กาวทนโลกอเลกทรอนกส 1

สสารตางๆ ไมวาจะเปนของแขง ของเหลว หรอแกส มสวนประกอบทเหมอนกน คอ ประกอบไปดวยอะตอมของธาตชนดตางๆ เชน นำ ประกอบดวยอะตอมของธาตออกซเจนและอะตอมของธาตไฮโดรเจน อะตอมเปนสวนประกอบของสสารทเลกทสด ภายในอะตอมประกอบดวย นวเคลยส มอเลกตรอนวงอยโดยรอบ ภายในนวเคลยสเปนสวนทอยใจกลางของอะตอมจะอยนงไมเคลอนท ภายในนวเคลยสยงประกอบดวยสวนทเรยกวาโปรตอนและนวตรอน

โปรตอน มประจไฟฟาเปน บวก มมวล 1.672 x 10-24 กรม มอำนาจดงดดกบอเลกตรอนนวตรอน ไมมประจไฟฟา มมวล 1.675 x 10-24 กรมอเลกตรอนเปนอนภาคทเลกทสดของอะตอม มมวล 9.108x10-28 กรม มประจไฟฟาเปนลบ วงเปนวงโคจรอยรอบ

นวเคลยส อะตอมปกตจะมจำนวนโปรตอนและอเลกตรอนเทากน ทำใหอะตอมมสภาพเปนกลางทางไฟฟา อะตอมของธาตแตละชนดจะมจำนวนอเลกตรอนไมเทากน เชน ซลคอน 1 อะตอม มอเลกตรอน 14 ตว ธาตเยอรมนเนยม 1อะตอม มอเลกตรอน 32 ตว เปนตน อเลกตรอนทวงอยโดยรอบนวเคลยสนจะอยเปนวงโคจร แตละวงจะมอเลกตรอนอยไดจำกดและไมเทากนเชน 2, 8, 18, 32, 50 (จากวงในไปวงนอก) และอเลกตรอนทอยวงนอกสดจะมไดไมเกน 8 ตวดงรปท 1.1

รปท 1.1 โครงสรางของอะตอม

อเลกตรอนทอยในวงโคจรนอกสดจะอยหางจากนวเคลยสมากทสด เราเรยกวา เวเลนซอเลกตรอน เมอไดรบพลงงานจากภายนอก เชน สนามไฟฟา สนามแมเหลก แสง ความรอน ฯลฯ ทำใหอเลกตรอนนมพลงงานมากขนถาพลงงานดงกลาวมมากพอจะทำใหอเลกตรอนนนหลดออกจากวงโคจรไดและจะสามารถเคลอนทไปเขาวงโคจรของอะตอมอน อเลกตรอนทเคลอนทไปทอนไดนเรยกวา อเลกตรอนอสระ เนองจากสสารประกอบดวยอะตอมจำนวนมหาศาลทำใหเกดอเลกตรอนอสระไดจำนวนมาก และถาเคลอนทไปในทศทางเดยวกนเราเรยกวา กระแสไฟฟา ดงนนกระแสไฟฟากคอ ปรมาณการเคลอนทของกลมอเลกตรอนนนเอง

นวตรอน

โปรตรอน

อเลกตรอน

นวเคลยสN

P+

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต2

1.1 ตวนำไฟฟา ฉนวนไฟฟา และตวตานทาน

ตวนำไฟฟา คอ สสารทมอเลกตรอนในวงโคจรนอกสด 1 ถง 3 ตว เมอไดรบพลงงานภายนอกเพยงเลกนอยจะทำใหเกดอเลกตรอนอสระไดงาย เปนผลใหเกดกระแสอเลกตรอนไหลผานไดด สสารประเภทนเรยกวาเปน ตวนำไฟฟาเชน พวกโลหะตางๆ ไดแก ทองแดง ทอง อะลมเนยม เปนตน สวนของเหลวทนำไฟฟาไดด เชน ปรอท นำเกลอเปนตน

ฉนวน คอ สสารทมอเลกตรอนในวงโคจรนอกสด 5 ถง 8 ตว พลงงานภายนอกทำใหอเลกตรอนหลดเปนอเลกตรอนอสระไดยาก ทำใหกระแสอเลกตรอนไหลผานไดนอยมากๆ เชน แกว พลาสตก กระดาษ ไมแหง เปนตน

ตวตานทาน คอ สสารประเภทตวนำไฟฟาทนำไฟฟาไดไมคอยด สวนมากเปนสารประกอบ เชน พวกโลหะออกไซดตางๆ

1.2 ไฟฟากระแสตรง (Direct Current)

ไฟฟากระแสตรงเปนกระแสไฟฟาทมทศทางการไหลหรอขวของแหลงจายทแนนอน ไมมการสลบขวบวก ลบ เชนกระแสไฟฟาจาก ถานไฟฉาย หรอ แบตเตอรรถยนต ดงรปท 1.2

รปท 1.2 โครงสรางของแบตเตอรรถยนต

1.3 ไฟฟากระแสสลบ (Alternating Current)ไฟฟากระแสสลบเปนกระแสไฟฟาทมการเปลยนแปลงทศทางการไหลอยตลอดเวลา โดยขวหรอประจทางไฟฟาจะ

สลบไปมาระหวางบวก-ลบตลอดเวลา จากรปเปนการสรางไฟฟากระแสสลบโดยการหมนขดลวด ตดกบสนามแมเหลกคาของแรงดนไฟฟาทออกมาจะมลกษณะเปนสญญาณรปคลนไซน (sinusoidal wave) ดงรปท 1.3

รปท 1.3 การกำเนดไฟฟากระแสสลบ

ฝาจกขวบวก

ฝา

สะพานเชอมระหวางชอง

เปลอก

บาทว ขวลบ

แกนขวเหลก

แผนธาตลบ

แผนกน

แผนธาตบวก

แมเหลก

แรงเคลอน

90

180 0

270

รปคลนไซน

0 90 180 270 360 แกนร

ะดบส

ญญาณ

1 คาบ โวลตพคเฟสลบ (-VP )

โวลตพคเฟสบวก (+VP ) แกนเวลา (วนาท)โวลตพคทพค (VP-P )

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 3

1.4 แหลงกำเนดพลงงานไฟฟา

พลงงานไฟฟาเปนพลงงานรปแบบหนง เกดขนไดเมอทำใหสสารหรอวตถทจะเปนแหลงพลงงานเกดความไมสมดลของประจไฟฟาขน กลาวคอ ถาทำใหสสารมจำนวนอเลกตรอนมากกวาจำนวนโปรตอน สสารนนจะมประจไฟฟาเปนลบ หรอถาทำใหสสารมจำนวนอเลกตรอนนอยกวาโปรตอน สสารนนกจะมประจไฟฟาเปนบวก

การทำใหวตถไมสมดลทางไฟฟาสามารถทำไดหลายวธ แตละวธเปนการเปลยนจากพลงงานรปอนๆ มาเปนพลงงานไฟฟาดงน

1. เกดจากการขดสของวตถ 2 ชนด เชน แทงแกวถกบผาไหม แทงแกวจะมประจไฟฟาบวก ผาไหมจะมประจไฟฟาลบประจไฟฟาทเกดขนทแทงแกวซงเปนสสารประเภทฉนวนจะเคลอนทไปไหนไมได ไฟฟาทเกดขน เรยกวา ไฟฟาสถตดงรปท 1.4

รปท 1.4 การเกดประจไฟฟาจากการขดสของวตถ 2 ชนด

2. เกดจากปฏกรยาเคม เมอนำโลหะ 2 ชนดใสลงในสารเคม ทำใหเกดปฏกรยาเคมระหวางโลหะกบสารเคมทำใหโลหะทง 2 มประจไฟฟาตางกน เชน แบตเตอรและถานไฟฉาย ฯลฯ ดงรปท 1.5

รปท 1.5 การเกดกระแสไฟฟาจากปฏกรยาเคม

3. เกดจากสนามแมเหลก เมอนำลวดตวนำไฟฟา เชน ลวดทองแดง เคลอนตดผานสนามแมเหลก สนามแมเหลกจะผลกอเลกตรอนในลวดทองแดงใหไหลไปในทศทางเดยวกนทำใหเกดกระแสไฟฟาขน เชน ไดนาโม หรอเครองกำเนดไฟฟา (generator) ดงรปท 1.6

แทงแกว แทงแกวผาไหม

เศษกระดาษ

แทงทองแดง

แทงสงกะส

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต4

รปท 1.6 การเกดกระแสไฟฟาจากลวดทองแดงเคลอนตดผานสนามแมเหลก

4. เกดจากการสนสะเทอน สารประกอบหลายชนดมคณสมบตพเศษ เมอถกกระแทกทำใหเกดการขยายตวและหดตวทำใหเกดการปลอยกระแสไฟฟาออกมาได เชน ไมโครโฟน ฯลฯ ดงรปท 1.7

รปท 1.7 การเกดกระแสไฟฟาจากการสนสะเทอนของสารผลก

5. เกดจากพลงงานความรอน คอ เมอนำปลายโลหะ 2 ชนดท ตางกนมาเชอมตดกนแลวนำไปลนไฟ จะทำใหปลายทง2 ดานม อณหภมตางกนและทำใหเกดกระแสไหลวนในโลหะทง 2 ได หลกการนนำเอาไปใชทำเครองมอวดอณหภมดงรปท 1.8

รปท 1.8 การเกดกระแสไฟฟาจากพลงงานความรอน

6. เกดจากพลงงานแสง เมอฉายแสงลงบนอปกรณสารกงตวนำทเรยกวา เซลลแสงอาทตย หรอ solar cellทำใหเกดกระแไฟฟาขนได ดงรปท 1.9

หฟง ไมโครโฟน

ให แรงด นไฟฟ าเข าไปทสารผลกจะเกดการสนสะเท อนเป นเส ยงออกมาตามแรง

สารผลกเม อไดร บแรงกดหร อการส นสะเท อนจากคล นเส ยงก จะให แรงด นไฟฟาออกมาตามแรงกด หรอการสนสะเทอนนน

หลกการทำงานของเครองกำเนดไฟฟาอยางงาย

ขดลวดหมนในสนามแมเหลกตดเสนแรงแมเหลกทำใหเกดกระแสไฟฟาเขมมเตอรชไป

ก

ข

กระแสไฟฟา

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 5

รปท 1.9 การเกดกระแสไฟฟาจากพลงงานแสงโดยใชแผงเซลลแสงอาทตย

1.5 ศกยไฟฟาและแรงเคลอนไฟฟา

อเลกตรอนมสภาพของประจไฟฟาลบ โปรตรอนมสภาพของประจไฟฟาบวก สสารทมสภาพไมสมดลทางไฟฟา คอถามจำนวนอเลกตรอนมากกวาโปรตรอน สสารนจะมสภาพของประจไฟฟาลบหรอเรยกวา มศกยไฟฟาลบ สสารทมจำนวนอเลกตรอนนอยกวาโปรตรอน สสารนจะมสภาพของประจไฟฟาบวกหรอเรยกวา มศกยไฟฟาบวก

คาปรมาณของสภาพประจไฟฟา มหนวยนบเปน คลอมบ (coulomb) เชน

อเลกตรอนจำนวน 6.25 x 1018 ตว จะมสภาพประจไฟฟาเทากบ 1 คลอมบ

สสารทมศกยไฟฟาเหมอนกนจะเกดแรงผลกดน ในทางตรงกนขามสสารทมศกยไฟฟาตางกนจะเกดแรงดงดดกนคลายๆ กบแมเหลก ขวเหมอนกนผลกกน ขวตางกนจะดดกน ดงรปท 1.10

รปท 1.10 การดดและผลกกนของประจไฟฟา

สสารทมศกยไฟฟาลบ กบสสารทมศกยไฟฟาบวก เมอนำมาตอเชอมกนดวยลวดตวนำไฟฟา จะเกดการเคลอนยายของอเลกตรอน จากสสารทมอเลกตรอนมาก (ศกยไฟฟาลบ) ไหลผานลวดตวนำมาสสสารทมอเลกตรอนนอยกวา(ศกยไฟฟาบวก) การเคลอนทของกลมอเลกตรอนนเรยกวา กระแสอเลกตรอน ปรมาณของกระแสอเลกตรอนนจะมากหรอนอยขนอยกบความตางศกยไฟฟาของสสารทง 2 ถามศกยไฟฟาตางกนมาก กจะเกดกระแสอเลกตรอนมากถามศกยไฟฟาตางกนนอยกจะเกดกระแสอเลกตรอนนอย ความตางศกยไฟฟาซงเปนสาเหตทำใหอเลกตรอนเคลอนทจงเสมอนเปนแรงขบเคลอนอเลกตรอนนนเอง ดงนนเราเรยกความตางศกยไฟฟาของจด 2 จดวา แรงเคลอนไฟฟาอกสงหนงทมผลตอปรมาณของกระแสอเลกตรอนกคอลวดตวนำไฟฟาทอเลกตรอนตองเคลอนผานไป ถาลวดตวนำไฟฟาใหอเลกตรอนไหลผานไดสะดวก กระแสอเลกตรอนกจะไหลไดมาก ถาลวดตวนำไฟฟา ใหอเลกตรอนไหลผานไดไมดกระแสอเลกตรอนกจะไหลไดนอย ลวดตวนำนเราจะเรยกวา ตวตานทาน

การไหลของกระแสอเลกตรอนเปรยบเทยบไดกบการไหลของกระแสนำในทอ สมมตมถงนำ 2 ใบ ใบหนงมระดบนำสงกวาอกใบหนง (เสมอนกบมศกยไฟฟาไมเทากน) เมอมทอตอเชอมถงทง 2 ใบเขาหากน (เสมอนตอลวดตวนำ)นำทมระดบตางกนทำใหเกดแรงดนนำ (เสมอนแรงเคลอนไฟฟา) ดนใหนำไหลจากถงทมระดบนำสงกวาไปสถงทมระดบนำตำกวา อตราปรมาณการไหลของนำจะมากหรอนอยขนอยกบความแตกตางของแรงดนนำระหวางถงทงสองและขนาด

กระแสไฟฟา

เซลลแสงอาทตย

แสงอาทตย

ผลกกน ผลกกน ดดกน

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต6

ของทอ คอ ถาทอใหญนำกไหลไดสะดวก ทอเลกๆ นำกไหลไมไดสะดวก ทอใหญจงเปรยบเสมอนตวนำไฟฟาทด(ความตานทานนอย) ในขณะททอเลกเปรยบเสมอนตวนำไฟฟาทไมด (ความตานทานมาก)

รปท 1.11 การไหลของกระแสอเลกตรอนเปรยบเทยบไดกบการไหลของกระแสนำ

1.6 แบตเตอรหรอเซลลไฟฟาแบตเตอรหรอเซลลไฟฟาเปนแหลงกำเนดพลงงานไฟฟา ทเกดจากผลของกระบวนการทางเคมภายในเซลลไฟฟา

ทำใหขวทง 2 ของเซลลไฟฟามศกยไฟฟาตางกน กำหนดใหเปนขวบวก (ศกยไฟฟาบวก) และขวลบ (ศกยไฟฟาลบ) ถานำอปกรณไฟฟามาตอทขวทง 2 ของเซลลไฟฟา จะทำใหอปกรณไฟฟานนทำงาน เชน ถาเปนหลอดไฟฟา หลอดไฟฟาจะสวางถาเปนมอเตอรกจะทำใหมอเตอรหมน ถาเปนขดลวดความรอน กจะเกดความรอนขน แสดงวามกระแสไฟฟาวงจากขวหนงของเซลลไฟฟาผานอปกรณไฟฟาแลวมาเขาทอกขวหนงของเซลลไฟฟา ในสมยกอนทยงไมรจกอเลกตรอนไดกำหนดใหกระแสไฟฟาไหลจากศกยไฟฟาบวก (ขวบวก) ไปสศกยไฟฟาลบ (ขวลบ) เราเรยกกระแสไฟฟานวา กระแสสมมต และเมอภายหลงมการคนพบอเลกตรอน จงร วากระแสทไหลคอกลมของอเลกตรอนทไหลจากขวลบของเซลลไฟฟาทมอเลกตรอนมาก ไปสขวบวกทมปรมาณอเลกตรอนนอยกวา แตเนองจากทศทางของกระแสสมมตทถกใชมาเปนเวลานานการคำนวณตางๆ กสามารถทำไดถกตอง เราจงนยมใชกระแสสมมตอย ดงนนเมอพดถงกระแสไฟฟาจะหมายถงกระแสสมมตทไหลจาก ศกยไฟฟาบวกไปสศกยไฟฟาลบ กระแสสมมตนหนงสอบางเลมเรยกวา กระแสนยม ดงรปท 1.12

รปท 1.12 สญลกษณของเซลลไฟฟา 1 เซลล และ เซลลไฟฟาหลายเซลล หรอแบตเตอร

การทขวของเซลลไฟฟามศกยไฟฟาตางกนทำใหเกดแรงเคลอนไฟฟาขน ซงกำหนดใหมหนวยเปน โวลต (Volt)ใชอกษรยอ V เชน ถานไฟฉายขนาด AA หรอ AAA มแรงเคลอนไฟฟา 1.5 โวลต (นยมใช E = 1.5 V) ถานไฟฉายชนดกอนสเหลยมมแรงเคลอนไฟฟา 9 โวลต แบตเตอรรถยนตมแรงเคลอนไฟฟา 12 โวลต ซงเกดจากเซลลไฟฟาหลายๆเซลลมาเชอมตอกน สวนการเชอมตอของตวนำไฟฟา เขยนแทนไดดวยสญลกษณในรปท 1.13

หรอ

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 7

รปท 1.13 สญลกษณของตวนำไฟฟาและการตอเชอมตวนำไฟฟา

รปท 1.14 การขบเคลอนกระแสไฟฟาผานอปกรณไฟฟา

จากรปท 1.14 เซลลไฟฟามแรงเคลอนไฟฟา E โวลต ขบเคลอนกระแสไฟฟาจากจด ก. ผานอปกรณไฟฟา 1 มาจด ข. จากจด ข. ผานอปกรณไฟฟา 2 มาจด ค. แลวกลบเขาขวลบของเซลลไฟฟา แสดงวาจด ก. มศกยไฟฟาสงกวาจดข. และจด ข. สงกวา จด ค. ศกยไฟฟาทตางกนระหวางจด ก.และ ข. ทำใหเกดแรงขบเคลอนกระแสหรอแรงดนใหกระแสไหลผานอปกรณไฟฟา 1 เราเรยกศกยไฟฟาทตางกนระหวางจด ก. กบจด ข. นวา ความตางศกยหรอแรงดนไฟฟาซงมหนวยเปนโวลตเชนเดยวกน

ความตางศกยทเซลลไฟฟา เราจะใชคำวาแรงเคลอนไฟฟา (นยมใชสญลกษณ E เชน E = 9 V เปนตน)ความตางศกยทอปกรณไฟฟา เราจะใชคำวาแรงดนไฟฟา ความตางศกยระหวางจด ก. และจด ข. หรอแรงดนตก

ครอมทอปกรณไฟฟา 1 (นยมใชสญลกษณ Vกข เชน Vกข = 3 V)

หนวยโวลต (V) เปนหนวยพนฐานของแรงดน ถาปรมาณมากๆ เปนพนโวลตหรอเปนลานโวลตจะเรยกเปนกโลโวลต (kV) และเมกะโวลต (MV) หากปรมาณนอยๆ เชน 1/1,000 หรอ 1/1,000,000 โวลต จะเรยกเปน มลลโวลต(mV) และไมโครโวลต (μV) ตามลำดบ ดงรปท 1.15

เชน 5 mV = 5 x 1/1,000 V = 0.005 V3.2 μV = 3.2 x 1/1,000,000 V = 0.0000032 V25 kV = 25 x 1,000 V = 25,000 V1.2 MV = 1.2 x 1,000,000 V = 1,200,000 V

ตวนำไฟฟา ตวนำไฟฟาเชอมกน ตวนำไฟฟาผานกน

ก

ก

ข

ค

ก

2

1

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต8

รปท 1.15 เปรยบเทยบแรงเคลอนไฟฟาของเซลไฟฟากบปรมาณการไหลของนำ

พจารณารปท 1.15 ถงนำทมนำเตม 5 ใบซอนกนจะใหปรมาณนำไหลออกไดเปน 5 เทาของถงทมนำเตมใบเดยว(เพราะแรงดนนำททอสงกวาเปน 5 เทา) ดงนนถาเราตองการใหเซลลไฟฟามแรงเคลอนไฟฟามากๆ เราจะตอแตละเซลลอนกรมเหมอนกบตรถไฟตอเรยงกนไปเปนขบวน ดงรปท 1.16

รปท 1.16 การตอเซลลไฟฟาแบบอนกรมเพอเพมแรงเคลอนไฟฟา

ปรมาณการไหลของนำทออกจากถงจะคดเปนลตรตอวนาท สำหรบเซลลไฟฟาปรมาณกระแสไฟฟาทไหลออกจากเซลลไฟฟาจะคดเปนคลอมบตอวนาท ซงกำหนดให 1 คลอมบตอวนาท เทยบเทากบ 1 แอมแปร (ampareหรอ A) ปรมาณอเลกตรอนจำนวน 6.25 x 1018 ตว ไหลผานในเวลา 1 วนาท

แอมแปรเปนหนวยพนฐานของกระแสจะมหนวยขยายสำหรบปรมาณกระแสทนอยกวาและมากกวาดงน1 pA (พโคแอมป) = 10-12 A1 nA (นาโนแอมป) = 10-9 A1 μA (ไมโครแอมป) = 10-6 A1 mA (มลลแอมป) = 10-3 A

11

2

3

4

5

1.5 V

1.5 V

1.5 V

1.5 V

1.5 V

1.5 V

9 V

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 9

พจารณานำเอาทอนำมาตอรวมกน 5 ทอ จะไดปรมาณนำไหลเปน 5 เทาของทอเดยว ดงนนถาเซลลไฟฟาหลายเซลลมาตอขนานกน กจะไดกระแสไหลออกไดมากกวาเซลลเดยว การตอขนานกนคอเอาขวทเหมอนกนมาตอรวมกนขวบวกตอขวบวก ขวลบตอขวลบ ถาเราตองการไดเซลลไฟฟาทมแรงเคลอนไฟฟามากและจายกระแสไหลออกไดปรมาณมากๆ ดวย จะตองเอาเซลลไฟฟามาตออนกรมกน เพอใหไดแรงเคลอนไฟฟาเพม และนำเอาแตละชดมาตอขนานกนเพอใหไดกระแสไฟฟาเพม ยกตวอยางเชน แบตเตอรรถยนตซงมโครงสรางของเซลลไฟฟาภายใน ดงรปท 1.17

รปท 1.17 การตอเซลลไฟฟาใหมแรงเคลอนไฟฟาและกระแสไฟฟามากๆ

ตอนนเราไดรจกเซลลไฟฟาหรอแบตเตอรแลว โดยเปรยบไดกบถงนำทมนำเตม พจารณาถงนำตอกบทอนำซงมวาลวนำคอยเปดปดใหนำไหลออก เมอเปดวาลว นำกจะไหลออก โดยไหลจากทสงลงสทตำกวาเสมอ เมอสดปลายทอแลว นำกยงไหลตอไปจนถงพนดน พฤตกรรมของไฟฟากคลายกน แตตางกนตรงทวาการเคลอนทของกระแสไฟฟาเปนการเคลอนทของอเลกตรอน แรงเคลอนไฟฟาจะดนอเลกตรอนตนทางเขาแทนทอเลกตรอนในสายไฟฟา และดนอเลกตรอนในสายไฟฟา ใหออกทปลายสายผานอปกรณไฟฟา ไปยงปลายสายไฟฟาอกดานหนง จนกระทงถงอกขวของเซลลไฟฟา ดงรปท 1.18

รปท 1.18 เปรยบเทยบการเคลอนทของอเลกตรอนและการไหลของนำ

การตอสายไฟฟาจากขวหนงของเซลลผานอปกรณไฟฟามาเชอมตอกบอกขวหนงของเซลลไฟฟาครบเปนวงจร เราเรยกวาการตอครบวงจร ทำใหกระแสไฟฟาไหลได ถาเราไมตองการใหกระแสไฟฟาไหล เรากไมตอใหครบวงจร เชน ปลดสายไฟฟาใหขาดออกจากกน อเลกตรอนจะผานอากาศไมไดเพราะอากาศเปนฉนวนไฟฟา อเลกตรอนผานไมได (ยกเวนถาแรงเคลอนไฟฟาสงมากๆ เชน ตอนเกดฟาผา แรงเคลอนไฟฟาเปนลานๆ โวลต สามารถผลกดนใหกระแสไฟฟาผานอากาศลงสพนดนได)

เพอความสะดวกในการตอใหครบวงจรหรอไมครบวงจรดวยการตอหรอตดสายไฟฟาออกจากกน เราสามารถใชอปกรณสำหรบใชตดตอทเรยกวา สวตช ดงรปท 1.19

I1 I2 I3

วาลวนำกระแสนำไหล

สายไฟฟา

อปกรณไฟฟา

อเลกตรอน

เซลลไฟฟา

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต10

รปท 1.19 สญลกษณการตอวงจรไฟฟา

ปดไฟ หรอทเรยกกนทวๆ ไปวาปดสวตช หมายถง วงจรเปด (open circuit) มความหมายคอ กระแสไมไหลอปกรณไฟฟาไมทำงาน

เปดไฟ หรอทเรยกกนทวๆไปวาเปดสวตช หมายถง วงจรปด (close circuit) มความหมายคอ กระแสไฟฟาไหลครบวงจร อปกรณไฟฟาทำงาน

1.7 การตอสวตชการตอสวตซจะตออนกรมอยกบสายไฟฟา สามารถตอทบรเวณใดกได เพอควบคมใหกระแสไหลหรอไมไหลได แตให

ถกตองและปลอดภยทสดควรจะตองตอกอนเขาอปกรณไฟฟา ดงรปท 1.20 จะปลอดภยกบผใชไฟฟา

รปท 1.20 การตอสวตซทถกตองและปลอดภย

กำลงงานไฟฟาพจารณานำทอยบนถงสงๆ พรอมจะไหลลงสทตำจะมพลงงานศกยสะสมอย เมอปลอยใหไหลลงมาในทอ ถาทอใหญๆ

นำไหลไดสะดวก นำไมเสยดสกบทอมาก ทอกไมรอน ถาทอเลกลงหรอมตะกนในทอมาก นำไหลไมสะดวกทำใหเกดความรอนขนเพราะการเสยดส เกดการเปลยนแปลงจากพลงงานศกยมาเปนพลงงานความรอน เมอนำเอานำทปลายทอมาหมนกงหน ทำใหเกดการเปลยนพลงงานศกยมาเปนพลงงานกล เมอมการหมนกเกดการสนสะเทอน ทำใหเกดเสยงหรอพลงงานเสยง เชนเดยวกนกบพลงงานไฟฟา พลงงานเคมทเกดขนภายในแบตเตอร ทำใหขวของแบตเตอรมปรมาณอเลกตรอนตางกน เมอตอครบวงจรทำใหกระแสไฟฟาไหลได เมอผานสายไฟฟา กระแสไฟฟาวงไดสะดวก เมอถงตรงทสายไฟฟามขนาดเลกหรอทำจากสารบางอยางททำใหกระแสไฟฟาวงไดไมสะดวก เชน ตวตานทาน ฯลฯ จะทำใหเกดความรอนขน เนองจากกระแสไฟฟาวงเรวดวยความเรวใกลความเรวแสง ความรอนสงมาก จนทำใหตวตานรอนแดงหรอเปลงแสงได เชน หลอดไฟฟา เมอกระแสไฟฟาวงผานสายไฟฟาจะทำให สนามแมเหลกรอบสายไฟฟา (ตางจากนำ)ผลกหรอดดกบสารแมเหลก ทำใหเกดการหมน เชน มอเตอรไฟฟา ถากระแสไฟฟาไหลไมสมำเสมอมากนอยเปนจงหวะการผลกดดกบแมเหลกเปนจงหวะทำใหเกดการสนสะเทอนออกมาเปนเสยงได เมอผานกระแสไฟฟาลงในสารละลาย

สวตช

ปดสวตช เปดสวตช

กระแสไหลกระแสไมไหล

สญลกษณ

ถกวธ ผดวธ

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 11

ทนำไฟฟาได กจะเกดกระบวนการชบโลหะ เชน ชบเงนทอง ทองแดง จะเหนวาเราเรมตนจากพลงงานเคมเปลยนเปนพลงงานไฟฟา พลงงานไฟฟาสามารถแปรเปลยนเปนพลงงานรปอนใดไดทกรป เชน แสง เสยง ความรอน แมเหลกเคม เปนตน

ในทางกลศาสตร การเคลอนยายวตถตองใชแรงยกวตถเคลอนจากทหนงไปยงอกทหนง ทำใหไดงานซงสามารถนยามไดดงน

งานหรอพลงงาน = แรง x ระยะทางแรง มหนวยเปน นวตน (Newtons หรอ N)ระยะทาง มหนวยเปน เมตร (metre หรอ m)งาน มหนวยเปน จล (Joules หรอ J)ถาคน 2 คนเขนของหนกเทากนไปไดระยะทางเทากน คอไดงานเทากน แตถานาย ก. ใชเวลา 5 วนาท นาย ข.

ใชเวลา 10 วนาท แสดงวา นาย ก. ตองแขงแรงกวานาย ข. แสดงวา ถาเราอยากรวาใครแขงแรงกวากน ตองเปรยบเทยบงานทไดตอหนวยเวลาทเทากน ดงนน

กำลงงาน = งานทไดเวลาทใชไป

เชน 1 กำลงมา เทากบ 550 ฟต x ปอนด/วนาทในทางไฟฟางานกคอการเคลอนประจไฟฟาใหเคลอนทไป ดงนยามตอไปน

งานหรอพลงงาน (p) = แรงเคลอนไฟฟา (v) x จำนวนประจไฟฟา (q)แรงเคลอนไฟฟา หรอแรงดนไฟฟามหนวยเปน โวลต (V)จำนวนประจไฟฟา มหนวยเปน คลอมบ (c)งาน หรอพลงงาน มหนวยเปน จล (J)แรงดนไฟฟา 1 โวลต ทำใหประจไฟฟา 1 คลอมบ เคลอนทไดงาน 1 จล เชน แบตเตอรขนาด 6 โวลต ทำใหเกด

ประจไฟฟา 1,000 คลอมบ ไดพลงงานเทากบ 6 x 1,000 = 6,000 จลมอเตอร 2 ตว เมอมกระแสไฟฟาไหลผาน มอเตอรจะหมนทำใหเกดการทำงานไดปรมาณงานทเทากนได

ในการพ จารณาว ามอเตอร ต วไหนม กำล งมากกว าก นต องเปร ยบเท ยบงานท ได ต อหน วยเวลาท เท าก นเราเรยกงานทไดตอหนวยเวลานวา กำลงไฟฟา

กำลงงานไฟฟา (P) = งานหรอพลงงานทได เวลาทใชไป

งาน มหนวยเปน จล (J)เวลา มหนวยเปน วนาท (second หรอ s)กำลงไฟฟา มหนวยเปน วตต (watt หรอ w)

P =พจารณาจะไดวา กระแสไฟฟา = ปรมาณประจไฟฟาตอวนาท มหนวยเปน แอมแปรหรอ I = Q

Tดงนน P = V x Iหรอ กำลงไฟฟา = แรงดนไฟฟา X กระแสไฟฟา

V x Qt

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต12

มอเตอรไฟฟา เปนอปกรณไฟฟาทเปลยนจากพลงงานไฟฟาเปนพลงงานกล เรานยมบอกกำลงของมอเตอรเปนวตตและกำลงมา สามารถเทยบหนวยกนไดดงน

1 แรงมา = 746 วตต

1.8 การเลอกขนาดของแหลงจายพลงงานไฟฟา

อปกรณไฟฟาคอตวเปลยนพลงงานไฟฟาไปเปนพลงงานรปอนๆ สมมตวาทกๆ 1 วนาทอปกรณตวนเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานความรอนได 10 จล หรอกลาวไดวาใชกำลงไฟฟา 10 วตตนนเอง ดงนนแหลงจายพลงงานไฟฟาตองสามารถสรางแรงดนและขบเคลอนกระแสไฟฟาใหกบอปกรณไฟฟาไดไมนอยกวา 10 จลตอวนาท หรอ 10 วตตดวยถาแหลงจายพลงงานไฟฟามขนาดเลกกวาจะเกดอะไรขน? สมมตเปนแบตเตอร ปฏกรยาเคมภายในแบตเตอรกจะเกดขนมาก จะเกดความรอนในแบตเตอรมากทำใหแบตเตอรรอนจดและเสยหายได มผลใหแรงเคลอนไฟฟาตำลงและกระแสไฟฟาไหลออกไดนอยลง ถาเปนหลอดไฟเมอแรงเคลอนไฟฟาไมพอ หลอดจะไมคอยสวาง ถาเปนมอเตอรกจะหมนชาลงหรอไมหมน เมอพลงงานไฟฟาเปลยนเปนพลงงานกลไมได กจะเปลยนเปนพลงงานความรอนอยางเดยวแบตเตอรกจะรอนจดหรอไหมเสยหายได ดงนนเราจะตองจดเตรยมแหลงจายพลงงานไฟฟามากกวาขนาดกำลงไฟฟาของอปกรณไฟฟารวมทงหมดเสมอ

ตวอยาง มบานอย 1,000 หลง แตละหลงตองการกำลงไฟฟา 1kW ดงนนความตองการกำลงไฟฟารวมเทากบ1,000 kW หรอเทากบ 1MW โรงไฟฟาของชมชนนตองมขนาดการผลตไฟฟาไมนอยกวา 1MW จงจะเพยงพอสำหรบทกบาน ถาสมมตใหทกๆ บานปดไฟฟาพรอมกนไมมใครใชไฟฟา ยกเวนบานของเราเพยงบานเดยวทตองการกำลง ไฟฟา1 kW พลงงานไฟฟาทงหมดจะไหลเขาบานหรอไม? และจะเกดอะไรขน? เราสามารถอธบายไดงายๆ ตามตวอยางดงตอไปน

สมมตทอมเสนผาศนยกลาง 1 นว ตอเชอมกบถงนำทมระดบนำตางกน 1 เมตร นำไหลผานไดดวยอตรา 1 ลตรตอวนาท ไมวาถงนำใบนนจะใบใหญหรอใบเลก ใบใหญมปรมาณนำมากเหมอนมพลงงานมาก ใบเลกมปรมาณนำนอยเหมอนมพลงงานนอย แตทงสองถงมระดบนำสงเทากน คอ 1 เมตร จะมแรงผลกดนนำผานทอไดดวยอตรา 1 ลตรตอวนาทเทากนเสมอ ดงนนไมวาจะมทอหลายๆ ทอเหมอนบานหลายๆ หลง หรอทอๆ เดยว (บานหลงเดยว)นำจะไหลผานแตละทอดวยอตรา 1 ลตรตอวนาทเทานน การทนำไหลแตละทอคงทเปนเพราะระดบของแรงดนนำสง1 เมตรคงท ไมไดขนกบปรมาณนำในถงมากหรอนอย ดงรปท 1.20

รปท 1.20 อตราการไหลของนำจากปรมาณและระดบความสงตางกน

ดงนนระบบจายไฟฟาจะตองออกแบบใหแรงเคลอนไฟฟาหรอแรงดนไฟฟาคงท ไมวาขนาดของแหลงจายจะใหญ หรอเลกกระแสไฟฟาจะไหลเขาอปกรณไฟฟาคงทตามความตองการกำลงของอปกรณไฟฟานนๆ ฉะนนถาทกบานดบไฟหมดบานของเราจะมกำลงไฟฟาเขามา 1 kW เทาเดม ไมเกดความเสยหายอะไร

ตวอยาง ทอขนาด 1 นวเทาเดม ถาตอกบแรงดนนำสงกวาเดม 2 เทา คอ 2 เมตร แรงดนนจะดนนำใหไหลผานทอไดมากกวาเดม 2 เทา พลงงานผานเขาไปในทอมากขนกวาเดม 2 เทา ถาทอบางๆ อาจทำใหทอแตกรวได ถาเปนอปกรณไฟฟา เชน หลอดไฟฟาขนาด 100 วตต ใชกบแรงเคลอนไฟฟา 100 โวลต หลอดไฟนตองการกระแสไฟฟาไหลผานเทากบ 100 วตต/100 โวลต เทากบ 1 แอมแปร ถานำหลอดไฟฟานไปตอกบแหลงจายพลงงานไฟฟาทมแรง

1M 1M 2M

1ลตร/วนาท/ทอ 1ลตร/วนาท/ทอ 2 ลตร/วนาท/ทอ

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 13

เคลอนไฟฟา 200 โวลต กระแสจะไหลผานหลอดไฟฟาเปน 2 เทา คอ 2 แอมแปร กำลงงานไฟฟาจะเกดขนเปน2 แอมแปร x 200 โวลตเทากบ 400 วตต หลอดจะสวางมากจนไสหลอดหลอมละลาย (ไสหลอดขาด) ถานำไปใชกบแรงเคลอนไฟฟา 50 โวลต กระแสจะไหลผาน 0.5 แอมแปร ถาแรงเคลอนไฟฟาเพยง 25 โวลต หลอดกจะสวางหรๆดงนนอปกรณไฟฟาตองนำไปใชกบแรงเคลอนไฟฟาทกำหนดเทานนจงจะไมเกดความเสยหาย และไดกำลงงานตามทตองการ อปกรณไฟฟาทกชนดจะบอกแรงดนไฟฟาและกำลงไฟฟาทตองการบนตวอปกรณเสมอ เชน อปกรณ ไฟฟา220 โวลต และ 100 วตต หลอดฟลออเรสเซนต 220 โวลต 18 วตต มอเตอรใชไฟฟา 220 โวลต 0.5 แรงมา หมอหงขาว220 โวลต 1,000 วตต เปนตน

1.9 กฎของโอหม

สายไฟฟาทดตองทำจากสสารทนำไฟฟาไดดเชน เงน หรอทองแดง เปนตน แตถาสายไฟฟายาวมากๆและมขนาดเลกลง กระแสไฟฟาไหลไดไมสะดวก ทำใหเกดความรอนขนในสายไฟฟา ถาเลอกขนาดสายไฟฟาไมเหมาะสมความรอนทเกดขนอาจมากพอทจะทำใหเกดเพลงไหมได ดงนน ถาตองการกระแสไหลผานมากๆ สายไฟฟาตองมขนาดใหญเพยงพอ แตบางครงเราไมตองการใหกระแสไฟฟาไหลมาก หรอตองการลดแรงดนของไฟฟาลง เราสามารถทำไดโดยใชสสารทนำไฟฟาไดไมด ทำใหมขนาดสายเลกลง หรอมความยาวเพมขนกจะตานการไหลของกระแสไฟฟาไดมากยงขน

ความตานทานของแทงสาร (R) จะขนกบสภาพตานทานของสาร (Resistivity: ) แปรผนตรงกบความยาว(L) ของแทงสาร และแปรผกผนกบพนทหนาตด (A) ของแทงสารนน กลาวคอ

R = คาความตานทาน มหนวยเปนโอหม (Ohm: แทนดวยสญลกษณ Ω)

คอ สภาพตานทานของสารมหนวยเปนโอหม-เมตร (Ωm)

L คอ ความยาวแทงสาร มหนวยเปนเมตร (m)A คอ พนทหนาตดของแทงสารมหนวยเปนตารางเมตร (m2)

เมอตอตวตานทานเขากบแหลงจายกำลงไฟฟาทมแรงเคลอนไฟฟา 1 โวลต และเกดกระแสไฟฟาไหลผานได 1แอมแปร จะไดวาตวตานทานนนมคาเทากบ 1 โอหม

ถาตวตานทานมคา 10 โอหม ตานกระแสมากกวาเดม 10 เทา จะทำใหกระแสไหลผานไดนอยกวาเดม 10 เทาดวยคอ 0.1 แอมแปร แตถาเพมแรงดนไฟฟาหรอแรงเคลอนไฟฟาเพมขนอก 10 เทา เปน 10 โวลต กระแสกจะเพมขนอก10 เทา คอ 1 แอมแปร เทาเดม

นกฟสกสชาวเยอรมนชอ จอรจ ไซมอน โอหม (George Simon Ohm) ไดพบความสมพนธนและตงเปนสตรความสมพนธวา กระแสไฟฟาทไหลในวงจรแปรผนตรงกบแรงเคลอนไฟฟาของแหลงจาย แตจะแปรผกผนกบคาความตานทานของวงจร

กระแสไฟฟา (I) = แรงดนไฟฟา (V)ความตานทาน (R)

I = VR

รปท 1.21 สญลกษณตวตานทาน (Resistor symbol)

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต14

รปท 1.22 กระแสเมอตอตวตานทานกบแรงเคลอนไฟฟา

ตวอยาง เมอตอตวตานทานขนาด 6 โอหมเขากบแหลงจายทมแรงเคลอนไฟฟา 36 กระแสทไหลผานตวตานทานจะมคากแอมแปร

จากรปท 1.22 แรงดนไฟฟาตกครอมตวตานทานเทากบแรงเคลอนไฟฟา ดงนนVAB = 3 V R = 6 Ω

กระแสไฟฟาไหล I = 3 = 0.5 A6

ตวอยาง อปกรณไฟฟาชนดหนงขนาด 2,200 W 220 V ถาใชกบแหลงจายกำลงไฟฟาทมแรงเคลอนไฟฟา 220 โวลตจะมกระแสไฟฟาไหลผานเทาไร และถาคดวาอปกรณไฟฟานคอตวตานทาน จะมคากโอหม

เมอใชกบแรงเคลอนไฟฟา 220 V จะมกระแสไฟฟาไหลผานP = V x II = P/V = 2,200/220 = 10 Aแรงเคลอนไฟฟา 220 V กระแสไหลผาน 10 Aคดเปนความตานทาน R = V = 200 = 22 โอหม

I 10จากตวอยางน เนองจากแรงเคลอนไฟฟาในระบบมคาคงท จะไดกระแสไฟฟาทไหลผานอปกรณไฟฟาจะมคาคงทดวยดงนนอปกรณไฟฟา เชน หลอดไฟฟา เตารด หมอหงขาว สามารถคดแทนไดดวย ตวตานทานททนกำลงไฟฟาคานนๆเชน 22 Ω 2,200 W จากตวอยางขางตน

รปท 1.23 การพจารณาแทนอปกรณไฟฟาดวยตวตานทาน

จากกฎของโอหมเม อเราทราบแรงเคล อนไฟฟาและคาความตานทานเราจะคำนวณกระแสไฟฟาท ไหลผานไดทำนองเดยวกนถาเรารกระแสไฟฟาทไหลผานตวตานทานทรคากจะหาแรงดนตกครอมตวตานทาน (แรงดนขบเคลอนกระแสใหไหลผานตวอปกรณไฟฟา) ดงรปท 1.24

E220 V

I = 10 A

E220 V

I = 10 A

2,200 W220 V

R 22 Ω2,200 W

3V I 6 Ω

A

B

VAB

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 15

รปท 1.24 ความสมพนธของแรงเคลอนไฟฟาและแรงดนตกครอมตวตานทาน

I = E = VABR R

VAB = I x R= 1 x 5 = 5 โวลต

และกำลงไฟฟาทอปกรณไฟฟาไดรบP = V x I

= VAB x IP = I x R x I = I 2R

หรอ P = VAB x =

กำลงไฟฟาทตวอปกรณไดรบจะหาไดจากสมการดงนP = V x I หรอ = I 2R หรอ = V 2

Rกำหนดให V เปนแรงดนตกครอมตวอปกรณ และ I เปนกระแสทไหลผานตวอปกรณ

1.10 แหลงกำเนดไฟฟากระแสสลบ

ดงทกลาวมากอนหนาน เราไดรจกเซลลไฟฟาหรอแบตเตอร เชน ถานไฟฉาย 1.5 โวลต หรอแบตเตอรรถยนตขนาด 12 โวลต หรอแบตเตอรทชารจไดของโทรศพทมอถอ แหลงกำเนดไฟฟาชนดนเปนแหลงกำเนดไฟฟากระแสตรงคอกระแสไฟฟาทไหลออกจากแหลงจายจะไหลไปทางเดยวตลอดเวลาหรอกลาวไดวามขวบวกหรอลบเพยงอยางเดยวถาเขยนกราฟความสมพนธระหวางแรงเคลอนไฟฟากบเวลา และกระแสไฟฟากบเวลา จะไดดงรปท 1.25 แรงเคลอนหรอกระแสจะคงท (เรยบ) หรอจะไมคอยคงทกตามกยงถอเปนไฟฟากระแสตรง

รปท 1.25 แรงเคลอนไฟฟาและกระแสไฟฟากระแสตรง

R 5 Ω VAB

+

+

-

+

-

-

1 AE

A

B

แรงเคลอนไฟฟา (V) กระแสไฟฟา (A)

+12 +2+10

+5

0 t (วนาท) t (วนาท)

+1

010 20 30 10 20 30

(VAB) 2

RVABR

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต16

รปท 1.26 การไหลของกระแสไฟฟาผานอปกรณไฟฟา

รปท 1.26 จะแสดงใหเหนวากระแสไฟฟาทไหลออกจากแหลงกำเนดไฟฟา จะไหลออกจากแหลงกำเนด หรอไหลเขาอปกรณกระแสไฟฟาไปทางเดยวตลอดเวลา จาก ก ไป ข, ค, ง กลบเขาแบตเตอรตลอดเวลา ทกระแสไหลผานอปกรณไฟฟากจะเกดพลงงาน เชน ความรอน แสงสวาง พลงงานกล เปนตน

สมมตถาเรากลบขวแบตเตอรและกลบไปกลบมาตลอดเวลา กระแสไฟฟาทเคยไหลจาก ก ไป ง กจะไหลจาก งมา ก สลบกนไปตลอดเวลาเชนกน ดงรปท 1.27

รป ก รป ข

รปท 1.27 แหลงจายไฟฟาสลบขวกลบไปมา

ถาเราพจารณาแรงดนตกครอมระหวางจด ก กบ จด ง หรอ Vกง หรอทขวทงสองของอปกรณไฟฟา 1 และ 2แรงดนดงกลาวจะมศกยเปนบวกและลบสลบกน ถาเขยนเปนกราฟความสมพนธระหวางแรงดนตกครอม Vกงกบเวลาและกระแสทไหลผานอปกรณไฟฟา 1 (เชนเดยวกนกบอปกรณ 2) กบเวลา ถากำหนดกระแสไหลจากซายไปขวาเปนกระแสบวก และกระแสไหลจากขวามาซายเปนกระแสลบ จะไดกราฟดงรปท 1.28

รปท 1.28 รปสญญาณไฟฟากระแสสลบ

รปคลนสญญาณไฟฟากระแสสลบมรปรางตางๆ กนหลายแบบ รปรางมาตรฐานทควรรจกมดงรปท 1.29

ง

ข

ค

1

2

I

E+

+

+

-

-

-

ก

ง

ข

ค

1

2

I

E+

+

+

-

-

-

+

-ง

ข

ค

1

2

I

E+

+

+

-

-

-

+

-ก

Vกง

รป ก รป ข รป ก รป ขt1 t2 t3 t (วนาท)

+E

-E

0

I(A)

+I

-I

0 t1 t2 t3 t (วนาท)

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 17

สญญาณสเหลยม (square wave) สญญาณไซน (sine wave)

สญญาณสามเหลยม (triangle wave) สญญาณฟนเลอย (sawtooth wave)

รปท 1.29 สญญาณรปคลนไฟฟากระแสสลบ

ถาเราทำใหแหลงจายกำลงไฟฟามแรงเคลอนไฟฟากลบขวไปมาตลอดเวลา กระแสกจะไหลเขาและไหลออกทขวสลบไปมาเชนกน เราเรยกแหลงจายกำลงแบบนวา แหลงกำเนดไฟฟากระแสสลบ ทกครงทกระแสไหลผานอปกรณไฟฟา ไมวาจะไหลจากซายไปขวาหรอ ไหลจากขวามาซาย กทำใหเกดพลงงานไฟฟา ทำใหเกดแสงสวาง ความรอนพลงงานกล ฯลฯ เชนเดยวกบไฟฟากระแสตรง

เครองกำเนดไฟฟากระแสสลบ จะใชหลกการของกฎการเหนยวนำของฟาราเดย กลาวคอ ไมเคล ฟาราเดยไดคนพบความสมพนธระหวางแมเหลกกบขดลวดตวนำ โดยถานำลวดตวนำมาตดผานเสนแรงแมเหลก อำนาจแมเหลกจะผลกใหอเลกตรอนในขดลวดไหลทศทางเดยวกนไปออกทปลายดานหนง ทำใหปลายทงสองของขดลวดมศกยตางกนเราเรยกแรงเคลอนไฟฟาทเกดขนนวาแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนำ แรงเคลอนไฟฟาทเกดขนจะมากหรอนอยขนอยกบขนาดของสนามแมเหลก และจำนวนรอบของขดลวด รวมทงความเรวตดผานตำแหนงของระนาบการตดผานกนระหวางลวดตวนำกบเสนแรงแมเหลกตามรปท 1.30 แสดงการเกดรปคลนไฟฟากระแสสลบ เมอขดลวดหมนตดผานสนามแมเหลก1 รอบ หรอ 1 คาบเวลา (Cycle)

รปท 1.30 แสดงการเกดรปคลนไซนของไฟฟากระแสสลบ เมอขดลวดตวนำเคลอนตดผานเสนแรงแมเหลกทมมตางๆ กนในหนงวฏจกร

รปท 1.30 การเกดรปคลนไซนของไฟฟากระแสสลบ 1 รอบ

(a) (b) (c) (d) (e)

0-180 180-360

หนงคาบเวลา

0 t 0 t

0 t 0 t

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต18

1.11 การกำเนดไฟฟาหนงเฟส

แรงเคลอนไฟฟาทไดจากเครองกำเนดไฟฟาเฟสเดยว (Single phase) จะมคาเปลยนแปลงตลอดเวลา ซงจะขนอยกบตำแหนงของขดลวดทตดสนามแมเหลก แรงเคลอนไฟฟากระแสสลบ จะเปลยนขนาด และทศทางเปนรปคลนไซน(sine wave) ตำแหนงตางๆ ของขดลวดทจะทำใหรปคลนเปลยนแปลงไดมดงรปท 1.31 ก-จ

ก ข

ค ง

รปท 1.31 การกำเนดแรงเคลอนไฟฟาของเครองกำเนดไฟฟาเฟสเดยว

จากรป 1.31 (ก) สงเกตขดลวดฝ งท ไม ไดระบายสทบ จะหางจากแมเหลกไฟฟาข ว N มากท ส ดและระนาบของขดลวดจะตงฉากกบเสนแรงแมเหลก แรงเคลอนไฟฟาทเกดขนทปลายขวทง 2 ของขดลวดจะมคาเทากบ0 โวลต และเมอขดลวดหมนจากรป (ก) มาทตำแหนงรป (ข) ขดลวดจะอยในตำแหนงใกลแมเหลกขว N มากทสดและระนาบของขดลวดจะอยในทศทางเดยวกน เสนแรงสนามแมเหลกมากทสด แรงเคลอนไฟฟาจะคอยๆ เพมขนจนสงสดทตำแหนงในรป (ข) หลงจากนนเมอหมนขดลวดตอไปยงตำแหนง (ค), (ง) และ (จ) แรงเคลอนไฟฟาจะคอยลดลงจนเปน 0 โวลต แลวแรงเคลอนไฟฟากลบขวคอยๆ เพมขนจนเปนลบสงสดแลวลดลงเปน 0 โวลต และกลบขวเปนบวกใหมสลบกนไป

การหมนของขดลวด 1 รอบ ทำใหเกดศกยไฟฟาบวกและศกยไฟฟาลบ 1 ครง เราเรยกวา 1 รอบตอหนงหนวยเวลา เชน 1 รอบตอ 1 วนาท จำนวนรอบของการกลบไปกลบมาซำๆ กนน เราเรยกวา ความถ มหนวยเปนรอบตอวนาท หรอ เฮรตซ (Hertz หรอ Hz) เชน ไฟฟาทใชอยตามบานเรอน 220 V 50 Hz คอ มแรงเคลอนไฟฟา 220 Vเปนแรงดนไฟฟา บวกและลบสลบกน 50 ครง ใน 1 วนาท

ความถของสญญาณ(F) = จำนวนลกคลน(N) / เวลา(t)ตวอยางเชน หากใชออสซโลสโคป (เครองมอสำหรบดรปคลนของสญญาณไฟฟา) วดสญญาณ และปรากฏเปน

สญญาณ จำนวน 5 ลกในเวลา 4 mS สญญาณนมความถเทาไร

N SN+ +

- -S

N SN

S

+ +

- -

N S

+

-

0

N SN+ +

- -S

N SN+ +

- -S

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 19

F = 5/4 x 10-3 = 5 x 1,000/4 = 1,250 Hz = 1.25 KHz สญญาณมความถ = 1.25 kHz (กโลเฮรตซ)คาบ (period :T) ของสญญาณ คอ ชวงเวลาททำใหเกดสญญาณไฟสลบได 1 ลก

รปท 1.32 รปคลนไซน 1 รอบ

ตวอยาง ลกคลนมความถ 50 Hz มคาบสญญาณเทาไร50 Hz คอ เกดลกคลน (F) = 50 ลก ในเวลา 1 วนาทถาเกดลกคลน 1 ลก ในเวลา 1/50 = 20 msecดงนน คาบ(T) = 1/ความถ(F) มหนวยเปนวนาท

การบอกปรมาณแรงดนไฟฟากระแสสลบ เราตองบอกคาของแรงดนไฟฟาและความถ แตเนองจากแรงดนไฟฟาเปนบวกและเปนลบสลบกลบไปมา และมคาไมคงท เราจงมวธการบอกคาแรงดนไฟฟาหลายแบบดงน

ก. บอกคาแรงดนเปนคายอด (peak voltage) (Vp) เชน สญญาณรปคลนไซน คายอด 10 โวลตความถ 1 kHz ดงรปท 1.32 ก

ข. บอกคาแรงดนเปนคายอดถงยอด (peak to peak voltage) (Vp-p) เชน สญญาณรปคลนไซน 20Vp-p 50 Hz ดงรปท 1.32 ข

ค. บอกคาเปนคา VRMS(root mean square) (VRMS) เชน ไฟฟาบานมแรงดนไฟฟา 220 VRMS หรอ 220 VAC50 Hz ดงรปท 1.32 ค

เครองกำเนดไฟฟาทใชขดลวดตดกบสนามแมเลกน เราเรยกกนทวๆ ไปวา ไดนาโม สามารถออกแบบทำใหเกดเปนไฟฟากระแสตรง หรอไฟฟากระแสสลบกได แตทเรานำมาใชกนเปนสวนมาก จะเปนเครองกำเนดไฟฟากระแสสลบ เชน ทเราเรยกวา เครองปนไฟ ซงจะประกอบดวย สวนแกนหมน (rotor) เปนขดลวดทหมนตดกบสวนของสนามแมเหลกทเกดจากขดลวด (stator) รอบๆ ทอยกบท แกนโรเตอรนจะตอกบแหลงพลงงานกลตางๆ เชน เครองยนตชดกงหนไอนำ ฯลฯ ในชดกงหนไอนำ เครองกำเกดไฟฟาจะทำหนาทเปนตวเปลยนพลงงานกลใหมาเปนพลงงานไฟฟานนเอง เครองปนไฟขนาดเลกๆ จะเปนแบบแหลงจายกำลงไฟฟา 1 ชด หรอแบบ 1 เฟส ใหแรงเคลอนไฟฟา 220 VAC50 Hz

รปท 1.33 แหลงจายไฟฟาแบบ 1 เฟส

แรงดน

(Volts

)

+3+2+1+0-1-2-3

0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 t (วนาท)

คาบเวลา1 รอบ

เครองยนตเครองปนไฟ

L

N 220 V 50 Hz อปกรณไฟฟา

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต20

แตถาเปนเครองปนไฟขนาดใหญถงขนาดใหญมากๆ เชน ขนาดโรงไฟฟา ฯลฯ เครองกำเนดไฟฟาจะออกแบบใหโรเตอรมขดลวดไฟฟา 3 ชด ตดตงทำมมตางกน 120 องศา เมอโรเตอรหมนตดกบสนามแมเหลกแรงเคลอนไฟฟาเหนยวนำทเกดขนทขดลวดแตละชด ณ เวลาเดยวกนจะไมเทากน แตละชดจะมแรงเคลอนไฟฟา 220 VAC เทากน แตจะเหลอมกนอย 120 องศา

รปท 1.34 แหลงจายไฟฟาแบบ 3 เฟส

ถาตอขวทเหมอนกนของเครองปนไฟรวมกน 1 ชดเปนขวอางอง เราจะเรยกขวนวทรล (Neutral) นยมใชสญลกษณN ถาวดแรงดนแตละสายเทยบกบขวนวตรอลจะได 220 VAC 3 ชดแตถาวดแตละขวเทยบกนเองคอ VUV, VVW, VWVแตละชดจะไดแรงเคลอนมากขนเปน 380 VAC มรปรางเปนรปคลนไซน ความถ 50 Hz เทาเดม ดงรปท 1.35

รปท 1.35 เครองกำเนดไฟฟา 3 เฟส

จากรปท 1.34 เมอเดนสายไฟฟาจากโรงไฟฟามาตามบานเรอนตองเดนสายมาทงหมด 6 เสน จะไดแหลงกำเนด220 VAC 3 ชด เมอพจารณาจากรปท 1.35 นอกจากจะไดแหลงกำเนดไฟฟา 220 V 3 ชด (แตละชดเทยบกบนวทรล)ยงไดแหลงกำเนดไฟฟาทมแรงเคลอนไฟฟา 380 V อก 3 ชดดวย นอกจากนนแลวการเดนสายไฟฟามาเพยง 4 เสนยงประหยดสายไดอก 2 เสน

อปกรณไฟฟาทอยตามบานเรอนโดยทวๆ ไปทตองการกำลงไฟฟาไมมาก เชน หลอดไฟ พดลม โทรทศน เปนตนจะใชกบแรงเคลอนไฟฟา 220 V แตถาเปนโรงงานอตสาหกรรม โรงเรยน โรงแรม ฯลฯ ตองใชกำลงไฟฟามากๆ จำเปนจะตองใช 220 V หลายชดและอปกรณบางอยางเชน มอเตอรขนาดใหญ (มอเตอรชนด 3 เฟส) จะใชแรงดนไฟฟา 380 V3 ชด จะตองเดนสายทง 4 เสนเขามาใช ดงรปท 1.36

รปท 1.36 การตอไฟฟา 1 เฟส และ 3 เฟส

U หรอ RV หรอ SW หรอTN

ตอลงดน

มอเตอรปมนำM

380 V 3 เฟสLN

LN

LN

220V ใชกบชน 3

220V ใชกบหลอดแสงสวางชน 1

220V ใชกบหลอดแสงสวางชน 2

เครองยนตเครองปนไฟ

3 เฟส

UN

+

N

N

V

W

+

+

-

-

-

E1(t) 220V 50Hz

E2(t) 220V 50Hz

E3(t) 220V 50Hz

เครองยนตเครองปนไฟ 3 เฟส

380 VUN

N

N

V

W380 V

380 V

220 V220 V

220 V

สายดน

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 21

1.12 พกดแรงดนไฟฟาในระบบสงจายและระบบไฟฟาทใชงาน

เนองจากการผลตไฟฟาระบบ 3 เฟส จะเรมตนดวยแรงเคลอนไฟฟาแรงสง ไมวาจะเปนการผลตดวยเครองจกรหรอจากพลงงานนำ ซงจะผลตไฟฟาขนาด 13.8 กโลโวลตจากแหลงการผลต แลวแปลงเพมเปน 230 กโลโวลต แลวจงสงจายไปตามสถานยอยของการไฟฟาฝายผลต และแปลงลดลงเปน 115 กโลโวลต และ 69 กโลโวลตตามลำดบ ซงเปนไฟฟาแรงสงสำหรบสง ยงไมสามารถนำมาใชงานไดโดยตรงจะตองแปลงลดลงมาเปนไฟฟาแรงตำคอ 380 โวลต หรอ220 โวลตกอน จงจะจายใหกบโรงงานอตสาหกรรมเพอใชกบเครองจกรอปกรณไฟฟาหรอจายเขาใชตามบานเรอนทอยอาศยตามรปท 1.37

ระบบสงจายไฟฟาจากสถานยอยกอนทจะจายเขาไปตามโรงงานอตสาหกรรม หรอจายเขาไปตามบานพกอาศยจะตองผานหมอแปลงเพอลดไฟฟาแรงสง (69 กโลวตต) ใหเปนไฟฟาแรงตำ (380 โวลต หรอ 220 โวลต) เราจะพบหมอแปลงดงกลาวตดตงไวตามเสาไฟฟา

รปท 1.37 ระบบสงไฟฟาแรงสงสโรงงานอตสาหกรรม และบานพกอาศย

1.13 อนตรายของไฟฟาตอรางกายมนษย

รางกายมนษยเปนตวนำไฟฟาเชนเดยวกบตวนำตางๆ ไฟฟาสามารถผานรางกายไปไดอยางสะดวก ดงนนจงควรระมดระวงไมใหรางกายทกสวนสมผสถกตวนำไฟฟาทตออยกบแหลงกำเนดไฟฟา หรอขณะทมกระแสผานตวนำไฟฟานนโดยเฉพาะ ขณะทสวนหนงสวนใดของรางกายสมผสอยกบพนนำ พนดน พนปนหรอโลหะทตอถงพนดนหรอพนนำ ซงจะทำใหกระแสไฟฟาสามารถไหลผานรางกายลงสพนนำหรอพนดนไดสะดวก ในกรณทรางกายสมผสถกสายไฟฟาพรอมกนมากกวาหนงเสน รางกายมนษยจะกลายเปนโหลด (load) ไฟฟาแทนอปกรณไฟฟาทำใหเกดกระแสไหลผานรางกาย เรยกการเกดลกษณะนวาไฟฟาดด หรอ ไฟฟาชอต แสดงดงรปท 1.38

โรงไฟฟา13,800 โวลต

หมอแปลงไฟฟา230,000 โวลต

สายลอฟา

สายสงไฟฟาแรงสง

หมอแปลงไฟฟา69,000 โวลต

สถานจายไฟฟายอย

หมอแปลงไฟฟา220 โวลต

หมอแปลงไฟฟา12,000 โวลต

สายไฟฟาโวลตตำ220 โวลต ผใชไฟฟา

L LN

N

รปท 1.38 การเกดกระแสไฟฟาไหลผานรางกายมนษยลงดน

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต22

อนตรายของไฟฟาตอรางกายมนษยคอ อาจทำใหเกดการบาดเจบของอวยวะตางๆ หรออาจถงขนเสยชวตไดอนตรายทเกดขนอาจจะมากหรอนอยขน อยกบขนาดของกระแสไฟฟาทไหลผานรางกายไป กระแสไฟฟาปกตมหนวยเปนแอมแปร (A) หรอหนวยเลกลงมาเปนมลลแอมแปร (mA) และไมโครแอมแปร (μA) โดยทแรงดนไฟฟาจะเปนเทาไหรกได(ปกตแรงดนไฟสลบใชตามบานเรอน มคา 220 โวลต) กระแสไฟฟาจำนวนนอยเปนอนตรายนอย กระแสไฟฟาจำนวนมากเปนอนตรายมาก และระยะเวลาของกระแสไฟฟาทไหลผานมากกจะเปนอนตรายมาก เมอมกระแสไฟฟาไหลผานรางกายมนษยจะสงผลใหเกดอาการเกรงของกลามเนอ ทำใหไมสามารถเคลอนไหวหรอดนใหหลดพนจากการถกไฟฟาดดได ความสมพนธของกระแสไฟฟา ระยะเวลาทถกไฟฟาดดกบปฏกรยาทเกดขนตอรางกาย แสดงไดดงตารางท1.1 และตารางท 1.2

ตารางท 1.1 ความสมพนธของกระแสไฟฟากบปฏกรยาทเกดขนกบรางกายมนษย

ปรมาณกระแสไฟฟาไหลผานปฏกรยาทเกดขนรางกายมนษยเปนมลลแอมแปร (mA)

นอยกวา 0.5 ไมเกดความรสก

0.5-2 เรมเกดความรสก กลามเนอกระตกเลกนอย

2-10 กลามเนอหดตว กระตกปานกลาง ถงกระตกรนแรง

10-25 เจบปวดกลามเนอ เกรง ไมสามารถขยบเขยอนได

25-50 กลามเนอกระตกรนแรง

50-100 หวใจเตนผดปกต เตนถรว และอาจเสยชวต

มากกวา 100 หวใจหยดเตน เนอหนงไหม

ตารางท 1.2 ความสมพนธของกระแสไฟฟากบระยะเวลาทกระแสไฟฟาไหลผานรางกายมนษยทำใหเสยชวต

ปรมาณกระแสไฟฟาเปนมลลแอมแปร (mA) ระยะเวลาเปนวนาท (S)100 นานกวา 3500 นานกวา 0.1110,000 นานกวา 0.03

สวนประกอบอนๆ ทมผลตอความรนแรงทเกดขนคอตำแหนงทสมผสและสภาพของผวหนงตรงจดสมผส กลาวคอถากระแสไฟฟาผานรางกายตรงบรเวณอวยวะทสำคญเชน บรเวณทรวงอกหรอศรษะจะไดรบอนตรายจากกระแสไฟฟามากกวาบรเวณสวนอนๆ ของรางกาย สวนของผวหนงทสมผสกบไฟฟากจะไดรบความรนแรงทแตกตางกน ผวหนงทแหงมความตานทานตอกระแสไฟฟาสง กระแสไฟฟาไหลผานไดนอยเกดอนตรายนอย ผวหนงทมความเปยกชนสง เชนเปยกนำ เปยกเหงอ กระแสไฟฟาไหลผานไดสะดวก เกดอนตรายมากขน

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 23

1.14 การใชไฟฟาอยางมประสทธภาพและปลอดภย

การใชไฟฟาอยางมประสทธภาพคอการใชไฟฟาใหคมคาเกดประโยชนสงสดตออปกรณ หรอเครองใชไฟฟาและประหยดคาใชจายในการการเสยคาไฟฟาไดมากทสด การใชไฟฟาอยางมประสทธภาพสามารถเรมตนตงแตวธการเลอกใชอปกรณและเครองใชไฟฟาใหเหมาะสมกบการใชงาน มความรความเขาใจในอปกรณเครองใชไฟฟาอยางถองแทและใชไดอยางถกวธ การใชไฟฟาอยางมประสทธภาพนอกจากเปนการประหยดพลงงานแลวยงชวยในแงของการอนรกษธรรมชาตและสงแวดลอมดวย หลกการใชไฟฟาอยางมประสทธภาพสามารถพจารณาไดดงน

1. ควรเลอกและตรวจสอบใหแนนอนกอนวาจางหางราน บรษท หรอชางทจะมาดำเนนการออกแบบและเดนสายตดตงระบบไฟฟาวาเปนผมประสบการณ ความร และความชำนาญทเพยงพอ

2. อปกรณทใชตดตงทางไฟฟาตองเปนชนดทผลตและไดรบการรบรองจากมาตรฐานตางๆ เชน สำนกงานมาตรฐานผลตภณฑอตสาหกรรม (สมอ.) UL, IEC และ VDE เปนตน ตรามาตรฐานตางๆ แสดงดงรปท 1.39

มาตรฐานเยอรมน มาตรฐานอเมรกา มาตรฐานในประเทศไทย

รปท 1.39 ตรามาตรฐานอปกรณไฟฟาประเทศตางๆ

3. การเดนสายไฟและการตดตงอปกรณทางไฟฟา ตองเปนไปตามกฎเกณฑการเดนสายและการตดตงอปกรณไฟฟาของการไฟฟานครหลวงฉบบลาสด

4. อปกรณไฟฟาและเคร องใชไฟฟาท ม เปลอกห มภายนอกทำดวยโลหะทกชนด หรออปกรณไฟฟาและเครองใชไฟฟาทอาจมไฟฟารวมากบนำ เชน ตเยน หมอหงขาว เตาไมโครเวฟ เตารด กะทะไฟฟาหมอตมนำรอน เตาไฟฟา เครองทำนำอน และเครองซกผา เปนตน ควรตอสายดนของอปกรณไฟฟาเขากบสายดนของระบบ ดงนนจำเปนจะตองมการตดตงระบบสายดนทถกตองและใชเตาเสยบเตารบชนดทมขวสายดนทเปนมาตรฐานเดยวกน

5. กอนใชอปกรณไฟฟาและเครองใชไฟฟา ผใชตองอานและศกษาคมอแนะนำการใชงานใหเขาใจ และปฏบตตามคำแนะนำอยางเครงครด

6. ควรระมดระวงการใชอปกรณไฟฟาและเครองใชไฟฟา โดยเฉพาะอยางยงผลตภณฑราคาถกทผลตแบบไมไดมาตรฐาน ซงจะมอายการใชงานสน งายตอการเกดอคคภยจากอปกรณดงกลาว

7. ทกครงทเลกใชเครองใชไฟฟาใหปดสวตซ (OFF) ทเครองใชไฟฟากอน แลวใหถอดปลกหรอเตาเสยบออกจากเตาเสยบออกจากเตารบทกครง เพอไมใหเครองใชไฟฟาชำรดเสยหายงาย

8. อปกรณทตองเสยบปลกทงไวนานๆ โดยไมมผดแลเชน หมอแปลงขนาดเลก (อะแดปเตอร) เครองชารจแบตเตอรขนาดเลก หลอดไฟฟาศาลเจา หรอศาลพระภมเจาท เปนตน หากมความจำเปนตองใชใหหลกเลยงการใชงานในบรเวณทมวสดตดไฟไดงาย

9. เมอรางกายเปยกนำหรอเปยกชน หามแตะตองสวนทมไฟฟา อปกรณไฟฟา หรอเครองใชไฟฟาโดยเดดขาดเพราะขณะทผวหนงเปยกชนจะมคาความตานทานตอไฟฟาลดลง ทำใหกระแสไฟฟาสามารถไหลผานรางกายไดสะดวก อาจทำใหเสยชวตไดโดยงาย การปองกนสามารถทำไดโดยการเพมสายดนเขากบเครองใชไฟฟาและตดตงเครองตดไฟรวชวยปองกนอกสวน

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต24

10. หากไมมความชำนาญไมควรซอมแซมเครองใชไฟฟาดวยตนเอง เพราะเครองใชไฟฟาบางประเภทจำเปนตองใชอปกรณตรวจสอบดานความปลอดภยเชน เตาไมโครเวฟ ตองมการตรวจสอบการรวของคลนไมโครเวฟไมใหมมากเกนอตราทกำหนด หรอเครองใชไฟฟาทมสายดนตองตรวจสอบความตอเนองและฉนวนของสายดนกบสายนวทรล เปนตน

11. หลกเลยงการใชเครองใชไฟฟาในขณะทมฝนตกฟาคะนอง โดยเฉพาะอยางยงอปกรณอเลกทรอนกสและเครองใชอเลกทรอนกส เชน โทรทศน เครองเสยง วดทศน คอมพวเตอร อปกรณสอสาร เปนตน เพอปองกนการชำรดเสยหายทเกดจากฟาผา ในบรเวณใกลเคยงทางทดควรปดเครองและถอดปลกไฟ รวมทงสายอากาศหรอสายโทรศพทออกจากเครองทกครงทฟาผาขณะฝนตก

12. เครองใชไฟฟาทควบคมการเปดปดดวยรโมตคอนโทรล หรอปมสมผสอเลกทรอนกส เชน โทรทศน เครองเสยงวดทศน หรอคอมพวเตอร เปนตน เครองใชไฟฟาเหลานเมอปดเครองแลวยงมไฟจายเลยงวงจรควบคมภายในอย ตลอดเวลา จงมกเกดปญหาจากอปกรณควบคมภายในอย ตลอดเวลาและบางคร งอาจกอใหเกดไฟลกไหมทรพยสนเสยหายอยเสมอ ดงนนทกครงทเลกใชงานควรถอดปลกไฟหรอตดตงสวตซตดวงจรเพมเขาไปเพอตดไฟออกทกครงทเลกใชงาน

13. หมนตรวจสอบอปกรณตดตงทางไฟฟาและเครองใชไฟฟาเปนประจำอยางนอยปละ 1 ครงหรอตามทกำหนดไวของแตละอปกรณ

14. ฝกเปนคนชางสงเกตสงผดปกตจากส กลน เสยง และการสมผสอณหภม รวมทงการใชอปกรณตรวจสอบไฟฟาทหาไดทวไป เชน ไขควงทดสอบไฟฟา เปนตน ชวยในการตรวจสอบไฟฟาตามจดตางๆ การสงเกตสงผดปกตตางๆ เชน สสายไฟเปลยนไป มรอยเขมา มรอยไหม มกลนไม ใชมอจบสวตซไฟหรอปลกไฟแลวรสกอนหรอ เกดความรอน สงเหลานแสดงใหทราบวาเกดความผดปกตขนแลว สาเหตอาจเกดจากจดตอตางๆ เชนขนสกรไมแนน เตาเสยบ เตารบเสยบหลวมหรอสมผสไมสนท เปนตน

15. อยาพยายามใชไฟฟาหรอเปดสวตซไฟฟา เชน พดลมระบายอากาศ พดลม หรอเครองเปาลม เปนตน ในบรเวณทมไอของสารระเหยหรอแกสไวไฟทปกคลมอยในพนทนนๆ

1.15 การปฏบตงานทางดานไฟฟาอเลกทรอนกสทปลอดภย

การจบตองไฟฟาถอวาเปนอนตรายตอรางกายมนษยอยางมาก ดงนน การปฏบตงานทางดานไฟฟาอเลกทรอนกสตองมความระมดระวงอยางมาก ตองมนใจวาเกดความปลอดภย ขณะปฏบตงานตองมอปกรณอำนวยความสะดวก และอปกรณปองกนอนตรายอยางเพยงพอ ตองปฏบตงานใหถกขนตอนทำงานอยางเปนระบบมความรอบคอบ หลกการปฏบตงานทางดานไฟฟาอเลกทรอนกสทปลอดภยมดงน

1. กอนการปฏบตงานเกยวกบไฟฟา ตองถอวาอปกรณไฟฟาเหลานนมไฟฟาไหลอยตองตรวจสอบจนแนใจวาไมมไฟฟาจายใหอปกรณไฟฟาแลว

2. จะปฏบตงานเกยวกบไฟฟาเรองใด ตองมความรความเขาใจในเรองนนกอนการปฏบตงาน หรอถาไมรไมเขาใจควรสอบถามผเชยวชาญหรอใหผเชยวชาญจดการ

3. อปกรณและเครองมอทใชในการปฏบตงาน หากมสวนชำรดหรอไมสมบรณไมควรนำมาใชงาน4. ไมควรปฏบตงานเมอรสกออนเพลย เหนอย หรอรบประทานยาทอาจจะทำใหงวงนอน5. อยาปฏบตงานในขณะทมสวนใดๆ ของรางกายเปยก หรอยนอยบนพนทเปยกนำ6. การปฏบตงานแตละครง ควรมผรวมปฏบตงานดวยอยางนอย 2 คน

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 25

7. การปฏบตงานเกยวกบไฟฟาแรงสงควรใชเครองชวยปองกนไฟฟาใหมากขนกวาปกตเชน ใชเสอยางฉนวน ปพน สวมถงมอฉนวนและปลอกแขนฉนวน เปนตน กอนการปฏบตงานทกครง ดงรปท 1.40

8. ถาจำเปนตองปฏบตงานในทมคนพลกพลานหรอมการปฏบตงานอนๆ รวมดวย ตองแขวนปายหรอเขยนปายแสดงการงดใชไฟฟาไวใหมองเหนชดเจนทกครงกอนการปฏบตงาน

9. ถาจำเปนตองปฏบตงานในทๆ ไมสามารถตดไฟออกได ตองกนบรเวณหรอปองกนไมใหผทไมเกยวของเขาใกลได

10. การปฏบตงานถามการละงานไปชวคราว เชนพกเทยง เมอกลบมาปฏบตงานตอตองตรวจสอบสวตซ ตดตอนสะพานไฟ ตลอดจนเครองหมายตางๆ ททำไวตองอยในสภาพเดมกอนปฏบตงานตอไป

11. คำนงถงกฎแหงความปลอดภยขณะทำงานหรอขณะทำการซอมบำรงเครองใชและอปกรณไฟฟาทกครง12. ไมทำสงใดๆ ดวยความประมาท

1.16 การชวยเหลอผประสบอนตรายจากไฟฟา

การชวยเหลอผประสบอนตรายจากไฟฟานบวาเปนสงจำเปนและสำคญอยางยงทตองกระทำอยางถกวธและทำดวยความรวดเรว รอบคอบและระมดระวง เพอใหผประสบอนตรายมโอกาสรอดพนจากอนตรายขนรายแรง และผใหความชวยเหลอปลอดภยไมเกดอนตรายตามไปดวย วธทถกตองในการชวยเหลอมดงน

1. ไมใชมอเปลาแตะตองตวผทกำลงตดอยกบสายไฟฟาหรอตวนำไฟฟาทมกระแสไฟฟาไหลผาน เพอปองกนไมใหผใหความชวยเหลอเกดอนตรายไปอกคน

2. รบหาทางตดทางเดนของไฟฟากอน โดยถอดปลก ปลดเบรกเกอร หรอเมนสวตซ ถาทำไดใหใชวตถทไมเปนสอไฟฟาเชน ผา เชอก สายยาง ไมแหง หรอพลาสตกทแหงสนท เขยสายไฟฟาใหหลดออกจากตวผประสบอนตรายหรอใชลากตวผประสบอนตรายใหพนจากสงทมไฟฟา ดงแสดงในรปท 1.41

รปท 1.41 การใชเชอกชวยเหลอผประสบอนตรายจากไฟฟา

3. เมอไมสามารถทำวธอนใดไดแลวใหใชมด ขวาน หรอของมคมทมดามไมหรอดามทเปนฉนวน พนสายไฟฟาใหขาดหลดออกจากผประสบภยโดยเรวทสด และตองแนใจวาสามารถทำไดดวยความปลอดภย

4. ไมควรลงไปในนำ ในขณะทมกระแสไฟฟาอยในบรเวณทมนำขง ควรหาทางเขยสายไฟฟาออกไปใหพนนำหรอตดกระแสไฟฟาออกกอนจะลงไปชวยผประสบอนตรายทอยในบรเวณนน

5. หากเปนสายไฟฟาแรงสงใหพยายามหลกเลยง การกระทำใดๆแลวรบแจงการไฟฟาทรบผดชอบโดยเรวทสด

รปท 1.40การสวมเครองปองกนอนตราย

จากไฟฟาขณะปฏบตงาน

ศนยเทคโนโลยอเลกทรอนกสและคอมพวเตอรแหงชาต26

1.17 การปฐมพยาบาลผถกกระแสไฟฟาดด

ผประสบอนตรายจากกระแสไฟฟาดดถาหากหมดสตไมรสกตว หวใจหยดเตนและไมหายใจ สงเกตไดจากอาการทเกดขนคอ รมฝปากเขยว สหนาซดเขยวคลำ ทรวงอกเคลอนไหวนอยมากหรอไมเคลอนไหว ชพจรเตนชาและเบามากหากหวใจหยดเตนจะคลำชพจรไมพบ มานตาขยายคางไมหดเลกลง การหมดสตตองรบใหการปฐมพยาบาลทนท เพอไมใหปอดและหวใจหยดทำงาน โดยวธการผายปอดดวยการใหลมทางปากหรอเรยกวา เปาปาก รวมกบการนวดหวใจกอนนำผปวยสงแพทย การปฏบตทำดงน

1.18 การผายปอดโดยวธใหลมหายใจทางปาก

1. ใหผปวยนอนราบ จดทาทเหมาะสมเพอเปดทางใหอากาศเขาสปอด โดยผปฐมพยาบาลอยทางดานขวา หรอดานซายบรเวณศรษะของผปวย ใชมอขางหนงดงคางผปวย หรอดนใตคอพรอมกบใชมออกขางหนงดนหนาผากใหหนาแหงนเปนวธปองกนไมใหลนตกไปอดปดทางเดนหายใจ และตองระมดระวงไมใหนวทดงคางนน กดลกลงไปในสวนของเนอใตคาง เพราะจะทำใหอดกนทางเดนหายใจได โดยเฉพาะอยางยงในเดกเลก สำหรบในเดกแรกเกดไมควรหงายคอมากเกนไป เพราะอาจทำใหหลอดลมแฟบและอดตนทางเดนหายใจได

2. สอดนวหวแมมอเขาไปในปากผปวย จบขากรรไกรลางยกขนจนปากอาออก ดงแสดงในรปท 1.42

รปท 1.42 ใชนวหวแมมอสอดเขาปากผปวย และอาปากผปวยออก

3. ลวงเอาสงอนๆ ทอาจตดคางอยในปากและลำคอออกใหหมด เชน ฟนปลอม เศษอาหาร เปนตน เพอไมใหขวางทางลม

4. ผปฐมพยาบาลอาปากใหกวางหายใจเขาปอดใหเตมท มอขางหนงบบจมกผปวยใหแนนสนท ในขณะทมออกขางหนงยงดงคางผปวยอย แลวจงประกบปากปดปากผปวยใหสนท พรอมกบเปาลมเขาไปเปนจงหวะๆประมาณ 12-15 ครง/นาท ดงแสดงในรปท 1.43

5. ขณะทำการเปาปาก ตาตองเหลอบดดวยวาหนาอกผปวยมการขยายขนลงหรอไม หากไมมการกระเพอมขนลงอาจเปนเพราะทานอนไมด หรอมสงกดขวางทางเดนหายใจ ตองรบแกไข จดทาใหมและอยาใหมสงกดขวางทางเดนหายใจ

6. ถาไมสามารถอาปากของผปวยได ใหใชมอปดปากผปวยใหสนทและเปาลมเขาทางจมกแทนโดยใชวธปฏบตทำนองเดยวกบการเปาปาก

7. ขณะนำสงโรงพยาบาลใหทำการเปาปากไปดวยจนกวาผปวยจะฟนหรอไดรบการชวยเหลอจากแพทยแลว

รปท 1.43การเปาลมเขาปากผปวยชวยในการผายปอด

กาวทนโลกอเลกทรอนกส 27

1.19 การนวดหวใจ

เมอพบวาหวใจผปวยหยดเตน ตองรบทำการชวยใหหวใจกลบเตนขนมาใหมทนทดวยการนวดหวใจ ซงมวธการปฏบตดงน1. ผปวยนอบราบกบพนแขงๆ หรอใชไมกระดานรองทหลงผปวย ผปฐมพยาบาล

คกเขาลงขางขวาหรอขางซายบรเวณหนาอกผปวย คลำหาสวนลางสดของกระดกอกทตอกบกระดกซโครง โดยใชนวสมผสชายโครงขนมา ถาคกเขาขางขวาใชมอขวา คลำหากระดกอก หากคกเขาขางซายใชมอซายคลำหากระดกอกตำแหนงสวนลางสดของกระดก ดงแสดงในรปท 1.44

2. สมผสชายโครงแลว เลอนนวมาตรงกลางจนกระทงนวนางสมผสปลายกระดกหนาอกได ใหปลายนวชและนวกลาง วางบนกระดกหนาอกตอจากนวนาง

3. วางมออกขางทบบนหลงมอทวางในตำแหนงทถกตองเหยยดนวมอตรงเกยวนวมอ 2 ขางเขาดวยกน เหยยดแขนตรงโนมตวตงฉากกบหนาอกผปวย ทงนำหนกลงบนแขนกดหนาอกผปวยใหกระดกลดระดบลงมา 1.5-2 นว เมอกดสดใหผานมอขนทนท โดยทตำแหนงมอไมตองเลอนจากจดทกำหนด ขณะกดหนาอก นวดหวใจ หามใชนวมอกดลงบนกระดกซโครงผปวย ลกษณะการกดหนาอกผปวย แสดงดงรปท 1.45

รปท 1.45 การวางมอและการกดหนาอกผปวย

4. ขณะกดหนาอกแตละครงตองนบจำนวนครงทกดดงน หนง และสอง และสาม และส และหา... โดยกดหนาอกทกครงทนบตวเลข และปลอยมอตอนคำวา “และ” สลบกนไป ใหไดอตราการกดประมาณ 80-100 ครง/นาท

5. ถาผปฏบตมคนเดยว ใหนวดหวใจ 15 ครง สลบกบการเปาปาก 1 ครง โดยขณะทเปาปากตองหยดนวดหวใจ6. ถามผปฏบต 2 คน ใหนวดหวใจ 5 ครง สลบการเปาปาก 1 ครง โดยขณะทเปาปากอกคนตองหยดนวดหวใจ7. ในเดกออนหรอเดกแรกเกด การนวดหวใจใชนวเพยง 2 นว กดบรเวณกงกลางกระดกหนาอกใหไดอตราการกด

ประมาณ 100-120 ครง/นาท การนวดหวใจตองทำอยางระมดระวงและถกวธ มเชนนนอาจทำใหกระดกซโครงหกตบและมามแตกได โดยเฉพาะอยางยงในเดกตองใชความระมดระวงเปนพเศษ

รปท 1.44 ตำแหนงสวนลางสดของกระดกอก