หน่วยที่ 1 วงจรไฟฟ้า

             พลังงานไฟฟ้า  เป็นพลังงานรูปหนึ่งเกิดจากประจุไฟฟ้าหรือการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าจึงนำไปใช้ในอุปกรณ์ต่างๆได้มากมาย และเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานรูปแบบอื่นๆ ได้ตามความต้องการของผู้ใช้ผ่านทางอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

              อิเล็กทรอนิกส์ คือ การควบคุมการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าเพื่อให้ได้ปริมาณหรือทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าตามที่ต้องการ อุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์มีหลายชนิดเช่น หลอด LED

ประจุไฟฟ้า

             เกิดกับวัตถุ 2 ชนิดคือ ประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบ หรือ เรียกสั้นๆว่า ประจุบวก และประจุลบ โดยแรงระหว่างประจุมี 2 ชนิดคือ แรงดูด และ แรงผลัก โดยประจุชนิดเดียวกันจะผลักกัน ส่วนประจุต่างชนิดกันจะดูดกัน อาจเขียนทิศของแรงกระทำระหว่างอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าได้ดังต่อไปนี้

             ต่อมาพบว่า วัตถุทุกชนิด ประกอบด้วยอะตอม โดยอะตอมประกอบด้วย  นิวเคลียส ซึ่งเป็นแกนกลางของอะตอม ประกอบด้วยประจุไฟฟ้าบวกเรียกว่า โปรตอน และอนุภาคที่มีไม่มีประจุ เรียกว่า นิวตรอน อิเล็กตรอน มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ วิ่งวนอยู่รอบๆ นิวเคลียส ด้วยพลังงานที่คงตัวค่าหนึ่ง

พลังงานไฟฟ้า แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

                    1.  ไฟฟ้าสถิต (Static electricity หรือ Electrostatic Charges) ซึ่งเกิดจากการนำวัตถุ 2 ชนิด มาขัดถูหรือเสียดสีกัน วัตถุแต่ละชนิดจะมีประจุไฟฟ้าบวก ( + ) และประจุไฟฟ้าลบ ( - ) อยู่ในตัวเท่า ๆ กัน เรียกว่า เป็นกลาง เมื่อเกิดเสียดสีขึ้นประจุไฟฟ้าลบ ( - ) ที่เบากว่าประจุไฟฟ้าบวก ( + ) ก็จะเคลื่อนที่ระหว่างวัตถุทั้งสอง ทำให้แสดงอำนาจไฟ-ฟ้าขึ้นประจุไฟฟ้าในวัตถุทั้งสอบก็จะไม่เป็นกลางอีกต่อไป วัตถุชนิดหนึ่งแสดงประจุไฟฟ้าบวกและอีกชนิดหนึ่งแสดงประจุไฟฟ้าลบ พลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดแรงดูดหรือแรงผลัก ถ้านำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันมาใกล้กันจะเกิดแรงผลักแต่ถ้ามีประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันจะเกิดแรงดูดซึ่งกันและกัน

                   2. ไฟฟ้ากระแส  (Current  Electricity) เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้า ไฟฟ้ากระแส แบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ

                              2.1     ไฟฟ้ากระแสตรง  (Direct  Current = D.C.) เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าไปทางเดียวกันตลอดเวลา คือจะไหลจากขั้วบวกไปขั้วลบ เช่น กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่  ถ่านไฟฉาย  และเซลล์สุริยะ เป็นต้น 

                              2.2    ไฟฟ้ากระแสสลับ  (Alternating Current = A.C.) เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าไหลกลับไปกลับมาอย่างรวดเร็วตลอดเวลาระหว่างขั้วบวกกับขั้วลบ เป็นกระแสไฟฟ้าที่เราใช้ตามอาคารบ้านเรือน เป็นไฟฟ้าที่เกิดจากการหมุนของไดนาโมกระแสสลับจากเครื่องจักรหรือแหล่งพลังงานอื่น ๆ เช่น พลังน้ำจากเขื่อน หรือพลังงานลม เป็นต้น

แหล่งกำเนิดไฟฟ้า

                       แหล่งกำเนิดไฟฟ้า  คือ แหล่งกำเนิดที่ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายทั้งสองของตัวนำอยู่ตลอดเวลาและทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำอยู่ตลอดเวลา ได้แก่ ถ่านไฟฉาย  แบตเตอรี่  เครื่องกำเนิดไฟฟ้า  เป็นต้น  ผู้ค้นพบไฟฟ้าสถิตครั้งแรก คือ นักปราชญ์กรีกโบราณท่านหนึ่งชื่อเทลิส(Philosopher Thales) แต่ยังไม่ทราบอะไรเกี่ยวกับไฟฟ้ามากนัก จนถึงสมัยเซอร์วิลเลี่ยมกิลเบอร์ค(SirWilliamGilbert)ได้ทดลองนำเอาแท่งอำพันถูกับผ้าขนสัตว์ปรากฏว่าแท่งอำพันและผ้าขนสัตว์สามารถดูดผงเล็ก ๆ ได้ปรากฏการณ์นี้คือการเกิดไฟฟ้าสถิตบน วัตถุทั้งสอง  แหล่งกำเนิดไฟฟ้า  ที่ควรทราบมีดังนี้

              -   เซลล์ไฟฟ้าเคมี  (eletrochemical  cell)
              -   เครื่องกำเนิดไฟฟ้า  (generator)
              -   คู่ควบความร้อน  (thermocouple)
              -   เซลล์สุริยะ (solar  cell)
              -   แหล่งกำเนิดไฟฟ้าจากสิ่งมีชีวิต

เซลล์ไฟฟ้าฟ้าเคมี

         เซลล์ไฟฟ้าเคมี ประกอบด้วย  ขั้วไฟฟ้าบวก  ขั้วไฟฟ้าลบและสารเคมีภายในเซลล์  เมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ จะทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างขั้วเซลล์    เมื่อต่อเซลล์ไฟฟ้าเคมีเข้ากับวงจรไฟฟ้า    จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าใน
วงจรได้

เซลล์ไฟฟ้าเคมี แบ่งออกได้  2  ประเภท  ได้แก่      1.  เซลล์ปฐมภูมิ   (primary  cell)    โดยลักษณะของ เซลล์ไฟฟ้าปฐมภูมิเมื่อใช้ไปนานๆ   ความต่างศักย์ไฟฟ้าจะลดลง   จนกระทั่งใช้ต่อไปไม่ได้    เช่น  ถ่านไฟฉายทั่วๆ ไป       2.  เซลล์ทุติยภูมิ   (secondary  cell)   เมื่อใช้ไฟฟ้าลดลงแล้ว   สามารถทำให้ความต่างศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นได้   โดยการอัดไฟ  หรือประจุไฟ  (charge)   เช่น  แบตเตอรี่รถยนต์         เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า  เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้า  โดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า  เช่น  ไดนาโม   หลักการทำงาน   เมื่อทำให้แกนไดนาโมหมุน  จะเกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสองของไดนาโม

ไดนาโม

คู่ควบความร้อน (thermocouple)

                  คู่ควบความร้อน  เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่ประกอบด้วยโลหะ  2  ชนิด  โลหะหนึ่งพร้อมที่จะให้อิเล็กตรอนอิสระ มากกว่าอีกโลหะหนึ่ง  เช่น  เมื่อนำทองแดงและเหล็ก  มาต่อปลายทั้งสองข้างเข้าด้วยกัน  ดังรูป  ทำให้ปลายทั้งสองมีอุณหภูมิต่างกัน   ปลายข้างหนึ่งเย็นปลายอีกข้างหนึ่งร้อน   จึงเป็นเหตุให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าขึ้น   ปรากฏการณ์นี้  เรียกว่า  Thermoelectric  effect   ทำให้มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเล็กน้อย   คู่ควบความร้อนสามารถนำไปสร้างเป็นอุปกรณ์วัดอุณหภูมิที่เรียกว่า  เทอร์มอมิเตอร์คู่ควบความร้อน  ซึ่งใช้วัดในที่ที่มีอุณหภูมิ   เช่น  ในเตาอบ  เป็นต้น

เซลล์สุริยะ (solar  cell)

                เซลล์สุริยะ  เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่สามารถแปลงรูปพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง  โดย ทั่วไปเซลล์สุริยะ      ประกอบด้วยแผ่นกึ่งตัวนำ  2  ชั้น    ดังรูป    ชั้นบนทำด้วยซิลิคอนผสมฟอสฟอรัสและชั้นล่าง ทำด้วยซิลิคอนผสมโบรอน      ชั้นบนจะบางกว่าชั้นล่าง     เพื่อให้แสงอาทิตย์สามารถส่องทะลุผ่านไปถึงชั้นล่างได้แสงอาทิตย์จะเป็นตัวทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้า    เมื่อต่อวงจรไฟฟ้า   ดังรูป    จะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลออกจาก แผ่นบนผ่านหลอดไฟ    ซึ่งจะสว่างได้    แล้วกระแสจะไหลกลับเข้าที่แผ่นล่าง   กระแสไฟฟ้าจะมากหรือน้อยขึ้นกับ ความเข้มของแสงอาทิตย์ที่ต่อกระทบเซลล์  ถ้าความเข้มของแสงอาทิตย์มากจะได้กระแสมาก   เซลล์สุริยะถูกนำมา ใช้งานในหลายด้าน   เช่น   นาฬิกา  เครื่องคำนวณ   และแม้กระทั่งดาวเทียม  ได้แก่  ดาวเทียมไทยคม  เป็นต้น                        

แหล่งกำเนิดไฟฟ้าจากสิ่งมีชีวิต

              จากการศึกษาพบว่าสัตว์บางชนิด   เช่น  ปลาไหลไฟฟ้า  สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้  เมื่อมันตกใจศัตรู  โดยมีเซลล์พิเศษ  สามารถทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างหัวกับหางของมัน   ซึ่งบางครั้งอาจมีความต่างศักย์สูงเป็นร้อยๆ โวลต์  นอกจากปลาไหลไฟฟ้าแล้ว  นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่ามีความต่างศักย์ไฟฟ้าเกิดขึ้นในสัตว์อื่นๆ อีก   รวมทั้งในร่างกายของมนุษย์ด้วย    ถ้าวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดบนร่างกายของมนุษย์     เช่น    ที่แขนและขา  จะพบว่า มีความต่างศักย์ไฟฟ้าเกิดขึ้นทุกครั้งที่หัวใจเต้น จากความรู้นี้ได้นำมาพัฒนาสร้างเครื่องช่วยหัวใจที่เรียกว่า   “อิเล็กโทรคาร์ดิโอกราฟ”  (electrocardiograph)  ซึ่งช่วยให้แพทย์สามารถวิจัยโรคหัวใจได้อย่างถูกต้อง

การต่อวงจรไฟฟ้า

     ตามปกติวงจรไฟฟ้าใด ๆ จะมีความเปลี่ยนแปลงและคุณสมบัติต่อกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันไป ตามแต่ วิธีการต่อวงจรนั้น ๆ และตามการเปลี่ยนแปลงตัวต้านทานหรืออุปกรณ์ไฟฟ้านั้นด้วย ซึ่งเรามีวิธีการต่อวงจรไฟฟ้าได้ 3 แบบ คือ  
     1. การต่อแบบอนุกรม (Series Circuit)
     2. การต่อแบบขนาน (Parallel Circuit)
     3. การต่อแบบผสม (Compound Circuit)

 1. วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม หมายถึง การนำอุปกรณ์ไฟฟ้ามาต่อเรียงลำดับกันไป โดยนำปลายด้านใดด้านหนึ่งของอุปกรณ์ตัวที่หนึ่งมาต่อกับอุปกรณ์ตัวที่สอง จากนั้นนำปลายที่เหลือของอุปกรณ์ที่สอง ไปต่อกับอุปกรณ์ตัวที่สาม และต่อในลักษณะที่เรียงกันไปเรื่อย ๆ จนถึงอุปกรณ์ตัวสุดท้ายให้ต่อปลายที่เหลือเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า

2. วงจรไฟฟ้าแบบขนาน หมายถึง การนำอุปกรณ์ไฟฟ้าตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปมาต่อเรียงแบบขนานกัน โดยนำปลายด้านเดียวกันของอุปกรณ์แต่ละตัวมาต่อเข้าด้วยกัน แล้วต่อปลายของอุปกรณ์แต่ละตัวที่ต่อกันแล้วนั้นเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า

                     จากตัวอย่างการต่อวงจรไฟฟ้าข้างต้น พบว่าหลอดไฟสองดวงที่เชื่อมต่อกันแบบขนานจะให้แสงสว่างรวมทุกหลอดมากกว่า เพราะกระแสไฟฟ้าในวงจรมีปริมาณมากกว่า และถ้าหลอดไฟหลอดใดหลอดหนึ่งชำรุด หลอดไฟที่เหลือก็ยังคงสามารถใช้งานได้ เนื่องจากยังคงมีตัวนำไฟฟ้าหรือสายไฟฟ้าที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านหลอดไฟดวงอื่นได้ครบวงจร แตกต่างจากการต่อหลอดไฟแบบอนุกรม ซึ่งหากมีหลอดไฟดวงใดดวงหนึ่งใช้งานไม่ได้ ก็จะทำให้หลอดไฟที่เหลือไม่สามารถใช้งานได้ทั้งหมด เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านวงจร เพราะมีตัวนำไฟฟ้าหรือสายไฟเส้นเดียวกัน ซึ่งข้อแตกต่างของการต่อหลอดไฟแบบอนุกรมและแบบขนาน อาจสรุปได้ดังตารางต่อไปนี้

คุณลักษณะ	วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม	วงจรไฟฟ้าแบบขนาน
ความสว่างของหลอดไฟ รวมทุกหลอด	สว่างน้อย	สว่างมากกว่า
หลอดไฟดวงใดดวงหนึ่งชำรุด	หลอดไฟที่เหลือดับหมด	หลอดไฟที่เหลือยังสามารถใช้งานได้

การต่อแบบผสม (Compound Circuit)

             การต่อแบบผสม คือ การต่อวงจรทั้งแบบอนุกรมและแบบขนานเข้าไปในวงจรเดียว การต่อแบบนี้ โดยทั่วไปไม่นิยมใช้กัน เพราะเกิดความยุ่งยาก จะใช้กันแต่ในทางด้านอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนใหญ่ เช่น ตัวต้านทานตัวหนึ่ง ต่ออนุกรมกับตัวต้านทานอีกตัวหนึ่ง แล้วนำตัวต้านทานทั้งสองไปต่อขนานกับตัวต้านทานอีกชุดหนึ่ง ดังในรูป 

โพรโทบอร์ด (Protoboard)

รูปที่ 3.1 โพรโต้บอร์ด (Protoboard) หรือเบรดบอร์ด (Breadboard)

           โพรโทบอร์ด (Protoboard) หรืออาจจะเรียกทับศัพท์ว่า เบรดบอร์ด (Breadboard) สำหรับในประเทศไทยมักจะนิยมใช้คำว่า โพรโทบอร์ด หรือบางครั้งเพี้ยนเป็นคำว่า โฟโต้บอร์ด แต่หากนำคำว่า โฟโต้บอร์ด ไปค้นหาในเว็บต่างประเทศ จะไม่พบข้อมูลใด ๆ เลย เนื่องจากมีเพียงประเทศไทยประเทศเดียวที่ใช้คำว่า โฟโต้บอร์ด ส่วนคำว่า โพรโทบอร์ด เป็นคำที่หลาย ๆ ประเทศนิยมใช้ แต่หากจะให้เป็นสากล เรียกว่า เบ-รดบอร์ด จะทำให้เข้าใจตรงกันได้ทุกชาติ

โพรโทบอร์ด เป็นอุปกรณ์ที่จะช่วยให้สามารถเชื่อมต่อวงจรเพื่อทดลองง่ายขึ้น ลักษณะของบอร์ดจะเป็นพลาสติกมีรูจำนวนมาก ภายใต้รูเหล่านั้นจะมีการเชื่อมต่อถึงกันอย่างมีรูปแบบ เมื่อนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาเสียบ จะทำให้พลังงานไฟฟ้าสามารถไหลจากอุปกรณ์หนึ่ง ไปยังอุปกรณ์หนึ่งได้ ผ่านรูที่มีการเชื่อมต่อกันด้านล่าง พื้นที่การเชื่อมต่อกันของโพรโทบอร์ด จะแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ

• กลุ่มแนวตั้ง เป็นกลุ่มที่เป็นพื้นที่สำหรับการเชื่อมต่อวงจร วางอุปกรณ์ จะมีช่องเว้นกลางกลุ่มสำหรับเสียบไอซีตัวถังแบบ DIP และบ่งบอกการแบ่งเขตเชื่อมต่อ
• กลุ่มแนวนอน เป็นกลุ่มที่มีการเชื่อมต่อกันในแนวนอน ใช้สำหรับพักไฟที่มาจากแหล่งจ่าย เพื่อใช้สำหรับเชื่อมต่อไฟจากแหล่งจ่ายเลี้ยงให้วงจรต่อไป และจะมีสี สัญลักษณ์สกรีนเพื่อบอกขั้วที่ของแหล่งจ่ายที่ควรนำมาพักไว้ โดยสีแดง จะหมายถึงขั้วบวก และสีดำ หรือสีน้ำเงิน จะหมายถึงขั้วลบ

          ขนาดของโพรโทบอร์ด นิยมบอกเป็นจำนวนจุดที่มีบนโพรโทบอร์ด เช่น โพรโต้บอร์ดขนาด 400 จุด โพรโต้บอร์ดขนาด 830 จุด เป็นต้นการใช้งานโพรโทบอร์ดนั้น จำเป็นจะต้องรู้วงจรที่จะต่อเสียก่อน จึงจะเริ่มนำอุปกรณ์วางลงบนโพรโทบอร์ดได้ ทั้งนี้การใช้โพรโทบอร์ดเพื่อทดลองวงจร สามารถทำได้หลายรูปแบบ ตัวอย่างดังรูปด้านล่างนี้ เป็นวงจรขับหลอด LED

ซึ่งจะสามารถนำวงจรไปต่อลงโพรโทบอร์ดได้หลายรูปแบบ ดังตัวอย่างต่อไปนี้

            การวางอุปกรณ์บนโพรโทบอร์ดที่ดี ควรคำนึงถึงความง่ายในการดูเป็นหลัก เช่น การวางตัวต้านทาน ให้วางตามแนวการอ่านค่าแถบสี คือวางแถบสีแรกไว้ทางซ้าย การวางตัวเก็บประจุ ควรวางให้หันหน้าออกจากบอร์ด และไม่ควรมีอุปกรณ์อื่นบังการมองค่า นอกจากนี้ สายที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างจุด ไม่ควรยาวเกินไป ไม่คดงอ สายตัวนำไม่ควรยาวเกินไป เนื่องจากสานที่ยาวเกินไปจะทำให้เสียบได้ไม่สนิท และอาจจะทำให้เกิดการลัดวงจรกันระหว่างแนวการเชื่อมต่อได้ ควรใช้สีของสายจั้มให้เหมาะสม เช่น สายไฟเลี้ยงบวก ใช้สีแดง สายไฟเลี้ยงลบ ใส่สีดำ เป็นต้น

สำหรับโพรโต้บอร์ดขนาด 830 จุด จะมีข้อควรระวังในกลุ่มการเชื่อมต่อแนวนอน เนื่องจากโพรโต้บอร์ดบางรุ่นจะมีการแบ่งช่องกลางจุดเชื่อมต่อแนวนอน ผู้เขียนแนะนำให้ใช้มัลติมิเตอร์ในการทดสอบก่อนใช้งาน

การต่อเซลล์ไฟฟ้า

             เซลล์ไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้นมาในรูปแบตเตอรี่ ถ่านไฟฉาย หรือแหล่งจ่ายไฟต่างๆ แต่ละเซลล์ไฟฟ้าสามารถผลิตแรงดันออกมาได้ต่ำ เซลล์ไฟฟ้าบางชนิดมีแรงดันเพียง 1.2V, 1.5V , 6V , 9V , 12V และ 24V เป็นต้น การนำเซลล์ไฟฟ้าไปใช้งานบางครั้งต้องการแรงดันมากขึ้น จึงจำเป็นต้องต่อเซลล์ไฟฟ้าเข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้แรงดัน กระแส และกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามต้องการ รูปและสัญลักษณ์ของเซลล์ไฟฟ้า แสดงดังรูป

การต่อเซลล์ไฟฟ้าต่อได้ 3 วิธีด้วยกันดังนี้

1.) การต่อเซลล์แบบอนุกรม (Series Cells)

2.) การต่อเซลล์แบบขนาน (Parallel Cells)

3.) การต่อเซลล์แบบผสม (Series - Parallel Cells)

การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบอนุกรม

ลักษณะคุณสมบัติของวงจรอนุกรม

1. ในวงจรหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจรอนุกรมจะมีกระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวเท่านั้น 

2. แรงดันตกคร่อมที่ความต้านทานแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันจะมีค่าเท่ากับแรงดันที่จ่ายให้กับวงจร 

3. ค่าความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจร เมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากับค่าความต้านทานรวมกันทั้งหมดในวงจร 

4. กำลังและพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจร เมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร

---

การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบขนาน

วงจรขนาน

    สำหรับค่าแรงดันไฟฟ้าในวงจรขนานที่ตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวนั้น มีค่าเท่ากับค่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมความต้านทานแต่ละตัวซึ่งมีค่าเท่ากับ 

VR1 = VR2 = VR3 = VR4 = VS = 9V

กระแสไฟฟ้าในวงจรขนาน

    กระแสไฟฟ้าภายในวงจรขนานจะมีหลายค่าด้วยกัน ทั้งนี้เนื่องจากทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ามีมากกว่า 1 ทิศทาง ดังนั้น การคำนวนหาค่ากระแสไฟฟ้าจึงใช้กฎของ Kerchhoff,s Current Law โดยมีวิธีการคำนวนสองวิธีคือ
1. กระแสไฟฟ้ารวมภายในวงจร ( IT ) จะมีค่าเท่ากับผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลแยกในแต่ละทิศทาง ( I1 + I2 + I3 + I4+…..) 

2. กระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าสู่จุดๆ หนึ่งจะมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากจุดๆ นั้นเสมอ

ลักษณะคุณสมบัติของวงจรขนาน

1. แรงดันที่ตกคร่อมที่อิลิเมนท์ หรือที่ความต้านทานทุกตัวของวงจรจะมีค่าเท่ากันเพราะว่าเป็นแรงดันตัวเดียวกันในจุดเดียวกัน 

2. กระแสที่ไหลในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านวงจรทั้งหมดหรือกระแสรวมของวงจร 

3. ค่าความนำไฟฟ้าในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับค่าความนำไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร 

4. กำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิลิเมนท์หรือค่าความต้านทานในแต่ละสาขาในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันก็จะมีค่าเท่ากับกำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร

การวัดแรงดันตกคร่อมของตัวต้านทานในวงจรขนาน

วงจรไฟฟ้าแสงสว่าง

           การที่จะทำให้เกิดแสงสว่างในวงจรไฟฟ้าได้นั้น ในวงจรจะต้องประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำหรับป้อนแรงดันและกระแสให้กับหลอดโดยผ่านสายไฟ โดยที่แหล่งจ่ายไฟฟ้าจะเป็นแบบไฟฟ้ากระแสนตรงหรือระแสสลับขึ้นอยู่กับชนิดของหลอดที่ต้องการใช้กับไฟฟ้าประเภทใด

วงจรแบบเปิดไฟจะดับ

วงจรแบบปิดไฟจะติด

    ถ้าเป็นไฟฟ้าที่ใช้ตามอาคารบ้านเรือน ต้องป้อนไฟฟ้ากระแสสลับให้กับหลอดไฟ โดยที่แหล่งจ่ายไฟคือโรงไฟฟ้าบริเวณเขื่อนต่าง ๆ จะผลิตกระแสไฟฟ้าแล้วส่งมาตามสายไฟฟ้าแรงสูงผ่านหม้อแปลงที่การไฟฟ้าสถานีย่อย เพื่อแปลงแรงดันให้ลดลงเหลือประมาณ 12,000 โวลท์ แล้วส่งต่อมายังสายไฟตามถนนสายต่าง ๆ ก่อนที่จะตอเข้าอาคารบ้านเรือน จะมีหม้อแปลงที่ใช้ในการแปลงไฟจาก 12,000 โวลท์ เป็น 220 โวลท์ 1 เฟส โดยที่สายไฟจะมี 2 เส้น คือ ไลน์ (Line) และ นิวตรอน (Neutral) ไลน์ เป็นสายไฟที่มีไฟ ส่วนนิวตรอน เป็นสายดินไม่มีไฟ สามารถทดสอบได้โดยใช้ไขควงเช็คไฟ ถ้าไฟติดที่เส้นใดแสดงว่าเป็นเส้นไลน์ นอกจากนี้ยังมีระบบไฟฟ้าที่จ่ายให้กับโรงงานอุตสาหกรรมประเภท 3 เฟส ซึ่งแรงเคลื่อนที่จ่ายอาจจะเป็น 220 โวลท์ หรือ 380 โวลท์ขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งาน โดยทั่วไปโรงงานอุตสาหกรรมจะต้องใช้ไฟมาก จึงจำเป็นที่จะต้องใช้ไฟแบบ 3 เฟส อาจจะมี 3 สาย หรือ 4 สาย ก็แล้วแต่ความต้องการใช้งาน

หลอดใส้

            โครงสร้างภายในประกอบด้วยไส้หลอดที่ทำมาจากทังสเตน, ก้านยึดใส้หลอด, ลวดนำกระแส , แผ่นฉนวนหักเหความร้อน,ฟิวส์,ท่อดูดอากาศ และขั้วหลอดแก้วจะบรรจุก๊าซเฉี่อย เช่น อาร์กอน หรือไนโตรเจน เพื่อไม่ให้หลอดที่ร้อยขณะป้อนกระแสไฟฟ้าไหลผ่านทำให้เกิดการเผาไหม้ไส้หลอดอาจจะขาดได้

หลอดฟลูออเรสเซนต์แบบต่างๆ

            เป็นหลอดไฟฟ้าที่นิยมใช้กันทั่วไป เพราะว่าให้แสงสว่างนวลสบายตา และมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าหลอดไส้ถึง 8 เท่า ลักษณะของหลอดเป็นรูปทรงกระบอก รูปวงกลมและตัวยู มีขนาดอัตราทนกำลัง 10 วัตต์, 20 วัตต์, 32 วัตต์, และ 40 วัตต์เป็นต้น ขนาด 40 วัตต์มีอายุการใช้ังาน 8,000 ถึง 12,000 ชั่วโมง ให้ความสว่างของแสงประมาณ 3,100 ลูเมน

การต่อใช้งานของหลอดฟลูออเรสเซนต์

การต่อหลอดแบบมีไส้

    การต่อวงจรใช้งานเริ่มจากต่อสายไฟ 220 VAC เข้ากับสวิตช์ แล้วต่อเข้าหลอดไฟ ส่วนสายไฟอีกเส้นหนึ่งต่อเข้าหลอดไฟโดยตรงเมื่อทำการปิดสวิตซ์จะมีกระแสไหลทำให้หลอดไฟติดเป็นการต่อวงจรใช้งานที่ง่ายกว่าหลอดประเภทอื่น ๆ หลอดไฟประเภทนี้มีขนาดอัตราทนกำลัง 25 วัตต์ 40 วัตต์ 60 วัตต์ และ 100 วัตต์ หลอดไส้ขนาด 40 วัตต์มีอายุการใช้งาน 1,250 ชั่วโมงให้แสงสว่าง 430 ลูเมน เป็นต้น