8. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
104
วิธีทำ
12(En 41/2) หม้อแปลงเครื่องหนึ่ง มีจำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิต่อจำนวนรอบของขดลวด
ทุติยภูมิเป็น 1 : 4 ถ้ามีกระแสและความต่างศักย์ในขดลวดทุติยภูมิเท่ากับ 10 แอมแปร์
และ 200 โวลต์ ตามลำดับ จงหากระแสและความต่างศักย์ในขดลวดปฐมภูมิ
1. 40 A และ 50 V 2. 50 A และ 40 V
3. 40 A และ 40 V 4. 50 A และ 50 V (ข้อ 1)
วิธีทำ
13(En 38) หม้อแปลงอุดมคติตัวหนึ่งมีจำนวน
รอบของขดลวดปฐมภูมิเป็น 2000 รอบ
และ จำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิเป็น
1000 รอบ เมื่อนำมาใช้ในวงจรดังรูป ขนาด
ของฟิวส์ที่ใช้ต้องมีค่าอย่างน้อยที่สุดเท่าไร
1. 2 2. 3 A 3. 5 A 4. 11 A (ข้อ 2)
วิธีทำ
9. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
ตอนที่ 3 ลักษณะของไฟฟ้ากระแสสลับ
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งหมุนขดลวดตัดสนามแม่เหล็กด้วยอัตราเร็วเชิงมุม
ขนาดหนึ่ง จะทำให้เกิดความต่างศักย์ (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) และกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตาม
เวลาด้วยอัตราเร็วเชิงมุมเดียวกับอัตราเร็วเชิงมุมการหมุนขดลวด
เราสามารถหาค่ากระแสสลับ ณ. จุดเวลาใด ๆ ได้จากสมการ
it = im sin•t และ Vt = Vm sin•t
เมื่อ it , Vt = กระแสไฟฟ้า , ความต่างศักย์ไฟฟ้า ณ.เวลา t ใด ๆ
im , Vm = กระแสไฟฟ้า , ความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงสุด
• = อัตราเร็วเชิงมุมการหมุนขดลวด
105
• = 2° f
f = ความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ
14. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเครื่องหนึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าได้สูงสุด 20 แอมแปร์ ความ–
ต่างศักย์สูงสุด 300 โวลต์ ความถี่กระแสไฟฟ้า 50 Hz จงหากระแสไฟฟ้า และความ
ต่างศักย ณ เวลา 6010 วนิาที หลงัจากเปดิเครอื่ง (10 A , 150 V)
วิธีทำ
10. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
ค่ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ยของกระแสไฟฟ้าสลับ (Root Mean Square)
ค่า rms อาจหาได้จากการทดลอง และค่า rms ที่ได้จากการทดลองอาจเรียกว่า ค่ายังผล
อาจหาได้จากการใช้มิเตอร์วัด และค่า rms ที่ได้จากการใช้มิเตอร์วัดอาจเรียกว่า ค่ามิเตอร์
โดยทั่วไปมิเตอร์ที่ใช้วัดกระแสจะออกแบบมาเพื่อใช้วัดค่า rms โดยตรง
ดังนั้นค่าที่ได้จากการใช้มิเตอร์วัด มักเป็นค่า rms
ความสัมพันธ์ ระหว่างค่า rms และค่าสูงสุด
i และ Vrms = 2 m
106
Irms = 2 m
V
เมื่อ irms = กระแสไฟฟ้ารากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย
im = กระแสไฟฟ้าสูงสุดของกระแสสลับ
Vrms = ความต่างศักย์รากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย
vm = ความต่างศักย์สูงสุดของกระแสสลับ
15(มช 40) ถ้ากล่าวว่าไฟฟ้าในบ้านมีความต่างศักย์ 220 โวลต์ หมายความว่าความต่างศักย์สูง
สุดมีค่ากี่โวลต์ (ข้อ 4.)
1. 110 2. 220 3. 0.707 x 220 4. 220 2
วิธีทำ
16. แอมมิเตอร์กระแสไฟฟ้าสลับต่ออนุกรมกับหลอดไฟอ่านค่าได้ 0.25 แอมแปร์ และโวลต์
มิเตอร์ไฟสลับต่อคร่อมหลอดไฟอ่านความต่างศักย์ 110 โวลต์ จงหากระแสสูงสุด (i0)
ที่ไหลผ่านหลอดไฟและความต่างศักย์มากสุด (v0) คร่อมหลอดไฟ (0.354 A, 155.56 V)
วิธีทำ
11. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
ตอนที่ 4 ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และขดลวดเหนี่ยวนำในวงจรกระแสสลับ
ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านตัวต้านทาน
จะเกิดความต่างศักย์คร่อมตัวต้านทานนั้น
เราสามารถหาค่าความต่างศักย์ที่เกิดได้จาก
107
V = i . R
เมื่อ V คือ ความต่างศักย์คร่อมตัวต้านทาน
i คือ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทาน
R คือ ค่าความต้านทาน (υ)
Vm = im⌡R
Vrms = irms R
และค่ากระแส ณ เวลาใดๆ หาค่าได้จาก
iR = im sin • t
และ vR = vm sin • t
เมื่อ iR ,VR = กระแสที่ไหล และความต่างศักย์ของตัวต้านทาน ณ เวลา t ใด ๆ
im , Vm = กระแสที่ไหล และความต่างศักย์สูงสุดของตัวต้านทาน
17(En 41/2) ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับดังรูป ถ้า
โวลต์มิเตอร์ V อ่านค่าความต่างศักย์ได้ 200
โวลต์ จงหากระแสสูงสุดที่ผ่านความต้านทาน R
1. 0.70 A 2. 1.41 A
3. 2.0 A 4. 4.8 A (ไม่มีคำตอบที่ถูกต้อง)
วิธีทำ
R = 100 υ V
12. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านตัวเก็บประจุ
จะเกิดความต่างศักย์คร่อมตัวเก็บประจุนั้น
เราสามารถหาค่าความต่างศักย์ที่เกิดได้จาก
V = i . XC และ XC = 1C • = 2 1fC °
เมื่อ V คือ ความต่างศักย์คร่อมตัวเก็บประจุ
i คือ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุ
Xc คือ ค่าความต้านทานเชิงความจุ (υ)
C คือ ค่าความจุประจุ(ฟารัด)
f คือ ความถี่กระแสไฟฟ้า (Hz)
Vm = im⌡Xc
Vrms = irms⌡Xc
108
และค่ากระแส ณ เวลาใด ๆ หาค่าได้จาก
ic = im sin • t และ Vc = Vm sin (• t – 90o)
เมื่อ ic ,Vc = กระแสที่ไหล และความต่างศักย์ของตัวเก็บประจุ ณ เวลา t ใด ๆ
im , Vm = กระแสที่ไหล และความต่างศักย์สูงสุดของตัวเก็บประจุ
(• t – 90o) เป็นมุมเฟส
18. เมื่อต่อตัวเก็บประจุอันมีค่าความต้านทานเชิงความจุ 1000 υ เข้ากับวงจรไฟฟ้ากระแส
สลับ ปรากฏว่าเกิดความต่างศักย์คร่อมตัวเก็บประจุ 3 โวลต์ จงหาปริมาณกระแสไฟฟ้า
ที่ไหลผ่านตัวเก็บประจุนั้น (3 มิลลิแอมป์)
วิธีทำ
13. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
19. ความต่างศักย์คร่อมตัวเก็บประจุมีค่าเท่าใด จึงจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า 3.14 mA ในวงจร
ตัว เก็บประจุที่มีความจุ 0.5 ↑F เมื่อความถี่ของกระแสไฟฟ้าเป็น 1 kHz (1 โวลต์)
วิธีทำ
20. ที่ความถี่เท่าไรตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุ 5 มิลลิฟารัด จึงจะมีค่าความต้านทานตัวเก็บ
ประจุ 272 υ (100 Hz)
วิธีทำ
ขดลวดเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านขดลวดเหนี่ยว
นำ จะเกิดความต่างศักย์คร่อมขดลวดเหนี่ยวนำนั้น
เราสามารถหาค่าความต่างศักย์ที่เกิดได้จาก
V = i . XL และ XL = •L = 2°fL
เมื่อ V คือ ความต่างศักย์คร่อมขดลวดเหนี่ยวนำ
i คือ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ
XL คือ ค่าความต้านทานเชิงหนี่ยวนำ (υ)
L คือ ค่าความเหนี่ยวนำของขดลวด (เฮนรี)
f คือ ความถี่กระแสไฟฟ้า (Hz)
Vm = im⌡XL
Vrms = irms⌡XL
109
14. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
110
และค่ากระแส ณ เวลาใด ๆ หาค่าได้จาก
iL = im sin • t และ VL = Vm sin (• t + 90o)
เมื่อ iL ,VL = กระแสที่ไหล และความต่างศักย์ของขดลวดเหนี่ยวนำ ณ เวลา t ใด ๆ
im , Vm = กระแสที่ไหล และความต่างศักย์สูงสุดของขดลวดเหนี่ยวนำ
(• t + 90o) เป็นมุมเฟส
21. ตัวเหนี่ยวนำ 0.07 เฮนรี ต่อเป็นวงจรกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสลับ ความต่างศักย์ 220 V
50 Hz จะเกิดกระแสไหลในวงจรเท่าไร (10 A)
วิธีทำ
22(มช 42) วงจรไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ 50 เฮิรตซ์ ประกอบด้วยตัวต้านทาน 20 โอห์ม
และตัวเหนี่ยวนำ °20 มิลลิเฮนรี มีกระแสผ่าน 0.2 แอมแปร์ ความต่างศักย์ระหว่างปลาย
ของตัวเหนี่ยวนำจะมีค่ากี่โวลต์ (0.4)
วิธีทำ
23(มช 37) วงจรกระแสสลับความถี่ 50 เฮิรตซ์ ที่มีตัวต้านทานต่ออนุกรมกับตัวเหนี่ยวนำ
วัดกระแสไฟฟ้าในวงจรได้ 0.1 แอมแปร์ ความต่างศักย์คร่อมตัวเหนี่ยวนำ 22 โวลต์
ค่าความเหนี่ยวนำจะเป็น (ข้อ 2.)
1. 14.4 ไมโครเฮนรี 2. 0.7 เฮนรี 3. 200 เฮนรี 4. 2.2 เฮนรี
วิธีทำ
15. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
24(มช 41) วงจรกระแสไฟฟ้าสลับดังรูป มีกระแส i เป็น i = 5 sin 1000 t แอมแปร์
วัดความต่างศักย์ระหว่างปลายของตัวเหนี่ยวนำได้ 70.7 โวลต์ จงหาค่าความเหนี่ยวนำ
ของตัวเหนี่ยวนำในหน่วยเฮนรี (ข้อ 2.)
1. 12 x 10–3 2. 20 x 10–3 3. 28 x 10–3 4. 40 x 10–3
111
วิธีทำ
25(En 41) ส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับตามรูป (ก) มีกระแสที่ผ่าน และความต่าง
ศักย์ระหว่างปลายทั้งสองสัมพันธ์กันตามรูป (ข)
จงวิเคราะห์ว่าส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้านี้คือ
อะไร
1. ตัวเก็บประจุ
2. ขดลวดเหนี่ยวนำ
3. ตัวต้านทาน
4. เป็นวงจรผสมของขดลวดเหนี่ยวนำและตัวต้านทาน (ข้อ 1.)
วิธีทำ
26(มช 44) ตัวเหนี่ยวนำ L = 50 มิลลิเฮนรี่ มีกระแสสลับเป็น i เมื่อ i = 3 sin 60 t แอมแปร์
จงหาความต่างศักย์ระหว่างปลายของตัวเหนี่ยวนำนี้ เมื่อเวลา t ใด ๆ
1. VL = sin 60 t 2. VL = 150 sin 60 t
3. VL = 150 cos (60t – 2° ) 4. VL
= 9 sin (60t + 2° ) (ข้อ 4.)
วิธีทำ
16. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
ตอนที่ 5 วงจร RCL และ กำลังไฟฟ้ากระแสสลับ
การต่อตัวต้านทาน (R) ขดลวดเหนี่ยวนำ (L) และตัวเก็บประจุ (C) แบบอนุกรม
สิ่งที่ควรทราบ
1) iR = iC = iL = iรวม
2) Z = R2 Ι (XL Κ XC)2
3) Vรวม = 2 ) C V L (V 2R
112
V Ι Κ
4) Vรวม = iรวม Z
เมื่อ Z คือ ความต้านทานเชิงซ้อน (ความต้านทานรวมของวงจร)
27(En 41/2) ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ 50 เฮิร์ตซ์
ดังรูป ถ้าโวลต์มิเตอร์ V อ่านค่าความต่างศักย์ได้
200 โวลต์ แอมมิเตอร์ A จะอ่านค่ากระแสได้กี่แอมแปร์
วิธีทำ (4 A)
A
XC = 40 υ
28(En 42/2) ถ้าวงจรประกอบด้วยตัวต้านทานขนาด 20 โอห์ม ขดลวดเหนี่ยวนำที่มีค่าความ
ต้านทานเชิงเหนี่ยวนำ 30 โอห์ม และตัวเก็บประจุที่มีค่าความต้านทานเชิงประจุ 15 โอห์ม
ต่อกันอย่างอนุกรมและต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์ ความถี่ 50 เฮิรตซ์
จงหากระแสในวงจร (ข้อ 4.)
1. 2.2 A 2. 4.4 A 3. 6.6 A 4. 8.8 A
วิธีทำ
V R = 30 υ
19. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
การต่อตัวต้านทาน (R) ขดลวดเหนี่ยวนำ (L) และตัวเก็บประจุ (C) แบบขนาน
สิ่งที่ควรทราบ
1) VR = VC = VL = Vรวม
2) iรวม = 2 (iL iC)2
115
iR Ι Κ
3) Z 1
= ( ) 2 Ι ( XL 1 X1C )2
1
Κ
R 4) Vรวม = iรวม Z
เมื่อ Z คือ ความต้านทานเชิงซ้อน (ความต้านทานรวมของวงจร)
32. ตัวเก็บประจุความต้านทาน 100 โอห์ม ตัวเหนี่ยวนำความต้านทาน
200 โอห์ม และตัวต้านทานขนาด 50 โอห์ม ต่อกันอย่างขนานกัน
แล้วต่อกับแหล่งกำเนิดไฟสลับ 200 โวลต์ , 50 เฮิรตซ์ จะเกิดกระ
แสไหลในวงจรเท่าไร
1. 4 A 2. 17 A 3. 5 A 4. 7 A (ข้อ 2.)
วิธีทำ
การหากำลังไฟฟ้ากระแสสลับ
P = i V cos
เมื่อ P = กำลังไฟฟ้าของวงจร (วัตต์)
i = กระแสรวมในวงจร (แอมแปร์)
V = ความต่างศักย์รวมในวงจร (โวลต์)
cos = Z R( เรียก ตัวประกอบกำลัง )
20. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
33(En 44/2) ถ้าเฟสของกระแสยังผลและความต่างศักย์ยังผลของวงจรไฟ
ฟ้ากระแสสลับเป็นดังรูป กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่สูญเสียในวงจรนี้มีค่าเท่าใด
1. 1.8 kW 2. 2.4 kW
3. 3.0 kW 4. 3.5 kW (ข้อ 4.)
116
วิธีทำ
34. แรงดันไฟฟ้า e = 100sin± โวลต์ และ กระแสไฟฟ้า i = 10sin (±–60o) แอมแปร์
กำลังไฟฟ้า P เท่ากับผลคูณของ e และ i กำลังไฟฟ้าสูงสุดจะมีค่าเท่าใด (ข้อ 3)
1. 750 วัตต์ 2. 1000 วัตต์ 3. 500 วัตต์ 4. 250 วัตต์
วิธีทำ
35. จากรูปวงจรต่อไปนี้ กำหนดให้ V = 2 sin 500t
จงหาความต่างเฟสระหว่างกระแสไฟฟ้ารวม I กับ
ความต่างศักย์ไฟฟ้ารวม V
1. 30o 2. 45o
3. 60o 4. 90o
(ข้อ 2)
วิธีทำ
พิจารณา P = i V Z R
P = i i Z Z R
เนื่องจาก V = i Z
P = i2R เนื่องจาก i = Z V
P = Φ Γ2
Z VR
R I
V
2 υ C 1,000 ↑F
21. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
36. ขดลวดเหนี่ยวนำ 0.03 เฮนรี และตัวต้านทาน 40 โอห์ม ต่ออนุกรมกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า
กระแสสลับ กระแสไฟฟ้าของวงจร( i ) มีค่าดังสมการ i = 5 sin ( 1000t ) แอมแปร์ จงหา
กำลังเฉลี่ยของวงจร (500 W)
วิธีทำ
37. ตัวเหนี่ยวนำและตัวต้านทานต่ออนุกรมกันและต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่มีกระ
แสไฟฟ้าที่เวลา t (วินาที) ใดๆ i = 4 sin 100 °t ถ้าวงจรมีความต้านทานเชิงเหนี่ยวนำ
20 โอห์ม และมีความต้านทานเชิงซ้อนของวงจร 25 โอห์ม กำลังเฉลี่ยของวงจรเป็นกี่วัตต์
1. 120 2. 160 3. 200 4. 240 (ข้อ 1)
117
วิธีทำ
22. Physics Online V http://www.pec9.com บทที่ 17 ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (2)
38. ขดลวดเหนี่ยวนำ 0.03 เฮนรี และตัวต้านทาน 40 โอห์ม ต่ออนุกรมกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า
กระแสสลับ ความต่างศักย์ของวงจร( i ) มีค่าดังสมการ V = 100 sin (1000t ) โวลต์ จงหา
กำลังสูงสุดของวงจร (160 วัตต์)
วิธีทำ
39(En 39) ขดลวดเหนี่ยวนำ 0.03 เฮนรี และตัวต้านทาน 40 โอห์ม ต่ออนุกรมกับแหล่งกำเนิด
ไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟฟ้าของวงจร ( i ) เปลี่ยนแปลงตามเวลา ( t ) ดังสมการ
i = 5 sin (1000 t) แอมแปร์ จงหากำลังเฉลี่ยของวงจรและความต่างศักย์สูงสุดของวงจร
เป็นดังข้อใด
1. 500 W , 250 V 2. 875 W , 350 V
3. 1000 W , 220 V 4. 1250 W , 250 V (ข้อ 1)
118
วิธีทำ
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦