หลักการไฟฟ าเบื้องต น (atom) principle of basic ...rmutl:...
Post on 23-Feb-2020
1 Views
Preview:
TRANSCRIPT
RMUTL: Electrical Engineer 1
บทที่1หลักการไฟฟาเบื้องตน(PRINCIPLE OF BASIC ELECTRICAL)
RMUTL: Electrical Engineer 2
1.1 ทฤษฎีอะตอมสสาร (Matter) ประกอบขึน้จากอนุภาคที่เล็กลงไปที่เรียกวาโมเลกุล (Molecule) โมเลกุลประกอบดวย (Atom) หลายๆอะตอมจะประกอบดวยอนุภาคเล็กๆ คอือิเล็กตรอน (Electron) โปรตรอน (Proton) และนิวตรอน (Neutron) โปรตรอน และนิวตรอน จะอยูตรงกลางของอะตอมซึง่เรียกวานิวเคลียส (Neucleus) อเิล็กตรอนจะวิ่งรอบๆ นิวเคลียสเปนวงจร
RMUTL: Electrical Engineer 3
อิเล็กตรอนมีขนาดโตกวาโปรตรอนคือมีเสนผานศูนยกลางโตเปน 3 เทาของขนาดโปรตรอน(ประมาณ 0.22 ในลานลานสวนของนิ้ว) และมีมวลประมาณ กิโลกรัม (เบากวาโปรตรอน 1840 เทา) อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟาลบ (- ) จึงมีเสนแรงไฟฟาพุงตรงเขาสูตัวมันในทุกทิศทาง
RMUTL: Electrical Engineer 4
โปรตรอนเปนอนุภาคขนาดเล็กมีเสนผานศูนยกลางประมาณ 0.07 ในลานลานสวนของนิ้ว และมีมวลประมาณ กิโลกรัม (หนักวาอิเล็กตรอนประมาณ 1840 เทา) โปรตรอนมีประจุไฟฟาบวก (+ ) จึงมีเสนแรงไฟฟาพุงออกจากตัวมันในทุกทิศทาง
-271.677252 10×
RMUTL: Electrical Engineer 5
นิวตรอนเปนอนุภาคพื้นฐานอีกชนิดหนึ่ง อนุภาคนี้ไมมีประจุไฟฟาและมีมวลประมาณ กิโลกรัม นิวเคลียสเปนศูนยกลางของอะตอมประกอบดวยนิวตรอนและโปรตรอนของอะตอมจํานวนโปรตรอนในนิวเคลียสจะแสดงใหทราบถึงอะตอมจองแตละธาตุแตกตางกันไป จํานวนโปรตรอนที่มีอยูในนิวเคลียสของอะตอมเรียกวาเลขเชิงอะตอม (Atom Number) ซึ่งเลขเชิงอะตอมนี้ใชบอกชนิดของธาตุ
RMUTL: Electrical Engineer 6
สภาวะปกติของอะตอมจะมจีํานวนอิเล็กตรอนและโปรตรอนเทากัน อะตอมจึงมปีระจไุฟฟาบวกและลบเทากัน ประจทุั้งสองจึงทําลายอํานาจกันหมดพอดี อะตอมจึงมีสถานะเปนกลางทางไฟฟาอะตอมทีม่ีอเิล็กตรอนนอยกวาโปรตรอน อะตอมก็จะมปีระจุไฟฟาบวก และถาอะตอมมอีิเล็กตรอนมากกวาโปรตรอนอะตอมก็จะมีประจไุฟฟาลบ อะตอมที่มปีระจุไฟฟาบวกหรือลบเรียกวาไอออน (Ion)
RMUTL: Electrical Engineer 7
วาเลนซอิเล็กตรอนเปนอิเล็กตรอนที่อยูวงนอกสุดสามารถหลุดจากวงโคจรของอะตอมออกไปได
RMUTL: Electrical Engineer 8
RMUTL: Electrical Engineer 9
เมื่ออิเล็กตรอนหลุดจากอะตอมไฟฟาจะเกิดขึ้น อิเล็กตรอนจะหลุดพนจากอะตอมหรือเกิดไฟฟาขึ้นไดโดย 1) ถกูนัระหวางวตัถตุางชนิดกัน 2 ชนิด 2) ปฏิกิริยาทางเคมี 3) อํานาจแมเหล็ก 4) ความรอน5) ความกดดัน 6) แสงสวาง
RMUTL: Electrical Engineer 10
- ถูกันระหวางวัตถุตางชนิดกัน 2 ชนิด
http://montri.rmutl.ac.th/electrical/e07/static.swf
RMUTL: Electrical Engineer 11
- หลักการทางเคมี
RMUTL: Electrical Engineer 12
- หลักการของสนามแมเหล็กทิศทาง
ความหนาแนน
RMUTL: Electrical Engineer 13
- หลักการแรงกด
RMUTL: Electrical Engineer 14
- หลักการทางความรอน
เทอรโมคัปเปล
RMUTL: Electrical Engineer 15
- หลักการแรงกด
สวติชไฟฟาแบบกด
RMUTL: Electrical Engineer 16
- หลักการของแสงอาทิตย
Solar Sell
RMUTL: Electrical Engineer 17
- หลักการของแสงอาทิตย (กฟผ.)
RMUTL: Electrical Engineer 18
RMUTL: Electrical Engineer 19 RMUTL: Electrical Engineer 20
1.2 หนวยวัดทางไฟฟา1.2.1 แรงเคลื่อนไฟฟา (Voltage, E)
แรงเคลื่อนไฟฟาคือแรงดันไฟฟาที่เกิดจากการสะสมตัวของประจุไฟฟาระหวางจุดสองจุด ทําใหอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากประจุลบไปประจุบวก ทําใหเกิดกระแสไฟฟาไหลในวงจร แรงเคลื่อนไฟฟามีหนวยเปนโวลท (Volt) ใชสัญลักษณ V
1 กิโลโวลท (kV) = 1,000 โวลท (V)1 โวลท (V) = 1,000 มิลลิโวลท (mV)1 มิลลิโวลท (mV) = 1,000 ไมโครโวลท (μV)
RMUTL: Electrical Engineer 21 RMUTL: Electrical Engineer 22
1.2.2 กระแสไฟฟา (Current , I)กระแสไฟฟาคืออิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จากอะตอมหนึ่งไปสูอีกอะตอมหนึ่ง เปนการเคลื่อนที่แบบตอเนื่องขณะนําเอาวัตถทุี่มีประจุไฟฟาตางกนัวางไวใกลกัน อิเล็กครอนจะเคลื่อนที่จากวตัถุที่มีประจุไฟฟาลบไปยังวัตถุที่มีประจุไฟฟาบวก กระแสไฟฟามีหนวยเปนแอมแปร (Ampere) ใชสัญลักษณ A
1 กิโลแอมแปร(kA) = 1,000 แอมแปร (A)1 แอมแปร (A) = 1,000 มิลลิแอมแปร (mA)1 มิลลิ แอมแปร (mA) = 1,000 ไมโครแอมแปร (μA)
RMUTL: Electrical Engineer 23 RMUTL: Electrical Engineer 24
กระแสไฟฟามี 2 ชนิดก. ไฟฟากระแสตรง (Direct Current) คือไฟฟาที่มีทิศทางการไหล
ของอิเล็กตรอนไปในทิศทางเดียวตลอดดังรูปที่ 1.6 ไดแก เซลไฟฟา , แบตเตอรี่ เปนตน
Battery
I แรงเคลื่อน
RMUTL: Electrical Engineer 25
ข. ไฟฟากระแสสลับ (Alternating Current) คือไฟฟาที่มีทิศทางการไหลของกระแสอิเล็กตรอนไปในทิศทางในคาบวกและคาลบตลอดเวลาดังรูปที่ 1.7 ไดแกไฟฟาที่ใชในบานพักอาศัย, เครื่องกําเนิดไฟฟากระแสสลับ เปนตน
i
AC
แรงเคลื่อน
RMUTL: Electrical Engineer 26
1.2.3 ความตานทานไฟฟา (Resistance, R)ความตานทานไฟฟา คือวัตถุที่ตานการไหลของ
กระแสไฟฟา ซึ่งจะตานการไหลของกระแสไฟฟามากหรือนอยขึ้นอยูกับคุณสมบัติของวัตถนุั้นๆ ถาวตัถุมีความตานทานมากกระแสไฟฟาจะไหลผานไดนอย ถาวัตถมุีความตานทานนอยกระแสไฟฟาจะไหลผานไดมาก ความตานทานไฟฟามีหนวยเปนโอหมใชสัญลักษณ Ω
1 เมกะโอหม (MΩ) = 1,000 กิโลโอหม (kΩ)1 กิโลโอหม (kΩ) = 1,000 โอหม(Ω)
RMUTL: Electrical Engineer 27
1.2.4 กฎของโอหม (Ohm Law)
กระแสไฟฟา =ความตานทานแรงเคลื่อนไฟฟา
I = E
R
V
Ω= A
RMUTL: Electrical Engineer 28
1.2.5 กําลังไฟฟา (Electric Power ,P)กําลังไฟฟา คืออัตราการเปลี่ยนแปลงพลังงาน หรืออัตรา
การทํางาน กาํลังไฟฟามีหนวยเปนวัตต (W)สมการกําลังไฟฟากําลังไฟฟา (P) = แรงเคลื่อนไฟฟา(E) X กระแสไฟฟา(Ι)∴เมื่อ P คือกําลังไฟฟา มีหนวยเปนวัตต (W)
E คือแรงเคลื่อนไฟฟามีหนวยเปนโวลท(V)I คือกระแสไฟฟามีหนวยเปนแอมแปร(A)R คือความตานทานไฟฟามีหนวยเปนโอหม(Ω)
1 เมกะวัตต (MW) = 1000 กิโลวัตต (kW)1 กิโลวัตต (kW) = 1000 วัตต (W)1 วัตต (W) = 1000มิลลิวัตต (mW)
RMUTL: Electrical Engineer 29
1.2.6 พลังงานไฟฟา (Electric Energy ,W )พลังงานไฟฟา คือกําลังไฟฟาที่นําไปใชในระยะเวลา
หนึ่ง พลังงานไฟฟามีหนวยเปนวัตต-ชั่วโมง (Wh) พลังงานไฟฟา 1000 วัตต-ชั่วโมง จะเทากับ 1 ยูนิต (Unit) หรือ 1 หนวย เครื่องวัดพลังงานไฟฟาตามบานพักอาศัยเรียกวากิโลวตัตฮาวมิเตอร (Kilowatt Hour Meter)
สมการพลังงานไฟฟาพลังงานไฟฟา (W) = กําลังไฟฟา (P) x เวลา ( t )
22 EW P t E I t I R t t
R= ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅
RMUTL: Electrical Engineer 30
RMUTL: Electrical Engineer 31 RMUTL: Electrical Engineer 32
1.3 วงจรไฟฟาวงจรไฟฟามี 3 ประเภท
1.วงจรอนุกรม (Series Circuit)2.วงจรขนาน (Parallel Circuit)3.วงจรผสม (Compound Circuit)
RMUTL: Electrical Engineer 33
1. วงจรอนุกรมคือการนําเอาภาระหรือโหลด(Load) มาตอเรียงลําดับกันดังรูป R 1
R 2
R 3
คุณสมบัติของวงจรอนุกรม
R 1
R 2
R 3
I1
I2I3
V 1
V 2
V 3
V s
1.1. กระแสที่ไหลในวงจรจะเทากันจะได
t 1 2 3I I I I= = =
RMUTL: Electrical Engineer 34
1.2. แรงเคลื่อนของแหลงจายจะเทากับแรงเคลื่อนที่ตกครอมที่ความตานทานแตละตัวรวมกนั
t 1 2 3V = V + V + V
1.3. คาความตานทานรวมของวงจรจะเทากับคาความตานทานของแตละตัวรวมกัน
t 1 2 3R = R + R + R
RMUTL: Electrical Engineer 35
2. วงจรขนานคือการนําเอาภาระหรือโหลด(Load) มาตอขนานกันดังรูป
R1 R2 R3
คุณสมบัติของวงจรขนาน
R1 R2 R3
It I1 I2 I3
V1Vs V2 V3
2.1 กระแสที่ไหลรวมจะเทากับกระแสในแตละสาขารวมกัน
t 1 2 3 I = I + I + I
RMUTL: Electrical Engineer 36
2.2 แรงเคลื่อนของแหลงจายจะเทากับแรงเคลื่อนที่ตกครอมที่ความตานทานแตละตัวในสาขาจะเทากันดังนั้น
t 1 2 3V = V = V = V
2.3 คาความตานทานรวมของวงจรจะเทากับสมการ
t 1 2 3
1 1 1 1R R R R
= + +
RMUTL: Electrical Engineer 37
วงจรอนุกรม วงจรขนาน
t 1 2 3I I I I= = =
t 1 2 3V = V + V + V
t 1 2 3R = R + R + R
R 1
R 2
R 3
I1
I2I3
V 1
V 2
V 3
V s
R1 R2 R3
It I1 I2 I3
V1Vs V2 V3
t 1 2 3 I = I + I + I
t 1 2 3V = V = V = V
t 1 2 3
1 1 1 1R R R R
= + +
RMUTL: Electrical Engineer 38
3.วงจรผสมคือการนําเอาภาระหรือโหลด(Load) มาตอรวมกันทั้งแบบอนุกรมและขนานดังรูป
R1 R2
R3
R1 R2
R3 R4
RMUTL: Electrical Engineer 39
การประยุกตวงจรอนุกรม - ขนานมาใชงาน1. วงจรแบงแรงดัน (Voltage divider)
R1
R2
Es
I
รูป ก ขณะยังไมตอโหลด
R1V = E×1 R + R1 2R2V = E×2 R + R1 2
RMUTL: Electrical Engineer 40
R1
R2 R Load
I
Es
รูป ข ขณะตอโหลด
R1V = E×1 R +(R // R )1 2 Load(R // R )2 LoadV = E×2 R +(R // R )1 2 Load
RMUTL: Electrical Engineer 41
2. วงจรแบงกระแส (Current divider)
It
R1 R2
I1 I2
21
1 2
12
1 2
.
.
t
t
RI IR R
RI IR R
=+
=+
RMUTL: Electrical Engineer 42
3. การแปลงวงจรแบบสตาร (Υ) และแบบเดลตา (Δ )
R1
R3
R2RC
RBRA
¡ÒõèÍẺʵÒÃì
RMUTL: Electrical Engineer 43
การแปลงวรจรจากเดลตาเปนสตาร
2 3
1 2 3
1 3
1 2 3
1 2
1 2 3
.
.
.
A
B
C
R RRR R R
R RRR R R
R RRR R R
=+ +
=+ +
=+ +
R1
R3
R2RC
RBRA
¡ÒõèÍẺʵÒÃì
RMUTL: Electrical Engineer 44
การแปลงวรจรจากสตารเปนเดลตา
1
2
3
. . .
. . .
. . .
A B A C B C
A
A B A C B C
B
A B A C B C
C
R R R R R RRR
R R R R R RRR
R R R R R RRR
+ +=
+ +=
+ +=
R1
R3
R2RC
RBRA
¡ÒõèÍẺʵÒÃì
top related