เนื้อหาวิชาวงจรไฟฟ้ากระแสตรง by Mr.NAPHATHR IN-UTHAI

แผนการสอนมุง เนนสมรรถนะอาชีพ บูรณาการปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง/คุณลักษณะ 3D หลักสูตรระยะสัน้ ประเภทวิชา ชางอุตสาหกรรม แผนกวิชาชางอิเล็กทรอนิกส รหัส 2104-2202

วิชา วงจรไฟฟากระแสตรง

จัดทําโดย นายณภรรทร อินอุทยั

วิทยาลัยการอาชีพนาทวี สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

คํานํา แผนการสอนวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง รหัส 2104-2202 เลมนี้ ไดเรียบเรียงขึน้ เพื่อใชใน การประกอบการเรียนการสอน ตามหลักสูตร ระยะสั้น ของสํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา แผนการสอนวงจรไฟฟากระแสตรง ศึกษาและปฏิบัติงานเกี่ยวกับแหลงกําเนิดไฟฟา กระแสตรง เชน เซลลไฟฟา แบตเตอรี่ หรือเครื่องกําเนิดไฟฟากระแสตรง ประกอบวงจรไฟฟาอนุกรม แบบขนาน และแบบผสม โดยใช อุปกรณประกอบวงจรเปน เซลลไฟฟา แบตเตอรี่ ตัว ต านทาน หลอดไฟ มอเตอรกระแสตรง รีเลย ใชเครื่องมือวัดที่เกี่ยวของวัดคาความสัมพัน ธของกระแส แรงดัน ความตานทาน ตามกฎของโอหม ทฤษฎีของเทเวนินและนอรตัน ประกอบและทดสอบวงจรบริดจ วงจร แบงแรงดันไฟฟา วงจรแบงกระแสไฟฟา กิจกรรมการเรียนการสอนเปนการจัดกิจกรรมการสอนแบบ ฐานสมรรถนะอาชีพและบูรณาการกับปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียงและมุงพัฒนาใหผุเรียนมีคุณลักษณะ 3D

ลงชื่อ……………………………………. (นายณภรรทร อินอุทัย ) ผูสอน

แผนการจัดการเรียนรู รหัสวิชา 2104-2202 ระดับชั้น ระยะสั้น จํานวน 2 หนวยกิต ภาคเรียนที่ 2

วิชา วงจรไฟฟากระแสตรง สาขาวิชา อิเล็กทรอนิกส จํานวน 72 ชั่วโมง ปการศึกษา 2556

จุดประสงครายวิชา 1. 2. 3. 4. 5.

เพื่อใหมีความเขาใจแหลงกําเนิดไฟฟากระแสตรงและพื้นฐานการวิเคราะหวงจร เพื่อใหมีทักษะในการอานแบบและประกอบวงจรไฟฟากระแสตรง เพื่อใหมีทักษะในการใชเครื่องมือวัดและทดสอบวัดคาตาง ๆ ในวงจรไฟฟากระแสตรง เพื่อใหมีความเขาในในการประยุกตวงจรไฟฟากระแสตรงไปใชในงานตาง ๆ เพื่อใหมีกิจนิสัยในการปฏิบัติงานดวยความละเอียดรอบคอบ ถูกตองและปลอดภัย

มาตรฐานรายวิชา 1. 2. 3. 4.

เขาใจหลักการวิเคราะหวงจรไฟฟากระแสตรง วัดและทดสอบแหลงกําเนิดไฟฟากระแสตรง วัดและทดสอบแหลงกําเนิดไฟฟากระแสตรงแบบผสม วัดและทดสอบแหลงกําเนิดไฟฟากระแสตรงดวยกฎและทฤษฎีตางๆ

คําอธิบายรายวิชา ศึกษาและปฏิบัติงานเกี่ยวกับแหลงกําเนิดไฟฟากระแสตรง เชน เซลลไฟฟา แบตเตอรี่ หรือเครื่องกําเนิดไฟฟากระแสตรง ประกอบวงจรไฟฟาอนุกรม แบบขนาน และแบบผสม โดยใช อุปกรณประกอบวงจรเปนเซลลไฟฟา แบตเตอรี่ ตัวตานทาน หลอดไฟ มอเตอรกระแสตรง รีเลย ใช เครื่องมือวัดที่เกี่ยวของวัดคาความสัมพันธของกระแส แรงดัน ความตานทาน ตามกฎของโอหม ทฤษฎี ของเทเวนินและนอรตัน ประกอบและทดสอบวงจรบริดจ วงจรแบงแรงดันไฟฟา วงจรแบงกระแสไฟฟา

หนวยการจัดการเรียนรู รหัส 2104-2202 4 ชั่วโมง/สัปดาห ลําดับที่ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

วิชา วงจรไฟฟากระแสตรง

ชื่อหนวยการเรียนรู แหลงกําเนิดไฟฟา เซลลไฟฟา กฎของโอหม วงจรไฟฟาแบบอนุกรม วงจรไฟฟาแบบขนาน วงจรไฟฟาแบบผสม กําลังไฟฟา วงจรแบงแรงดันและวงจรแบงแรงดัน กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ ทฤษฎีกระแสเมช แรงดันโนด ทฤษฎีการวางซอน ทฤษฎีเทวินิน ทฤษฎีนอรตัน วงจรบริดจแบบวีตสโตน การถานโอนกําลังไฟฟาสูงสุด รวม

จํานวน 2 หนวยกิต

จํานวนคาบ (ชม.) 4 4 4 4 4 4 8 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 72

ตารางวิเคราะหหนวยการเรียนรู รหัส 2104-2202 หนวยที่ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

วิชา วงจรไฟฟากระแสตรง

จํานวน 4 ชั่วโมง/สัปดาห

พฤติกรรมที่พึงประสงค พุทธิพิสัย ทักษะพิสัย จิตพิสัย แหลงกําเนิดไฟฟา 2 1 1 เซลลไฟฟา 1 2 1 กฎของโอหม 2 1 1 วงจรไฟฟาแบบอนุกรม 1 1 2 วงจรไฟฟาแบบขนาน 1 2 1 วงจรไฟฟาแบบผสม 2 1 1 กําลังไฟฟา 2 2 2 วงจรแบงแรงดันและวงจรแบงกระแส 1 1 2 กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ 1 2 1 กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ 2 2 2 ทฤษฎีกระแสเมช 1 1 2 วิธีแรงดันโนด 2 1 1 ทฤษฎีการวางซอน 2 1 1 ทฤษฎีเทวินิน 2 1 1 ทฤษฎีนอรตัน 1 2 1 วงจรบริดจแบบวีตสโตน 1 1 2 การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด 2 1 1 รวม 26 23 23 ชื่อหนวยการเรียนรู

จํานวนคาบ (ชม.) 4 4 4 4 4 4 4 8 4 4 4 4 4 4 4 4 4 72

ตารางวิเคราะหคําอธิบายรายวิชา รหัส 2104-2202

วิชา วงจรไฟฟากระแสตรง

หนวย ชื่อหนวยการเรียน และหัวขอเรื่อง 1. แหลงกําเนิดไฟฟา 1.1 แหลงกําเนิดไฟฟา 1.2 ไฟฟาสถิต 1.3 ไฟฟากระแส 1.4 ไฟฟากระแสตรง 1.5 ปฏิบัติการทดสอบแหลงกําเนิดไฟฟา

4 ชั่วโมง/สัปดาห

เวลาเรียน สัปดาหที่ คาบที่ ทฤษฎี ปฏิบัติ 1 1-4 4 -

2.เซลลไฟฟา 2.1 เซลลไฟฟา 2.2 การตอเซลลไฟฟา 2.3 การตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรม 2.4 การตอเซลลไฟฟาแบบขนาน 2.5 การตอเซลลไฟฟาแบบผสม

5-8

3. กฎของโอหม 3.1. กฎของโอหม 3.2. การใชกฎของโอหมคํานวณหาคา กระแสไฟฟา 3.3. การใชกฎของโอหมคํานวณหาคา แรงดันไฟฟา 3.4. การใชกฎของโอหคํานวณหาคาความ ตานทานไฟฟา

9-12

หนวย ชื่อหนวยการเรียน และหัวขอเรื่อง 4. วงจรไฟฟาแบบอนุกรม 4.1 การตอวงจรไฟฟาแบบอนุกรม 4.2 คุณสมบัติของวงจรอนุกรม 4.3 การคํานวณในวงจรอนุกรม 4.4 ปฏิบัติการทดลองวงจรไฟฟาแบบ อนุกรม 5. วงจรไฟฟาแบบขนาน 5.1 การตอวงจรไฟฟาแบบขนาน 5.2 คุณสมบัติของวงจรขนาน 5.3 การคํานวณในวงจรขนาน 5.4 ปฏิบัติการทดลองวงจรไฟฟาแบบ ขนาน 6. วงจรไฟฟาแบบผสม 6.1 การตอวงจรไฟฟาแบบผสม 6.2 วงจรไฟฟาแบบผสม อนุกรม – ขนาน 6.3 วงจรไฟฟาแบบผสม ขนาน – อนุกรม 6.4 คุณสมบัติของวงจรไฟฟาแบบผสม 6.5 การคํานวณในวงจรไฟฟาแบบผสม 6.6 ปฏิบัติการทดลองวงจรไฟฟาแบบ ผสม

สัปดาหที่ 4

เวลาเรียน คาบที่ ทฤษฎี 13-16 2

ปฏิบัติ 2

17-20

21-24

หนวย ชื่อหนวยการเรียน และหัวขอเรื่อง 7. กําลังไฟฟา 7.1 กําลังไฟฟาในวงจรไฟฟากระแสตรง 7.2 ตัวอยางการคํานวณหาคากําลังไฟฟา 7.3 ปฏิบัติการทดลองหากําลังไฟฟาที่โหลด

เวลาเรียน สัปดาหที่ คาบที่ ทฤษฎี ปฏิบัติ 7 25-28 2 2

8. วงจรแบงแรงดันไฟฟา 8.1 วงจรแบงแรงดันไฟฟาที่ไมมีโหลด 8.2 วงจรแบงแรงดันไฟฟา แบบมีโหลด 8.3 วงจรแบงกระแสไฟฟา 2 สาขา 8.4 วงจรแบงกระแสไฟฟา 3 สาขา

29-36

9. วงจรแบงกระแสไฟฟา 9.1 วงจรแบงกระแสไฟฟา 2 สาขา 9.2 วงจรแบงกระแสไฟฟา 3 สาขา 9.3 ตัวอยางการคํานวณ 9.4 ปฏิบัติการทดลองวงจรแบงกระแส

33-36

10. กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ 10.1 กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ 10.2 เมทริกซและดีเทอรมิแนนท 10.3 ตัวอยางการแกปญหาโจทย 10.4 ปฏิบัติการทดลองโดยใชกฎกระแสไฟฟา ของเคอรชอฟฟ

37-40

หนวย ชื่อหนวยการเรียน และหัวขอเรื่อง 11. กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ 11.1 กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ 11.2 ตัวอยางการคํานวณโดยใชกฎ แรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ 11.3 ปฏิบัติการทดลองโดยใชกฎ แรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ

สัปดาหที่ 11

เวลาเรียน คาบที่ ทฤษฎี 41-44 2

ปฏิบัติ 2

12. ทฤษฎีกระแสเมซ 12.1 ทฤษฎีกระแสเมช 12.2 สมมติกระแสไหลวน 12.3 สมการกรนะแส 12.4 ตัวอยางการคํานวณ ทฤษฎีกระแส เมช 12.5 ปฏิบัติทดลองตามทฤษฎีกระแสเมช

45-48

13. แรงดันโนด 13.1 โนด 13.2 โนดหลัก 13.3 โนดเปรียบเทียบ 13.4 แรงดันโนด 13.5 ตัวอยางการแกปญหาโจทย 13.6 ปฏิบัติการทดลองตามวิธีแรงดัน โนด

49-52

หนวย ชื่อหนวยการเรียน และหัวขอเรื่อง 14. ทฤษฎีการวางซอน 14.1 ทฤษฎีการวางซอน 14.2 การใชทฤษฎีการวางซอนวิเคราะห วงจร 14.3 ตัวอยางการคํานวณ โดยใชทฤษฎี การวางซอน 14.4 ปฏิบัติการทดลองทฤษฎีการวาง ซอน

สัปดาหที่ 14

เวลาเรียน คาบที่ ทฤษฎี 53-56 2

ปฏิบัติ 2

15. ทฤษฎีเทเวนิน 15.1 หลักการทฤษฎีของเทเวนิน 15.2 แรงดันเทเวนิน 15.3 ความตานทานเทเวนิน 15.4 วงจรสมมูลยเทเวนิน 15.5 คํานวณหาคาปริมาณทางไฟฟาดวย ทฤษฎีของเทเวนิน 15.6 ปฏิบตั ิการทดลองทฤษฎีของเท เวนิน

57-60

16. ทฤษฎีนอรตัน 16.1 หลักการทฤษฎีของนอรตัน 16.2 กระแสและความตานทานนอรตัน 16.3 วงจรสมมูลนอรตัน 16.4 หาคาปริมาณทางไฟฟาดวยทฤษฎี ของนอรตัน 16.5 ปฏิบัติการทดลองทฤษฎีของนอร ตัน

61-64

หนวย ชื่อหนวยการเรียน และหัวขอเรื่อง 17. วงจรบริดจแบบวีตสโตน 17.1 วงจรบริดจสภาวะสมดุล 17.2 วงจรบริดจสภาวะไมสมดุล 17.3 หลักการหาคาความตานทานไม ทราบคา 17.4 ตัวอยางการคํานวณ 17.5 ปฏิบัติการทดลองวงจรบริดจแบบ วีดสโตน 18. การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด 18.1 การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด 18.2 กราฟของกําลังไฟฟา 18.3 การแกปญหาวงจรไฟฟา 18.4 ปฏิบัติการทดลองวงจรเพื่อหา กําลังไฟฟา รวม

สัปดาหที่ 17

เวลาเรียน คาบที่ ทฤษฎี 65-68 2

69-72

ปฏิบัติ 2

ตารางวิเคราะหจุดประสงคการเรียนรู รหัส 2104-2202

วิชา วงจรไฟฟากระแสตรง

4 ชั่วโมง/สัปดาห

ระดับพฤติกรรมที่ตอ งการ หนวยที่

ชื่อหนวย/หัวขอยอย

แหลงกําเนิดไฟฟา - แหลงกําเนิดไฟฟา - ไฟฟาสถิต - ไฟฟากระแส - ไฟฟากระแสตรง - ปฏิบัติการทดสอบ แหลงกําเนิดไฟฟา

เซลลไฟฟา - เซลลไฟฟา - การตอเซลลไฟฟา - การตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรม - การตอเซลลไฟฟาแบบขนาน - การตอเซลลไฟฟาแบบผสม

ทักษะ จิต จํานวนคาบ พิสัย พิสยั (ชม.) 1 2 3 4 1 2 1 2 พุทธิพิสัย

/ / / / /

กฎของโอหม / / - กฎของโอหม - การใชกฎของโอหมคํานวณหาคา / /

/ / / /

ระดับพฤติกรรมที่ตอ งการ หนวยที่

ชื่อหนวย/หัวขอยอย

ทักษะ จิต จํานวนคาบ พิสัย พิสัย (ชม.) 1 2 3 4 1 2 1 2 พุทธิพิสัย

กระแสไฟฟา - การใชกฎของโอหมคํานวณหาคา / / แรงดันไฟฟา / / - การใชกฎของโอหคํานวณหาคา / / ความตานทานไฟฟา

วงจรไฟฟาแบบอนุกรม - การตอวงจรไฟฟาแบบอนุกรม - คุณสมบัติของวงจรอนุกรม - การคํานวณในวงจรอนุกรม - ปฏิบัติการทดลองวงจรไฟฟา แบบอนุกรม

/ / / /

วงจรไฟฟาแบบขนาน - การตอวงจรไฟฟาแบบขนาน - คุณสมบัติของวงจรขนาน - การคํานวณในวงจรขนาน - ปฏิบัติการทดลองวงจรไฟฟา แบบขนาน

/ / / /

/ / /

/ / / / / /

/ / / / /

/ / / /

ระดับพฤติกรรมที่ตอ งการ หนวยที่

ชื่อหนวย/หัวขอยอย

วงจรไฟฟาแบบผสม - การตอวงจรไฟฟาแบบผสม - การตอวงจรไฟฟาแบบผสม อนุกรม – ขนาน - การตอวงจรไฟฟาแบบผสมขนาน - อนุกรม - คุณสมบัตขิ องวงจรไฟฟาแบบ ผสม - การคํานวณในวงจรไฟฟาแบบ ผสม - ปฏิบัติการทดลองวงจรไฟฟาแบบ ผสม

กําลังไฟฟา - กําลังไฟฟาในวงจรไฟฟา กระแสตรง - ตัวอยางการคํานวณหาคา กําลังไฟฟา - ปฏิบัติการทดลองหากําลังไฟฟาที่ โหลด

ทักษะ จิต จํานวนคาบ พิสัย พิสัย (ชม.) 1 2 3 4 1 2 1 2 พุทธิพิสัย

/ / / /

/ /

/ / /

/ /

/ / /

/ /

/ / / / /

/ / / / / / / / / / / / /

/ / / / /

ระดับพฤติกรรมที่ตอ งการ หนวยที่

ชื่อหนวย/หัวขอยอย

วงจรแบงแรงดันไฟฟา และวงจรแบง กระแสไฟฟา - วงจรแบงแรงดันไฟฟาที่ไมมี โหลด - วงจรแบงแรงดันไฟฟา แบบมี โหลด - ตัวอยางการคํานวณ - ปฏิบัติการทดลองวงจรแบง แรงดัน - วงจรแบงกระแสไฟฟา 2 สาขา - วงจรแบงกระแสไฟฟา 3 สาขา - ตัวอยางการคํานวณ - ปฏิบัติการทดลองวงจรแบง กระแส

กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ - กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ - เมทริกซและดีเทอรมิแนนท - ตัวอยางการแกปญหาโจทย - ปฏิบัติการทดลองโดยใชกฎ กระแสไฟฟาเคอรชอฟฟ

ทักษะ จิต จํานวนคาบ พิสัย พิสัย (ชม.) 1 2 3 4 1 2 1 2 พุทธิพิสัย

/ /

/ / / /

/ /

/ / / /

/ / / / / / / /

/ / / /

/ / / / / /

/ / / /

ระดับพฤติกรรมที่ตอ งการ หนวยที่

ชื่อหนวย/หัวขอยอย

กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ - กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ - ตัวอยางการคํานวณโดยใชกฎ แรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ - ปฏิบัติการทดลองโดยใชกฎ แรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ

ทฤษฎีกระแสเมซ - ทฤษฎีกระแสเมช - สมมติกระแสไหลวน - สมการกระแส - ตัวอยางการคํานวณ ทฤษฎี กระแสเมช - ปฏิบัติทดลองตามทฤษฎีกระแส เมช

แรงดันโหนด - โหนด - โหนดหลัก - โหนดเปรียบเทียบ - แรงดันโหนด - ตัวอยางการแกปญหาโจทย - ปฏิบัติการทดลองตามวิธีแรงดัน โนด

ทักษะ จิต จํานวนคาบ พิสัย พิสัย (ชม.) 1 2 3 4 1 2 1 2 พุทธิพิสัย

/ / /

/ / / / / /

/ /

/ / / /

/ /

/ / /

/ / / / / /

/ / / / /

/ / / /

/ / / / / /

ระดับพฤติกรรมที่ตอ งการ หนวยที่

ชื่อหนวย/หัวขอยอย

ทฤษฎีการวางซอน - ทฤษฎีการวางซอน - การใชทฤษฎีการวางซอน วิเคราะหวงจร - ตัวอยางการคํานวณ โดยใชทฤษฎี การวางซอน - ปฏิบัติการทดลองทฤษฎีการวาง ซอน

ทฤษฎีเทเวนิน - หลักการทฤษฎีของเทเวนิน - แรงดันเทเวนิน - ความตานทานเทเวนิน - วงจรสมมูลยเทเวนิน - คํานวณหาคาปริมาณทางไฟฟา ดวยทฤษฎีของเทเวนิน - ปฏิบัติการทดลองทฤษฎีของเท เวนิน

ทฤษฎีนอรตัน - หลักการทฤษฎีของนอรตัน - กระแสและความตานทานนอร ตัน - วงจรสมมูลนอรตัน - หาคาปริมาณทางไฟฟาดวยทฤษฎี

ทักษะ จิต จํานวนคาบ พิสัย พิสัย (ชม.) 1 2 3 4 1 2 1 2 พุทธิพิสัย

/ / / /

/ /

/ / / / / / / / / / / /

/ /

/ / /

/ /

/ / /

/ / / /

/ / / / / /

/ / / /

/ / / / / /

ระดับพฤติกรรมที่ตอ งการ หนวยที่

ชื่อหนวย/หัวขอยอย

ทักษะ จิต จํานวนคาบ พิสัย พิสัย (ชม.) 1 2 3 4 1 2 1 2 พุทธิพิสัย

ของนอรตัน - ปฏิบัติการทดลองทฤษฎีของนอร ตัน

วงจรบริดจแบบวีตสโตน - วงจรบริดจสภาวะสมดุล - วงจรบริดจสภาวะไมสมดุล - หลักการหาคาความตานทานไม ทราบคา - ตัวอยางการคํานวณ - ปฏิบัติการทดลองวงจรบริดจ แบบบริดสโตน

การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด - การถายโอนกําลังงานไฟฟาสูงสุด - กราฟของกําลังไฟฟา - การแกปญหาวงจรไฟฟา - ปฏิบัติการทดลองวงจรเพื่อหา กําลังไฟฟา

/ / / / / /

/ /

/ / / /

/ / / / / / / / /

/ / / /

/ /

4 / /

หมายเหตุ พุทธิพิสัย จิตพิสัย ทักษะพิสัย

1 = ความจํา 2 = ความเขาใจ 3 = การนําไปใช 1 = การประเมินคุณคา 2 = การจัดระบบ 1 = การทําตามแบบ 2 = ทําจากการคิดวิเคราะห

4 = สูงกวา

การบูรณาการกับปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียงและคุณลักษณะ 3D หลักความพอประมาณ 1. ผูเรียนจัดสรรเวลาในการฝกปฎิบตั ิตามใบงานไดอยางเหมาะสม 2. ผูเรียนรูจกั ใชและจัดการวัสดุอุปกรณตางๆอยางประหยัดและคุมคา 3. ผูเรียนปฎิบัติตนเปนผูน ําและผูตามที่ดี หลักความมีเหตุผล 1. กลาแสดงความคิดเห็นอยางมีเหตุผล 2. คิดสิ่งใหมๆที่เกิดประโยชนตอตนเองและสังคม 3. มีความคิดวิเคราะหในการแกปญหาอยางเปนระบบ หลักความมีภูมิคุมกัน 1. มีการเตรียมความพรอมในการเรียนและการปฎิบัติงาน 2. แกปญ  หาเฉพาะหนาไดดวยตนเองอยางเปนเหตุเปนผล การตัดสินใจและการดําเนินกิจกรรมตางๆใหอยูในระดับพอเพียงหรือตามปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง นั้น ตองอาศัยทั้งความรูและคุณธรรมเปนพื้นฐาน ดังนี้ เงื่อนไขความรู 1. ใชวัสดุอยางประหยัดและคุมคา 2. ปฏิบัติงานดวยความละเอียดรอบคอบ 3. มีความรู ความเขาใจเกี่ยวกับหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง เงื่อนไขคุณธรรม 1. ปฎิบัติงานที่รับมอบหมายเสร็จตามกําหนด 2. มีความเพียรพยายามและกระตือรือรนในการเรียนแลการปฎิบัติงาน 3. ใหความรวมมือกับการทํากิจกรรมของสวนรวม อาสาชวยเหลืองานครูและผูอื่น การบูรณาการกับคุณลักษณะ 3 D แกผูเรียน ดานประชาธิปไตย(Democracy) 1. การรายงานหนาชั้นเรียนไดอยางอิสระ 2. การใหผูฟงและแสดงความคิดเห็นภายในชั้นเรียนไดอยางอิสระ

ดานคุณธรรมและจริยธรรมและความเปนไทย(Decency) 1. ปฎิบัติงานที่ไดรับมอบหมายเสร็จตามกําหนดเวลา 2. ใชวัสดุอุปกรณอยางคุมคา ประหยัด 3. มีความเพียรพยายามและกระตือรือรนในการเรียนแลการปฎิบัติงาน 4. ใหความรวมมือกับการทํากิจกรรมของสวนรวม อาสาชวยเหลืองานครูและผูอื่น ดานภูมิคุมกันภัยจากยาเสพติด(Drug) การปลูกฝงใหนักศึกษาเอาใจใสในการเรียนรูดูหนังสืออยางสม่ําเสมอ และสงเสริมให เลนกีฬาอยูเสมอเพื่อใหรางหายแข็งแรงความจําดี เปนการใชเวลาวางใหเปนประโยชน ซึ่ง สงผลทําหางไกลยาเสพติดอยางแทจริง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย แหลงกําเนิดไฟฟา

หนวยที่ 1 สอนครั้งที่ 1 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ แหลงกําเนิดไฟฟาเรียกวา พาวเวอร ซอรส (Power Source) เปนหัวใจหลักสําคัญในการ ทํางานของเครื่องใชไฟฟาตาง ๆ ซึ่งจะตองจายกระแสไฟฟา ไปยังอุปกรณไฟฟาตาง ๆ เชน หลอดไฟฟา วิทยุ โทรทัศน พัดลม มอเตอร และเครื่องใชไฟฟาอื่น ๆ แหลงกําเนิดไฟฟามีทั้งไฟฟาสถิตและไฟฟากระแส ไฟฟากระแสยังแบงเปนไฟฟากระแสตรง กระแสสลับ

จุดประสงคการเรียนรู จุดประสงคทั่วไป 1. เพื่อใหรูจักแหลงกําเนิดไฟฟา 2. เพื่อใหรูจัก ไฟฟาสถิตและไฟฟากระแส 3. เพือ่ ศึกษา ไฟฟากระแสตรงและแหลงกําเนิดไฟฟากระแสตรง 4. ปฏิบัติการวัดและทดสอบแหลงกําเนิดไฟฟา จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. บอกแหลงกําเนิดไฟฟาไดถกู ตอง 2. อธิบายลักษณะไฟฟาสถิตและไฟฟากระแสไดถูกตอง 3. อธิบาย ลักษณะไฟฟากระแสตรงและแหลงกําเนิดไฟฟากระแสตรง 4. ตอวงจรและทดสอบแหลงกําเนิดไฟฟาไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 1

ชื่อหนวยการสอน แหลงกําเนิดไฟฟา 1.1 แหลงกําเนิดไฟฟา พลังงานไฟฟา ได โดยอาศัยพลังงานรูปอื่น 6 รูป อันไดแก แรงเสียดทาน ความกดดัน ความรอน แสง แมเหล็ก และปฏิกิริยาเคมีซึ่งจะไดกลาวถึงรายละเอียดตอไป ดังนี้ 1.เกิดจากการเสียดทานขัดสี การเกิดไฟฟาชนิดนี้เกิดจากการนําสาร2ชนิดขัดสีกันสารที่เสียอิเล็กตรอน ไปมีประจุบวก สวนสารที่ไดรับอิเล็กตรอนจะเกิดประจุลบและบนสารทั้งสองจะมีประจุไฟฟาสถิต เกิดขึน้

วัตถุทุกชนิดเมื่อมีประจุไฟฟาสถิตจะมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันเสมอ ถาเราวางประจุตางกันใหติดกัน อิเล็กตรอนบนประจุลบจะวิ่ง (Discharge) เขาหาประจุบวกทันที ถาวัตถุนั้นมีประจุเปนจํานวนมาก อิเล็กตรอนจะกระโดดจากแทงลบสูแทงบวกกอนวัตถุจะสัมผัสกัน ลักษณะเชนนีจ้ ะทําใหเกิดการอารค (Arc) ของไฟฟาขึ้นเชนเดียวกับไฟฟาสถิตที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เชน ฟาแลบ และฟาผา 2. เกิดจากแรงกดอัด เมือ่ ออกแรงกดบนสารบางชนิด แรงที่กด ผานเนื้อสารเขาถึงอะตอมและไล อิเล็กตรอนหลุดจากวงโคจรไปตามทิศทางของแรง อิเล็กตรอนจะวิ่งจากผิดดานหนึ่งของสสารไปสูผิวลึก อีกดานหนึ่ง ดังนั้น ประจุบวกและลบก็จะเกิดขึ้นผิดทั้งสองดาน เมื่อคลายแรงกดลงอิเล็กตรอนจะวิง่ กลับ สูวงจรเดิมของมัน การตัดชิ้นสารพวกนีด้ วยวิธีการบางอยางสามารถที่จะควบคุมพื้นผิว ที่จะเกิดประจุได สารบางอยางจะมีปฏิกิริยาเมื่อไดรับแรงกดงอโคง สารบางอยางก็มีปฏิกิริยากับแรงบิด บิโซอิเล็กทริดซิต เปนชื่อใชเรียกการเกิดประจุไฟฟาโดยใชแรงกดอัดบิโซเปนคําที่มาจากภาษากรีก แปลวา ความดัน สารที่จะเกิดประจุไฟฟาเมื่อถูกแรงกดนั้นไดแก ผลึกของสารบางชนิด เชน หินควอตซ

แบเรียมติตาเนท หินควอตซ หินเขี้ยวหนุมาน ทูมาลิน และเกลือโรเซล เปนตน สารเหลานี้จะมีคุณสมบัติ พิเศษ คือ เมื่อไดรับแรงกดอัดจะทําใหเกิดไฟฟา ถาเรานําผลึกดังกลาวมาวางระหวางแผนโลหะ 2 แผน แลวออกแรงกดจะเห็นไดชัดจากเครื่องวัดกระแสไฟฟาวามีไฟฟาเกิดขึน้ ไฟฟาที่เกิดขึน้ จะมากหรือนอย ขึ้นอยูกับแรงทีก่ ดผลึกนั้น พลังงาน ไฟฟาที่ไดจากความกดอัดนี้จะมีกําลังต่ํามากจึงใชไดกับงานกําลังต่ํา เชน ไมโครโฟนผลึก (Crystal Microphone) หัวเข็มแผนเสียง (Phono Cardridges) และอุปกรณโซนาร 3. เกิดจากความรอน วิธีนี้ใชการเผาขัว้ โลหะใหรอนโดยใชอุปกรณที่เรียกวา เทอรโมคัปเปล ซึ่ง ประกอบดวยลวดทองแดง และลวดเหล็ก ซึ่งปลายขางหนึง่ ย้ําปลายใหติดกัน จะทําใหเกิดกระแสไฟฟา จํานวนกระแสไฟฟาจะมากหรือนอยขึ้นอยูก ับความแตกตางของอุณหภูมิระหวางโลหะทั้งสอง

เทอรโมคัปเปล ใชงานหลายอยางโดยเฉพาะกับวงจรไฟฟากําลังงานต่ํา ๆ เชน ใชเปนตัววัดความ แตกตางของอุณหภูมิโดยที่แรงดันไฟฟาที่เกิดจากประจุบนโลหะทั้งสองจะมากหรือนอยขึน้ อยูกับ อุณหภูมิของปลายชิ้นโลหะ2ชนิดซึ่งความแตกตางของอุณหภูมิมีคามากแรงดันไฟฟาที่เกิดขึ้นก็ยิ่งมีคา สูงจึงนําเทอรโมคัปเปลไปทําเปนตัวตรวจจับอุณหภูมใิ นงานอุตสาหกรรม 5. เกิดจากแสง แสงสวางเปนพลังงานรูปหนึ่ง ไฟฟาจากแสงไดถูกคนพบโดยนักฟสกิ ซชาว เยอรมัน ชื่อไฮนริช รูคอลฟ เฮิรท แสงประกอบขึ้นจากอนุภาคพลังงานเล็ก ๆ ที่เรียกวา โฟ ตอน เมื่อโฟตอนในลําแสงกระทบวัตถุ มันจะคลายพลังงานออกมา สําหรับสารบางชนิด พลังงานจากโฟตอนสามารถทําใหอะตอมปลอนอิเล็กตรอนออกมาได สารพวกนี้ไดแก โปแทสเซียม โซเดียมลิเทียม ซิลิเนียม เจอรมิเนียม แคดเมียร และตะกั่วซัลไฟต โซลาร เซลล เมื่อไดรับแสงสวางมาก ๆ จะกําเนิดแรงดันไฟฟาไดจํานวนมาก และเมื่อแสงสวางมี ความเขมขนลดลง แรงดันไฟฟาทีเ่ กิดขึ้นจะลดลงดวย

การใชเซลลแสดงอาทิตยเพื่อกําเนิดไฟฟานี้มีลักษณะการใชงานจะมีแผงของเซลลแสงอาทิตยขนาดใหญ เปนตัวกลางพลังงานแสงอาทิตยเปนพลังงานไฟฟาและเก็บพลังงานไฟฟาที่ไดสะสมไวในแบตเตอรี่แลว ผานเครื่องแปลงกระแสไฟฟาเปนไฟฟาทีใ่ ชงานไดโดยสงไปตามเสาสง ไฟฟา

5. ปฎิกริยาทางเคมี 5.1. นักวิทยาศาสตรชาวอิตาเลี่ยน ชื่อ อเลซซานโดร โวลตา ไดทําการทดลองและคนพบวาการนํา สารละลายอิเล็กโตรไลด ซึ่งประกอบดวย กรดซัลฟูริกและน้ํา ใสไวในโถแกว แลวนําแทงทองแดง จํานวน 1 แทง กับสังกะสี จํานวน 1 แทงจุมลงในสารละลายดังกลาว 5.2.เมื่อจุมโลหะ2ชนิดในสารละลายอิเล็กโตรไลตแลวจะทําใหเกิดประจุไฟฟาบวกขึ้นที่แทง ทองแดง และเกิดประจุไฟฟาลบขึน้ ที่แทงสังกะสี 5.3.อิเล็กตรอนจะถูกผลักใหวิ่งผานอิเล็กโตรไลทจากแผนหนึ่งถึงแผนหนึ่ง ทําใหแผนหนึ่งขาด อิเล็กตรอนและกลายเปนขัว้ บวก โลหะแผนลบจะกรอนลงไปทุกทีและที่ขั้วบวกจะเปนฟองแกสผุดขึ้น ในที่สุดแผนลบก็จะละลายหายไปหมด เซลลก็หมดอายุผลิตประจุไฟฟาไมได นอกจากจะเปลี่ยนแผนลบ ใหม 5.4.หลักการนีใ้ ชในถานไฟฉายและแบตเตอรี่ เมื่อทําการตรวจสอบโดยการวัดคาความตางศักยระ

ยะหางแทงทองแดงกับแทงสังกะสี ปรากฎวามีคาประมาณ 1.5 โวลต ดังนัน้ จึงนําเอาหลักการเกิดประจุ ไฟฟาจากปฏิกริ ิยาทางเคมีนี้ นํามาเปนหลักการเบื้องตนของแบตเตอรี่

6. เกิดจากอํานาจแมเหล็ก ไมเคิล ฟาราเดย นักวิทยาศาสตรชาวอังกฤษ เปนผูทําการทดลองคนพบ หลักการของแรงเคลื่อนไฟฟาเหนี่ยวนํา กลาวคือ ถานําเอาลวดตัวนําไฟฟาใหเคลื่อนที่ตดั ผาน สนามแมเหล็กหรือเสนแรงแมเหล็กเคลื่อนที่ผานลวดตัวนํา จะทําใหเกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนใน ลวดตัวนํา จึงมีผลทําใหเกิดความตางศักยขึ้นระหวางปลาย ทั้งสองของลวดตัวนํา จะทําใหเกิด แรงดันไฟฟาที่ปลายทั้ง 2 ขาง ของลวดตัวนํานัน้ เนื่องจากแรงดันไฟฟาที่เกิดจากการเหนี่ยวนําระหวาง สนามแมเหล็กกับเสนลวดตัวนําจึงเรียกวาแรงเคลื่อนไฟฟาเหนี่ยวนําหรือแรงดันไฟฟาเหนี่ยวนํา

1.2 ไฟฟาสถิต ไฟฟาสถิต คือ ไฟฟาที่เกิดจากการเสียดสีเมื่อเอาวัตถุบางอยางมาถูกันจะทําใหเกิดพลังงานขึ้น ซึ่งพลังงานนี้สามารถ ดูดเศษกระดาษหรือฟางขาวเบาๆได เชน เอาแทงยางแข็งถูกับผาสักหลาด หรือครั่ง ถูกับผาขนสัตว พลังงานที่เกิดขึ้น เหลานี้เรียกวา ประจุไฟฟาสถิต เมื่อเกิดประจุไฟฟาแลว วัตถุที่เกิด ประจุไฟฟานัน้ จะเก็บประจุไว แตในที่สุดประจุไฟฟา จะถายเทไปจนหมด วัตถุที่เก็บประจุไฟฟาไวนนั้ จะคายประจุอยางรวดเร็วเมื่อตอลงดิน ในวันที่มีอากาศแหงจะทําใหเกิด ประจุไฟฟาไดมาก ซึ่งทําให สามารถดูดวัตถุจากระยะทางไกลๆไดดี ประจุไฟฟาที่เกิดมีอยู 2 ชนิด คือ ประจุบวกและ ประจุลบ คุณสมบัติของประจุไฟฟา คือ ประจุไฟฟาชนิดเดียวกันจะผลักกันประจุไฟฟาตางชนิดกันจะดูดกัน

1.3 ไฟฟากระแส ไฟฟากระแสคือ การไหลของอิเล็กตรอนภายใน ตัวนําไฟฟาจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งเชน ไหลจาก แหลงกําเนิดไฟฟาไปสูแหลง ที่ตองการใชกระ แสไฟฟา ซึง่ กอใหเกิด แสงสวาง เมื่อกระแส ไฟฟาไหล ผานลวด ความตานทานสูงจะกอให เกิดความรอน เราใชหลักการเกิดความรอน เชนนีม้ าประดิษฐ อุปกรณไฟฟา เชน เตาหุงตม เตารีดไฟฟา เปนตน 1.4 ไฟฟากระแสตรง เปนไฟฟาที่มีทิศทางการไหลไปทางเดียวตลอดระยะเวลาที่วงจรไฟฟาปดกลาวคือกระแสไฟฟาจะ ไหลจากขั้วบวก ภายในแหลงกําเนิด ผานจากขัว้ บวกจะไหลผานตัวตานหรือโหลดผานตัวนําไฟฟาแลว ยอนกลับเขาแหลงกําเนิดทีข่ ั้วลบ วนเวียนเปนทางเดียวเชนนี้ตลอดเวลา การไหลของไฟฟากระแสตรง เชนนี้ แหลงกําเนิดที่เรารูจ ักกันดีคือ ถาน-ไฟฉาย ไดนาโม ดีซี เยนเนอเรเตอร เปนตน

กิจกรรมการเรียนรู 1. แนะนําตัวครูผูสอน ผูเรียน ชื่อ วิชา รหัสวิชา จุดประสงคของรายวิชา คําอธิบายรายวิชา เกณฑการประเมินผลทฤษฎี/ปฏิบัติ 2. นําเขาสูบทเรียนเกี่ยวกับแหลงกําเนิดไฟฟา/ประกอบการฉายแผนใส 3. อธิบาย แหลงกําเนิดไฟฟา ไฟฟาสถิต ไฟฟากระแส ไฟฟากระแสตรง ตอบคําถาม/ซักถาม ปญหา 4. ถามเกี่ยวกับไฟฟาสถิต ไฟฟากระแสมีลักษณะตางกันอยางไร 5. สรุป ตอบขอสงสัย คนควาเพิ่มเติม 6. ดูแลควบคุมการจัดแบงกลุม 7. แจกใบงาน/ใหคําแนะนําในการจัดกิจกรรมกลุม 8. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 2 9. ประเมินผลการเรียนของนักศึกษาในหนวยที1่ จากแบบทดสอบและใบประเมิน 10. ครูดูแลการทําความสะอาดเรียบรอยและปดหองปฏิบตั ิงานเมื่อไมใช 11. ครูบันทึกขอมูลเกี่ยวกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพื่อใหแกไขปญหาที่อาจเกิดขึ้นกับ กลุมอื่น ๆ ตอไปหรือความรูใ หมที่เกิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ แหลงกําเนิดไฟฟา ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ แหลงกําเนิดไฟฟา หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

สื่อการเรียนการสอน จากแผนการสอน ไดกําหนดสื่อการสอนที่ใชใหสอดคลองกับเนื้อหาหรือวัตถุประสงคไวดังนี้ ประเภทสื่อการสอน ( สิ่งพิมพ, โสตทัศน, หุนจําลองหรือของจริง )

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิ้มพรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึ่งอาตม และ จิราภรณ จันแดง,สมศักดิ์ แสงศรี.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศูนยสงเสริม-อาชีวะ, 2546. สื่อ - ซีดีการบรรยาย - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

การประเมินผล จากแผนการสอน วัดผลประเมินผล กอนการเรียน ขณะเรียน และหลังเรียน วิธีการ โจทยปญหาหรือหลักเกณฑ กอนเรียน

ขณะเรียน

หลังเรียน

1.สังเกตพฤติกรรมการปฏิบัติงานรายบุคคล/รายกลุม 2.สังเกตและประเมินผลพฤติกรรมดานคุณธรรม จริยธรรม คานิยม และ คุณลักษณะอันพึงประสงค 1.ใหนักเรียนมีสวนรวมในการอธิบายโดยการสาธิตหนาชัน้ เรียน 2.ประเมินตามแบบพฤติกรรมการปฏิบัติงานรายบุคคล/รายกลุม 1.ประเมินตามแบบพฤติกรรมการปฏิบัติงานรายบุคคล/รายกลุม 2.ประเมินตามแบบพฤติกรรมดานคุณธรรม จริยธรรม คานิยม และคุณลักษณะอัน พึงประสงค

วิธีการ เชน การสัมภาษณ, การถามตอบ, การสอบถาม, การทําแบบทดสอบ, การทําแบบ ฝกหัด, การรายงานผล, การปฏิบตั ิงาน, การตรวจสอบผลงาน ฯลฯ

สาระการเรียนรู แหลงกําเนิดไฟฟา

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ

กิจกรรม

ภาษาไทย คณิตศาสตร

นําเสนอผลงานกลุม คํานวณตามสูตร

ภาษาอังกฤษ

หาคําศัพท

วันที่......./........./......... สอนครั้งที.่ ..........สัปดาหท.ี่ ...........เรื่อง...................................................................

บันทึกหลังการสอน หลังจากไดทําการสอนเสร็จเรียบรอยแลว ควรพิจารณาสรุปประเมินผลการสอนครั้งนี้โดยทํา เครื่องหมาย / ลงในชอง ใช หรือ ไมใช หรือบันทึกใหคาํ แนะนําเพิ่มเติมก็ได พรอมรายงานตามลําดับขั้น เพื่อไดรับทราบ รายการหัวขอประเมิน ใช ไมใช หมายเหตุ 1. ทําการสอนไดครบตามวัตถุประสงค 2. นําเขาสูบทเรียนตรงตามที่กําหนด 3. สามารถดําเนินการสอนตามแผนการสอน 4. ใชสื่อการสอนครบตามแผนการสอน 5. ใชคําถามในระหวางการสอนไดครบ 6. อื่น ๆ (โปรดระบุ).........................................

บันทึกเพิ่มเติม ( ผลการใชแผนการสอน, ผลการเรียนของนักเรียน, ผลการสอนของครู ) .......................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................................................

ความคิดเห็นของอาจารยพี่เลี้ยง .......................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................... ลงชื่อ..................................... (นายภาณุวฒ ั น ปน หอม) ผูสอน

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

ลงชือ่ .................................. ( นายจักรพันธ ชินพัณณ ) หัวหนาแผนก ชางอิเล็กทรอนิกส

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย การตอเซลลไฟฟา

หนวยที่ 2 สอนครั้งที่ 2 ชัว่ โมง 4

สาระสําคัญ การตอเซลลไฟฟา หมายถึง การนําเซลลไฟฟามาตอเขาดวยกัน โดยปกติเซลลไฟฟา เชน ถานไฟฉายจะมีคาแรงดัน 1.5 โวลท การนําเอาเซลลไฟฟามาตอรวมกันเขา จะทําใหแรงเคลื่อนไฟฟา และ กระแสไฟฟาเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม มีวิธกี ารนําเซลลไฟฟามาตอ 3 วิธี 1.การตอแบบอนุกรม 2.การตอแบบขนาน 3.การตอแบบผสม

จุดประสงคการเรียนรู จุดประสงคทั่วไป 1.เพื่อศึกษาการตอเซลลไฟฟาอนุกรม 2.เพื่อศึกษาการตอเซลลไฟฟาแบบขนาน 3.เพื่อศึกษาการตอเซลลไฟฟาแบบผสม 4.เพื่อใหมีกิจนิสยั ในการคนควา 5.เพื่อปฎิบัติการตอเซลลไฟฟา จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1.เขาใจการตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรม 2.เขาใจการตอเซลลไฟฟาแบบขนาน 3.เขาใจการตอเซลลไฟฟาแบบผสม 4.ตอเซลลไฟฟาแบบตาง ๆ ไดถูกตอง

หนวยที่ 2

เนื้อหาสาระ ชื่อหนวยการสอน เซลลไฟฟา เซลลไฟฟา

เซลลไฟฟา ( Electric Cell )เปนแหลงจายไฟฟาชนิดหนึ่ง ไฟฟาที่ไดจากเซลลไฟฟา (Electric Cell ) จะเปนไฟฟากระแสตรง เชนถานไฟฉาย แบตเตอรี่ มีสัญลักษณดังรูปที่ 1

a. Cell

b. Battery

รูปที่ 1 สัญลักษณเซลลไฟฟาและแบตเตอรี่ การตอเซลลไฟฟา เซลลไฟฟา( Electric Cell ) หนึ่งเซลลจะใหแรงดันไฟฟา ( Voltage ) และกระแสไฟฟา ( Current ) คาหนึ่งคงที่ ถาโหลดตองการใชแรงดันไฟฟา และกระแสไฟฟา มากกวาเซลลหนึ่งเซลลจะจาย ใหได จึงตองนําเซลลไฟฟาหลายๆเซลลมาตอเขาดวยกัน - ถาโหลดตองการแรงดันไฟฟามากกวา เซลลหนึ่งเซลลจะจายใหไดจะตองนําเซลลไฟฟานั้น มาตอกันแบบอนุกรม ( Series Cell) - ถาโหลดตองการกระแสมากขึ้น จะตองนําเซลลไฟฟามาตอแบบขนาน ( Parallel Cell ) - ถาโหลดตองการทั้งแรงดันไฟฟาและกระแสไฟฟามากกวาเซลลหนึ่งเซลลจะจายใหได จะตองนําเซลลไฟฟามาตอกันแบบผสม ( Series Cell - Parallel Cell )

การตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรม ( Series Cell ) การตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรม เรียกการตอเซลลไฟฟาแบบ “ซีรี่ส” (Series ) คือการนําเอา เซลลไฟฟามาตอเรียงกัน โดยนําขั้วของเซลลไฟฟาที่มีขั้วตางกันมาตอเขาดวยกันแลวนําเอาขัว้ ที่เหลือไป ใชงาน ในการที่จะนําเซลลไฟฟามาตอกันแบบอนุกรม ( Series Cell) ควรเปนเซลลไฟฟา ที่มีขนาด กระแสไฟฟาเทากัน ผลการตอเซลลแบบอนุกรม จะทําใหแรงดันไฟฟารวมเพิ่มขึ้นแตกระแสไฟฟาจะไมเพิ่ม กระแสรวมของวงจรมีคาเทากับกระแสของเซลลที่ต่ําสุด ดังนั้นจึงไมควรนําถานไฟฉายเกามาใชงาน รวมกับถานไฟฉายใหม เพราะถานไฟเกาจะเปนเหตุใหกระแสในวงจรลดนอยลงได

a .รูปการตอเซลลไฟฟา รูปที่ 2 การตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรม 1 .แรงเคลื่อนไฟฟาจะเพิ่มขึ้น จากสูตร ET = E1+ E2+E3………..+En แทนคา ET= 1.5 +1.5+1.5  แรงเคลื่อนไฟฟารวม ( ET ) = 4.5 V 2. กระแสไฟฟารวม จะเทาเซลลไฟฟาที่มีกระแสนอยที่สุด  กระแสไฟฟารวม = 0.5 Amp

b.สัญลักษณ

การตอเซลลไฟฟาแบบขนาน ( Parallel cell ) การตอเซลลไฟฟาแบบขนานคือ การนําเอาขัว้ ของเซลลไฟฟาแตละเซลลที่เหมือนกันมาตอเขา ดวยกันแลวนําเอาขัว้ ของเซลลที่ตอขนานไปใชงาน การตอเซลลไฟฟาแบบขนาน ( Parallel cell ) เซลลไฟฟาแตละเซลลตองมีคาแรงดันไฟฟา ( Voltage ) และความตานทานภายในเซลลไฟฟาแตละ เซลลเทากัน การตอแบบขนานผลก็คือแรงเคลื่อนไฟฟารวมเทากับแรงเคลื่อนเคลื่อนเซลลที่ต่ําสุดแต กระแสไฟฟารวมจะเพิ่มสูงขึ้น คือเทากับกระแสทุกเซลลรวมกัน

รูปที่ 3 แสดงการตอเซลลไฟฟาแบบขนาน 1. แรงเคลื่อนไฟฟาจะเทาเดิมหรือเทากับแรงเคลื่อนไฟฟาเซลลที่นอยที่สุด  แรงเคลื่อนไฟฟารวม ET = 1.5 V 2 .กระแสจะเพิ่มสูงขึ้น จากสูตร

IT = I1+I2+I3……….In

 กระแสไฟฟารวม ( IT ) = 0.5 +0.5+0.5+0.5 =2A

การตอเซลลไฟฟาแบบผสม ในการตอเซลลไฟฟาแบบผสม เซลลไฟฟาแตละเซลลที่จะนํามาตอจะตองมี แรงดันไฟฟา กระแสไฟฟา และความตานทานภายในเซลลเทากันทุกตัว การตอเซลลไฟฟาแบบผสมจะมีการตออยู 2 วิธี คือ แบบอนุกรม-ขนาน และแบบขนาน-อนุกรม

( a )การตอเซลลแบบอนุกรม

( b ) การตอเซลลไฟฟาแบบผสม รูปที่ 4 การตอเซลลอนุกรมและผสม

จากรูปที่ 4 (a) เปนการตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรมจะทําใหแรงดันเพิ่มขึ้น สวนกระแสไฟฟา จะเทาเดิม สวนรูปที่ 4 ( b) เปนการตอเซลลไฟฟาแบบผสม ในการตอเซลลลักษณะนีจ้ ะทําใหทั้ง แรงดันไฟฟาและกระแสไฟฟาเพิ่มขึ้น

กิจกรรมการเรียนรู

1. ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรียน 3. ทบทวนกอนเรียน โดยถามวาแหลงกําเนิดไฟฟา ไฟฟาสถิต ไฟฟากระแสตรงมีลักษณะ เปนอยางไร 4. ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวาสิ่งที่เห็นคืออะไรประกอบการฉายแผนใสรูป เซลลไฟฟา 5. ครูอธิบายเรื่องเซลลไฟฟาและการตอเซลลไฟฟาแบบตาง ๆ / ตอบคําถาม 6. ซักถามเกี่ยวกับการตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรม แบบขนาน และแบบผสมมีผลตอแรงดัน และกระแสอยางไร/ตอบคําถาม 7. ดูแลควบคุมการจัดแบงกลุม 8. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 9. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 10. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 11. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 2 จากแบบทดสอบหนวยที่ 2 12. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาหนวยที่ 3 13. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช 14. ครูบันทึกขอมูลเกี่ยวกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพื่อใชแกไขปญหาที่อาจเกิดขึ้นกับ กลุมอื่น ๆ ตอไปหรือความรูใ หมที่เกิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน)

กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ การตอเซลลไฟฟา ขณะเรียน ใหนักเรียนอธิบายโครงสรางของเซลลไฟฟา และตอเซลลไฟฟา แบบ อนุกรม ขนาน ผสม และคํานวน คาความตานทานตามลักษณะของการตอเซลลไฟฟา หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

สื่อการเรียนการสอน

จากแผนการสอน ไดกําหนดสื่อการสอนที่ใชใหสอดคลองกับเนื้อหาหรือวัตถุประสงคไวดังนี้ ประเภทสื่อการสอน ( สิ่งพิมพ, โสตทัศน, หุนจําลองหรือของจริง )

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิ้มพรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึ่งอาตม และ จิ ราภรณ จันแดง,สมศักดิ์ แสงศรี.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศูนยสงเสริม-อาชีวะ, 2546. สื่อ - ซีดีการบรรยายเรื่องเซลลไฟฟา - แบบฝกหัด - ตัวอยางเซลลไฟฟา

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู การตอเซลลไฟฟา

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ

กิจกรรม

ภาษาอังกฤษ คณิตศาสตร

จดคําศัพทภาษาอังกฤษ คํานวณแรงดันของเซลลไฟฟา

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน

หนวยที่ 3

ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย กฏของโอหม

สอนครั้งที่ 3 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ นักวิทยาศาสตรชาวเยอรมัน ชือ เกออรเก ซิโมน โอหม ไดคนพบความสัมพันธ ระหวางกระแสไฟ ฟา เรียกวา เคอรเรนท ใชอกั ษรยอ I แรงดันไฟฟา เรียกวา โวลทเตจ ใชอกั ษรยอ E หรือ V และความ ตานทานไฟฟาเรียกวา รีซิสเตอร ใชอักษรยอ R ซึง่ กลาวไววา ในวงจรไฟฟาใด ๆ กระแสไฟฟาจะแปรผัน ตรงกับแรงดันไฟฟา และจะแปรผกผันกับความตานทาน

จุดประสงคการเรียนรู จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษากฎของโอหม 2. ศึกษาการใชกฎของโอหมคํานวณหาคากระแสไฟฟา 3. ศึกษาการใชกฎของโอหมคํานวณหาคาแรงดันไฟฟา 4. ศึกษาการใชกฎของโอหมคํานวณหาคาความตานทานไฟฟา 5. เพื่อใหสามารถปฏิบัติการตอวงจร วัดแรงดัน กระแส จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. บอกสูตรการคํานวณที่ไดจากกฎของโอหมไดถกู ตอง 2. คํานวณหาคากระแสไฟฟาจากกฎของโอหมไดถูกตอง 3. คํานวณหาคากระแสไฟฟาจากกฎของโอหมไดถูกตอง 4. คํานวณหาคาความตานทานไฟฟาจากกฎของโอหมไดถกู ตอง 5. ตอวงจรวัดแรงดัน กระแส ไดถกู ตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 3

ชื่อหนวยการสอน กฎของโอหม กฏของโอหม ในวงจรไฟฟาใด ๆ จะประกอบดวยสวนสําคัญ 3 สวนคือ แหลง จายพลังงานไฟฟาและตัว ตานทานหรืออุปกรณ ไฟฟาที่จะใสเขาไปในวงจร ไฟฟานัน้ ๆเพราะฉะนัน้ ความสําคัญของวงจรที่ จะตองคํานึงถึงเมื่อมีการตอวงจรไฟฟาใดๆ เกิดขึน้ คือทําอยางไรจึงจะไมใหกระแสไฟฟาไหลผานเขาไป ในวงจรมากเกินไปซึ่งจะทําใหอุปกรณไฟฟาชํารุดเสียหาย หรือวงจรไหมเสียหายได  ยอรจซีมอนโอหม นักฟสิกสชาวเยอรมันใหความสําคัญของวงจรไฟฟา และสรุปเปนกฏออกมาดังนี้ คือ 1. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟาที่ไหลในวงจรนั้นจะเปนปฏิภาคโดยตรงกับแรงดันไฟฟา

2. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟาที่ไหลในวงจรนั้นจะเปนปฏิภาคโดยกลับกับความตานทานไฟฟา

เมื่อรวมความสัมพันธทั้ง 2 เขาดวยกัน และเมื่อ K เปนคาคงที่ของตัวนําไฟฟา จะไดสูตร

ถาใหความตานทานไฟฟาเทาเดิมตออยูก ับวงจรใด ๆ แรงดันไฟฟาที่เพิ่มขึ้นจะทําให

กระแสไฟฟาเพิ่มขึ้นตามความ สัมพันธซึ่งกันและกัน เชน แรงดันไฟฟา 10 โวลต ไฟฟากระแสตรงตออยู กับความตานทานไฟฟา 20 โอหม จะมีกระแส ไฟฟาไหลผานวงจร 1 แอมแปร ดังรูป

แตถาเปลี่ยนเปนแรงดันไฟฟา 40 โวลต กระแสไฟฟาก็จะเพิ่มขึ้นตามทันที หรือในทํานองเดียวกัน ถา ความตานทาน ไฟฟาเปลี่ยนแปลงไป แรงดันไฟฟาคงที่ กระแสไฟฟาจะเปลี่ยนตามไปดวย ความตานทานไฟฟาเพิ่มขึน้

กระแสไฟฟาที่ไดจะลดลง

ความตานทานไฟฟาลดลง

กระแสไฟฟาที่ไดจะเพิ่มขึ้น

การนํากฏของโอหมไปใช



กิจกรรมการเรียนรู

1. ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรียน 3. ทบทวนกอนเรียน โดยถามนักเรียนเกี่ยวกับเซลลไฟฟา การตอเซลลไฟฟาอนุกรม/ขนาน/ ผสม 4. ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา แรงดัน กระแส ความตานทาน มีความสัมพันธกัน อยางไร 5. ครูอธิบายความสัมพันธแรงดัน กระแส ความตานทาน โดยใชแผนใส/ตอบคําถาม 6. ซักถามเกี่ยวกับความสัมพันธแรงดันกระแส ความตานทาน ตามกฎของโอหม/ตอบคําถาม 7. ดูแลควบคุมการจัดแบงกลุม 8. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 9. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 10. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 11. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 3จากแบบทดสอบหนวยที่ 3 12. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 4 13. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช 14. ครูบันทึกขอมูลเกี่ยวกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพื่อใชแกไขปญหาที่อาจเกิดขึ้นกับ กลุมอื่น ๆ ตอไปหรือความรูใ หมที่เกิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน)

กอนเรียน จัดเตรียมบอรดทดลอง อุปกรณ และสภาพหองเรียนใหสะอาดเรียบรอย โดยจัดเวรรับผิดชอบทําความ สะอาด ขณะเรียน แบงกลุมๆละ3-4คนทําการทดลองตอวงจรไฟฟาแบบตางๆแลวทําการคํานวนคาคความตานทานที่ไหล ผาน

หลังเรียน สรุป ทบทวน และมอบหมายใหทําแบบฝกหัดทายบทเรียน

สื่อการเรียนการสอน

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิ้มพรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึ่งอาตม และ จิราภรณ จันแดง ,สมศักดิ์ แสงศรี.วงจรไฟฟา กระแสตรง. : ศูนยสงเสริม-อาชีวะ, 2546. สื่อ - ซีดีการบรรยายเรื่องกฎของโอหม - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู กฎของโอหม

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ

กิจกรรม

ภาษาไทย

นําเสนอหนาชั้นเรียน

คณิตศาสตร

คํานวณการตอวงจร

บันทึกหลังการสอน หลังจากไดทําการสอนเสร็จเรียบรอยแลว ควรพิจารณาสรุปประเมินผลการสอนครั้งนี้โดยทํา เครื่องหมาย / ลงในชอง ใช หรือ ไมใช หรือบันทึกใหคาํ แนะนําเพิ่มเติมก็ได พรอมรายงานตามลําดับขัน้ เพื่อไดรับทราบ รายการหัวขอประเมิน ใช ไมใช หมายเหตุ 1. ทําการสอนไดครบตามวัตถุประสงค 2. นําเขาสูบทเรียนตรงตามที่กําหนด 3. สามารถดําเนินการสอนตามแผนการสอน 4. ใชสื่อการสอนครบตามแผนการสอน 5. ใชคําถามในระหวางการสอนไดครบ 6. อื่น ๆ (โปรดระบุ).........................................

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย วงจรไฟฟาแบบอนุกรม

หนวยที่ 4 สอนครั้งที่ 4 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ วงจรอนุกรม เรียกวา ซีรี่เซอรกิต คือการนําเอาตัวตานทานตั้งแตสองตัวขึ้นไปมาตอเรียง อันดับหรืออนุกรมกับแหลงจายไฟฟา โดยมีกระแสไฟฟาไหลผานเพียงเสนเดียวทางเดียวเทากันตลอด แรงดันตกครอมตัวตานทานแตละตัวจะแตกตางกันกลาวคือ ความตานทานตัวใดมีคามากจะมีแรงดันตก ครอมมาก

จุดประสงคการเรียนรู จุดประสงคทั่วไป 1.ศึกษาการตอวงจรไฟฟาแบบอนุกรม 2.ศึกษาคุณสมบัตขิ องวงจรอนุกรม 3.ศึกษาการคํานวณในวงจรอนุกรม 4.เพื่อปฏิบัติการทดลองวงจรไฟฟาแบบอนุกรม

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1.เขียนรูปวงจรไฟฟาแบบอนุกรมไดถกู ตอง 2.บอกคุณสมบัตวิ งจรไฟฟาแบบอนุกรมไดถูกตอง 3.สามารถคํานวณหาคา แรงดัน กระแส ความตานทาน ในวงจรไฟฟาแบบอนุกรมไดถกู ตอง 4.ตอวงจรอนุกรมเพื่อวัดแรงดันและกระแสไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 4

ชื่อหนวยการสอน วงจรไฟฟาแบบอนุกรม วงจรอนุกรม วงจรอนุกรมหมายถึงวงจรที่มีอิลิเมนตตาง ๆ ตอเรียงกันและถัดกันไปเรื่อย ๆ โดยการนําเอา ปลายดานหนึ่งของอิลิเมนตตัวแรกตอกับปลายดานหนึง่ ของอิลิเมนตตัวที่สองและปลายดานหนึ่งของอิลิ เมนตตัวที่สอง ตอกับปลายดานหนึ่งของอิลิเมนตตัวที่สามและตอกันไปเรื่อย ๆ จนมีลักษณะเปน ลูกโซ ดังแสดงในรูปที่ 1 จะพิจารณาเห็นไดวา ปลายดานหนึ่งของความตานทาน R1 และ R2 จะ ตอกับปลายดานหนึ่งของความตานทาน R2 และ ปลายอีกดานหนึ่งของทั้งความตานทาน R และ R2 จะตอเขากับแบตเตอรี่ E โดยที่ความตานทาน R1 ความตานทาน R2 และแบตเตอรี่ E จะตอ อนุกรมกันทั้งหมด และในวงจรจะมีกระแส I ไหลเพียงคาเดียวเทานัน้ ฉะนัน้ กระแสที่ไหลผานความ ตานทาน R1 ความตานทาน R2 และแบตเตอรี่ จะมีคาเทากันม การตอวงจรไฟฟาแบบอนุกรม ในวงจรไฟฟาถามีตัวตานทานมากกวา 1 ตัว ตอเรียงอันดับหรืออนุกรมกับแหลงจายไฟฟา เรียกวา วงจรไฟฟาแบบอนุกรม ( Series Circuit ) ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 วงจรไฟฟาแบบอนุกรม

จากรูปที่ 2 จะพิจารณาไดวา ตนของตัวตานทาน ( Resistor) ตัวที่หนึ่ง หรือ R 1 ตอเขากับแหลงจาย ไฟตรงดานขั้วบวก ( + ) และปลายดานของตัวตานทาน ตัวที่หนึ่งตอเขากับตนของตัวความตานทานตัวที่ สองหรือ R 2 และปลายของตัวตานทานตัวที่สองตอเขากับตนของความตานทานตัวที่สามหรือ R ้ ลบ ( - ) ครบวงจรที่ขวั้ ลบ ของแหลงจายไฟตรง ทําใหมี 3 ตอเขากับแหลงจายไฟตรงดานขัว กระแสไฟฟา ( Current ) ไหลวงจร ในลักษณะของวงจรอนุกรม จะมีกระแสไฟฟาไหลเพียงคาเดียว เทานั้น เพราะกระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทาน R1 , R2 และ R3 คือกระแสไฟฟาเดียวกันและมีคาเทากับกระแสไฟฟาในวงจรรวมทั้งหมด ( Current Total ใชอักษร ยอ IT ) แตคาแรงดันไฟฟารวมทั้งหมดของวงจร ( Voltage Total ใชอักษรยอ ET) จะเทากับ แรงดันไฟฟาที่ตกครอม ตัวตานทาน R1 , R2 และ R3 รวมกัน จากหลักการดังกลาวจะได

การตอเซลลไฟฟาแบบอนุกรม เมื่อนําเซลลไฟฟามาตอกันแบบอนุกม จะทําใหไดแรงดันมากขึ้น ถาหากวาแรงดันของ เซลลไฟฟาแตละเซลลมีทิศทางเดียวกัน สวนความตานทานภายในของเซลลไฟฟาแตละเซลล เมื่อนํามา รวมกันจะมีคาเทากับความตานทานภายในของวงจร การขยายยานการวัดของโวลตมิเตอร ปกติโวลตประกอบดวยเครื่องมือวัดแบบขดลวดหมุนที่มีตัวตานทานตออนุกรมกับขดลวด หมุน ซึ่งการเคลื่อนที่ของเข็มบนสเกลนัน้ ขึน้ อยูกบั คาของกระแสที่ไหลผานตัวขดลวดหมุน โดยทั่วไป แลวคาของกระแสที่ไปทําใหเข็มของมัลติมิเตอรชี้เต็มสเกลนั้นมีคาเทากับ 50 ไมโครแอมแปร หรือ อาจจะมีคามากกวานีก้ ็ได ขึ้นอยูกับบริษัทผูผลิตออกแบบสรางมา

คุณสมบัติของวงจรไฟฟาแบบอนุกรม 1.คาความตานทานรวมทั้งหมด( RT) ของวงจรไฟฟาแบบอนุกรม มีคาเทากับผลรวมของความ ตานทานทุกตัวรวมกัน RT = R1 + R2 + R3+………. Rn

2.กระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทานทุกตัวมีคาเทากัน IT = I1 = I2 = I3 =………. In 3.แรงดันไฟฟาที่ตกครอมตัวตานทานแตละตัวในวงจรจะแตกตางกันไป ความตานทานตัวใดมี คามากจะมีแรงดันตกครอมมาก 4.ผลรวมของแรงดันตกครอมความตานทานแตละตัวจะเทากับแรงดันทีจ่ ายใหกับวงจร ET = E1 + E2 + E3+………. En

ตัวอยางที่ 1 จากวงจรประกอบดวยตัวตานทาน R1=4 Ω ตออนุกรมกับตัวตานทาน R2=8 Ω มีแหลงจายไฟตรง E=6 V จงหาคาแรงดันไฟฟาที่ตกครอม ตัวตานทานแตละตัว กระแสไฟฟาไหลผาน ตัวตานทานแตละตัว กระแสไฟฟารวม และความตานทานรวมในวงจร

วิธีทํา จากคุณสมบัติของวงจรอนุกรม หาคาความตานทานรวม RT จะได RT = R1 + R2 RT = 4 Ω + 8 Ω RT = 12 Ω \ ความตานทานรวมในวงจรเทากับ 12 Ω

หาคากระแสไฟฟาที่ไหลในวงจร I จะได \กระแสไฟฟาที่ไหลในวงจรเทากับ 0.5 A

หาคาแรงดัน V1 และ V2 จะได V1 = IR1 = 0.5 A × 4 Ω = 2 V V2 = IR2 = 0.5 A × 8 Ω = 4 V แรงดันไฟฟาตกครอม ตัวตานทาน 4 Ω เทากับ 2 V แรงดันไฟฟาตกครอม ตัวตานทาน 8 Ω เทากับ 4 V

หาคาแรงดันไฟฟารวมทั้งหมด VT จะได VT = V1 + V2 = 2 V+4 V = 6 V หรือ VT = IRT = 0.5 A × 12 Ω = 6 V VT = E = 6 V

หาคากระแสไฟฟา I1 และกระแสไฟฟา I2 จะได

จากคุณสมบัติของวงจรไฟฟาแบบอนุกรมจะไดกระแสไฟฟามีคาเทากัน

IT = I1 = I2 = 0.5 A

ตัวอยางที่ 2 จากวงจรประกอบดวยตัวตานทาน R1 = 2.2 kΩ ตัวตานทาน R2 = 3 kΩ และตัว ตานทาน R3 =4.7 kΩ แหลงจายไฟตรง E = 20 V จงหาคาแรงดันไฟฟาที่ตกครอมตัวตานทานแตละตัว กระแสไฟฟาไหลในวงจรรวม และความตานทานรวมในวงจร

วิธีทํา จากคุณสมบัติของวงจรอนุกรม คํานวณหาคาความตานทานรวมทั้งหมด RT ไดดังนี้ RT = R1 + R2 + R3 RT = 2.2 kΩ + 3 kΩ + 4.7 kΩ RT = 9.9 kΩ ความตานทานรวมในวงจรเทากับ 9.9 kΩ

คํานวณหาคากระแสไฟฟาทั้งหมด IT จะได

\กระแสไฟฟาทั้งหมด เทากับ 2.02 mA

คํานวณหาคาแรงดัน V1 ,V2 และ V3 จะได V1 = IR1 = 2.02 mA × 2.2 kΩ = 4.444 V V2 = IR2 = 2.02 mA × 3 kΩ = 6.06 V V3 = IR3 = 2.02 mA × 4.7 kΩ = 9.494 V V T = V 1 + V2 + V3 VT = 4.444 V + 6 .06 V + 9. 494 V VT = 19.998 V

กิจกรรมการเรียนรู 1. ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรียน 3. ทบทวนกอนเรียน โดยถามนักเรียนเกี่ยวกับเซลลไฟฟา การตอเซลลไฟฟาอนุกรม/ขนาน/ ผสม 4. ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา แรงดัน กระแส ความตานทาน มีความสัมพันธกนั อยางไรประกอบการฉายแผนใส 5. ครูอธิบายความสัมพันธแรงดัน กระแส ความตานทาน โดยใชแผนใส ตอบคําถาม 6. ซักถามเกี่ยวกับความสัมพันธแรงดันกระแส ความตานทาน ตามกฎของโอหม/ตอบคําถาม 7. ดูแลควบคุมการจักแบงกลุม 8. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 9. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 10. .ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 11. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 4จากแบบทดสอบหนวยที่ 4 12. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 5 13. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช 14. ครูบันทึกขอมูลเกี่ยวกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพื่อใชแกไขปญหาที่อาจเกิดขึ้นกับ กลุมอื่น ๆ ตอไปหรือความรูใ หมที่เกิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน จัดเตรียมบอรดทดลอง อุปกรณ และสภาพหองเรียนใหสะอาดเรียบรอย โดยจัดเวรรับผิดชอบทํา ความสะอาด ขณะเรียน อธิบายเกี่ยวกับการตอวงจรอนุกรม พรอมทําการทดลองประกอบวงจร หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดเรียนในครั้งนี้ และทําแบบฝกหัดทายบทเรียน

สื่อการเรียนการสอน

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิ้มพรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึง่ อาตม และ จิราภรณ จันแดง ,สมศักดิ์ แสงศรี.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศูนยสงเสริม-อาชีวะ, 2546. สื่อ - ซีดีการบรรยายเรื่องวงจรไฟฟาแบบอนุกรม - แบบฝกหัด - ตัวตานทาน

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู วงจรอนุกรม

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ

กิจกรรม

ภาษาไทย

นําเสนอหนาชั้นเรียน

คณิตศาสตร

คํานวณการตอวงจร

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย วงจรไฟฟาแบบขนาน

หนวยที่ 5 สอนครั้งที่ 5 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ วงจรขนาน เรียกวา พาราเรล เซอรกิต คือการนําเอาตัวตานทานตั้งแตสองตัวมาตอขนานหรือครอม กับแหลงจายแรงดันไฟฟา โดยมีแรงดันไฟฟาตกครอมความตานทานแตและตัวเทากันและเทากับแหลงจาย กระแสไฟฟาที่ไหลผานความตานทานแตละตัวจะไมเทากัน กลาวคือ ความตานทานตัวใดมีคานอย จะมีกระแสไฟฟาไหลผานมาก

จุดประสงคการเรียนรู จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาการตอวงจรไฟฟาแบบขนาน 2. ศึกษาคุณสมบัตขิ องวงจรไฟฟาขนาน 3. ศึกษาการคํานวณในวงจรไฟฟาขนาน 4. เพื่อปฏิบัติการทดลองวงจรไฟฟาแบบขนาน จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. เขียนรูปวงจรไฟฟาแบบขนานไดถูกตอง 2. บอกคุณสมบัตวิ งจรไฟฟาแบบขนานตอง 3. สามารถคํานวณหาคา แรงดัน กระแส ความตานทาน ในวงจรไฟฟาแบบอนุกรมไดถกู ตอง 4. ตอวงจรอนุกรมเพื่อวัดแรงดัน กระแส ในวงจรไฟฟาขนานไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 5

ชื่อหนวยการสอน วงจรไฟฟาแบบขนาน การตอวงจรไฟฟาแบบขนาน วงจรไฟฟาที่มีตัวตานทานตั้งแต 2 ตัวหรือมากกวาตอขนานหรือตกครอมกับแหลงจายไฟฟา เรียกวาวงจรไฟฟาแบบขนาน(Parallel Circuit ) ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่1 วงจรไฟฟากระแสตรงแบบขนาน

จากวงจรรูปที่ 1 จะพิจารณาไดวาปลายขางหนึ่งของตัวตานทาน ตัวที่หนึ่ง R1 ตัวตานทานตัวที่ สอง R2 และตัวตานทานตัวที่ R3 ตอเขาทางดานขั้วบวก ( + ) ของแหลงจายไฟตรง ( E ) และปลายอีกขาง หนึ่งของตานทาน ตัวที่หนึ่ง R1 ตัวตานทาน ตัวที่สอง R2 และตัวตานทานตัวที่ R3 ตอเขาที่จุดเดียวกัน คือ ตอเขาทางดานขัว้ ลบ (-) ของแหลงจายไฟตรง ( E ) ในการตอวงจรไฟฟาลักษณะนี้จะทําใหคาของความ ตานทานรวมมีคาเทากับผลรมของสวนกลับของความตานทานทุกตัวที่ตออยูในวงจรรวมกัน แรงดันไฟฟาที่ตกครอม ตัวตานทานตัวที่ R1

ตัวตานทานที่สอง R2 และตัวตานทาน ตัวที่ R3 จะเทากันและเทากับแหลงจายไฟตรงเพราะ ลักษณะนี้กค็ ือการนําตัวตานทานไปตอครอมแหลงจายไฟตรงจึงทําใหแรงดันไฟฟาเทากัน และ กระแสไฟฟารวมในวงจรเทากับกระแสไฟฟา ที่ไหลผานตัวตานทานทุกตัวรวมกัน กระแสที่ไหล ผานตัวตานทาน แตละตัวขึ้นอยูก ับคาความตานทาน แตละตัวขึน้ อยูกับคาความตานทาน โดยคาความ ตานทานมาก กระแสจะไหลผานนอยถาคาความตานทานนอยกระแสไฟฟาจะไหลผานมาก คาความ ตานทานเทากัน กระแสไฟฟา ไหลผานเทากัน ซึง่ เปนไปตามกฎของโอหม ในลักษณะของวงจรไฟฟาแบบขนาน (Parallel Circuit ) จะเห็นไดวาเมื่อคาความตานทานของ ตัวตานทานตัวใดๆในวงจรขนาน (Parallel Circuit ) เกิดขัดของหรือขาดกระแสก็ยังสามารถไหลผาน ความตานทานตัวอื่นๆไดเหมือนเดิม

คุณสมบัติของวงจรไฟฟาแบบขนาน 1. คาความตานทานรวมของวงจรไฟฟาแบบขนาน (Parallel Circuit ) มีคาเทากับ สวนกลับของ ความตานทานรวมของวงจร เทากับผลรวมของสวนกลับของความตานทานทุกตัวที่ตออยูวงจรไฟฟา แบบขนาน

2.กระแสไฟฟารวมในวงจร จะเทากับกระแสที่ไหลผานตัวตานทานแตละตัวรวมกัน IT = I1 + I2 + I3 +…………In 3.แรงดันไฟฟาที่ตกครอม ตัวตานทานแตละตัวในวงจรเทากัน และเทากับแหลงจายไฟในวงจร E = V1 = V2 =V3 =…………..Vn 4.ในกรณีที่มีตวั ตานทาน ตอขนานกันสองตัว คาความตานทานรวมหาไดจาก

หรือ

ตัวอยางที่ 1 จงแสดงวิธีการหาคากระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทานแตละตัวกระแสไฟฟา รวม ( IT )และคาความตานทานรวม ( RT ) ในวงจร เมื่อตัวตานทาน R1 = 6  ตัวตานทาน R2 = 3 และแหลงจายไฟตรงมีคาเทากับ 15 V

วิธีทํา จากคุณสมบัติของวงจรไฟฟาแบบขนาน สามารถหาคาความตานทานรวม RT จากสูตร

คาความตานทานรวม RT = 2 Ω

คํานวณหาคากระแสไหลผาน R1 คือ I1 กระแสไหลผาน R2 คือ I2 และกระแสไฟฟารวม IT

IT = I1 + I2 = 2.5 A + 5 A = 7.5 A

 กระแสไฟฟาไหลผาน RT คือ IT เทากับ 2.5 A กระแสไฟฟาไหลผาน R2 คือ I2 เทากับ 5 A กระแสไฟฟารวม คือ IT เทากับ 7.5 A คํานวณหาคาแรงดันตกครอม R1 คือ V1 แรงดันตกครอม R2 คือ V2 และแรงดันไฟฟารวม VT จะเห็นไดวาแรงดันไฟฟาตกครอมตัวตานทานแตละตัวรวมกัน จะมีคาเทากับแหลงจายแรงดันที่ จายใหกับวงจร

ตัวอยางที่ 2 จากวงจร จงหาคาความตานทานรวม ( RT ) กระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทานแต ละตัว ( IR1 , IR2 , IR3 )และกระแสไฟฟารวม (IT )

วิธีทํา คํานวณหาคาความตานทานรวมทั้งหมดของวงจร (RT ) จากสูตร

  คาความตานทานรวม ( RT ) เทากับ 1.455 kΩ

คํานวณหาคากระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทานแตละตัว ( IR1 , IR2 ,IR3 ) และกระแสไฟฟารวม ( IT )

I T  I1  I 2  I 3 I T  9.26 mA  4.464 mA  3.472 mA I T  17.196 mA IT 

E 25 V   17.182 mA RT 1.455 k

หรือ  กระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทาน R 1 เทากับ 9.26 mA หรือ ( IR1 = 9.26 mA ) กระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทาน R 2 เทากับ 4.464 mA หรือ ( IR2 = 4.464 mA ) กระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทาน R 3 เทากับ 3.472 mA หรือ ( IR1 = 3.472 mA ) กระแสไฟฟารวมในวงจรมีคาเทากับ 17.196 mA หรือ ( IT =17.196 mA )

ตัวอยางที่ 3 จากวงจร ใหคํานวณหาคาความตานทานรวม ( RT ) กระแสไฟฟา I1 , I2 ,I3 และ IT

วิธีทํา คํานวณหาคาความตานทานรวม RT จากสูตร 1 1 1 1    RT R1 R 2 R3 1 1 1 1    RT 2 k 540 k 1 k 1  0.5 k  1.85 k  1 k RT

1  3.35 k RT

คาความตานทานรวม ( RT ) ในวงจรมีคาเทากับ 298 Ω คํานวณหาคากระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทานแตละตัว ( I1 , I2 , I3 ) และกระแสไฟฟารวม ทั้งหมด (IT ) E 17 V   8.5 mA R1 2 k

I1 

I2 

E 17 V   31.48 mA R2 0.54 k

I3 

E 17 V   17 mA R3 1 k

I T  I1  I 2  I 3 I T  8.5 mA  31.48 mA  17 mA I T  56.98 mA

หรือ IT 

E 17 V   57.04 mA RT 0.298 k

กระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทาน R 1 เทากับ 8.5 mA หรือ ( IR1 = 8.5 mA ) กระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทาน R 2 เทากับ 31.48 mA หรือ ( IR2 = 31.48 mA )

กิจกรรมการเรียนรู

1. ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรียน 3. ทบทวนกอนเรียน โดยถามนักเรียนเกี่ยวกับเซลลไฟฟา การตอเซลลไฟฟาอนุกรม/ขนาน/ ผสม 4. ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา แรงดัน กระแส ความตานทาน มีความสัมพันธกนั อยางไรประกอบการฉายแผนใส 5. ครูอธิบายวงจรไฟฟาแบบขนานแรงดันพรอมตัวอยางการคํานวณ โดยใชแผนใส/ตอบ คําถาม 6. ซักถามเกี่ยวกับวงจรไฟฟาแบบขนาน กระแสจะไหลอยางไร/ตอบคําถาม 7. ดูแลควบคุมการจัดแบงกลุม 8. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 9. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 10. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 11. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 5 จากแบบทดสอบหนวยที่ 5 12. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที6่ ตอไป 13. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ ความรูเบื้องตนเกี่ยวกับ การตอวงจรขนาน ขณะเรียน แบงกลุมใหนักเรียนปฏิบัติการทดลองตอวงจรขนาน หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดทดลองหนาชั้นและประเมินผล

สื่อการเรียนการสอน

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิ้มพรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึ่งอาตม และ จิราภรณ จันแดง ,สมศักดิ์ แสงศรี.วงจรไฟฟา กระแสตรง. : ศูนยสงเสริม-อาชีวะ, 2546. สื่อ - ซีดีการบรรยายเรื่องวงจรขนาน - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู วงจรขนาน

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ

กิจกรรม

คณิตศาสตร

การคํานวนแรงดันและกระแส

ภาษาไทย

นําเสนอผลงานหนาชั้นเรียน

บันทึกหลังการสอน หลังจากไดทําการสอนเสร็จเรียบรอยแลว ควรพิจารณาสรุปประเมินผลการสอนครั้งนี้โดยทํา เครื่องหมาย / ลงในชอง ใช หรือ ไมใช หรือบันทึกใหคาํ แนะนําเพิ่มเติมก็ได พรอมรายงานตามลําดับขั้น เพื่อไดรับทราบ รายการหัวขอประเมิน ใช ไมใช หมายเหตุ 1. ทําการสอนไดครบตามวัตถุประสงค 2. นําเขาสูบทเรียนตรงตามทีก่ ําหนด 3. สามารถดําเนินการสอนตามแผนการสอน 4. ใชสื่อการสอนครบตามแผนการสอน 5. ใชคําถามในระหวางการสอนไดครบ 6. อื่น ๆ (โปรดระบุ).........................................

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย วงจรไฟฟาแบบผสม

หนวยที่ 6 สอนครั้งที่ 6 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ วงจรไฟฟาแบบผสม คือวงจรที่ประกอบดวยวงจรอนุกรม และวงจรขนาน อยูในวงจรใหญ เดียวกัน ดังนั้นในการคํานวณเพื่อวิเคราะหหาคาปริมาณทางไฟฟา ตาง ๆ เชน กระแสไฟฟาแรงดันไฟฟา และ คาความตานทานรวม จึงตองใชความรูจากเรื่องวงจรไฟฟา แบบอนุกรม และวงจรไฟฟาแบบขนาน วงจรไฟฟาแบบผสม โดยทัว่ ไปจะมีอยู 2 ลักษณะคือ แบบขนาน - อนุกรม

จุดประสงคการเรียนรู จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาการตอวงจรไฟฟาแบบผสม 2. ศึกษาคุณสมบัตขิ องวงจรไฟฟาแบบผสม 3. ศึกษาการคํานวณในวงจรไฟฟาแบบผสม 4. เพื่อปฏิบตั ิการทดลองวงจรไฟฟาแบบผสม จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. เขียนรูปวงจรไฟฟาแบบขนานไดถูกตอง 2. บอกคุณสมบัตวิ งจรไฟฟาแบบขนานตอง 3. สามารถคํานวณหาคา แรงดัน กระแส ความตานทาน ในวงจรไฟฟาแบบอนุกรมไดถกู ตอง 4. ตอวงจรอนุกรมเพื่อวัดแรงดัน กระแส ในวงจรไฟฟาขนานไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 6

ชื่อหนวยการสอน วงจรไฟฟาแบบผสม วงจรแบบผสม วงจรไฟฟาแบบผสม คือวงจรที่ประกอบดวยวงจรอนุกรม ( Series Circuit ) และวงจรขนาน ( Parallel Circuit ) ยอยๆ อยูในวงจรใหญเดียวกัน ดังนั้นในการคํานวณเพื่อวิเคราะหหาคาปริมาณทางไฟฟาตางๆ เชน กระแสไฟฟา( Current ) แรงดันไฟฟา ( Voltage ) และคาความตานทานรวม จึงตองใชความรูจากวงจรไฟฟาแบบ อนุกรม วงจรไฟฟาแบบขนาน และกฎของโอหม ( Ohm’s Law ) วงจรไฟฟาแบบผสม โดยทั่วไปจะมี อยู 2 ลักษณะ คือ แบบอนุกรม – ขนาน (Series -Parallel) และแบบขนาน – อนุกรม (Parallel – Series )

วงจรไฟฟากระแสตรงผสมแบบอนุกรม – ขนาน ( Series -Parallel ) วงจรไฟฟากระแสตรงผสมแบบอนุกรม – ขนาน หมายถึงวงจรที่มีตวั ตานทาน ในแตละกลุม ยอยตอขนานกันอยูและนําแตละกลุมมาตออนุกรมกันอีกที จากวงจรรูปที่ 1 พิจารณาไดวาตัวตานทานตัว ที่ 2 และตัวตานทานตัวที่ 3 ตอขนานกันอยู โดยปลายอีกดานหนึ่งตออนุกรมกับตัวตานทานตัวที่ 1 ดังรูป ที่ 1

รูปที่ 1 วงจรไฟฟากระแสตรงแบบผสม (อนุกรม – ขนาน)

การหาคาความตานทานรวม ( RT ) จึงตองหาคาความตานทานรวม ( RT2 ) ระหวางตัวตานทาน ตัวที่ 2 และความตานทานตัวที่ 3 แบบวงจรขนานกอน จากนั้นจึงนําคา ความตานทานรวม ( RT2 ) มารวมกับคาความตานทานตัวที่ 1 ( RT1 ) แบบวงจรไฟฟาอนุกรม ( Series Circuit ) ในการหาคากระแสไฟฟา ( Current ) และแรงดันไฟฟา ( Voltage )ใหหาคาในวงจรโดยใช ลักษณะและวิธีการเดียวกัน กับวงจรอนุกรม วงจรขนานดังที่ผานมาโดยใหหาคาตางๆในวงจรรวม ก็จะ ไดคาตางๆตามที่ตองการ

คุณสมบัติของวงจรผสมแบบอนุกรม – ขนาน 1.คาความตานทานรวม ( RT )  R R R T  R 1   2 3  R2  R3 R T  R T1  R T2

2.คากระแสไฟฟารวม ( IT ) IT = I1 = ( I2 + I3 ) IT = IT1 = IT2

3.คาแรงดันไฟฟารวม (VT ) E = VR1 + ( VR2 = VR3 ) E = VT1 + VT2

  

วงจรไฟฟาผสมแบบขนาน- อนุกรม (Parallel – Series )

รูปที่ 3 วงจรไฟฟากระแสตรงแบบผสม (ขนาน – อนุกรม )

วงจรไฟฟาแบบผสมแบบขนาน – อนุกรม หมายถึง วงจรที่ตัวตานทาน ในแตละกลุมยอยตอ อนุกรมกันอยูและนําแตละกลุมยอยมาตอขนานกันอีกที ดังวงจรรูปที่ 3 พิจารณาไดวาตัวตานทานตัวที่ 2 และตัวตานทานตัวที่ 3 ตออนุกรมกันอยู โดยปลายดานหนึง่ ของตัวตานทานตัวที่ 2 ตอเขาที่จุดเดียวกัน กับตัวตานทานตัวที่ 1 ในสวนตน และปลายดานหนึ่งของตัวตานทานตัวที่ 3 ตอเขาที่จุดเดียวกันกับตัว ตานทานตัวที่ 1 ในสวนปลาย การหาคาความตานทานรวม ( RT) จึงตองหาคาความตานทานรวม ( RT2 ) ระหวางตัวตานทาน ตัวที่ 2 และตัวตานทานตัวที่ 3 แบบวงจรไฟฟาอนุกรมกอน จากนั้นจึงนําคาความตานทานรวม ( RT2 ) มาหาคาความตานทานรวม ( RT ) แบบวงจรไฟฟาขนาน ( Parallel Circuit ) กับตัวตานทานตัวที่ 1 ในการหาคากระแส (Current ) และแรงดันไฟฟา ( Voltage ) ใหหาคาในวงจรโดยใชลกั ษณะ และวิธีการเดียวกันโดยใหหาคาตางๆในวงจรยอยแตละกลุม กอน จากนั้นหาคาตางๆในวงจรรวมกลุม ใหญ

คุณสมบัติวงจรผสมแบบขนาน-อนุกรม 1.คาความตานทานรวม ( RT ) RT  RT 

R1(R2  R3) R1  (R2  R3) R T1 R T2 R T1  R T2

2. คากระแสไฟฟารวม ( IT ) IT = ( I1 + I2 ) = I3 IT = IT1 + IT2

3.คาแรงดันไฟฟารวม (VT ) E = VR1 = ( VR2 + VR3 ) E = VT1 = VT2

กิจกรรมการเรียนรู 1. 2. 3. 4.

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ แจกแบบทดสอบกอนเรียน ทบทวนกอนเรียน โดยถามนักเรียนเกี่ยวกับ แรงดัน กระแสในวงจรขนาน ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา ถานําเอาวงจรไฟฟาแบบอนุกรมและแบบขนาน รวมกันคุณสมบัตวิ งจรจะเปนอยางไร 5. ครูอธิบายวงจรไฟฟาแบบผสม พรอมตัวอยางการคํานวณโดยใชแผนใส 6. ซักถามเกี่ยวกับวงจรไฟฟาแบบขนาน กระแสจะไหลอยางไร/ตอบคําถาม 7. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 8. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 9. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 8 จากแบบทดสอบหนวยที่ 8/แบบประเมิน 10. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 7 ตอไป 11. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน จัดเตรียมอุปกรณการทดลองและสภาพหองเรียนใหสะอาดเรียบรอย โดยจัดเวรรับผิดชอบทําความ สะอาด ขณะเรียน อธิบายเกี่ยวกับองคประกอบของวงจรไฟฟา ตัวนํา ฉนวน และวิธีก ารหาคา กระแส แรงดัน ความ ตานทาน ในวงจรไฟฟา พรอมกับสาธิตการตอวงจรไฟฟาแบบผสม หลังเรียน ทําแบบฝกหัดทายบทเรียน และ สงทายชั่วโมง

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิ้มพรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึ่งอาตม และ จิราภรณ จันแดง,สมศักดิ์ แสงศรี.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศูนยสงเสริม-อาชีวะ, 2546.

สื่อ - ซีดีการบรรยายเรื่องวงจรผสม - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู วงจรไฟฟาแบบผสม

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ

กิจกรรม

คณิตศาสตร ภาษาไทย

คํานวณคาความตานทาน นําเสนอผลงาน

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย กําลังไฟฟา

หนวยที่ 7 สอนครั้งที่ 7 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ กําลังไฟฟาเรียกวา อิเล็กตริคพาวเวอร ใชอักษรยอ P กําลังไฟฟา คือผลคูณของแรงดันและ กระแสไฟฟามีหนวยเปนวัตต กําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ ในวงจรที่มีภาระไฟฟาที่เปนตัวตานทาน กําลังไฟฟาที่ เกิดขึน้ กับตัวตานทานจะเปนในรูปของความรอน

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาเรื่องกําลังไฟฟา 2. ศึกษาสูตรทีใ่ ชในการคํานวณหาคากําลังไฟฟา 3. ศึกษาการคํานวณ หาคากําลังไฟฟา 4. เพื่อปฏิบัติการทดลองหากําลังไฟฟาที่โหลด จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. บอกความหมายของกําลังไฟฟาไดถกู ตอง 2. บอกสูตรที่ใชในการคํานวณหาคากําลังไฟฟาไดถูกตอง 3. สามารถคํานวณหาคากําลังไฟฟาจากวงจรไฟฟาไดถูกตอง 4. ตอวงจรไฟฟา วัดแรงดัน กระแส เพื่อคํานวณหากําลังไฟฟาไดถูกตอง

หนวยที่ 7

เนื้อหาสาระ ชื่อหนวยการสอน กําลังไฟฟา กําลังไฟฟาในวงจรไฟฟากระแสตรง

ในวงจรไฟฟากระแสตรง คาของกําลังไฟฟา ( Power ) ที่เกิดขึน้ กับภาระไฟฟา (Load) ที่เปนตัว ตานทานเกิดจากกระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทานนัน้ กําลังไฟฟาที่เกิดขึ้นกับตัวตานทานนั้นจะอยูในรูปของความรอน ถาตัวตานทานนั้นไมสามารถทน กําลังไฟฟานั้นไดกจ็ ะไหมและขาด ดังนั้นจึงจําเปนตองคํานวณหาคากําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ กับตัวตานทาน กอนการใชงานดังสมการ 1 , 2 และ 3 P = E I ……………………………( 1 ) ในทํานองเดียวกันยังสามารถแทนคา E= IR และคา ไฟฟาอีกดัง

I

E R

ลงในสมการ 1 จะไดสมการการหาคา

สมการที่ 2 และ 3 P = I2 R ………………...……( 2 ) P

เมื่อ P = กําลังไฟฟา I = กระแสไฟฟา

E2 R

.......... .......... .....( 3 )

มีหนวยเปน วัตต ( W ) มีหนวยเปน แอมแปร (A)

R = คาความตานทานไฟฟา มีหนวยเปน โอหม ( W ) E = แรงดันไฟฟา

มีหนวยเปน โวลต ( V )

รูปที่1 ความสัมพันธระหวาง I ,R ,E และ P

ตัวอยางการคํานวณหาคากําลัง ตัวอยางที่ 1 จากรูป จงคํานวณหาคาของกําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ กับตัวตานทาน

วิธีทํา P 

E2 52 V 25V    0.05 W R 500Ω 500Ω

หรือ 50 mW ( มิลลิวัตต)

คากําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ กับตัวตานทามีคา 50 mW จะตองเลือกใชตัวตานทานที่ทนกําลังไฟฟาไดไมนอย กวา 50 mW

ตัวอยางที่ 2 จากรูป กําหนดใหกระแสไฟฟา ไหลในวงจรเทากับ 2.4 mA จงหาคากําลังไฟฟาที่เกิด ขึ้นกับตัวตานทานแตละตัว และกําลังไฟฟารวม ( PT )

วิธีทํา PR1  I 2 R 1  (2.4 mA) 2  3 k  17.28 mW

PR2  I2 R2  (2.4 mA)2 7 k 40.32mW PR3  I 2 R 3  (2.4 mA) 2  5 k  28.8 mW

PT  P1  P2  P3

PT  17.28 mW  40.32 mW  28.8 mW PT  86.4 mW

จะเห็นวาความตานทานที่มีคาไมเทากันตอในวงจรไฟฟาอนุกรมที่มกี ระแสไหลผานเทากัน กําลังไฟฟาที่เกิดขึ้นกับความตานทานแตละตัวจะไมเทากัน

ตัวอยางที่ 3 กําหนดใหมกี ระแสไฟฟา 2.6 A ไหลผานตัวตานทาน R1 และกระแสไฟฟา 1.6 A ไหลผานตัวตานทาน R2 จงหาคากําลังไฟฟาที่เกิดขึ้นกับตัวตานทานแตละตัว และกําลังไฟฟา ( Power ) รวม PT

วิธีทํา

PR1  EI  40 V  2 .6 A  104 W

PR2  EI  40 V  1 .6 A  64 W

PT  104 W  64 W  168 W

คากําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ กับ R1 มีคาเทากับ 104 W คากําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ กับ R2 มีคาเทากับ 64 mW คากําลังไฟฟารวม PT มีคาเทากับ 168 mW

กิจกรรมการเรียนรู 1. 2. 3. 4.

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ ซักถามผูเรียนเพื่อทบทวนในสิ่งที่ผูเรียนในครั้งที่แลว แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที่ 7 ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา ถาจายกระแสใหกับตัวตานทานผลที่เกิดขึ้นจะเปน อยางไร ประกอบการฉายซีดี 5. ซักถามเกี่ยวกับกําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ กับโหลด เปนเชนไร 6. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 7. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 8. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 9. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 8 ตอไป 10. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช 11. ครูบันทึกขอมูลเกี่ยวกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพื่อใชแกไขปญหาทีเ่ กิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาฟงการอธิบาย และมอบหมายงานกลุม มารายงานหนาชั้นเรียนในเรื่องกําลังงานไฟฟา ขณะเรียน อธิบายวิธีการคํานวนหากําลังไฟฟา หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิม้ พรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึ่งอาตม และ จิราภรณ จันแดง,สมศักดิ์ แสงศรี.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศูนยสงเสริม-อาชีวะ, 2546.

สื่อ - ซีดีการบรรยายเรื่องกําลังไฟฟา - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู กําลังงานไฟฟา

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ

กิจกรรม

คอมพิวเตอร ภาษาไทย

Power Point นําเสนอหนาชั้นเรียน

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน

หนวยที่ 8

ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย วงจรแบงแรงดัน

สอนครั้งที่ 8 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ วงจรแบงแรงดันไฟฟาเรียกวา โวลทเตจ ดีไวเตอร ใชหลักการของวงจรไฟฟาแบบอนุกรม เนื่องจากวงจรอนุกรมมีแรงดันตกครอมตัวตานทานหรือโหลดไมเทากัน วงจรแบงแรงดันแบงออกเปน 2 ชนิด คือวงจรแบงแรงดันไฟฟาที่ไมมีโหลด และวงจรแบง แรงดันไฟฟาแบบมีโหลด

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาเรื่องวงจรแบงแรงดันไฟฟาที่ไมมีโหลด 2. ศึกษาเรื่องวงจรแบงแรงดันไฟฟาที่มีโหลด 3. ศึกษาสูตรทีใ่ ชในการคํานวณหาคาแรงดัน 4. ศึกษาการคํานวณหาคาแรงดันจากวงจรแบงแรงดัน 5. เพื่อปฏิบัติการทดลองวงจรแบงแรงดัน

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. อธิบายเรื่องวงจรแบงแรงดันไฟฟาที่ไมมีโหลดไดถูกตอง 2. อธิบายเรื่องวงจรแบงแรงดันไฟฟาที่มีโหลดไดถูกตอง 3. บอกสูตรที่ใชในการคํานวณหาคาแรงดันในวงจรแบงแรงดันไดถกู ตอง 4. สามารถคํานวณหาคาแรงดันจากวงจรแบงแรงดัน ไดถกู ตอง 5. ตอวงจากแบงแรงดันทดลองไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 8

ชื่อหนวยการสอน วงจรแบงแรงดัน วงจรแบงแรงดัน วงจรแบงแรงดันไฟฟา เรียกวา “โวลตเตจ ดีไวเดอร” ( Voltage Divider) ใชหลักการของ วงจรไฟฟาแบบอนุกรม (Series Circuit) เนื่องจากวงจรอนุกรมมีแรงดันตกครอมตัวตานทานหรือโหลด ไมเทากัน วงจรแบงแรงดันแบงออกเปน 2 ชนิด คือวงจรแบงแรงดันไฟฟาที่ไมมีโหลด (Unloaded Voltage Divider) และวงจรแบงแรงดันไฟฟาแบบมีโหลด (Loaded Voltage Divider)

1. วงจรแบงแรงดันไฟฟาทีไ่ มมีโหลด (Unloa วงจรการแบงแรงดันที่ไมมีโหลด unloaded voltage divider ก็คือ วงจรแบบอนุกรมทัว่ ๆ ไปนั่นเอง ซึ่งเราสามารถที่จะแบงแรงดันไดหลาย ๆ คา เพื่อนําไปจายใหกับโหลดที่ตองการแรงดัน ในระดับตาง ๆ ที่แตกตางกันออกไป ซึ่งทั้งนี้แรดันที่ถูกแบงทั้งหมดจะไดมาจากแหลงกําเนิดแรงดัน เพียงตัวเดียวเทานั้น วงจรแรงดันแตยังไมตอโหลด การคํานวณจึงไมตองนําโหลดมาพิจารณาดังรูปวงจรที่ 1

รูปที่ 1 วงจรแบงแรงดันไฟฟาแบบไมมีโหลด (Unloaded Voltage Divider) จากวงจรจะไดสูตร V1, V2 ดังนี้ V1  VT (

R1 ) R1  R 2

V2  VT (

R2 ) R1  R 2

จากรูปที่ 1 เปนวงจรไฟฟาแบบอนุกรม (Series Circuit) การแบงแรงดันไฟฟา (Voltage Dividers) ตัวตานทาน R1 และ R2 จะทําหนาที่เปนตัวแบงแรงดันไฟฟา เพราะแรงดันไฟฟาตกครอมตัวตานทาน R1 และ R2 ไมเทากัน การหาคาแรงดันไฟฟาตกครอม ถาจะใชสูตรตามหลักการของวงจรไฟฟาแบบอนุกรม (Series Circuit) จะทําใหเกิดความยุงยากและเสียเวลา ดังนั้นเพื่อการคํานวณที่งายและรวดเร็วขึ้นจึงมีสูตร เฉพาะที่ใชกับวงจรแบงแรงดันไฟฟาแบบไมมีโหลด  R1  V1  VT   R1  R 2   R2  V2  VT   R1  R 2 

2.วงจรแบงแรงดันไฟฟาแบบมีโหลด (Loaded Voltage Divider)

ในวงจรอนุกรมที่คํานวณคาแรงดันตกครอมตัวตานทานตางๆ เมื่อนําเอาโหลด (RL) มาตอ ครอมตัวตานทานตัวใดตัวหนึ่งก็จะไดวงจรแบงแรงดันไฟฟาแบบมีโหลด อยางไรก็ตามจะตองมีการคํานวณคากระแสของแหลงจายใหเพียงพอตอการจายกระแสให โหลดดวย เพราะเนื่องจากถาโหลดใชกระแสมาก แรงดันที่จายใหโหลดจะลดลงจากกรณีที่ไมมโี หลด วงจรแบงแรงดันไฟฟาแบบมีโหลด (Loaded Voltage Divider) แสดงดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 วงจรแบงแรงดันไฟฟาแบบมีโหลด (RL) จากรูปวงจรที่ 2 มีโหลด (RL) มาตอครอมอยูกับตัวตานทาน R2 ดังนั้นในการหาคาแรงดันไฟฟาที่ แบงมาใหโหลด (RL) เพื่อการคํานวณที่งายและรวดเร็วขึ้นจึงมีสูตรคํานวณเฉพาะที่ใชกับวงจรแบง แรงดันไฟฟาแบบมีโหลด (RL) ดังนี้  R 2 //R L   VL  VT    R 2 //R L   R1 

ตัวอยางที่ 1 จากวงจรรูปที่ 3 จงคํานวณหาคาแรงดันไฟฟาตกครอมตัวตานทาน R1, R2 และ R3

รูปที่ 3 วิธีทํา   R1 V1  VT    R1  R 2  R 3  2.5 kΩ   V1  17 V   2.5 kΩ 5 kΩ 10 kΩ   2.5 kΩ  V1  17 V  17 . 5 kΩ 

V1  2.428 V   R2 V2  VT   R1  R 2  R 3  5 kΩ   V2  17 V   2.5 kΩ 5 kΩ 10 kΩ   5 kΩ  V2  17 V  17 . 5 kΩ 

V2  4 . 857 V

  R3 V3  VT   R1  R 2  R 3  10 kΩ   V3  17 V   2.5 kΩ 5 kΩ 10 kΩ   10 kΩ  V3  17 V  17 . 5 kΩ  V3  9 . 714 V

ตัวอยางที่ 2 จากรูปที่4 จงคํานวณหาคาแรงดันไฟฟาที่จายใหโหลด (RL) เมื่อแหลงจาย แรงดันไฟฟา มีคาเทากับ 20 V

รูปที่ 4 วิธีทํา  R 2 //R L   VL  VT    R 2 //R L   R1 

  4 Ω 6 Ω     4 Ω 6 Ω      VL  20 V     4 Ω 6 Ω   2 Ω    4 Ω 6 Ω    2 .4   VL  20 V   4.4  

VL  10.909 V

กิจกรรมการเรียนรู

1. 2. 3. 4.

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการ เขาแถวแลวขานชื่อ แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที่ 8 เก็บแบบทดสอบ ทบทวนกอนเรียน โดยถามนักเรียนเกี่ยวกับกําลังไฟฟา ที่เกิดขึน้ กับโหลดเปนเชนไร ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา ถาจายกระแสใหกับตัวตานทานผลที่เกิดขึน้ จะเปน อยางไร ประกอบการฉายซีด/ี รับฟงความคิดเห็น 5. ครูอธิบายวงจรแบงแรงดันไฟฟา พรอมตัวอยางการคํานวณ โดยใชสื่อ 6. ซักถามเกี่ยวกับกําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ กับโหลด เปนเชนไร / ตอบคําถาม 7. สาธิตการปฏิบัติการทดลองแจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 8. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 9. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 8 จากแบบทดสอบหนวยที่ 8แบบประเมิน 10. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช 11. ครูบันทึกขอมูลเกีย่ วกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพื่อใชแกไขปญหาที่อาจเกิดขึ้นกับ กลุมอื่น ๆ ตอไปหรือความรูใ หมที่เกิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน)

กอนเรียน จัดเตรียมอุปกรณสําหรับการทดลอง และสภาพหองเรียนใหสะอาดเรียบรอย โดยจัดเวรรับผิดชอบทํา ความสะอาด ขณะเรียน อธิบายหลักการในวงจรแบงแรงดันและสาธิตวิธีการตอวงจร หลังเรียน ใหผูเรียนรวมกัน สรุปเนื้อหาจากการเรียนและการทดลองในครั้งนี้ทั้งหมด

สื่อการเรียนการสอน

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิ้มพรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึ่งอาตม และ จิราภรณ จันแดง.วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศูนยสงเสริมอาชีวะ, 2546.

สื่อ - ซีดีการบรรยาย เรื่อง วงจรแบงแรงดัน - แบบฝกหัด - เครือ่ งมือ วัสดุอุปกรณ

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

การบูรณาการเชื่อมโยง สาระการเรียนรู

การบูรณาการ

วจรแบงแรงดัน

คณิตศาสตร

กิจกรรม คํานวนหาแรงดันในวงจร

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย วงจรแบงกระแส

หนวยที่ 9 สอนครั้งที่ 9 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ วงจรแบงกระแสไฟฟาเรียกวา เคอรรเรนท ดีไวเตอร จะใชหลักการของวงจรไฟฟาแบบขนาน เนื่องจากวงจรขนานมีกระแสไหลไมเทากัน กระแสไฟฟาจะถูกแบงใหไหลผานไปสาขาตาง ๆ ตามพิกดั ความตานทานของโหลดนั้น ๆ การแบงกระแสไฟฟานิยมใชกนั เฉพาะวงจร 2 สาขา และ 3สาขา

จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาเรื่องวงจรแบงกระแสไฟฟา 2. ศึกษาเรื่องแบงกระแสไฟฟา 3. ศึกษาสูตรทีใ่ ชในการคํานวณหาคากระแส 4. ศึกษาการคํานวณหาคากระแสจากวงจรแบงกระแส 5. เพื่อปฏิบัติการทดลองวงจรแบงกระแส จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. อธิบายเรื่องวงจรแบงกระแสไฟฟา 2 สาขาไดถูกตอง 2. อธิบายเรื่องวงจรแบงกระแสไฟฟา 3 สาขาไดถูกตอง 3. บอกสูตรที่ใชในการคํานวณหาคากระแสในวงจรแลง กระแสไดถูกตอง 4. สามารถคํานวณหาคากระแสไฟฟาในวงจรแบงกระแสไฟฟาไดถูกตอง 5. ตอวงจากแบงกระแสทดลองไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 9

ชื่อหนวยการสอน วงจรแบงกระแสไฟฟา วงจรแบงกระแส วงจรแบงกระแสไฟฟาเรียกวา “เคอรเรนท ดีไวเดอร” (Current Divider) จะใชหลักการของ วงจรไฟฟาแบบขนาน (Parallel Circuit) เนื่องจากวงจรขนานมีกระแสไหลไมเทากัน กระแสไฟฟาจะ ถูกแบงใหไหลผานไปในสาขาตางๆ ตามพิกัดความตานทานของโหลดนั้นๆ ปกติวงจรแบบอนุกรมจะมีการแบงแรงดันใหเกือบทุก ๆ วงจร โดยแรงดันที่ถกู แบงนั้นจะขึน้ อยู กับคาของความตานทานที่มีอยูใ นแตละสวนของวงจร สวนในวงจรแบบขนานก็มีลักษณะในทํานอง เดียวกันกลาวคือ วงจรแบบขนานจะมีการแบงการไหลของกระแส โดยกระแสที่ไหลในแตละสวนหรือ แตละสาขาจะขึ้นอยูก ับคาของความตานทานในสวนหรือในสาขานั้นของวงจร และกระแสที่ถูกแบงนี้ เมื่อนํามารวมกันแลวจะมีคาเทากับกระแสรวมของวงจรนัน้ เอง การแบงกระแสไฟฟานิยมใชกนั เฉพาะวงจร 2 สาขาและ 3 สาขา 1. วงจรแบงกระแสไฟฟา (Current Divider) 2 สาขา คือวงจรที่ใชตัวตานทาน 2 ตัวตอขนานกันเพื่อแบงกระแสออกเปน 2 สาขาแสดงดังรูปที่ 1

รูปที่1 วงจรแบงกระแสไฟฟา 2 สาขา

จากวงจรดังรูปที่ 1 กระแสไฟฟา (Current) จะถูกแยกออกเปน 2 ทางคือ กระแสไฟฟา I1 ไหลผานตัวตานทาน R1 และกระแสไฟฟา I2 ไหลผานตัวตานทาน R2 ในลักษณะดังกลาว กระแสไฟฟาจะไหลในสาขาใดมากหรือนอยจะขึ้นอยูกับคาความตานทาน ถาคาความตานทานใน สาขาใดมีคานอยกวากระแสไฟฟาก็จะไหลในสาขานั้นไดมาก คาของกระแสไฟฟาสามารถคํานวณหา ไดดังตอไปนี้ จากวงจรรูปที่ 1 จะได RT 

IT 



แต

R1 R 2 R1  R 2 E RT

E  R1 R 2   R1  R 2

  

E  I TR T  R R E  I T  1 2  R1  R 2

โดย

I1 



ดังนั้น และ

IT R1

E R1  R1R 2   R1  R 2

I1  I T

I2 

  

E R2

  

R2 R1  R 2



ดังนั้น หรือ

IT R2

I2  I T

 R1R 2   R1  R 2

  

R1 R1  R 2

I T  I1  I 2 I1  I T  I 2 I 2  I T  I1

2. วงจรแบงกระแสไฟฟา (Current Divider) 3 สาขา คือวงจรที่ใชตัวตานทาน 3 ตัวตอขนานกันเพื่อแบงกระแสออกเปน 3 สาขาแสดงดังรูปที่ 2

รูปที่2 วงจรแบงกระแสไฟฟา 3 สาขา จากวงจรรูปที่ 2 กระแสไฟฟาถูกแยกออกเปนสามทางคือ I1 จะไหลผานตัวตานทานตัวที่ หนึ่ง I2 จะไหลผานตัวตานทานตัวที่ 2 และ I3 จะไหลผานตัวตานทาน ตัวทีส่ ามคาของกระแสไฟฟา สามารถหาไดดังตอไปนี้ จากวงจรรูปที่ 2 จะได 1 1 1 1    R T R1 R 2 R 3

RT 

R1R 2 R 3 R 1 R 2  R 2 R 3  R 3 R1

IT 

E RT



แต

E  R1R 2 R 3   R1R 2  R 2 R 3  R 3R1

  

E  I TR T

โดย I1 

 R1R 2 R 3  I T   R1 R 2  R 2 R 3  R 3 R 1

  

E R1



I TR T R1

 1  I T   R1

 R1R 2 R 3   R1R 2  R 2R 3  R 3 R1

   <![endi

กิจกรรมการเรียนรู 1. 2. 3. 4.

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการ เขาแถวแลวขานชื่อ แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที่ 9 แลวเก็บแบบทดสอบ ทบทวนกอนเรียน ซักถามนักเรียนวาวงจรแบงแรงดันมีคณ ุ สมบัติเหมือนวงจรไฟฟาใด ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา ถาตองการกระแสทีม่ ีคาตาง ๆ กันหลายคาจะทํา อยางไรประกอบการฉายซีดี 5. ครูอธิบายวงจรแบงแรงดันไฟฟา พรอมตัวอยางการคํานวณ 6. ซักถามเกี่ยวกับกําลังไฟฟาที่เกิดขึน้ กับโหลด เปนเชนไร / ตอบคําถาม 7. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการลอง 9. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 10. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 10ตอไป 11. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช 12. ครูบันทึกขอมูลเกี่ยวกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพื่อใชแกไขปญหาที่อาจเกิดขึ้นกับ กลุมอื่น ๆ ตอไปหรือความรูใ หมที่เกิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน)

กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ วงจรแบงกระแส ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ วงจรแบงกระแส หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

หนวยการสอน

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู วงจรแบงกระแส

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ คณิตศาสตร ภาษาไทย

กิจกรรม คํานวณคาในวงจรแบงกระแส นําเสนอหนาชั้นเรียน

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ

หนวยที่ 10 สอนครั้งที่ 10 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ เคอรชอฟฟ เคอเรนท ลอว จะกลาวถึงความสัมพันธของ กระแสไฟฟาที่ไหลเขาและไหลออกจากจุดใดจุดหนึ่งในวงจรไฟฟา การแกสมการของเคอรชอฟฟจะใชหลักการลดทอนทางพีชคณิต หรือใชเมทริกซและดีเทอร มิแนนท

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาเรื่อง กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ 2. ศึกษาการใชเมทริกซและดีเทอรมิแนนซ แกสมการ 3. ศึกษาตัวอยางการแกปญหาโจทย 4. เพื่อปฏิบัติการทดลองโดยใช กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. บอกนิยามกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถูกตอง 2. เขียนสมการกระแสจากรูปวงจรไดถกู ตอง 3. ใชเมทริกซและดีเทอรมิแนนทแกสมการไดถูกตอง 4. แกปญหาโจทยโดยใชกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถูกตอง 5. ตอวงจรทดลองตอมกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 10

ชื่อหนวยการสอน กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟ กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ การใชกฎของโอหมแกปญหาในวงจรไฟฟาที่ซับซอนจะทําใหมคี วามยุงยากมากยิ่งขึน้ กฎของเคอร ชอฟฟเปนกฎหนึ่งที่ใชแกปญหาวงจรไฟฟาที่ซับซอนไดดี กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ “เคอรชอฟฟ เคอรเรนท ลอว” (Kirchhoff Current Law) จะ กลาวถึงความสัมพันธของกระแสไฟฟาที่ไหลเขาและไหลออกจากจุดใดจุดหนึ่งในวงจรไฟฟาการแก สมการของเคอรชอฟฟจะใชหลักการการลดทอนทางพีชคณิตหรือใชเมตริกซและดีเทอรมีแนนท

1 .กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) กลาวไววา ณ จุดใดๆ ในวงจรไฟฟา ผลรวมทางพีชคณิตของกระแสไฟฟาที่ไหลเขาและ กระแสไฟฟาที่ไหลออกมีคาเทากับศูนยหรือกลาวในอีกทางหนึ่งก็คือ ณ จุดใดๆ ในวงจรไฟฟาผลรวมของกระแสที่ไหลเขาจะมีคาเทากับผลรวมของกระแสที่ไหลออก ซึ่งสามารถเขียนเปนสมการไดดังนี้ ผลรวมของกระแสไฟฟาทีไ่ หลเขา = ผลรวมของกระแสไฟฟาที่ไหลออก

รูปที่ 1 กฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ

จากรูปที่ 1 ใหจุด A เปนจุดใดๆ ในวงจรไฟฟา พิจารณาไดวากระแสไฟฟาที่ไหลเขาคือ I1,I3 และ I4 สวนกระแสไฟฟาที่ไหลออกคือ I2 และ I5 ปกติแลวจะกําหนดใหกระแสไฟฟาที่ไหลเขาทั้งหมดเปน บวก (+) และกระแสไฟฟาที่ไหลออกทั้งหมดมีคาเปนลบ (-) ดังนั้นเมื่อเขียนเปนสมการจะไดดังนีค้ ือ I1  I 3  I 4  I 2  I 5

หรือ

I1  I 2  I 3  I 4  I 5  0

หรือ

I I

 I2  I3  I 4  I5  0

 I  0 .................................................

(1)

2. ตัวอยางการคํานวณเกี่ยวกับกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ ตัวอยางที่ 1 จากวงจรรูปที่ 2 จงคํานวณหาคา I1,I2,I3 โดยใชกฎของเคอรชอฟฟ

รูปที่ 2 จากกฎกระแสของเคอรชอฟฟ

I  I

 I2  I3  0

หรือ I1  I 2  I 3

จากวงจรรูปที่ 2 เมื่อกําหนดทิศทางการไหลของกระแสไฟฟาจะเห็นวากระแสไฟฟา I1 ไหลผาน ตัวตานทาน R1 และแหลงกําเนิดแรงดัน E1 กระแสไฟฟา I2 ไหลผานตัวตานทาน R2 และแหลงกําเนิด แรงดัน E2 สวนกระแสไฟฟา I3 ไหลผานตัวตานทาน R3 สามารถเขียนสมการไดดังนี้ E1  R1 I 1  R 3 I 3 ................................................

(1)

E2  R 2 I 2  R 3 I 3 ……………………………...

(2)

แต

I1  I 2  I 3

แทนคา I3 ลงในสมการที่ (1) และ (2) จะได



E1  R1 I 1  R 3 I 1  I 2



 R1I1  R 3 I1  R 3 I 2

 R 1  R 3  I 1  R 3 I 2 ……………………………



E2  R 2 I 2  R 3 I 1  I 2

(3)



 R 2 I 2  R 3 I1  R 3 I 2

 R 2  R 3  I 2  R 3 I 1 ……………………………

แทนคา E และ R (ในวงจรรูปที่ 2) ลงในสมการที่ (3) และ (4) E1  R 1  R 3  I 1  R 3 I 2

16  1  4  I 1  4 I 2

(4)

16  5 I 1  4 I 2 ………………………………………

(5)

E2  R 2  R 3  I 2  R 3 I 1

และ

10  2  4  I 2  4 I 1 10  6 I 2  4 I 1 ……………………………………… (6)

ใชเมตริกซและดีเทอรมีแนนทแกสมการ 2 ตัวแปร 1. นําสมการที่ (5) และ (6) มาเขียนในรูปของเมตริกซ จะได 5    4

4   6 

I1  16           I2  10  …………………..

(7)

2. นําคาสัมประสิทธิ์ของ I1 และ I2 มาหาคาของดีเทอรมีแนนท (D) โดยการคูณไขวนนั้ คือคูณลง เปนบวก คูณขึ้นเปนลบโดยคูณใหครบทุกตําแหนง 5    4

4    5  6   4  4  6 

 30  16 D  14

3. หาคาตัวแปร I1 โดยการนําคอลัมนคาคงที่ของสมการที่ (7) แทนลงในคอลัมนสัมประสิทธิ์ I1 และหารดวยดีเทอรมีแนนท (D) ซึ่งการหาคา I1 จะอาศัยการคูณไขว 16 4

I1 

10 6 14



16 6   10 4  14



96  40 14



56 14

= 4 A ( แอมแปร ) 4. หาคาตัวแปร I2 โดยการนําคอลัมนคาคงที่ของสมการที่ (7) แทนลงในคอลัมนสัมประสิทธิ์ของ I2 และหารดวยดีเทอรมีแนนท (D) ซึ่งการหาคา I2 จะอาศัยการคูณไขวเชนกัน

I2 



10 14

5 10   4 16  14



50  64 14



 14 14

= - 1 A ( แอมแปร ) คํานวณหาคากระแส I3 จากสูตร I3 = I1 + I2 = 4 + (-1) = 3 A (แอมแปร)

กิจกรรมการเรียนรู 1. ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที่ 10 3. ทบทวนกอนเรียน ซักถามนักเรียนวาวงจรแบงกระแสไฟฟามีคุณสมบัติเหมือนวงจรไฟฟา ใด 4. ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา ถาวงจรไฟฟาที่มีความสลับซับซอนมาก ๆ เราจะทํา อยางไร 5. ครูอธิบายเรื่องกฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟ การแกสมการเมทริกซพรอมตัวอยางการ คํานวณ 6. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 7. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 8. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 11 ตอไป 9. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติงานเมื่อไมใช 10. ครูบันทึกขอมูลเกี่ยวกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพือ่ ใชแกไขปญหาที่อาจเกิดขึ้นกับ กลุมอื่น ๆ ตอไปหรือความรูใ หมที่เกิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ กฎของกระแสไฟฟา เคอรชอฟ

ขณะเรียน ใหนักเรียนปฏิบัติการทดลองแลวมารายงานหนาชั้นเรียนเรื่องกฎของเคอรชอฟ หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

หนวยการสอน

สื่อ - ซีดีการบรรยาย เรื่อง กฎของเคอรชอฟ - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ

กิจกรรม

กฎของกระแสเคอรชอฟ

ภาษาไทย

นําเสนอผลงานกลุม

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ

หนวยที่ 11 สอนครั้งที่ 11 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ กฎแรงดันตนไฟฟาของเคอรชอฟฟเรียกวา เคอรชอฟฟ โวลทเตจลอว จะกลาวถึง ความสัมพันธของแรงดันไฟฟาในวงจรไฟฟาปดใด ๆ โดยกลาวไววา ในวงจรไฟฟาปดใด ๆ ผลรวมทาง พีชคณิตของแรงดันไฟฟามีคาเทากับศูนย

จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาเรื่อง กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ 2. ศึกษาตัวอยางการคํานวณ โดยใชกฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ 3. เพื่อปฏิบัติการทดลองโดยใช กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. อธิบาย กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถูกตอง 2. คํานวณปญหาโจทยโดยใชกฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถูกตอง 3. มีความสนใจใฝรู 4. ตอวงจรทดลองตามกฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 11

ชื่อหนวยการสอน กฏแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟ 1. กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) กลาวไววา “ในวงจรไฟฟาปดใดๆ ผลรวมทางพีชคณิตของแรงดันไฟฟามีคาเทากับศูนย” หรือกลาวในอีกทางหนึ่งก็คือ ในวงจรไฟฟาปด ใดๆ ผลรวมทางพีชคณิตของแรงดันไฟฟาทีต่ กครอมตัวตานทานแตละตัวจะเทากับแรงดันที่แหลงจาย

รูปที่ 3 จากวงจรรูปที่ 3 แรงดันไฟฟาที่จายใหกับวงจรมีอยู 2 ตัวคือ แหลงจายไฟฟากระแสตรงตัวที่ 1 (E1) และแหลงจายไฟฟากระแสตรงตัวที่ 2 (E2) สวนแรงดันตกครอมตัวตานทานในวงจรคือ แรงดันตก ครอมตัวตานทานตัวที1่ (VR1) แรงดันตกครอมตัวตานทานตัวที่ 2 (VR2) และแรงดันตกครอมตัวตานทาน ตัวที่ 3 (VR3) จากกฎแรงดันของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) สามารถเขียนสมการไดดังนีค้ ือ

จากวงจรรูปที่ 3 จะได E1 + E2 = แรงดันไฟฟาทีจ่ ายใหวงจร

VR1 VR2 VR3 = แรงดันตกครอมตัวตานทาน ดังนั้น

E1  E2  VR1  VR2  VR3

หรือ

E1  E2 - VR1  VR2  VR3  0

หรือ

E

 E1  E2 - VR1  VR2  VR3  0

E

 0

ตัวอยางที่ 1 จากวงจรรูปที่ 4 ใหแหลงจายไฟฟากระแสตรงตัวที่ 1 (E1) มีคาเทากับ 12 Vแหลงจายไฟฟา กระแสตรงตัวที่ 2 (E2) มีคาเทากับ 8 V และแรงดันไฟฟาตกครอมตัวตานทานตัวที่ 2 (VR2) มีคาเทากับ 1.5 V ใหหาคาแรงดันไฟฟาตกครอมตัวตานทาน ตัวที่ 1 (VR1)

รูปที่ 4

จากฎแรงดันของเคอรชอฟฟจะไดวา E1  E2  VR1  VR2 VR1  E1  E2 - VR2

แทนคา

= 10 – 8 – 1.5

ดังนัน้ VR1 = 0.5 โวลต

กิจกรรมการเรียนรู 1. ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ 2. ทบทวนกอนเรียน ซักถามนักเรียนวากฎกระแสไฟฟาของเคอรชอฟฟกลาววาอยางไร ครู อธิบายเสริม 3. ครูนําเขาสูบทเรียนโดยถามนักเรียนวา ถาวงจรไฟฟามีแหลงจายแรงดันมากกวาหนึ่งแหลง จะคํานวณอยางไรประกอบการฉายซีดี 4. ครูอธิบายเรื่องกฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ พรอมตัวอยางการคํานวณ 5. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 6. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 7. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 8. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 11 จากแบบทดสอบหนวยที1่ 1 9. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 12 ตอไป 10. ครูดูแลการทําความสะอาดจัดเครื่องมือใหเรียบรอยและปดหองปฏิบัติเมื่อไมใช 11. ครูบันทึกขอมูลเกี่ยวกับกิจกรรมการเรียนหลังการสอนเพื่อใชแกไขปญหาที่อาจเกิดขึ้นกับ กลุมอื่น ๆ ตอไปหรือความรูใ หมที่เกิดขึ้น

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ กฎของแรงดันเคอร ชอฟ

ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ แรงดันไฟฟาเคอรชอฟ หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

หนวยการสอน

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู กฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟ

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ คณิตศาสตร

กิจกรรม คํานวนแรงดันไฟฟา

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย ทฤษฎีกระแสเมช

หนวยที่ 12 สอนครั้งที่ 12 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ ทฤษฎีกระแสเมช เปนการประยุกตกฎของเคอรชอฟฟมาใชแกปญหาใหสะดวกรวดเร็วยิ่งขึ้น ทฤษฎีกระแสเมชจะกําหนดให ในวงจรปดใด ๆ หนึ่งวงจรปด จะสมมติใหมกี ระแสไหลหนึ่งจํานวน และ จะสมมติทิศทางของกระแสไหลไปทิศทางใดก็ได โดยคากระแสแตละวงจรปดจะเปนอิสระตอกัน

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาทฤษฎีกระแสเมช 2. ศึกษาการสมมติกระแสไหลวน 3. รูจักการตั้งสมการกระแส 4. ศึกษาตัวอยางการคํานวณทฤษฎีกระแสเมช 5. เพื่อปฏิบัติการทดลองตามทฤษฎีกระแสเมช

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. บอกหลักการทฤษฎีกระแสเมช 2. สมมติกระแสไหลวนไดถกู ตอง 3. ตั้งสมการกระแสไดถูกตอง 4. คํานวณโดยใชทฤษฎีกระแสเมชไดถูกตอง 5. ตอวงจรทดลองทฤษฎีกระแสเมชไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 12

ชื่อหนวยการสอน ทฤษฎีกระแสเมช ทฤษฎีกระแสเมช (Mesh Current Theores)

ทฤษฎีกระแสเมช เรียกวา “เมชเคอรเรนท” (Mesh Current Theores) เปนการประยุกตกฎของเคอรชอฟฟมาใชแกป สะดวกรวดเร็วยิ่งขึ้น ทฤษฎีกระแสเมชจะกําหนดใหในวงจรปดใดๆ หนึ่งวงจรปด จะสมมติใหมกี ระแสไหลหนึ่งจํานวนแล สมมติทิศทางของกระแสไหลไปทิศทางใดก็ได โดยคากระแสแตละวงจรปดจะเปนอิสระตอกัน 1 ทฤษฎีกระแสเมช (Mesh Current Theores)

ทฤษฎีกระแสเมช (Mesh Current Theores) จะกําหนดใหในวงจรปดใดๆ หนึ่งวงจรปดจะสมมติใหมกี ระแสไหล จํานวนและจะสมมติทิศทางของกระแสไหลไปทิศทางใดก็ได โดยคากระแสแตละวงจรปดจะเปนอิสระตอกัน สามารถเขียน สมการกระแสเมชไดโดยมีขอกําหนดเปนขั้นตอนดังนี้

1.สมมติกระแสไหลวนในแตละวงจรปด พรอมทั้งกําหนดทิศทางการไหลของกระแสไฟฟาใหครบวงจรปด ซึ่งจะ กําหนดใหกระแสไฟฟาไหลในทิศทางใดก็ได 2.เขียนสมการโดยใชกฎแรงดันของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Voltage Law) และแกสมการหาตัวที่ไมทราบคา ถา กระแสไฟฟาที่ไดออกมาเปนลบ หมายความวาทิศทางของกระแสไฟฟาไหลตรงกันขามกับทีสมมติขนึ้

รูปที่ 1

จากวงจรรูปที่ 1 กระแสไฟฟาที่ไหลในแตละสาขาของวงจรคือ กระแสไฟฟาไหลวน I1 และ I2 นั่นเอง แตกระแสไฟ ไหลในบางสาขาจะไดมาจากผลรวมระหวางกระแสไฟฟาไหลวน I1 และ I2 ดังจะเห็นวากระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวความตา R1 มีคาเทากับกระแสไฟฟา I1 กระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทาน R2 มีคาเทากับกระแสไฟฟา I2 สวนกระแสไฟฟาที่ไหลผ ตานทาน R3 มีคาเทากับ I1+I2 จากกฎแรงดันของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Voltage Law) สามารถเขียนสมการไดดังนี้ ในวงที่ 1 ใชกระแสไฟฟาไหลวน I1 เปนหลักในการเขียนสมการจะได R 1 I 1  R 3 I 1 I 2   E1

R1  R 3 I 1  R 3 I 2

 E1

ในวงที่ 2 ใชกระแสไฟฟาไหลวน I2 เปนหลักในการเขียนสมการจะได R 2 I 2  R 3 I 1 I 2   E2 R 3 I 1  R 2  R 3 I 2  E2

จากวงจรในรูปที่ 1 ถากําหนดใหคาของกระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทาน R3 เพียงคาเดียวเราก็เลือกกระแสไฟฟาไ ใหม โดยสมมติใหกระแสไฟฟาไหลวน I1 และ I2 มีทิศทางดังรูปที่ 2

รูปที่ 2

จากวงจรรูปที่ 2 พิจารณาเห็นวาเมื่อคํานวณหาคากระแสไฟฟาไหลวน I1 ออกมาแลวจะไดคากระแสไฟฟาที่ไหลผาน ตานทาน R3 ในทันทีเพราะกระแสไฟฟา I1 ก็คือกระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวตานทาน R3 นั่นเอง โดยไมจําเปนตองคํานวณห กระแสไฟฟา I2 ซึ่งการสมมติกระแสไฟฟาไหลวนแบบนี้ จะชวยลดขั้นตอนในการแกปญ  หาโจทยใหลดนอยลงได จากรูปที่ 2 เมื่ออาศัยกฎแรงดันของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Voltage Law) จะเขียนสมการไดดังนี้ ในวงที่ 1 ใชกระแสไฟฟาไหลวน I1 เปนหลักในการเขียนสมการจะได

R1  R 3  I 1  R1 I 2

 E1

ในวงที่ 2 ใชกระแสไฟฟาไหลวน I2 เปนหลักในการเขียนสมการจะได R1 I 1  R1  R 2 I 2  E1  E2

ตัวอยางที่ 1 จากวงจรรูปที่ 3 ใหแสดงวิธีการคํานวณหาคากระแสไฟฟาไหลผานตัวตานทาน R1,R2 และ R3 เมื่อแห ไฟตรง E1 มีคา 7 V และแหลงจายไฟตรง E2 มีคา 3 V

รูปที่ 3 วิธีทํา สมมติใหกระแสไฟฟาไหลวน I1, I2 และ I3 มีทิศทางดังรูปที่ 12.3 จากกฎแรงดันของเคอรชอฟฟ จะเขียนสมการไดดังนี้ ในวงที่ 1 จะได R1I1 = E1 1I1 = 7

……………………………………. (1)

2.2I2 = 7 – 3

…………………………………… (2)

3.3I3 = 3

…………………………………… (3)

ในวงที่ 2 จะได R2I2 = E1 – E2

ในวงที่ 3 จะได R3I3 = E2

ใชเมตริกซและดีเทอรมีแนนทแกสมการ 3 ตัวแปร

1. นําสมการที่ (1), (2) และ (3) เขียนในรูปของเมตริกซจะได 1 0  0

0 2.2 0

0  I 1  7     0  I 2    4  3  3.3  I 3 

2. นําคาสัมประสิทธิ์ของ I1, I2 และ I3 มาหาคาของดีเทอรมีแนนท (D) โดยการคูณไขวนนั่ คือคูณลงเปนบวกคูณ ลบ โดยคูณใหครบทั้ง 3 ตําแหนง

D = (1  2.2  3.3)+(0  0  0)+ (0  0  0)-(0  2.2  0)-(0  0  1)-(3.3  0  0) = 7.26+0+0-0-0-0 = 7.26

3. หาคาตัวแปร I1 โดยการนําคอลัมนคาคงทีข่ องสมการในขอ 1 แทนลงในคอลัมนสัมประสิทธิ์ I1 และหารดวยด มีแนนท (D) ซึ่งการหาคา I1 จะอาศัยการคูณไขว

I1 = (7  2.2  3.3)+(0  0  3)+ (0  4  0)-(3  2.2  0)-(0  0  7)-(3.3  4  0) / D = 50.82 / D = 50.82 / 7.26 = 7 mA

4. หาคาตัวแปร I2 โดยการนําคอลัมนคาคงทีข่ องสมการในขอ 1 แทนลงในคอลัมนสัมประสิทธิ์ I2 และหารดวย มีแนนท (D) ซึ่งการหาคา I2 จะอาศัยการคูณไขวเชนกัน

= ((1  4  3.3)+(7  0  0)+ (0  0  3)-(0  4  0)-(3  0  1)-(3.3  0  7))

= 13.2 / 7.26 = 1.818 mA

5.หาคาตัวแปร I3 โดยการนําคอลัมนคาคงทีข่ องสมการในขอ 1 แทนลงในคอลัมนสัมประสิทธิ์ I3 และหารดวยดีเทอรมีแนน ซึ่งการหาคา I3 จะอาศัยการคูณไขวเชนกัน

= ((1  2.2  5)+(0  4  0)+ (7  0  0)-(0  2.2  7)-(0  4  1)-(5  0  0)) / D = 11 / 7.26 = 1.515 mA

กิจกรรมการเรียนรู

1. 2. 3.

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที1่ 2/เก็บแบบทดสอบ ทบทวนกอนเรียน ซักถามนักเรียนวากฎแรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟกลาววาอยางไร ครู อธิบายเสริม 4. ครูนําเขาสูบทเรียนโดยการกลาวนําวาในวงจรไฟฟามีแหลงจายแรงดันมากกวาหนึ่งแหลง การแกปญ  หาโจทยจะทําไดหลายวิธีเชนทฤษฎีกระแสเมช อธิบายประกอบการฉายแผนใส 5. ครูอธิบายทฤษฎีกระแสเมชพรอมตัวอยางการคํานวณ โดยใชสื่อแผนใส/ตอบคําถาม 6. ซักถามนักเรียนวาทฤษฎีกระแสเมชมีหลักการอยางไร / รับฟง-ตอบคําถาม 7. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 9. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 10. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 12 จากแบบทดสอบหนวยที1่ 2 11. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 13 ตอไป

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน)

กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชัน้ เรียนเกี่ยวกับ ทฤษฎีกระแสเมช

ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับความเขาใจในทฤษฎีเมช หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

สื่อการเรียนการสอน

หนวยการสอน

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู ทฤษฎีกระแสเมช

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ คณิตศาสตร ภาษาไทย

กิจกรรม การคํานวนกระแสเมช นําเสนอหนาชั้นเรียน

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย ทฤษฎีแรงดันโนด

หนวยที่ 13 สอนครั้งที่ 13 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ ในการแกปญหาวงจรไฟฟาทีม่ ีความยุงยากและซับซอน วิธีแรงดันโนดหรือเรียกวา โหนด โวลทเตจ ที่เปนอีกวิธีหนึ่งที่นิยมใชวิเคราะหวงจรไฟฟากัน วิธีการนี้นอกจากจะชวยวิเคราะหวงจรไฟฟา ไดเปนอยางดีแลว ยังสามารถทดแทนวิธกี ระแสเมช ซึ่งมีขอ จํากัดในแงของสมการและความยุงยากในการ แกสมการ วิธีแรงดันโนดเปนวิธกี ารนํากฎกระแสของเคอรชอฟฟ มาใชงาน จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาการกําหนดโนดหลัก 2. ใหรูการกําหนดทิศทางของกระแส 3. ใหรูการเขียนสมการกระแส 4. ศึกษาตัวอยางการคํานวณวิธีแรงดันโนด 5. เพื่อปฏิบัติการทดลองตามวิธีแรงดันโนด

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. บอกหลักการกําหนดโนดหลักไดถูกตอง 2. อธิบายการกําหนดทิศทางของกระแสไดถูกตอง 3. เขียนสมการกระแสไดถูกตอง 4. คํานวณแกปญหาโจทยดว ยวิธีแรงดันโนดไดถูกตอง 5. ตอวงจรทดลองตามวิธีแรงดันโนดไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 13

ชื่อหนวยการสอน ทฤษฎีแรงดันโนด

วิธีแรงดันโนด (Node Voltage Theories) ในการแกปญหาวงจรไฟฟาที่มคี วามยุงยากและซับซอน วิธีแรงดันโนดหรือเรียกวา “โนดโวลตเตจ” (Node Voltage) ก็เปนอีกวิธีหนึ่งทีน่ ิยมใชวิเคราะหวงจรไฟฟากัน วิธกี ารนีน้ อกจากจะ ชวยวิเคราะหวงจรไฟฟาไดเปนอยางดีแลวยังสามารถทดแทนวิธีกระแสเมช (Mesh Current) ซึ่งมี ขอจํากัดในแงของสมการและความยุงยากในการแกสมการ วิธีแรงดันโนดเปนวิธกี ารนํากฎกระแสของ เคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) มาใชงาน 1. วิธีแรงดันโนด โนด (Node) คือ จุดตอในวงจรไฟฟาที่มจี ํานวนสาขาของวงจรตออยูตั้งแต 2 สาขาขึ้นไป โนดหลัก (Principal Node) หรือจุดตอเชื่อม คือจุดตอในวงจรไฟฟาที่มีจํานวนสาขาของวงจรตออยู ตั้งแต 3 สาขาขึ้นไปมาตอรวมกัน โนดเปรียบเทียบ (Reference Node) หรือจุดอางอิง ซึ่งจะกําหนดใหเปนจุดเชื่อมตอใดจุดหนึ่งเปน จุดอางอิงก็ได แตโดยทั่วไปแลวจะเลือกจุดอางอิงที่ตอรวมอยูกับกราวด (Ground) เสมอเพราะงายตอการ พิจารณาและการคํานวณ แรงดันโนด (Node Voltage) คือความแตกตางของระดับแรงดันทีจ่ ุดใดๆ ก็ไดในวงจรเมื่อนําไป เปรียบเทียบกับจุดอางอิง (Reference Node) การเขียนสมการของแรงดันโนด (Node Voltage) จะ พิจารณาเปนขั้นๆ ดังตอไปนี้ 1. กําหนดจุดตอลงในวงจรซึ่งจะมีทั้งจุดตอเชื่อม (โนดหลัก) และจุดอางอิง 2. การพิจารณาแรงดันโนด (Node Voltage) จะใหระดับของแรงดันไฟฟาทีจ่ ุดตอเชื่อม (Principal Node) มีคาสูงกวาระดับอางอิง (Reference Node)

3. สมมติและกําหนดทิศทางของกระแสที่จุดเชื่อมตอ (Principal Node) การกําหนดทิศทาง ของกระแสไฟฟาที่จดุ เชื่อมตอจะกําหนดใหกระแสไหลเขาหรือไหลออกก็ไดเพราะผลลัพธ ที่ไดจะมีคาเหมือนกัน 4. เขียนสมการกระแสของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law)

รูปที่ 1 จากวงจรรูปที่ 1 กําหนดจุดเชื่อมตอ (Principal Node) ในวงจรเปน A, B และ C โดยกําหนดให จุด C เปนจุดอางอิง (Reference Node) และสมมติใหกระแสไฟฟาไหลออกในทุกๆ สาขาที่จดุ A คือ กระแสไฟฟา I1, I2 และ I3 (Kirchhoff Current Law) จะไดผลของกระแสไฟฟารวมที่จดุ A มีคาเทากับ ศูนย นั่นคือ I1+I2+I3 = 0 แต ดังนั้นจะได

I1 

VA  E1 V V  VB , I2  A , I3 A R1 R2 R3

VA  E1 VA VA  VB   0 R1 R2 R3

................................. (1)

สาขาที่จุด B คือ กระแสไฟฟา I4, I5 และ I6 จากกฎกระแสของเคอรชอฟฟ (Kirchhoff Current Law) จะไดผลของกระแสไฟฟารวมทีจ่ ุด B มีคาเทากับศูนย

นั่นคือ I4+I5+I6 = 0 แต จะได

I4 

VB  VA V V  E2 , I5  B , I 6 B R3 R4 R5

VB  VA VB VB  E2   0 R3 R4 R5

................................. (2)

จากสมการที่ (1) และ (2) จะได  1  1   1  1 1    VA    VB   E1    R1   R1 R 2 R 3   R3   1    R3

........... (3)

  1  1  1 1   VA    VB   E2     R 3 R 4 R5   R 5  ..... (4)

จากวงจรรูปที่ 1 พิจารณาวาเมื่อกําหนดจุดเชื่อมตอ (Principal Node) จะทําใหทราบจํานวน สมการของแรงดันโนด (Node Voltage) คือกําหนดจุด A, B และ C เปนจุดเชื่อมตอโดยกําหนดจุด C เปน จุดอางอิง (Reference Node) จากนั้นเอาจํานวนจุดเชื่อมตอลบกับจํานวนจุดอางอิงก็จะไดจํานวนสมการ ของแรงดันโนด นัน่ คือจํานวนสมการของแรงดันโนดจะมีคานอยกวาจํานวนจุดเชื่อมตอ (Principal Node) อยูหนึ่งเสมอ จากรูป 1 กําหนดให จุดเชื่อมตอ (Principal Node) = 3 จุดอางอิง (Reference Node) = 1 จํานวนสมการของแรงดันโนด 3-1 = 2  จํานวนสมการของแรงดันโนด = 2

การนําหลักการของแรงดันโนด (Node Voltage) มาใชแกปญหาโจทยนนั้ ควรเลือกวิธีที่งายและ รวดเร็วกวามาใช ซึ่งทั้งนีก้ ็ขึ้นอยูก ับลักษณะของวงจร แตถาเปนลักษณะวงจรที่ประกอบดวยหลายๆ

สาขาตอขนานกันเมื่อนําวิธีการของแรงดันโนดมาใชกจ็ ะพบวามีความงายและรวดเร็วกวาเพราะมีจํานวน สมการนอยกวา ตัวอยางที่ 1 จงคํานวณหาคากระแสไฟฟา I1, I2 และ I3

วงจรรูปที่ 2 วิธีทํา จากกฎกระแสของเคอรชอฟฟจะเขียนสมการไดดังนี้ ที่จุด A จะได แต

I1  I 2  I 3  0

I1 

ดังนั้นจะได &nb

VA  E1 V V  E2 , I2  A , I3 A R1 R2 R3

กิจกรรมการเรียนรู 1. 2. 3. 4.

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที1่ 3/เก็บแบบทดสอบ ทบทวนกอนเรียน อธิบายและซักถาม ทฤษฎีกระแสเมชกลาววาอยางไร ครูนําเขาสูบทเรียนโดยการกลาวนําวาในวงจรไฟฟามีแหลงจายแรงดันมากกวาหนึ่งแหลง การแกปญ  หาโจทยจะทําไดหลายวิธีเชนวิธีแรงดันโนดอธิบายประกอบการฉายซีด/ี รับฟง ความคิดเห็น 5. ครูอธิบายวิธแี รงดันโนดพรอมตัวอยางการคํานวณ /ตอบคําถาม 6. ซักถามนักเรียนวาทฤษฎีกระแสเมชมีหลักการอยางไร / รับฟง-ตอบคําถาม 7. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 9. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 10. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 13 จากแบบทดสอบหนวยที1่ 3 11. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 14 ตอไป

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ แรงดันโหนด

ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ แรงดันโหนด หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

หนวยการสอน

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู แรงดันโหนด

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ ภาษาไทย

กิจกรรม นําเสนอผลงานกลุม

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย ทฤษฎีการวางซอน

หนวยที่ 14 สอนครั้งที่ 14 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ ทฤษฎีการวางซอนเรียกวา ซูเปอรโพซิชั่น ธีโอรี่ เปนทฤษฎีที่ใชวิเคราะหวงจรไฟฟาที่มี แหลงจายไฟฟาตั้งแต 2 แหลงขึ้นไป กระแสไฟฟาที่เกิดจากแหลงจายไฟฟาเหลานั้นสามารถแยกพิจารณา ไดครั้งละ 1 ตัว จนครบทุกตัว แลวนําคาของกระแสไฟฟาที่ได มารวมกันทางพีชคณิต จะไดผลของ กระแสไฟฟา ที่แทจริงของวงจร

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1. ศึกษาขั้นตอนการใชทฤษฎีการวางซอนวิเคราะหวงจร 2. ศึกษาตัวอยางการคํานวณ โดยใชทฤษฎีการวางซอน 3. เพื่อปฏิบัติการทดลองทฤษฎีการวางซอน จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1.บอกขั้นตอนการใชทฤษฎีการวางซอนวิเคราะหวงจรไดถูกตอง 2.แกปญหาโจทย โดยใชทฤษฎีการวางซอนไดถกู ตอง 3.ตอวงจรทดลองตามทฤษฎีการวางซอนไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 14

ชื่อหนวยการสอน ทฤษฎีการวางซอน ทฤษฎีการวางซอน( Superposition Theorem ) ทฤษฎีการวางซอน มีหลักการวาในวงจรไฟฟาที่ประกอบดวยแหลงจายตั้งแต 2 แหลงขึ้น ไป กระแสไฟฟาที่เกิดจากแหลงจายไฟฟาเหลานั้น สามารถแยกพิจารณาไดครั้งละ 1 ตัว จนครบทุกตัว แลวนําคาของกระแสไฟฟา ที่ไดมารวมกันทางพีชคณิต จะไดผลของกระแสไฟฟา ที่แทจริงของ วงจร หลักการพิจารณาแหลงจายไฟฟาทีละตัวเรียกวา ทฤษฎีการวางซอน( Superposition Theorem )

การนําทฤษฎีการวางซอน ( Superposition Theorem 1.สมมติและกําหนดทิศทางของกระแสไฟฟา ที่ไหลในสาขาตางๆ 2.เลือกพิจารณาแหลงจายหนึ่งตัว 3.แหลงจายตัวอื่นๆที่เหลือในวงจรทั้งหมด ทําการลัดวงจร (Short Circuit ) 4.ตัวตานทาน ภายในของแหลงจายทุกๆตัวยังคงใหตออยูในวงจรตามเดิม 5.คํานวณหาคาของกระแสไฟฟา ที่ไหลผานตัวตานทาน แตละตัวในวงจร พรอมสังเกตทิศทาง และขั้วที่ถูกตอง 6.กระทําซ้ําอีกตั้งแตขอ 2 ถึงขอ 5 สําหรับแหลงจายที่เหลือแตละตัวในวงจร 7.นําคาของกระแสไฟฟา ที่ไดในแตละครั้งมารวมกันทางพีชคณิต ก็จะไดคาของกระแสไฟฟาที่ แทจริง ที่ไหลผานตัวตานทาน แตละตัวในวงจร

รูปที่ 1 จากรูปที่ 1 เลือกพิจารณาเฉพาะแหลงจายแรงดัน E1 แลวเขียนวงจรใหม ดังวงจรรูปที่ 2 โดยการ ลัดวงจร ( Short Circuit ) แหลงจายแรงดัน E1 และกําหนดทิศทางของกระแสไฟฟา I1, I2 และ I3

รูปที่ 2 จะได

I11 

E1 R 1   R 2 // R 3

 R3   I 2 1  I11   R2  R3  I 31  I11  I 2 1



เลือกพิจารณาเฉพาะแหลงจายไฟตรง E2 แลวเขียนวงจรใหม ดังวงจรรูปที่ 3 โดยการลัดวงจร ( Short Circuit ) แหลงจายไฟตรง E1 และกําหนดทิศทางของกระแสไฟฟา I1, I2 และ I3

รูปที่ 3 จะได I 2 2  

E2 R 2   R 1 // R 3



 R3   I12   I 22    R1  R3  I 32   I 2 2   I12 

ดังนั้นคากระแสไฟฟาที่แทจริงไหลผานตัวตานทาน แตละตัวของวงจร

กิจกรรมการเรียนรู 1. 2. 3. 4.

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที1่ 4 ทบทวนกอนเรียน อธิบายและซักถาม วิธีแรงดันโนดมีหลักการอยางไร ครูนําเขาสูบทเรียนโดยการกลาวนําวาในวงจรไฟฟามีแหลงจายแรงดันมากกวาหนึ่งแหลง การแกปญ  หาโจทยจะทําไดหลายวิธีเชนทฤษฎีการวางซอนอธิบายประกอบการฉายซีดี 5. ครูอธิบายทฤษฎีการวางซอนพรอมตัวอยางการคํานวณ โดยใชสื่อแผนใส 6. ซักถามนักเรียนวาทฤษฎีการวางซอนมีหลักการอยางไร 7. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 9. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 10. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 14 จากแบบทดสอบหนวยที1่ 4

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน)

กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบายเนื้อหาเกี่ยวกับทฤษฎีการวางซอน

ขณะเรียน ใหนักเรียนคิดคํานวนและทดลองตามทฤษฎีการวางซอน หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากผลการทดลองและการคํานวน

สื่อการเรียนการสอน

หนวยการสอน

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู ทฤษฎีการวางซอน

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ คณิตศาสตร

กิจกรรม คํานวนตามหลักทฤษฎีวาง ซอน

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลีย้ ง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย ทฤษฎีของเทเวนิน

หนวยที่ 15 สอนครั้งที่ 15 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ ทฤษฎีของเทเวนิน เรียกวา เทเวนิน ธีโอรี่ เปนวิศวกร ชาวฝรั่งเศส ไดคนพบทฤษฎีที่สามารถ แกปญหาวงจรไฟฟา ที่จะตองสรางสมการที่ยุงยาก ตองใชเมทริกและดีเทอรมิแนนทแกสมการ ทฤษฎีของ เทเวนินเหมาะสําหรับการหาคากระแสไหลผานตัวตานทานตัวใดตัวหนึ่งที่คาความตานทานเปลี่ยนไปแตก็ ยังสามารถหาคากระแสไหลผานความตานทานนั้นได โดยไมตองตั้งสมการใหมเหมือนกฎของเคอรชอฟฟ

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1. รูจักหลักการทฤษฎีของเทเวนิน 2. รูจักการหาแรงดันเทเวนินและความตานทานเทเวนิน 3. ศึกษาการเขียนวงจรสมมูลยของเทเวนิน 4. ศึกษาตัวอยางการคํานวณ ทฤษฎีของเทเวนิน 5. เพื่อปฏิบัติการทดลองตามทฤษฎีของเทเวนิน จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. อธิบายหลักการ ทฤษฎีของเทเวนินไดถูกตอง 2. อธิบายการหาแรงดันของเทเวนินและความตานทานเทเวนินไดถกู ตอง 3. เขียนวงจรสมมูลยของเทเวนินไดถูกตอง 4. คํานวณหาคาปริมาณทางไฟฟาดวยทฤษฎีของเทเวนินไดถูกตอง 5. ตอวงจรทดลองตามทฤษฎีของเทเวนินไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 15

ชื่อหนวยการสอน ทฤษฎีเทวินิน ทฤษฎีของเทวินนิ ( Thevenin’s Theorem ) กลาวไววา ในวงจรไฟฟาใดๆเราสามรถยุบหรือรวมวงจรใหอยูในรูปของแหลงจายแรงดันไฟฟา (Voltage ) หนึ่งตัว และตัวตานทานหนึ่งตัวได ซึ่งเรียกวา วงจรสมมูลของเทวินิน ( Thevenin Equivalent Circuit ) เมื่อ VTH = แรงดันเทเวนิน RTH = ความตานทานเทวินิน

รูปที่ 1 วงจรสมมูลของเทเวนิน ( Thevenin Equivalent Circuit )

หลักการทฤษฎีของเทวินิน ( Thevenin’s Theorem )

รูปที่ 2 จากวงจรรูปที่ 2 สามารถนําเอาหลักการทฤษฎีของเทเวนิน ( Thevenin’s Theorem ) มาใชเปนขั้นๆดังนี้ 1. ปลดโหลด RL ออกจากจุด A – B 2. หาคาแรงดันเทเวนิน VTH ซึ่งเปนแรงดันระหวางจุด A- B นั่นคือแรงดันไฟฟาที่ตกครอม ตัว ตานทาน R2 นั่นเอง ดังแสดงในวงจรรูปที่ 2

รูปที่ 3 จากวงจรรูปที่ 3 พิจารณาเห็นวา แรงดันไฟฟาที่ตกครอม ตัวตานทาน R2 เทากับกระแสไฟฟาที่ ไหลผานตัวตานทาน R2 คูณดวย คาความตานทาน R2 นั่นเอง

เมื่อ

I 

E R1  R 2

จะไดแรงดันไฟฟาตกครอมตัวตานทาน

ดังนั้นแรงดันเทเวนิน

 E R 2  VTH  I R2    R1  R 2

 R2 VTH  E   R1  R 2

  R 2 

  

1.ลัดวงจรแหลงจายแรงดันหรือเปดวงจรแหลงจายกระแสแลวแตกรณี 2.หาคาความตานทานเทเวนิน RTH โดยมองเขาไปที่จุด A- B ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 4

จากวงจรรูปที่ 4 เมื่อมอง เขาจุด A-B จะเห็นตัวตานทาน R1 ขนานกับ R2 ไดคาความตานทานเทเวนิน RTH ดังนี้ R TH 

R 1R 2 R1  R 2

3. นําคาแรงดันไฟฟาเทเวนิน VTH และคาความตานทานเทเวนิน RTH มาเขียนวงจรสมมูลของว เทเวนิน แลวนําโหลด RL ที่ปลดออกในตอนแรกมาตออีกครั้งหนึ่ง ดังแสดงในรูปที่ 5 เพื่อ หาคากระแสไฟฟาที่ไหลผาน RL ตามที่ตองการ

รูปที5่ จากวงจรรูปที่ 5 จะคํานวณหาคากระแสไหลผาน RL ไดจากสูตร IL 

VTH R TH  R L

ตัวอยางที่ 1 จากวงจรรูปที่ 6 จงคํานวณหาคา RTH ,VTH และ IL

รูปที่ 6 วิธีทํา 1.ปลด RL ออกจากวงจรแลวหาคาแรงดันเทเวนิน VTH ดังรูปที่ 7

รูปที่ 7 I 

E1  E 2 15 V  5 V   1.111 mA R 1  R 2 3 kΩ  6 kΩ V1  IR 1  1.111 mA  3 kΩ  3.333 V V3  IR 3  1.111 mA  6 kΩ  6.666 V

VTH  E 1  V1  15 V  3.333 V  11.667 V

หรือ VTH  E 2  V2  5 V  6.666 V  11.666 V

2.หาความตานทานเทเวนิน โดยลัดวงจร ( Short Circuit ) ที่แหลงจายแรงดัน E1 และ E2 ดังรูปที่ 8

รูปที่ 8 R TH 

R 1R 2 3 kΩ  6 kΩ   2 kΩ R 1  R 2 3 kΩ  6 kΩ

3.นําคา VTH และ RTH มาเขียนวงจรสมมูลของเทเวนิน (Thevenin Equivalent Circuits ) แลว นพโหลด RL ที่ปลดออกมาตอ ดังแสดงในรูปที่ 9

รูปที่ 9 IL 

VTH 11.667 V   2.916 mA R TH  R L 2 kΩ  2 kΩ

กิจกรรมการเรียนรู 1. ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที1่ 5 3. ทบทวนกอนเรียน อธิบายและซักถาม ทฤษฎีการวางซอน 4. ครูนําเขาสูบทเรียนเกี่ยวกับทฤษฎีเทเวนิน 5. ครูอธิบายทฤษฎีเทเวนินพรอมตัวอยางการคํานวณ 6. ซักถามนักเรียนเกี่ยวกับการแกปญหาวงจรไฟฟาโดยใชทฤษฎีเทเวนิน มีขั้นตอนอยางไร 7. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 9. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 10. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 15 จากแบบทดสอบหนวยที1่ 5 11. มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 16 ตอไป

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน)

กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ ทฤษฎีของเทวินิน

ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกีย่ วกับทฤษฎีของเทวินิน หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

สื่อการเรียนการสอน

หนวยการสอน

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู ทฤษฎีเทวินิน

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ คณิตศาสตร ภาษาไทย

กิจกรรม คํานวนหาคากระแส นําเสนอหนาชั้นเรียน

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย ทฤษฎีนอรตัน

หนวยที่ 16 สอนครั้งที่ 16 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ ทฤษฎีของนอรตันเรียกวา นอรตัน ธีโอรี่ จะตรงกันขอมกับทฤษฎีเทเวนินคือ วงจรสมมูลของเท เวนินจะอยูใ นรูปแหลงจายแรงดัน แตทฤษฎีนอรตันอยูใ นรูปแหลงจายกระแสสวนการหาคาความตานทาน เทียบเทาจะเหมือนกัน ทฤษฎีของนอรกนั กลาวไววา ในวงจรไฟฟาใด ๆ เราสามารถยุบหรือรวมวงจรใหอยู ในรูปของแปลงจายกระแสไฟฟาหนึ่งตัว ขนานกับตัวตานทานหนึ่งตัวได ซึ่งเรียกวา วงจรสมมูลลของนอร ตัน

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1. รูจักหลักการทฤษฎีของนอรตัน 2. รูจักการหากระแสและความตานทานนอรตนั 3. ศึกษาการเขียนวงจรสมมูลของนอรตัน 4. ศึกษาตัวอยางการคํานวณ ทฤษฎีของนอรตนั 5. เพื่อปฏิบัติการทดลองตามทฤษฎีของนอรตัน

จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1. อธิบายหลักการ ทฤษฎีของนอรตันไดถกู ตอง 2. อธิบายการหาแรงดันของนอรตันและความตานทานนอรตันไดถกู ตอง 3. เขียนวงจรสมมูลของนอรตันไดถูกตอง 4. คํานวณหาคาปริมาณทางไฟฟาดวยทฤษฎีของนอรตันไดถูกตอง 5. ตอวงจรทดลองตามทฤษฎีของนอรตันไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 16

ชื่อหนวยการสอน ทฤษฎีนอรตัน ทฤษฎีของนอรตนั ( Norton’s Theores ) ทฤษฎีของนอรตัน( Norton’s Theores ) กลาวไววา ในวงจรไฟฟาใดๆ เราสามารถยุบหรือรวม วงจรใหอยูในรูปของแหลงจายกระแสไฟฟาหนึ่งตัว ขนานกับตัวตานทาน หนึ่งตัวได ซึ่งเรียกวา วงจร สมมูลของนอรตัน (Norton Equivalent Circuit) เมื่อ IN = กระแสไฟฟานอรตัน RN = ความตานทานนอรตัน

รูปที่ 1 จากวงจรรูปที่ 1 สามารถนําเอาหลักการทฤษฎีของนอรตัน ( Norton’s Theores ) มาใช เปนขั้นๆดังนี้ 1.ปลดโหลด RL ออกแลวลัดวงจร (Short Circuit) ที่จุด A- B 2.หาคากระแสนอรตนั IN ซึ่งเปนกระแสไฟฟาที่ไหลระหวางจุด A – B ในขณะลัดวงจร ที่จุด A-B ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 จากวงจรรูปที่ 2 กระแสนอรตนั (Norton Equivalent Current) ก็คือกระแสไฟฟาที่ ไหลผานตัวตานทาน R3 นั่นเอง ซึ่งจะหาคาไดดังนี้คือ I

E E I   R 2R 3  R 1 R 2 R 3   R 2 R 3 ER 2  R 3   R 1   I  R 1 R 2  R 3   R 2 R 3 R2  R3  R2  R3 

ดังนั้นจากหลักการของการแบงกระแสจะไดวา  R2   I N  I  R  R 3   2   R 2  R2  R3   I N  E  R  R  R   R R R  R 3 2 3  2 3   1 2

นั่นคือ กระแสนอรตัน   R2  I N  E  R  R  R   R R 3 2 3   1 2

1.กาคาความตานทาน RN ซึ่งเปนคาความตานทานรวมทั้งหมดของวงจร ที่มองเขาทีจ่ ุด A-B และการหาคาความตานทานนอรตนั RN จะตองปลดโหลด (RL) ออกจากจุด A-B และปลดแหลงจาย แรงดันไฟฟาในวงจรออกแลงลัดวงจร ทีจ่ ุดปลดแหลงจาย ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 จากวงจรในรูปที่ 3 เมื่อมองเขาที่จุด A-B จะไดคาความตานทานนอรตนั  RR R N  R 3   1 2  R1  R 2

  

2.นําคากระแสนอรตัน และความตานทาททีไ่ ด มาเขียนเปนวงจรสมมูลนอรตนั (Norton Equivalent Circuit) ดังแสดงในรูปที่ 4 แลวจึงนําโหลด ( RL) มาตอที่จุด A – B เพื่อคํานวณหา คากระแสไฟฟา ที่ไหลผานโหลด ( RL )

รูปที่ 4

จากวงจรรูปที่ 4 จากหลักการแบงกระแสจะได  RN I L  I N   RN  RL

  

IL 

VTH R TH  R L

ตัวอยางที่ 1 จากวงจรรูปที่ 5 จงหาคา IN,RN และ IL

รูปที่ 5 วิธีทํา หาคา IN โดยปลด RL ออกแลวลัดวงจร(Short Circuit) ดังรูปที่ 6

รูปที่ 6

I1 

E 1 10 V   2 A R1 5 Ω

I2 

E2 5 V   0.625 A R2 8 Ω

 I N  I1  I 2  2 A  0.625 A  2.625 A

หาคา RN โดยการเปดวงจร แลวลัดวงจรที่แหลงจายแรงดันไฟตรง E1และ E2 ดังรูปที่ 7

รูปที่ 7 RN 

R 1R 2 5  8    3.076  R1  R 2 5   8 

นําคา IN และ RN ที่ไดมาเขียนเปนวงจรสมมูลนอรตัน (Norton Equivalent Circuit) ดังแสดง ในรูปที่ 8 แลวจึงนําโหลด ( RL ) มาตอที่จุด A-B อีกครั้งหนึ่ง เพื่อคํานวณหาคากระแสไฟฟา ที่ไหลผาน โหลด (RL)

รูปที่ 8

จากการแบงกระแสจะได IL  I N

RN 3.076 Ω  2.625 A  1.328 A RN  RL 3.076 Ω  3 Ω

กิจกรรมการเรียนรู 1. ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ 2. แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที1่ 6 3. ทบทวนกอนเรียน อธิบายและซักถาม ทฤษฎีนอรตัน 4. ครูนําเขาสูบทเรียนเกี่ยวกับทฤษฎีนอรตัน 5. ครูอธิบายทฤษฎีนอรตันพรอมตัวอยางการคํานวณ 6. ซักถามนักเรียนเกี่ยวกับการแกปญหาวงจรไฟฟาโดยใชทฤษฎีนอรตนั มีขั้นตอนอยางไร 7. สาธิตการปฏิบัติการทดลอง 8. แจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 9. ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 10. ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 16 จากแบบทดสอบหนวยที1่ 6 มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 17 ตอไป

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชัน้ เรียนเกี่ยวกับ ทฤษฏีนอรตัน

ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ ทฤษฎีนอรตัน หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

หนวยการสอน

สื่อ - ซีดีการบรรยาย เรื่องทฤษฏีนอรตัน - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู ทฤษฎีนอรตัน

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ ภาษาไทย

กิจกรรม นําเสนอหนาชั้นเรียน

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย บริดจแบบวีตสโตน

หนวยที่ 17 สอนครั้งที่ 17 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ วงจรบริดจแบบวีตสโตน เรียกวา วีตสโตน บริดจ เซอรกิต เปนวงจรทีใ่ ชสําหรับหาคาความ ตานทานที่ไมทราบคา โดยใชหลักการเปรียบเทียบคาความตานทานที่ตองการทราบคากับคาความตานทาน มาตรฐานที่ทราบคาแลว วงจรบริดจจะมีอยู 2 สภาวะ คือ บริดจสภาวะสมดุล บริดจสภาวะไมสมดุล

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1.ศึกษาวงจรบริดจสภาวะสมดุล 2.ศึกษาวงจรบริดจสภาวะไมสมดุล 3.รูจักการหาคาความตานทานที่ไมทราบคาดวยวงจรบริดจ 4.ศึกษาตัวอยางการคํานวณ 5.เพื่อปฏิบัติการทดลองวงจรบริดจแบบวีตสโตน จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1.อธิบายลักษณะวงจรบริดจสภาวะสมดุลไดถูกตอง 2.อธิบายลักษณะวงจรบริดจสภาวะไมสมดุลไดถูกตอง 3.บอกวิธีการหาคาความตานทานทีไ่ มทราบคาดวยวงจรบริดจได 4.คํานวณไดถูกตอง 5.ปฎิบัติการทดลองวงจรบริดจแบบวีตสโตนไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 17

ชื่อหนวยการสอน วงจรบริดจแบบวีตสโตน วงจรบริดจแบบวีตสโตน(Wheatstone Bri วงจรบริดจแบบวีตสโตน เรียกวา “ วีตสโตน บริดจ เซอรกิต” (Wheatstone bridge circuit) เปน วงจรทีใ่ ชสําหรับการหาคาความตานทานที่ไมทราบคาโดยใชหลักการเปรียบเทียบคาความตานทานที่ ตองการทราบคากับความตานทานมาตรฐานที่ทราบคาแลว วงจรบริดจจะมีอยู 2 สภาวะ คือบริดจสภาวะ สมดุล และบริดจสภาวะไมสมดุล

1. วงจรบริดจสภาวะสมดุล ( Balance bridge circuit )

หลักการของวงจรบริดจสมดุล ก็มีอยูว าเมื่อเราทราบคาของความตานทาน ตามวงจรใน รูป จนกระทั่งเข็มของกัลปวานอรมิเตอรชี้ทคี่ าศูนย ซึ่งจะพบวาในขณะนั้นไมไดมีกระแสไหลผานกัลป วานอรมิเตอร เพราะวาระดับของแรงดันที่จดุ Rx กับที่จดุ Rx มีคาเทากัน หรือความตางศักย ระหวางจุด Rx กับจุด Rx มีคาเทากับศูนยโวลท และในขณะนี้ถือวาวงจรบริดจอยูใ นสภาวะสมดุล

เมื่อวงจรบริดจอยูในสภาวะสมดุล จะทําใหไดแรงดันตกครอมที่ความตานทาน R1 กับ Rx มีคา เทากัน และแรงดันตกครอมที่ความตานทาน R2 กับ R3 มีคาเทากัน ดังนั้นจะได V1 = Vx และ V2 = V3 แต

V1 = I 1 + R 1 V2 = I 1 + R 2 V3 = I 2 + R 3 VX = I 2 + R x

แทนคา V1 และ Vx จะได I1 R 3 = I2 R x แทนคา V2 และ V3 จะได I1 R 2 = I2 R 3 เมื่อเอาสมการที่หนึ่งมาหารสมการที่สองจะได R1 R2

Rx R3

หรือ

R1 Rx

R2 R3

หรือ

Rx 

R1 R 3 R2

รูปที่ 1 จากวงจรรูปที่ 1 เมื่อกระแส I1 มีคาเทากับ I2 จะเปนผลทําใหแรงดันที่ตกครอม R1 เทากับแรงดัน ตกครอม R2 และแรงดันตกครอมตกครอม R3 เทากับรงดันตกครอม R4 หรือแรงดันที่จุด A เทากับแรงดัน ที่จุด B ใส สภาวะนีก้ ระแสไหลผานแอมมิเตอรจะเทากับศูนยเรียกสภาวะนี้วาบริดจสมดุล ( Balance bridge ) ซึ่ง สามารถเขียนเปนสมการไดดังนี้ VR1 = VR2 หรือ

I1R1 = I2 R2

…………………………..( 1 ) VR3 = VR4

หรือ

I1R3 = I2 R4

…………………………..( 2 )

นําสมการที่ (1 ) หารดวยสมการที่ (2 ) จะได I1 R 1 I R  2 2 I1 R 3 I2R 4

ดังนั้นจะได R1 R 2  R3 R 4

จากสมการดังกลาว สามารถนํามาประยุกต เพื่อหาคาความตานทานที่ไมทราบคาได จากวงจรรูป ที่ 1 ถากําหนดใหคาตัวตานทาน R1 คือตัวตานทานที่ไมทราบคา และตัวตานทาน R2 ,R3 และ R4 คือตัว ตานทานที่ทราบคาแลวจะได R1 

R2 R3 R4

.........................................( 3 )

2.วงจรบริดจสภาวะไมสมดุล จากวงจรรูปที่1 เมื่อกระแส I1 มีคาไมเทากับ I2 จะเปนผลทําใหแรงดันที่ตกครอม R1 ไมเทากับ แรงดันตกครอม R2 และแรงดันตกครอม R3 ไมเทากับแรงดันตกครอม R4 หรือ แรงดันที่จุด A ไม เทากับแรงดันทีจ่ ุด B ในสภาวะนีจ้ ะมีกระแสไหลผานแอมมิเตอร เรียกสภาวะนี้วาบริดจไมสมดุลย ( UnBalance bridge ) ตัวอยางที่ 1 จากวงจรรูปที่ 2 จงคํานวณหาคาตัวตานทานไมทราบคา R3

รูปที่ 2 วิธีทํา R1 R  3 R2 R4

จะได

R3 

R 1 R 4 3 kΩ  8 kΩ   3 kΩ R2 8 kΩ

ตัวอยางที่ 2 จงคํานวณหาคาอัตราสวนความตานทานของวงจรบริดจ (Bridge Circuit )แตละสาขา

รูปที่ 3 สาขาที่ 1 I1R 1 R1 5Ω    5Ω I1 R 2 R2 1 Ω

สาขาที่ 2 I2R3 R3 4 Ω    1.333 Ω I2 R 4 R4 3 Ω

กิจกรรมการเรียนรู 1 2 3 4 5 6

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที1่ 7 ทบทวนกอนเรียน อธิบายและซักถามเกี่ยวกับวงจรบริดวีสโตน ครูนําเขาสูบทเรียนเกี่ยวกับวงจรบริดวีสโตน อธิบายประกอบการฉายซีดี ครูอธิบายวงจรบริดวีสโตนพรอมตัวอยางการคํานวณ โดยใชสื่อแผนใส ซักถามนักเรียนเกี่ยวกับการแกปญหาวงจรไฟฟาโดยใช วงจรบริดวีสโตนมีขนั้ ตอน อยางไร 7 สาธิตการปฏิบัติการทดลองแจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง 8 ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย 9 ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 17 จากแบบทดสอบหนวยที1่ 7 มอบหมายงานใหนกั เรียนไปศึกษาในหนวยที่ 18 ตอไป

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ วงจรบริดวีสโตน

ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ วงจรบริดวีสโตน หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

หนวยการสอน

หนังสืออางอิง ชัยวัฒน ลิ้มพรวิจิตรวิไล , สมเกียรติ พึ่งอาตม และ จิ ราภรณ จันแดง,สมศักดิ์ แสงศรี วงจรไฟฟากระแสตรง. : ศูนยสงเสริม-อาชีวะ, 2546.

สื่อ - ซีดีการบรรยายเรื่อง วงจรบริดวีสโตน - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู วงจรบริดวีสโตน

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ ภาษาอังกฤษ

กิจกรรม หาคําศัพท

วันที่......./........./......... สอนครั้งที.่ ..........สัปดาหท.ี่ ...........เรื่อง..................................................................

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง

แผนการสอน ชื่อวิชา วงจรไฟฟากระแสตรง ชื่อหนวย การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด

หนวยที่ 18 สอนครั้งที่ 18 ชั่วโมง 4

สาระสําคัญ ทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด แม็กซิมั่มพาวเวอร ทรายเฟอร ธิโอรี่ เปนทฤษฎีที่ใชถายโอน กําลังไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาไปยังโหลด เชนจากเครื่องขยายเสียงซึ่งเปนแหลงจายไฟฟาถายโอน กําลังไฟฟาไปยังลําโพงที่ทําหนาที่เปนโหลด โดยมีหลักการวาการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด ไปยังโหลด นั้นจะเกิดขึน้ สูงสุดเมื่อความตานทานของโหลดเทากับ ความตานทานภายในของแหลงจายไฟฟา การ แกปญหาและวิเคราะหวงจรไฟฟาในเรื่องทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุดจะใชวงจรสมมูลเทเวนิน

จุดประสงคการเรียน จุดประสงคทั่วไป 1.ศึกษาทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด 2.ศึกษาตัวอยางการแกปญหาวงจรไฟฟา 3.เพื่อปฏิบัติการทดลองวงจรเพื่อหากําลังไฟฟา จุดประสงคเชิงพฤติกรรม 1.บอกลักษณะการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุดไดถูกตอง 2.แกปญหาวงจรไฟฟาไดถูกตอง 3.ปฏิบัติการทดลองวงจรเพื่อหากําลังไฟฟาไดถูกตอง

เนื้อหาสาระ

หนวยที่ 18

ชื่อหนวยการสอน การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด( Maximum Power Transfer Theorem ) ทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด เรียกวา “แม็กซิมั่ม พาวเวอร ทรานเฟอร ธีโอรี”่ ( Maximum Power Transfer Theorem ) เปนทฤษฎีที่ใชถา ยโอนกําลังไฟฟาจากแหลงจายไฟฟาไปยัง โหลด เชน จากเครื่องขยายเสียงซึ่งเปนแหลงจายไฟฟาไปยังลําโพงที่ทําหนาที่เปนโหลด โดยมีหลักการ วาการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด ( Maximum Power ) ไปยังโหลดนั้นจะเกิดขึ้นสูงสุดเมื่อความ ตานทานของโหลด เทากับความตานทานภายในของแหลงจายไฟฟา การแกปญหาและวิเคราะห วงจรไฟฟาในเรื่องทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุดจะใชวงจรสมมูลเทเวนิน ( Thevenin Equivalent Circuit ) ทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด( Maximum Power Transfer Theorem ) กลาวไววาในวงจรไฟฟาใดๆ ที่มีแหลงจายไฟฟาตออยู จะเกิดการถายโอนกําลังไฟฟาจาก แหลงจายไฟฟาไปยังโหลดและจะเกิดกําลังไฟฟาสูงสุด ( Maximum Power ) ที่โหลด เทากับ ความ ตานทานภายในของแหลงจายไฟฟา ดังแสดงในรูปที่ 1 ก และ ข

(ก)

(ข) รูปที่ 1 รูปวงจรและกราฟแสดงกําลังไฟฟาสูงสุด

ในบางครั้งการถายโอนกําลังไฟฟาจากแหลงจายไปยังโหลด จะตองผานตัวตานทานตางๆหลาย ตัว เรายังสามารถหาคากําลังไฟฟาสูงสุด ( Maximum Power ) ที่จะเกิดขึ้นทีโ่ หลดนั้นได โดยการนําเอา หลักการทฤษฎีเทเวนิน ( Thevenin Theorem ) มาใช ซึ่งจะเห็นวาวงจรสมมูลของเทเวนิน ( Thevenin Equivalent Circuit ) จะมีเพียง แหลงจายแรงดันไฟฟาเทเวนิน ( Thevenin Equivalent Circuit )และคา ความตานทานเทเวนิน ที่ตออยูในวงจร ดังนั้นจะเกิดกําลังไฟฟาสูงสุด ( Maximum Power ) ที่โหลดก็ ตอเมื่อคาความตานทานของโหลด RL เทากับความตานทานเทเวนิน RTH จากรูปที่ 1 จะได IL 

VTH R TH  R L

PL  I

 VTH    R TH  R L

 V 2 TH R L  R L  R TH  R L 2 

เมื่อคากําลังไฟฟา Pl มีคาสูงสุดที่โหลด สามารถหาคาความสัมพันธระหวาง RL กับ RTH โดย ใชสมการดิฟเฟอรเรนเชียล 2

dPL R  R L  V 2 TH R L 2R TH  R L   0  TH dPL R TH  R L 4

R TH  R L 2 V 2 TH R TH  R L  2R L

นั่นคือ R TH  R L

 2V 2 TH R TH  R L 

ตัวอยางที่ 1 จงคํานวณหาคากําลังไฟฟาที่โหลด PL เมื่อ RTH มีคามากกวา RL

รูปที่ 2

วิธีทํา IL 

VTH 1.5 V   0.5 A R TH  R L 2   1

PL  I 2 L R L  0.5 2 A  1   0.25 W

กําลังไฟฟาสูงสุดที่โหลดเทากับ 0.25 W ตัวอยางที่ 2 จงคํานวณหาคากําลังไฟฟาที่โหลด PL เมื่อ RTH มีคาเทากับ RL

วิธีทํา IL 

VTH 1.5 V   0.375 A R TH  R L 2  2

PL  I 2 L R L  0.375 2 A  2   0.281 W

กําลังไฟฟาสูงสุดที่โหลดเทากับ 0.281 W ตัวอยางที่ 3 จงคํานวณหาคากําลังไฟฟาที่โหลด PL เมื่อ RTH มีคานอยกวา RL

รูปที่ 4 วิธีทํา IL 

VTH 1.5 V   0.3 A R TH  R L 2  3

PL  I 2 L R L  0.3 2 A  3   0.27 W

กําลังไฟฟาสูงสุดที่โหลดเทากับ 0.27 W

กิจกรรมการเรียนรู 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ตรวจความพรอมของผูเรียนโดยการเขาแถวแลวขานชื่อ แจกแบบทดสอบกอนเรียน หนวยที1่ 8 ทบทวนกอนเรียน อธิบายและซักถาม เรื่องการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด ครูนําเขาสูบทเรียนเกี่ยวกับการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด อธิบายประกอบการฉายซีดี ครูอธิบายทฤษฎีการถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุดพรอมตัวอยางการคํานวณ โดยใชสื่อ แผนใส ซักถามนักเรียนเกี่ยวกับการแกปญหาวงจรไฟฟาโดยใช การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุดมี ขั้นตอนอยางไร สาธิตการปฏิบัติการทดลองแจกใบงานและควบคุมการปฏิบัติการทดลอง ครูและนักเรียนชวยกันสรุปตอบขอสงสัย ประเมินผลการเรียนของนักเรียนในหนวยที่ 18 จากแบบทดสอบหนวยที1่ 8

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรม (กอนเรียน, ขณะเรียน,หลังเรียน) กอนเรียน ใหศึกษาและฟงการอธิบาย มอบหมายงานกลุมมารายงานหนาชัน้ เรียนเกี่ยวกับ การถายโอนกําลังไฟฟา สูงสุด

ขณะเรียน ใหนักเรียนมารายงานหนาชั้นเรียนเกี่ยวกับ การถายโอนกําลังไฟฟาสูงสุด หลังเรียน สรุปเนื้อหาจากที่นักเรียนไดมารายงานหนาชั้นเรียนและประเมินผล

หนวยการสอน

สื่อ - ซีดีการบรรยายเรื่อง การถายโอนกําลังงานไฟฟา สูงสุด - ใบงาน - แบบฝกหัด

รหัสของสือ่

ขณะเรียน

หลังเรียน

สาระการเรียนรู การถายโอนกําลังงานไฟฟา สูงสุด

การบูรณาการเชื่อมโยง การบูรณาการ ภาษาอังกฤษ

กิจกรรม หาคําศัพท

ลงชื่อ.................................. ( นายประยูร ภูมิกอง ) อาจารยพี่เลี้ยง