 3 ชวโมง

จงหาคาพลงงานไฟฟาทใชไปทงหมด

ก. 525 Wh ข. 25,200 Wh ค. 2.52 kWh ง. 25.2 kWh

10. กระทะไฟฟา มก าลงไฟฟา 1000W มแรงดน 220V จงหาคาความตานทานของ

กระทะไฟฟา

ก. 14.8 Ω ข. 28.4 Ω ค. 44.0 Ω ง. 48.4 Ω

ELWE (THAI LAND)

NAPAT WATJANATEPIN หนา 10

10 วชา วงจรไฟฟา 1 บทท 1 รหสวชา 2104 – 2102