Enviar pesquisa
Carregar
9789740330912
•
0 gostou
•
721 visualizações
CUPress
Seguir
Denunciar
Compartilhar
Denunciar
Compartilhar
1 de 10
Baixar agora
Baixar para ler offline
Recomendados
Atomic model ruth & bohr
Atomic model ruth & bohr
Saipanya school
ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ม.6
ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ม.6
Piyanuch Plaon
สอน 4ชม-2-2550
สอน 4ชม-2-2550
nocky8296
Lesson15
Lesson15
saiyok07
บทที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ แก้ไขครั้งที่ 1
บทที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ แก้ไขครั้งที่ 1
Wijitta DevilTeacher
ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
Wijitta DevilTeacher
หน่วยที่ 1 ไฟฟ้าฟ้าสถิต
หน่วยที่ 1 ไฟฟ้าฟ้าสถิต
ครูนิรุต ฉิมเพชร
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 3
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 3
พนภาค ผิวเกลี้ยง
Recomendados
Atomic model ruth & bohr
Atomic model ruth & bohr
Saipanya school
ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ม.6
ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ม.6
Piyanuch Plaon
สอน 4ชม-2-2550
สอน 4ชม-2-2550
nocky8296
Lesson15
Lesson15
saiyok07
บทที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ แก้ไขครั้งที่ 1
บทที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ แก้ไขครั้งที่ 1
Wijitta DevilTeacher
ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
ไฟฟ้าสถิตย์ ตอนที่ 1
Wijitta DevilTeacher
หน่วยที่ 1 ไฟฟ้าฟ้าสถิต
หน่วยที่ 1 ไฟฟ้าฟ้าสถิต
ครูนิรุต ฉิมเพชร
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 3
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 3
พนภาค ผิวเกลี้ยง
Onet เคมี M6
Onet เคมี M6
oraneehussem
การคำนวณพลังงานของปฏิกิริยา
การคำนวณพลังงานของปฏิกิริยา
Saipanya school
มวลอะตอม มวลโมเลกุล มวลไอออน
มวลอะตอม มวลโมเลกุล มวลไอออน
พัน พัน
Chap 3 atomic structure
Chap 3 atomic structure
Gawewat Dechaapinun
บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ
บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ
oraneehussem
แบบเรียน เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์
แบบเรียน เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์
เอเอ็นโอเอ็นซีเอดี ซีทีอาร์แอลเอแอลทีดีอีแอล
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 1
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 1
พนภาค ผิวเกลี้ยง
พื้นฐานทฤษฎีอะตอมและโครงแบบอิเล็กตรอน
พื้นฐานทฤษฎีอะตอมและโครงแบบอิเล็กตรอน
Dr.Woravith Chansuvarn
1 atomic weight
1 atomic weight
Saipanya school
atom 2
atom 2
Saipanya school
ใบงานที่ 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอน
ใบงานที่ 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอน
Sukanya Nak-on
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
Chakkrawut Mueangkhon
Ch 02 ionic bond
Ch 02 ionic bond
kruannchem
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 2
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 2
พนภาค ผิวเกลี้ยง
การค้นพบนิวตรอน
การค้นพบนิวตรอน
krupatcharee
Nomenclature
Nomenclature
Karn Vimolvattanasarn
Science
Science
Dew Thamita
สมบัติตามหมู่และตามคาบของสาร
สมบัติตามหมู่และตามคาบของสาร
พัน พัน
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ (โครงงานคอมพิวเตอร์)
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ (โครงงานคอมพิวเตอร์)
Ajchariya Sitthikaew
บทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมี
oraneehussem
เอกสารประกอบการเรียนฟิสิกส์ม.6.1.52
เอกสารประกอบการเรียนฟิสิกส์ม.6.1.52
krukrajeab
ไฟฟ้าสถิต [Compatibility mode]
ไฟฟ้าสถิต [Compatibility mode]
อัศวิน กลับมา
Mais conteúdo relacionado
Mais procurados
Onet เคมี M6
Onet เคมี M6
oraneehussem
การคำนวณพลังงานของปฏิกิริยา
การคำนวณพลังงานของปฏิกิริยา
Saipanya school
มวลอะตอม มวลโมเลกุล มวลไอออน
มวลอะตอม มวลโมเลกุล มวลไอออน
พัน พัน
Chap 3 atomic structure
Chap 3 atomic structure
Gawewat Dechaapinun
บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ
บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ
oraneehussem
แบบเรียน เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์
แบบเรียน เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์
เอเอ็นโอเอ็นซีเอดี ซีทีอาร์แอลเอแอลทีดีอีแอล
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 1
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 1
พนภาค ผิวเกลี้ยง
พื้นฐานทฤษฎีอะตอมและโครงแบบอิเล็กตรอน
พื้นฐานทฤษฎีอะตอมและโครงแบบอิเล็กตรอน
Dr.Woravith Chansuvarn
1 atomic weight
1 atomic weight
Saipanya school
atom 2
atom 2
Saipanya school
ใบงานที่ 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอน
ใบงานที่ 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอน
Sukanya Nak-on
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
Chakkrawut Mueangkhon
Ch 02 ionic bond
Ch 02 ionic bond
kruannchem
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 2
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 2
พนภาค ผิวเกลี้ยง
การค้นพบนิวตรอน
การค้นพบนิวตรอน
krupatcharee
Nomenclature
Nomenclature
Karn Vimolvattanasarn
Science
Science
Dew Thamita
สมบัติตามหมู่และตามคาบของสาร
สมบัติตามหมู่และตามคาบของสาร
พัน พัน
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ (โครงงานคอมพิวเตอร์)
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ (โครงงานคอมพิวเตอร์)
Ajchariya Sitthikaew
บทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมี
oraneehussem
Mais procurados
(20)
Onet เคมี M6
Onet เคมี M6
การคำนวณพลังงานของปฏิกิริยา
การคำนวณพลังงานของปฏิกิริยา
มวลอะตอม มวลโมเลกุล มวลไอออน
มวลอะตอม มวลโมเลกุล มวลไอออน
Chap 3 atomic structure
Chap 3 atomic structure
บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ
บทที่ 1 อะตอมและตารางธาตุ
แบบเรียน เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์
แบบเรียน เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 1
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 1
พื้นฐานทฤษฎีอะตอมและโครงแบบอิเล็กตรอน
พื้นฐานทฤษฎีอะตอมและโครงแบบอิเล็กตรอน
1 atomic weight
1 atomic weight
atom 2
atom 2
ใบงานที่ 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอน
ใบงานที่ 2 การจัดเรียงอิเล็กตรอน
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
Ch 02 ionic bond
Ch 02 ionic bond
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 2
ชุดฝึกทักษะเรื่องไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 2
การค้นพบนิวตรอน
การค้นพบนิวตรอน
Nomenclature
Nomenclature
Science
Science
สมบัติตามหมู่และตามคาบของสาร
สมบัติตามหมู่และตามคาบของสาร
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ (โครงงานคอมพิวเตอร์)
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ (โครงงานคอมพิวเตอร์)
บทที่ 2 พันธะเคมี
บทที่ 2 พันธะเคมี
Semelhante a 9789740330912
เอกสารประกอบการเรียนฟิสิกส์ม.6.1.52
เอกสารประกอบการเรียนฟิสิกส์ม.6.1.52
krukrajeab
ไฟฟ้าสถิต [Compatibility mode]
ไฟฟ้าสถิต [Compatibility mode]
อัศวิน กลับมา
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
kruannchem
9789740327752
9789740327752
CUPress
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ
krupatcharee
P16
P16
วิทวัฒน์ สีลาด
เรื่องที่ 16 แม่เหล็กไฟฟ้า 1
เรื่องที่ 16 แม่เหล็กไฟฟ้า 1
thanakit553
Atomic structures m4
Atomic structures m4
พัน พัน
ฟิสิกส์กลศาสตร์1
ฟิสิกส์กลศาสตร์1
Montaya Pratum
ฟิสิกส์กลศาสตร์1
ฟิสิกส์กลศาสตร์1
Montaya Pratum
พลังงานไฟฟ้า
พลังงานไฟฟ้า
wongteamjan
เอกสารประกอบการเรียน มวล มวลอะตอม โมลและปริมาณต่อโมล
เอกสารประกอบการเรียน มวล มวลอะตอม โมลและปริมาณต่อโมล
Chuanchen Malila
ไฟฟ้าแม่เหล็ก1
ไฟฟ้าแม่เหล็ก1
Chakkrawut Mueangkhon
Ch 03 nuclear chemistry
Ch 03 nuclear chemistry
kruannchem
Physics atom part 1
Physics atom part 1
Wijitta DevilTeacher
สรุปวิชาฟิสิกส์
สรุปวิชาฟิสิกส์
Tutor Ferry
มิ่ง111
มิ่ง111
Mingball Mingballja
มิ่ง111
มิ่ง111
Mingball Mingballja
มิ่ง111
มิ่ง111
Mingball Mingballja
มิ่ง111
มิ่ง111
Mingball Mingballja
Semelhante a 9789740330912
(20)
เอกสารประกอบการเรียนฟิสิกส์ม.6.1.52
เอกสารประกอบการเรียนฟิสิกส์ม.6.1.52
ไฟฟ้าสถิต [Compatibility mode]
ไฟฟ้าสถิต [Compatibility mode]
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
Ch 01 โครงสร้างอะตอม
9789740327752
9789740327752
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ
โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ
P16
P16
เรื่องที่ 16 แม่เหล็กไฟฟ้า 1
เรื่องที่ 16 แม่เหล็กไฟฟ้า 1
Atomic structures m4
Atomic structures m4
ฟิสิกส์กลศาสตร์1
ฟิสิกส์กลศาสตร์1
ฟิสิกส์กลศาสตร์1
ฟิสิกส์กลศาสตร์1
พลังงานไฟฟ้า
พลังงานไฟฟ้า
เอกสารประกอบการเรียน มวล มวลอะตอม โมลและปริมาณต่อโมล
เอกสารประกอบการเรียน มวล มวลอะตอม โมลและปริมาณต่อโมล
ไฟฟ้าแม่เหล็ก1
ไฟฟ้าแม่เหล็ก1
Ch 03 nuclear chemistry
Ch 03 nuclear chemistry
Physics atom part 1
Physics atom part 1
สรุปวิชาฟิสิกส์
สรุปวิชาฟิสิกส์
มิ่ง111
มิ่ง111
มิ่ง111
มิ่ง111
มิ่ง111
มิ่ง111
มิ่ง111
มิ่ง111
Mais de CUPress
9789740337737
9789740337737
CUPress
9789740337560
9789740337560
CUPress
9789740337478
9789740337478
CUPress
9789740337270
9789740337270
CUPress
9789740337102
9789740337102
CUPress
9789740337096
9789740337096
CUPress
9789740337072
9789740337072
CUPress
9789740337027
9789740337027
CUPress
9789740336914
9789740336914
CUPress
9789740336907
9789740336907
CUPress
9789740336686
9789740336686
CUPress
9789740336457
9789740336457
CUPress
9789740336440
9789740336440
CUPress
9789740336389
9789740336389
CUPress
9789740336280
9789740336280
CUPress
9789740336365
9789740336365
CUPress
9789740336303
9789740336303
CUPress
9789740336242
9789740336242
CUPress
9789740336235
9789740336235
CUPress
9789740336099
9789740336099
CUPress
Mais de CUPress
(20)
9789740337737
9789740337737
9789740337560
9789740337560
9789740337478
9789740337478
9789740337270
9789740337270
9789740337102
9789740337102
9789740337096
9789740337096
9789740337072
9789740337072
9789740337027
9789740337027
9789740336914
9789740336914
9789740336907
9789740336907
9789740336686
9789740336686
9789740336457
9789740336457
9789740336440
9789740336440
9789740336389
9789740336389
9789740336280
9789740336280
9789740336365
9789740336365
9789740336303
9789740336303
9789740336242
9789740336242
9789740336235
9789740336235
9789740336099
9789740336099
9789740330912
1.
บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา วัตถุประสงคการเรียนรู เขาใจความหมายของวิศวกรรมไฟฟา เขาใจนิยามของประจุ กระแส
แรงดัน และกําลังไฟฟา เขาใจนิยามของโนด กิ่ง และลูป เขาใจและสามารถประยุกตใชกฎกระแสของเคอรชอฟฟในการวิเคราะหวงจรไฟฟา เขาใจและสามารถประยุกตใชกฎแรงดันของเคอรชอฟฟในการวิเคราะหวงจรไฟฟา
2.
2 ทฤษฎีวงจรไฟฟา 1.1 บทนํา
: วิศวกรรมไฟฟา วิศวกรรมไฟฟา (Electrical Engineering) เปนวิศวกรรมศาสตรสาขาหนึ่งที่เกี่ยวของกับ การประยุกตการใชไฟฟาและสิ่งประดิษฐทางไฟฟาและอิเล็กทรอนิกส วิศวกรไฟฟาเปนผูมีหนาที่ ประยุกตและสรางสรรคงานทางไฟฟา มีตั้งแตงานวิจัยและพัฒนาองคความรูในศาสตรทางไฟฟา งานออกแบบผลิตภัณฑและกระบวนการผลิต งานควบคุมและปรับปรุงการผลิตอุปกรณ งาน ออกแบบระบบไฟฟา และงานภาคสนามเพื่อควบคุมดูแลการติดตั้งระบบและอุปกรณทางไฟฟา นอกจากนี้ยังมีงานใหคําปรึกษาและงานสอนอีกดวย ระบบไฟฟา (Electrical System) นั้น ประกอบดวยระบบตาง ๆ ไดแก ระบบไฟฟากําลัง ระบบไฟฟาสื่อสาร อุปกรณและระบบอิเล็กทรอนิกส ระบบควบคุม ระบบคอมพิวเตอร และ ระบบประมวลผลสัญญาณ และอื่น ๆ โดยมีรายละเอียดตาง ๆ ดังนี้ ระบบไฟฟากําลัง (Power System) เปนระบบที่เกี่ยวของกับการผลิตไฟฟา การสง การ ควบคุม การแปรสภาพ และการใชประโยชนพลังงานไฟฟา รวมทั้งการออกแบบ และสรางระบบ ไฟฟาภายในและภายนอกอาคาร การออกแบบสรางและทดสอบอุปกรณไฟฟากําลัง เชน เครื่อง กําเนิดไฟฟามอเตอรและหมอแปลงไฟฟา ฯลฯ ระบบไฟฟาสื่อสาร (Communication System) เปนระบบไฟฟาที่เกี่ยวของกับการสราง เครื่องสง เครื่องรับ และการควบคุมสัญญาณขาวสารที่เปนไฟฟา โดยใชสายสงทองแดง สายใย แกวนําแสง (fiber optic) หรือทอนําคลื่น (wave guide) เปนตัวกลางในการรับสง รวมทั้งการ ออกแบบ สรางอุปกรณ และระบบสื่อสารไรสายตาง ๆ ไดแก วิทยุ โทรทัศน ระบบโทรศัพท ระบบสื่อสารไรสาย ระบบสื่อสารดาวเทียม และระบบสื่อสารทางแสง อุปกรณและระบบอิเล็กทรอนิกส (Electronic Device and System) เปนอุปกรณและ ระบบไฟฟาที่เกี่ยวของกับหลักการทํางาน และการใชประโยชนจากการเคลื่อนที่ของพาหะไฟฟา ในสิ่งประดิษฐ เชน หลอดสุญญากาศ ทรานซิสเตอร และวงจรรวมหรือไอซี (integrated circuit) ฯลฯ การวิเคราะหและการออกแบบวงจรตาง ๆ ทั้งวงจรแอนะล็อก (analog circuit) และวงจรดิ จิทัล (digital circuit) เชน วงจรขยายสัญญาณ วงจรสรางความถี่ วงจรนับ ฯลฯ ที่ใชสิ่งประดิษฐ ดังกลาวขางตน
3.
บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา
3 ระบบควบคุม (Control System) เปนระบบวิศวกรรมไฟฟาที่เกี่ยวของกับการวิเคราะห ออกแบบ และสรางระบบควบคุม รวมทั้งอุปกรณตาง ๆ ที่เกี่ยวของ เชน ระบบควบคุม เครื่องจักรกลไฟฟา ระบบควบคุมกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรม (Process Control) ระบบ ควบคุมหุนยนต และระบบควบคุมอัตโนมัติสําหรับอาคาร (Building Automation System, BAS) ระบบคอมพิวเตอร (Computer System) และระบบประมวลผลสัญญาณ (Signal Processing System) เปนระบบไฟฟาที่ใชสัญญาณไฟฟาแทนขาวสารขอมูล การแปลงสัญญาณ ขาวสารขอมูลใหอยูในรูปแบบที่เหมาะสม รวมทั้งการออกแบบสรางอุปกรณในระบบ คอมพิวเตอร และระบบประมวลผลสัญญาณ (Signal Processing) ตาง ๆ ทฤษฎีวงจรไฟฟาเปนองคความรูขั้นพื้นฐานที่สําคัญและจําเปนตอการศึกษาระบบไฟฟา ตาง ๆ ที่กลาวมาขางตน นอกจากนี้วิชาทฤษฎีวงจรไฟฟายังเปนประโยชนสําหรับวิศวกรรมสาขา อื่น ๆ รวมทั้งสาขาวิทยาศาสตรประยุกต และคณิตศาสตรอีกดวย 1.2 ตัวแปรในวงจรไฟฟา ในการศึกษาใหเขาใจถึงทฤษฎีวงจรไฟฟานั้นเราจําเปนที่จะตองรูจักนิยามพื้นฐานของตัว แปรตาง ๆ ที่ใชในการอธิบายคุณลักษณะของวงจรไฟฟากอน ดังนั้น ในหัวขอยอยนี้เราจะ กลาวถึงตัวแปรสําคัญ 3 ตัว ไดแก กระแส (current) แรงดัน (voltage) และกําลังไฟฟา (electrical power) เนื่องจากตัวแปรเหลานี้ลวนแลวแตเริ่มตนจาก ประจุไฟฟา (charge) ดังนั้น เราจะทบทวน ความรูพื้นฐานเกี่ยวกับประจุไฟฟากอนแลวจึงอธิบายถึงนิยามและความหมายของ กระแสไฟฟา แรงดันไฟฟา และกําลังไฟฟา ตามลําดับตอไป 1.2.1 ประจุไฟฟา จากความรูพื้นฐานทางฟสิกสเราทราบดีวาอะตอมเปนโครงสรางพื้นฐานของสสารหรือ วัตถุ โครงสรางภายในอะตอมประกอบดวย โปรตอน (proton) อิเล็กตรอน (electron) และ นิวตรอน (neutron) โดยโปรตอนและนิวตรอนประกอบกันเปนนิวเคลียส (nucleus) อยูตรงกลาง และมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยูรอบนอก โปรตอนมีประจุไฟฟาเปนบวก อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟา เปนลบ และนิวตรอนมีประจุไฟฟาเปนกลาง เนื่องจากประจุตางชนิดกันเมื่ออยูใกลกันจะดูดเขา
4.
4 ทฤษฎีวงจรไฟฟา หากัน แตถาเปนประจุชนิดเดียวกันหากอยูใกลกันจะผลักกัน
ดังนั้น โปรตอนกับโปรตอนเมื่ออยู ใกลกันจะผลักกัน หรืออิเล็กตรอนอยูใกลอิเล็กตรอนจะผลักกัน แตโปรตอนกับอิเล็กตรอนจะ ดึงดูดเขาหากัน การดูดเขาหากันหรือผลักออกจากกันเปนผลมาจากแรงทางไฟฟา (electric force) ซึ่งอธิบายไดดวยกฎของคูลอมบ (Coulomb’s law) ที่กลาววา 1 2 2 q q F k r = นิวตัน (N) (1-1) โดย 1q และ 2q คือ ปริมาณประจุของวัตถุชิ้นที่ 1 และ 2 ตามลําดับ r คือระยะหางระหวางวัตถุทั้งสอง และ k คือคาคงตัวโดยที่ 9 2 2 0 1 8.988 10 N m /C 4 k πε = = × × ทั้งนี้ 0ε คือคาคงตัวไดอิเล็กทริกของสุญญากาศ (vacuum permittivity) ซึ่งมีคาเทากับ 12 8.85 10 F/m− × หรือ 2 2 C /(N m )× ความสัมพันธนี้ระบุวา ขนาดของแรงที่กระทําระหวางวัตถุ 2 ชิ้นแปรผันตรงกับปริมาณประจุของ วัตถุแตละชิ้น 1(q และ 2 )q นั่นคือ ยิ่งวัตถุมีปริมาณประจุมากขึ้นเทาใดก็จะทําใหแรงทางไฟฟามี ขนาดเพิ่มขึ้นตาม นอกจากนี้แรงทางไฟฟานี้ยังแปรผกผันกับกําลังสองของระยะหางระหวาง ประจุทั้งสอง กลาวคือ ยิ่งวัตถุอยูใกลกันมากขึ้นจะทําใหแรงที่เกิดขึ้นมีคามากขึ้นแบบกําลังสอง หนวยที่ใชวัดปริมาณของประจุเรียกวา คูลอมบ (Coulomb) และสัญลักษณที่ใชแทนคือ C นักวิทยาศาสตรพบวาอิเล็กตรอน 1 ตัวมีประจุประมาณ C10602.1 19− ×− ในขณะที่โปรตอน 1 ตัวก็มีปริมาณประจุเทากันแตมีเครื่องหมายเปนบวก นั่นหมายความวา ถาตองการใหมีปริมาณ ประจุเทากับ 1− คูลอมบจะตองมีอิเล็กตรอนจํานวนมากถึง 18 10242.6 × ตัว (= 19 10602.11 − × ) เนื่องจากอะตอมของวัตถุโดยทั่วไปประกอบดวยโปรตอนและอิเล็กตรอนในจํานวนที่ เทากัน ทําใหปริมาณของประจุบวกและประจุลบมีคาเทากันและหักลางกันหมด ดังนั้น เมื่อมอง เปนภาพรวมจึงไมปรากฏวาวัตถุนั้นมีประจุอยู กลาวคือ มีสภาพความเปนกลางเชิงประจุ อยางไร ก็ตาม มนุษยคนพบวาประจุสามารถถายโอนไปมาระหวางวัตถุ 2 ชนิดได เชน เมื่อถูแทงแกวกับผา ไหมจะทําใหแทงแกวมีความเปนประจุบวกและสามารถดึงดูดวัตถุชิ้นเล็ก ๆ ใหมาติดได เราเรียก ปรากฏการณนี้วา ไฟฟาสถิต (static electricity) ปรากฏการณนี้อธิบายไดดวยกฎอนุรักษประจุที่
5.
บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา
5 กลาววา ประจุไมมีการสรางขึ้นใหมหรือถูกทําลาย ดังนั้น การที่วัตถุปรากฏมีสภาพของความเปน ประจุบวกหรือลบนั้นเกิดจากการถายเทอิเล็กตรอนหรือประจุระหวางวัตถุ 2 ชิ้นในจังหวะที่มีแรง จากภายนอกมากระทําในรูปของแรงเสียดทาน ดวยเหตุนี้ เมื่อวัตถุหนึ่งไดรับการถายเทอิเล็กตรอน จํานวนหนึ่งจากวัตถุอีกชิ้นหนึ่ง วัตถุนั้นก็จะมีสภาพของความเปนประจุลบ ในขณะที่วัตถุที่เสีย อิเล็กตรอนไปก็จะมีสภาพของความเปนประจุบวก และที่สําคัญคือการเพิ่มขึ้นหรือการลดลงของ ประจุมีปริมาณที่เทากัน วัสดุสามารถแบงตามคุณสมบัติทางไฟฟาออกไดเปน 3 ประเภทอยางกวาง ๆ คือ วัสดุ ตัวนําไฟฟา (conductor) วัสดุสารกึ่งตัวนํา (semiconductor) และวัสดุฉนวนไฟฟา (insulator) ตัวอยางของวัสดุตัวนําไฟฟา ไดแก โลหะชนิดตาง ๆ เชน ทองแดง อะลูมิเนียม และเงิน ตัวอยาง วัสดุสารกึ่งตัวนํา ไดแก ธาตุในกลุม 4 ของตารางธาตุ เชน ซิลิคอน และเจอรมาเนียม และตัวอยาง ของวัสดุฉนวนไฟฟา ไดแก แกว พลาสติก และไม วัสดุที่นําไฟฟาไดดีจะมีโครงสรางอะตอมซึ่ง อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อยูรอบนอกสุด หรือที่เรียกวา เวเลนซอิเล็กตรอน (valence electron) มี คาแรงดึงดูดกับนิวเคลียสคอนขางต่ําสามารถหลุดจากอะตอมไปเปนอิเล็กตรอนอิสระ (free electron) ไดดวยพลังงานความรอนในระดับอุณหภูมิหอง และเคลื่อนที่ไปมาไดอยางอิสระ ทําให เกิดการเคลื่อนที่ไปมาของพาหะประจุลบในวัสดุไดโดยงาย ในทางกลับกัน วัสดุที่เปนฉนวนจะมี โครงสรางอะตอมที่เสถียรและพลังงานความรอนในระดับอุณหภูมิหองไมสามารถกระตุนใหเกิด อิเล็กตรอนอิสระได ทําใหการเคลื่อนที่ไปมาของพาหะประจุในวัสดุประเภทนี้เกิดขึ้นไดนอย ใน สวนของสารกึ่งตัวนําจะมีสมบัติการนําไฟฟาอยูในชวงกวางมาก อาจจะนําไฟฟาไดดีใกลเคียงกับ ของโลหะ หรืออาจมีคาการนําไฟฟาไดนอยมากใกลเคียงกับของฉนวน ทั้งนี้ขึ้นกับปริมาณสารเจือ และอุณหภูมิ ในหลักการเบื้องตน กระแสไฟฟาเกิดจากการเคลื่อนที่ของพาหะประจุที่ไหลผานวัสดุไป ในทิศทางเดียวกัน ปริมาณของกระแสไฟฟาที่ไหลจะมีมากหรือนอยขึ้นอยูกับวามีปริมาณของ ประจุที่ไหลผานจุดอางอิงที่พิจารณามีคามากนอยเพียงใดในหนึ่งหนวยเวลา เนื่องจากอิเล็กตรอนมี มวลนอยกวาโปรตอนมาก ในตัวนําไฟฟา เชน ขดลวดทองแดง การเคลื่อนที่ของประจุจึงเปนผล มาจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระที่มีอยูจํานวนมาก สวนวัสดุที่เปนฉนวนไฟฟามี อิเล็กตรอนอิสระนอยมาก การไหลของกระแสจึงมีคาต่ํามาก
6.
6 ทฤษฎีวงจรไฟฟา 1.2.2 กระแส กระแสไฟฟา
(electric current) คือ อัตราการเปลี่ยนแปลงของ จํานวนประจุที่เคลื่อนที่ผานพื้นที่หนาตัดที่พิจารณา ตัวอยางในกรณีที่ เปนสายทองแดงนําไฟฟา พื้นที่ที่พิจารณาจะเปนพื้นที่หนาตัดของสาย ทองแดง ดังแสดงในรูปที่ 1.1 ปริมาณกระแสที่ไหลมีคาเทากับ dq i dt = คูลอมบตอวินาที (C/s) (1-2) หนวยที่ใชวัดปริมาณกระแสเรียกวา แอมแปร (amperes) หรือ A โดย 1 แอมแปรมีคาเทากับ 1 คูลอมบตอวินาที หนวยของกระแสนี้ไดรับการ ตั้งชื่อขึ้นเพื่อเปนเกียรติแก André-Marie Ampère กระแส 1 แอมแปร คือ กระแสที่เกิดจากประจุปริมาณ +1 คูลอมบ เคลื่อนที่ผานระนาบอางอิงระนาบหนึ่งใน 1 วินาที i รูปที่ 1.1 การไหลของกระแสที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุลบผานพื้นที่หนาตัดของสาย ทองแดง ■■ ตัวอยางที่ 1-1 ถามีอิเล็กตรอนจํานวน 1012 ตัว ไหลผานระนาบอางอิงหนึ่งในเวลา 1 ไมโครวินาที จงหาคาของ กระแสไฟฟาในสถานะอยูตัว วิธีทํา จากนิยามของกระแสในสมการ (1-2) dq q i dt t Δ = = Δ André-Marie Ampère (ค.ศ. 1775–1836) นักคณิตศาสตร และนักฟสิกสชาวฝรั่งเศส
7.
บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา
7 ( )19 12 6 1.602 10 10 0.16 A 10 − − − × × = = − หมายเหตุ : เนื่องจากการนิยามกระแสพิจารณาจากทิศการไหลของพาหะที่เปนประจุบวก แตใน กรณีโลหะกระแสเกิดจากการไหลของพาหะที่เปนประจุลบ ดังนั้น ในโลหะทิศการไหลของ กระแสจะเปนทิศตรงกันขามกับทิศการไหลของพาหะประจุลบเสมอ การนิยามกระแสในวงจรไฟฟานอกจากจะตองระบุคาหรือปริมาณของกระแสแลว จําเปนตองกําหนดทิศทางการไหลของกระแสดวย และโดยทั่วไปนิยมใชลูกศรเพื่อแสดงทิศ ทางการไหลของกระแส ดูตัวอยางในรูปที่ 1.2 ประกอบ พิจารณารูปที่ 1.2 (ก) มีการระบุคากระแส 5 Ai = พรอมกับลูกศรที่มีทิศทางจากซายไปขวา การนิยามกระแสตามนี้มีความหมายวา มี กระแสไฟฟาขนาด 5 A ไหลจากจุด a ไปยังจุด b ในทางกลับกันรูปที่ 1.2 (ข) ระบุวากระแสมีคา เปนลบ กลาวคือ 5 Ai = − โดยทิศทางลูกศรเหมือนเดิมคือจากซายไปขวา การนิยามกระแสแบบนี้ มีความหมายวา มีกระแสไฟฟาขนาด 5 A ไหลจากจุด b ไปยังจุด a สําหรับรูปที่ 1.2 (ค) มีการ ระบุคากระแส 5 Ai = พรอมกับลูกศรที่มีทิศทางจากขวาไปซาย การนิยามแบบนี้มีความหมาย เดียวกันกับรูปที่ 1.2 (ข) คือมีกระแสไฟฟาขนาด 5 A ไหลจากจุด b ไปยังจุด a a b 5 Ai = a b 5 Ai = − a b 5 Ai = (ก) (ข) (ค) รูปที่ 1.2 ตัวอยางการนิยามกระแสที่ไหลผานองคประกอบในวงจรไฟฟาโดยใชลูกศรกํากับ ทิศทาง นอกจากนี้อาจใชดรรชนีลาง 2 ตัว (double subscript) แทนการใชลูกศรเพื่อแสดงทิศทางที่ กระแสไหลก็ไดเชนกัน ดูตัวอยางในรูปที่ 1.3 ซึ่งเปนนิยามการไหลของกระแสไฟฟาที่เทียบเทา กับการนิยามในตัวอยางที่ 1-2 ทุกประการ (ใหเทียบรูปตอรูป) โดย abi หมายถึงกระแสไหลจากจุด a ไปยังจุด b และ bai หมายถึงกระแสไหลจากจุด b ไปยังจุด a และสามารถเขียนไดวา baab ii −= อยางไรก็ตาม การนิยามกระแสโดยใชดรรชนีลาง 2 ตัว จะจํากัดอยูเฉพาะกับ
8.
8 ทฤษฎีวงจรไฟฟา Alessandro Volta
(ค.ศ. 1745–1827) นักฟสิกสชาว อิตาลี องคประกอบที่อยูระหวางขั้ว 2 ขั้วที่ระบุเทานั้น ไมสามารถใชในการการวิเคราะหวงจรจริงได นอกจากนั้นยังไมเอื้อตอนิยามในการวิเคราะหคากําลังไฟฟาซึ่งจะกลาวถึงในหัวขอถัดไป การ นิยามกระแสโดยใชดรรชนีลาง 2 ตัวอาจใชเปนตัวชวยเพื่อความชัดเจนในการอธิบายการไหลของ กระแสระหวางขั้ว 2 ขั้วเทานั้น a b 5 Aabi = a b 5 Aabi = − a b 5 Abai = (ก) (ข) (ค) รูปที่ 1.3 ตัวอยางการนิยามกระแสที่ไหลผานองคประกอบในวงจรไฟฟาโดยใชดัชนีลาง 2 ตัว 1.2.3 แรงดัน แรงดันไฟฟา (electric voltage) คือ งานที่ใชในการเคลื่อน ประจุปริมาณ +1 คูลอมบ จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ตัวอยางเชน การเคลื่อนประจุ 1q = + คูลอมบ จากจุด a ไปยัง b สามารถแสดงได ในรูปที่ 1.4 ดังนั้น แรงดันจึงเขียนเปนความสัมพันธไดเปน ab dW v dq = จูลตอคูลอมบ (J/C) (1-3) หนวยที่ใชวัดแรงดันเรียกวา โวลต (volts) หรือ V โดยแรงดัน 1 โวลต มีคาเทากับ 1 จูลตอคูลอมบ หนวยของแรงดันนี้ไดรับการตั้งชื่อขึ้น เพื่อเปนเกียรติแก Alessandro Volta (ค.ศ. 1745–1827) นักฟสิกสชาว อิตาลี ผูที่ไดรับการขนานนามวาเปนตนคิดแบตเตอรี่ รูปที่ 1.4 ตัวอยางเสนทางการเคลื่อนที่ของประจุ q+ ระหวางจุด a และ b
9.
บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา
9 ■■ ตัวอยางที่ 1-2 ถาใชพลังงานปริมาณ 136 จูล ในการเคลื่อนที่อิเล็กตรอนจํานวน 18 8.5 10× ตัวจากจุด a ไปยังจุด b ในวงจรไฟฟา ตามที่แสดงในรูปที่ 1.5 จงหาคาแรงดันไฟฟาหรือคาความตางศักย (potential difference) ระหวางจุด ab ทั้งสอง วิธีทํา จากนิยามในสมการ (1-3) จะได ( )( )18 19 136 100 V 8.5 10 1.60 10 abv − = = × × การนิยามแรงดันในวงจรไฟฟานอกจากจะตองระบุคาหรือปริมาณของแรงดันแลว จําเปนตองกําหนดขั้วบวก (+) และขั้วลบ (–) ใหกับองคประกอบดวย ดังแสดงตัวอยางในรูปที่ 1.5 (ก) 5 Vv = หมายถึงคาแรงดันที่จุด a เมื่อเทียบกับจุด b มีคาเทากับ 5 V ในทางกลับกัน ถา v มี คาเปนลบ (–) เชน 5 Vv = − ดังแสดงในรูปที่ 1.5 (ข) แสดงวาศักยไฟฟาที่จุด a เทียบกับจุด b มี คา 5 V− ซึ่งมีความหมายเทากับศักยไฟฟาที่จุด b เทียบกับจุด a มีคา 5 V ดังแสดงในรูปที่1.5 (ค) [สังเกตขั้วบวก (+) และขั้วลบ (–) ในกรณีหลังนี้] a b 5 Vv = a b 5 Vv = − a b 5 Vv = (ก) (ข) (ค) รูปที่ 1.5 ตัวอยางการนิยามแรงดันที่ตกครอมองคประกอบในวงจรไฟฟา นอกจากนี้อาจใชดรรชนีลาง 2 ตัว (double subscript) เพื่อแสดงขั้วขององคประกอบแทน การใชเครื่องหมายบวก (+) และลบ (–) กํากับก็ได ดังแสดงในรูปที่ 1.6 ซึ่งเปนการนิยามคา แรงดันไฟฟาระหวางจุด a และ b ที่เทียบเทากับการนิยามในตัวอยางที่ 1-5 ทุกประการ (ให เทียบรูปตอรูป) โดย abv หมายถึงคาศักยไฟฟาที่จุด a เมื่อเทียบกับคาศักยไฟฟาที่จุด b หรือ bav หมายถึงคาศักยไฟฟาที่จุด b เทียบกับคาศักยไฟฟาที่จุด a และสามารถเขียนไดวา baab vv −= จะเห็นวาเมื่อนิยาม abv แลว a คือขั้วบวก (+) b คือขั้วลบ (–) ในทางตรงขามเมื่อนิยาม bav แลว
10.
10 ทฤษฎีวงจรไฟฟา b คือขั้วบวก
(+) a คือขั้วลบ (–) การนิยามแรงดันโดยใชขั้วและดรรชนีลาง 2 ตัวรวมกันทําให เกิดความชัดเจนในการอธิบายแรงดันระหวางขั้ว 2 ขั้วไดชัดเจนมากขึ้น a b 5 Vabv = a b 5 Vabv = − a b 5 Vbav = (ก) (ข) (ค) รูปที่ 1.6 ตัวอยางการนิยามแรงดันที่ตกครอมองคประกอบในวงจรไฟฟา (แบบใชดรรชนีลาง 2 ตัว) 1.2.4 กําลังไฟฟา กําลังไฟฟา (electric power) คือ อัตราการทํางานหรือปริมาณ งานที่ทําตอหนึ่งหนวยเวลา ดังนั้น กําลังไฟฟาจึงเขียนเปน ความสัมพันธไดเปน dW P dt = จูลตอวินาที (J/s) (1-4) หนวยที่ใชวัดกําลังเรียกวา วัตต (watts) หรือ W โดยกําลัง 1 วัตตมีคา เทากับ 1 จูลตอวินาที หนวยของกําลังนี้ไดรับการตั้งชื่อขึ้นเพื่อเปน เกียรติแก James Watt (ค.ศ. 1736–1819) นักประดิษฐและวิศวกร เครื่องกลชาวสก็อต ผูที่ประสบความสําเร็จในการทําใหเครื่องจักร ไอน้ํามีประสิทธิภาพสูง กําลังไฟฟา P ที่เกิดขึ้นกับองคประกอบในวงจรไฟฟาหนึ่งมีความสัมพันธกับแรงดันที่ ตกครอมและกระแสที่ไหลผานองคประกอบดังกลาวดังนี้ dW dW dq P dt dq dt ⎛ ⎞⎛ ⎞ = = ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠ (1-5) จากนิยามกระแสในสมการ (1-2) และนิยามของแรงดันในสมการ (1-3) จะไดวา P vi= (1-6) เมื่อพิจารณานิยามของกระแสและแรงดันไปพรอมกัน จะเห็นวาเมื่อประจุไฟฟาบวก 1 คู ลอมบ ถูกขับดวยพลังงานใหเคลื่อนที่จาก a ไป b คากระแสจาก a ไป b ( )abi และแรงดันตก James Watt (ค.ศ. 1736– 1819) นักประดิษฐและ วิศวกรเครื่องกลชาวสก็อต
Baixar agora