หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web...
Transcript of หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web...
![Page 1: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/1.jpg)
หัวขอ้เรื่อง1. นิยามกฎกระแสของเคอรช์อฟ2. นิยามกฎแรงดันของเคอรช์อฟ3. กำาหนดทิศทางของกระแสไฟฟา้และกำาหนดขัว้ของแรงดันใน
วงจรไฟฟา้4. เขยีนสมการของเคอรช์อฟ5. นำากฎของเคอรช์อฟมาประยุกต์ใชง้าน
สาระสำาคัญ กฎของเคอรช์อฟ จำาแนกได้ 2 กฎ คือ กฎกระแสและกฎแรงเคล่ือน กฎกระแสของเคอรช์อฟ กล่าวได้วา่ ณ จุดใดๆ ในวงจรไฟฟา้ผลรวมทางชพีคณิตของกระที่ไหลเขา้และไหลออกมคี่าเท่ากับศูนย ์สว่นกฎแรงดันกล่าวได้วา่ ในวงจรไฟฟา้ปิดใด ๆ ผลรวมทางชพีคณิตของแรงดันทัง้หมดมค่ีาเท่ากับศูนย์
จุดประสงค์การสอนจุดประสงค์เชงิพฤติกรรม1. บอกนิยามกฎกระแสและแรงดันของเคอรช์อฟได้2. กำาหนดทิศทางของกระแสไฟฟา้และกำาหนดขัว้ของแรงดันใน
วงจรไฟฟา้ได้
กฎของเคอรช์อฟฟ์
![Page 2: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/2.jpg)
3. เขยีนสมการ ของเคอรช์อฟได้4. นำากฎของเคอรช์อฟมาประยุกต์ใชง้านได้5. มคีวามตัง้ใจในการเรยีนรู้6. เตรยีมความพรอ้มในการเรยีนและปฏิบติังานตามที่ได้รบัมอบ
หมาย
วงจรไฟฟา้ 1 (2104-2102)
วงจรทางไฟฟา้ท่ีมแีหล่งจา่ย และภาระทางไฟฟา้ต่ออยูใ่นลักษณะที่มีความซบัซอ้น เราไมส่ามารถหาค่าคำาตอบต่าง ๆ ของวงจรด้วยวธิกีารหรอืกฎพื้นฐานทางไฟฟา้เพื่อมาแก้ปัญหาทางวงจรไฟฟา้ได้ จงึจำาเป็นต้องหาวธิกีารหรอืกฎอ่ืน ๆ ท่ีจะสามารถนำามาแก้ปัญหาในโจทยท์างไฟฟา้ท่ีซบัซอ้น
กฎของเคอรช์อฟฟ ์(Kirchhoff’s Laws) ซึ่งได้มาจากการทดลองของนักฟสิกิส ์ชาวเยอรมนัชื่อ กสุตาฟ อาร ์เคอรช์อฟฟ ์และจากผลการทดลองได้ขอ้สรุปออกมา 2 ขอ้ ท่ีรูจ้กักันทัว่ไป คือ กฎกระแส และกฎของแรงเคล่ือน
16.1 กฎกระแสของเคอรช์อฟฟ ์(Kirchoff’s Current Law)กฎกระแสของเคอรช์อฟฟ ์ กล่าววา่ กระแสท่ีไหลเขา้จุดใดจุดหน่ึง“
ในวงจรไฟฟา้ จะมค่ีาเท่ากับกระแสท่ีไหลออกจากจุดนัน้ ” จากคำากล่าวที่ผ่านมาสามารถนำามาเขยีนเป็นสมการอยา่งง่ายได้ดังน้ี
ผลรวมของกระแสไหลเขา้ = ผลรวมของกระแสท่ีไหลออก
2
หน่วยท่ี
กฎของเคอรช์อฟฟ์
![Page 3: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/3.jpg)
16.1.1 การนำากฎกระแสของเคอรช์อฟฟไ์ปใชง้านตัวอยา่งท่ี 1 จงหาค่ากระแส
รูปท่ี 16.1 ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟา้
วธิทีำาผลรวมของกระแสไหลเขา้ = ผลรวมของกระแสไหล
ออกสมการแทนค่า
กระแส I5 มค่ีาเท่ากับ 7 แอมแปร์
ตอบ
ตัวอยา่งท่ี 2 จากวงจรต่อไปน้ีจงคำานวณหาค่ากระแส โดยใชก้ฎกระแสของเคอรช์อฟฟ์
รูปท่ี 16.2 วงจรไฟฟา้ 1วธิทีำา
3
![Page 4: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/4.jpg)
ผลรวมของกระแสไหลเขา้ = ผลรวมของกระแสท่ีไหลออก
หรอืแทนค่า
กระแส มค่ีาเท่ากับ แอมแปร์ ตอบ
16.2 กฎแรงเคล่ือนของเคอรช์อฟฟ ์(Kirchhoff’s Voltage Law)
กฎแรงเคล่ือนของเคอรช์อฟฟ ์ กล่าววา่ ผลรวมของแรง“ เคล่ือนท่ีจา่ยในวงจรไฟฟา้ปิด จะมคี่าเท่ากับผลรวมของแรงเคล่ือนตกครอ่มภาระในวงจรไฟฟา้ปิดนัน้ๆ ” จากคำากล่าวที่ผ่านมา สามารถนำามาเขยีนเป็นสมการได้ ดังน้ี
ผลรวมของแรงเคล่ือนท่ีจา่ยในวงจรปิด = ผลรวมของแรงเคล่ือนตกครอ่มภาระในวงจรไฟฟา้ปิดนัน้ๆ
การนำากฎแรงเคล่ือนของเคอรช์อฟฟไ์ปใชง้านตัวอยา่งท่ี 3 จากวงจรต่อไปน้ี จงใชก้ฎแรงเคล่ือนคอรช์อฟฟห์าค่า
รูปท่ี 16.3 วงจรไฟฟา้ 2วธิทีำา ผลรวมของแรงเคล่ือนในวงจรปิด = ผลรวมของแรงเคล่ือนตกครอ่มภาระในวงจรไฟฟา้ปิดใด ๆ
4
![Page 5: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/5.jpg)
สมการ หรอื แทนค่า
แรงเคล่ือนท่ีตกครอ่ม มค่ีาเท่ากับ โวลต์ ตอบ
จากตัวอยา่งที่ 3 ในการคิดหาแรงเคล่ือนตกครอ่มภาระหรอืแรงเคล่ือนท่ีแหล่งจา่ย ในทางปฏิบติัเราจำาเป็นต้องดทิูศทางของกระแส ดังนัน้จงึมคีวามจำาเป็นต้องไล่ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟา้โดยใส่เครื่องหมาย + ในทิศทางที่กระแสไหลเขา้ ใสเ่ครื่องหมาย ในทิศทางที่–กระแสไหลออก จุดเริม่ของการเขยีนสมการแรงเคล่ือน จุดที่นิยมเริม่แรกในการเขยีน คือ จากแหล่งจา่ยไฟฟา้ ดังตัวอยา่งต่อไปน้ี
ตัวอยา่งท่ี 4 จากวงจรต่อไปน้ีจงหาค่า กระแสที่ไหลในวงจร
รูปท่ี 16.4 วงจรไฟฟา้ 3
วธิทีำา
5
![Page 6: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/6.jpg)
รูปท่ี 16.5 การกำาหนดขัว้ของแรงเคล่ือนไฟฟา้สมการ หรอื
กระแสที่ไหลในวงจรมค่ีาเท่ากับ แอมแปร ์และมคี่าเป็นค่าบวก ซึ่งแปลวา่กำาหนดทิศทางกระแสถกูต้อง
ตอบ16.3 การคำานวณวงจรไฟฟา้โดยใชก้ฎของเคอรช์อฟฟ์
ตัวอยา่งท่ี 5 จากวงจรต่อไปน้ีจงคำานวณหาค่ากระแสที่ไหลผ่านภาระแต่ละตัว
รูปท่ี 16.6 วงจรไฟฟา้ 4วธิทีำา
6
![Page 7: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/7.jpg)
รูปท่ี 16.7 การกำาหนดทิศทางกระแสไฟฟา้ในวงจร
1. กำาหนดทิศทางของกระแส ( และ )จากกฎกระแสของเคอรช์อฟฟ์
ผลรวมของกระแสไหลเขา้ = ผลรวมของกระแสไหลออก
2. เขยีนสมการแรงเคล่ือนของเคอรช์อฟฟ์Loop ท่ี 1 ได้
Loop ท่ี 2 ได้
ได้สมการ
3. นำาสมการมาเขยีนในรูปของเมทรกิซแ์ละคำานวณค่าด้วยดีเทอรม์ิแนนต์
7
![Page 8: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/8.jpg)
กระแสที่ไหลผ่าน มค่ีาเท่ากับ แอมแปร ์กระแสที่ไหลผ่าน มค่ีาเท่ากับ แอมแปร ์และกระแสที่ไหลผ่าน มค่ีาเท่ากับ
แอมแปร ์ซึ่งกระแส ท่ีติดลบก็เป็นเพราะวา่ทิศทางที่สมมุติขึ้นสวนทางกับความเป็นจรงิ
ตอบ
8
![Page 9: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/9.jpg)
แบบฝึกหัดท้ายหน่วยการเรยีน
ตอนท่ี 1 จงตอบคำาถามต่อไปน้ี1. จงอธบิายกฎกระแสไฟฟา้ของเคอรช์อฟฟ ์(2 คะแนน)
...................................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
2. จงอธบิายกฎแรงเคล่ือนไฟฟา้ของเคอรช์อฟฟ ์(3 ตะแนน)................................................................................
...................................................................... ................
.......................................................................................
............................................................
.......................................................................................
.............................................................................
9
![Page 10: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/10.jpg)
.......................................................................................
.............................................................................
.......................................................................................
.............................................................................ตอนท่ี 2 จงแสดงวธิทีำา
1. จากวงจรต่อไปน้ีจงคำานวณหาค่ากระแสไฟฟา้ท่ีไหลผ่านภาระทางไฟฟา้แต่ละตัว(5 คะแนน)
2. จากวงจรต่อไปน้ีจงคำานวณหากระแสไฟฟา้ท่ีไหลผ่าน (10 คะแนน)
ใบงานท่ี 16เรื่อง กฎของเคอรช์อฟ
วชิาวงจรไฟฟา้ 1 (2104-
2102)จำานวนคาบ 3
คาบ
10
![Page 11: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/11.jpg)
จุดประสงค์การเรยีนรู้จุดประสงค์ทั่วไปเพื่อใหนั้กเรยีนเขา้ใจการแก้ปัญหาวงจรไฟฟา้โดยใชก้ฎของเค
อรช์อฟ
จุดประสงค์เชงิพฤติกรรม1. ต่อวงจรทางไฟฟา้ได้ถกูต้อง3. วดัค่าปรมิาณทางไฟฟา้ในวงจรโดยใชก้ฎของเคอรช์อฟได้
ถกูต้อง3. คำานวณค่าต่าง ๆ ของวงจรไฟฟา้ด้วยกฎของเคอรช์อฟฟไ์ด้
ถกูต้อง4. อธบิายความสมัพนัธข์องของค่าปรมิาณทางไฟฟา้ในวงจร
ไฟฟา้ตามกฎของเคอรช์อฟได้ถกูต้อง
เครื่องมอืและอุปกรณ์การทดลอง1. แผงทดลองพรอ้มอุปกรณ์2. DC Power Supply 3. มลัติมเิตอร์4. ตัวต้านทาน 100 ,220 และ 470 จำานวน 3 ตัว
ขัน้ตอนการทดลอง กฏแรงดันของเคอรช์อฟ1. ต่อวงจรไฟฟา้ตามรูปท่ี 16.1
11
![Page 12: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/12.jpg)
รูปท่ี 16.1 วงจรอนุกรม
2. ป้อนแรงดันไฟฟา้ท่ีแหล่งจา่ยใหม้ขีนาด 10V 3. วดัค่าแรงดันไฟฟา้ท่ีตกครอ่มตัวต้านทานแต่ละตัว
แล้วบนัทึกค่าที่วดัได้ลงในตารางตารางการทดลอง
แรงเคล่ือนไฟฟา้
ค่าท่ีได้จากการทดลอง ค่าท่ีได้จากการคำานวณ
E (V)V1 (V)V2 (V)V3 (V)
ตารางท่ี 16.1 แสดงค่าแรงเคล่ือนไฟฟา้
4. จากรูปท่ี 16.1 นำามาคำานวณค่าตามกฎของเคอรช์อฟ แล้วบนัทึกค่าลงในตาราง .........................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
.......................................................................
12
![Page 13: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/13.jpg)
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
สรุปผลการทดลอง .........................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
.......................................................................
ขัน้ตอนการทดลอง กฏกระแสของเคอรช์อฟ2. ต่อวงจรไฟฟา้ตามรูปท่ี 16.2
13
![Page 14: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/14.jpg)
รูปท่ี 16.2 วงจรไฟฟา้
2. ป้อนแรงดันไฟฟา้ท่ีแหล่งจา่ยใหม้ขีนาด 4V และ 6V 3. วดัค่ากระแสไฟฟา้ท่ีไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัว แล้ว
บนัทึกค่าที่วดัได้ลงในตาราง
ตารางการทดลอง
กระแสไฟฟา้ ค่าท่ีได้จากการทดลอง ค่าท่ีได้จากการคำานวณ
I1I2I3
ตารางท่ี 16.2 แสดงค่ากระแสไฟฟา้
4. จากรูปท่ี 16.2 นำามาคำานวณค่าตามกฎของเคอรช์อฟ แล้วบนัทึกค่าลงในตาราง
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
14
![Page 15: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/15.jpg)
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
15
![Page 16: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/16.jpg)
.......................................................................................
.......................................................................สรุปผลการทดลอง................................................................................
................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
16
![Page 17: หน่วยที่ 12 วงจรแบ่งกระแส · Web viewกฎแรงเคล อนของเคอร ชอฟฟ กล าวว า “ผลรวมของแรงเคล](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022070704/5e8d4973e15a6e13ae279062/html5/thumbnails/17.jpg)
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
.......................................................................................
.......................................................................
17