9789740330912

506 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
506
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
2
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

9789740330912

  1. 1. บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา วัตถุประสงคการเรียนรู เขาใจความหมายของวิศวกรรมไฟฟา เขาใจนิยามของประจุ กระแส แรงดัน และกําลังไฟฟา เขาใจนิยามของโนด กิ่ง และลูป เขาใจและสามารถประยุกตใชกฎกระแสของเคอรชอฟฟในการวิเคราะหวงจรไฟฟา เขาใจและสามารถประยุกตใชกฎแรงดันของเคอรชอฟฟในการวิเคราะหวงจรไฟฟา
  2. 2. 2 ทฤษฎีวงจรไฟฟา 1.1 บทนํา : วิศวกรรมไฟฟา วิศวกรรมไฟฟา (Electrical Engineering) เปนวิศวกรรมศาสตรสาขาหนึ่งที่เกี่ยวของกับ การประยุกตการใชไฟฟาและสิ่งประดิษฐทางไฟฟาและอิเล็กทรอนิกส วิศวกรไฟฟาเปนผูมีหนาที่ ประยุกตและสรางสรรคงานทางไฟฟา มีตั้งแตงานวิจัยและพัฒนาองคความรูในศาสตรทางไฟฟา งานออกแบบผลิตภัณฑและกระบวนการผลิต งานควบคุมและปรับปรุงการผลิตอุปกรณ งาน ออกแบบระบบไฟฟา และงานภาคสนามเพื่อควบคุมดูแลการติดตั้งระบบและอุปกรณทางไฟฟา นอกจากนี้ยังมีงานใหคําปรึกษาและงานสอนอีกดวย ระบบไฟฟา (Electrical System) นั้น ประกอบดวยระบบตาง ๆ ไดแก ระบบไฟฟากําลัง ระบบไฟฟาสื่อสาร อุปกรณและระบบอิเล็กทรอนิกส ระบบควบคุม ระบบคอมพิวเตอร และ ระบบประมวลผลสัญญาณ และอื่น ๆ โดยมีรายละเอียดตาง ๆ ดังนี้ ระบบไฟฟากําลัง (Power System) เปนระบบที่เกี่ยวของกับการผลิตไฟฟา การสง การ ควบคุม การแปรสภาพ และการใชประโยชนพลังงานไฟฟา รวมทั้งการออกแบบ และสรางระบบ ไฟฟาภายในและภายนอกอาคาร การออกแบบสรางและทดสอบอุปกรณไฟฟากําลัง เชน เครื่อง กําเนิดไฟฟามอเตอรและหมอแปลงไฟฟา ฯลฯ ระบบไฟฟาสื่อสาร (Communication System) เปนระบบไฟฟาที่เกี่ยวของกับการสราง เครื่องสง เครื่องรับ และการควบคุมสัญญาณขาวสารที่เปนไฟฟา โดยใชสายสงทองแดง สายใย แกวนําแสง (fiber optic) หรือทอนําคลื่น (wave guide) เปนตัวกลางในการรับสง รวมทั้งการ ออกแบบ สรางอุปกรณ และระบบสื่อสารไรสายตาง ๆ ไดแก วิทยุ โทรทัศน ระบบโทรศัพท ระบบสื่อสารไรสาย ระบบสื่อสารดาวเทียม และระบบสื่อสารทางแสง อุปกรณและระบบอิเล็กทรอนิกส (Electronic Device and System) เปนอุปกรณและ ระบบไฟฟาที่เกี่ยวของกับหลักการทํางาน และการใชประโยชนจากการเคลื่อนที่ของพาหะไฟฟา ในสิ่งประดิษฐ เชน หลอดสุญญากาศ ทรานซิสเตอร และวงจรรวมหรือไอซี (integrated circuit) ฯลฯ การวิเคราะหและการออกแบบวงจรตาง ๆ ทั้งวงจรแอนะล็อก (analog circuit) และวงจรดิ จิทัล (digital circuit) เชน วงจรขยายสัญญาณ วงจรสรางความถี่ วงจรนับ ฯลฯ ที่ใชสิ่งประดิษฐ ดังกลาวขางตน
  3. 3. บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา 3 ระบบควบคุม (Control System) เปนระบบวิศวกรรมไฟฟาที่เกี่ยวของกับการวิเคราะห ออกแบบ และสรางระบบควบคุม รวมทั้งอุปกรณตาง ๆ ที่เกี่ยวของ เชน ระบบควบคุม เครื่องจักรกลไฟฟา ระบบควบคุมกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรม (Process Control) ระบบ ควบคุมหุนยนต และระบบควบคุมอัตโนมัติสําหรับอาคาร (Building Automation System, BAS) ระบบคอมพิวเตอร (Computer System) และระบบประมวลผลสัญญาณ (Signal Processing System) เปนระบบไฟฟาที่ใชสัญญาณไฟฟาแทนขาวสารขอมูล การแปลงสัญญาณ ขาวสารขอมูลใหอยูในรูปแบบที่เหมาะสม รวมทั้งการออกแบบสรางอุปกรณในระบบ คอมพิวเตอร และระบบประมวลผลสัญญาณ (Signal Processing) ตาง ๆ ทฤษฎีวงจรไฟฟาเปนองคความรูขั้นพื้นฐานที่สําคัญและจําเปนตอการศึกษาระบบไฟฟา ตาง ๆ ที่กลาวมาขางตน นอกจากนี้วิชาทฤษฎีวงจรไฟฟายังเปนประโยชนสําหรับวิศวกรรมสาขา อื่น ๆ รวมทั้งสาขาวิทยาศาสตรประยุกต และคณิตศาสตรอีกดวย 1.2 ตัวแปรในวงจรไฟฟา ในการศึกษาใหเขาใจถึงทฤษฎีวงจรไฟฟานั้นเราจําเปนที่จะตองรูจักนิยามพื้นฐานของตัว แปรตาง ๆ ที่ใชในการอธิบายคุณลักษณะของวงจรไฟฟากอน ดังนั้น ในหัวขอยอยนี้เราจะ กลาวถึงตัวแปรสําคัญ 3 ตัว ไดแก กระแส (current) แรงดัน (voltage) และกําลังไฟฟา (electrical power) เนื่องจากตัวแปรเหลานี้ลวนแลวแตเริ่มตนจาก ประจุไฟฟา (charge) ดังนั้น เราจะทบทวน ความรูพื้นฐานเกี่ยวกับประจุไฟฟากอนแลวจึงอธิบายถึงนิยามและความหมายของ กระแสไฟฟา แรงดันไฟฟา และกําลังไฟฟา ตามลําดับตอไป 1.2.1 ประจุไฟฟา จากความรูพื้นฐานทางฟสิกสเราทราบดีวาอะตอมเปนโครงสรางพื้นฐานของสสารหรือ วัตถุ โครงสรางภายในอะตอมประกอบดวย โปรตอน (proton) อิเล็กตรอน (electron) และ นิวตรอน (neutron) โดยโปรตอนและนิวตรอนประกอบกันเปนนิวเคลียส (nucleus) อยูตรงกลาง และมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยูรอบนอก โปรตอนมีประจุไฟฟาเปนบวก อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟา เปนลบ และนิวตรอนมีประจุไฟฟาเปนกลาง เนื่องจากประจุตางชนิดกันเมื่ออยูใกลกันจะดูดเขา
  4. 4. 4 ทฤษฎีวงจรไฟฟา หากัน แตถาเปนประจุชนิดเดียวกันหากอยูใกลกันจะผลักกัน ดังนั้น โปรตอนกับโปรตอนเมื่ออยู ใกลกันจะผลักกัน หรืออิเล็กตรอนอยูใกลอิเล็กตรอนจะผลักกัน แตโปรตอนกับอิเล็กตรอนจะ ดึงดูดเขาหากัน การดูดเขาหากันหรือผลักออกจากกันเปนผลมาจากแรงทางไฟฟา (electric force) ซึ่งอธิบายไดดวยกฎของคูลอมบ (Coulomb’s law) ที่กลาววา 1 2 2 q q F k r = นิวตัน (N) (1-1) โดย 1q และ 2q คือ ปริมาณประจุของวัตถุชิ้นที่ 1 และ 2 ตามลําดับ r คือระยะหางระหวางวัตถุทั้งสอง และ k คือคาคงตัวโดยที่ 9 2 2 0 1 8.988 10 N m /C 4 k πε = = × × ทั้งนี้ 0ε คือคาคงตัวไดอิเล็กทริกของสุญญากาศ (vacuum permittivity) ซึ่งมีคาเทากับ 12 8.85 10 F/m− × หรือ 2 2 C /(N m )× ความสัมพันธนี้ระบุวา ขนาดของแรงที่กระทําระหวางวัตถุ 2 ชิ้นแปรผันตรงกับปริมาณประจุของ วัตถุแตละชิ้น 1(q และ 2 )q นั่นคือ ยิ่งวัตถุมีปริมาณประจุมากขึ้นเทาใดก็จะทําใหแรงทางไฟฟามี ขนาดเพิ่มขึ้นตาม นอกจากนี้แรงทางไฟฟานี้ยังแปรผกผันกับกําลังสองของระยะหางระหวาง ประจุทั้งสอง กลาวคือ ยิ่งวัตถุอยูใกลกันมากขึ้นจะทําใหแรงที่เกิดขึ้นมีคามากขึ้นแบบกําลังสอง หนวยที่ใชวัดปริมาณของประจุเรียกวา คูลอมบ (Coulomb) และสัญลักษณที่ใชแทนคือ C นักวิทยาศาสตรพบวาอิเล็กตรอน 1 ตัวมีประจุประมาณ C10602.1 19− ×− ในขณะที่โปรตอน 1 ตัวก็มีปริมาณประจุเทากันแตมีเครื่องหมายเปนบวก นั่นหมายความวา ถาตองการใหมีปริมาณ ประจุเทากับ 1− คูลอมบจะตองมีอิเล็กตรอนจํานวนมากถึง 18 10242.6 × ตัว (= 19 10602.11 − × ) เนื่องจากอะตอมของวัตถุโดยทั่วไปประกอบดวยโปรตอนและอิเล็กตรอนในจํานวนที่ เทากัน ทําใหปริมาณของประจุบวกและประจุลบมีคาเทากันและหักลางกันหมด ดังนั้น เมื่อมอง เปนภาพรวมจึงไมปรากฏวาวัตถุนั้นมีประจุอยู กลาวคือ มีสภาพความเปนกลางเชิงประจุ อยางไร ก็ตาม มนุษยคนพบวาประจุสามารถถายโอนไปมาระหวางวัตถุ 2 ชนิดได เชน เมื่อถูแทงแกวกับผา ไหมจะทําใหแทงแกวมีความเปนประจุบวกและสามารถดึงดูดวัตถุชิ้นเล็ก ๆ ใหมาติดได เราเรียก ปรากฏการณนี้วา ไฟฟาสถิต (static electricity) ปรากฏการณนี้อธิบายไดดวยกฎอนุรักษประจุที่
  5. 5. บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา 5 กลาววา ประจุไมมีการสรางขึ้นใหมหรือถูกทําลาย ดังนั้น การที่วัตถุปรากฏมีสภาพของความเปน ประจุบวกหรือลบนั้นเกิดจากการถายเทอิเล็กตรอนหรือประจุระหวางวัตถุ 2 ชิ้นในจังหวะที่มีแรง จากภายนอกมากระทําในรูปของแรงเสียดทาน ดวยเหตุนี้ เมื่อวัตถุหนึ่งไดรับการถายเทอิเล็กตรอน จํานวนหนึ่งจากวัตถุอีกชิ้นหนึ่ง วัตถุนั้นก็จะมีสภาพของความเปนประจุลบ ในขณะที่วัตถุที่เสีย อิเล็กตรอนไปก็จะมีสภาพของความเปนประจุบวก และที่สําคัญคือการเพิ่มขึ้นหรือการลดลงของ ประจุมีปริมาณที่เทากัน วัสดุสามารถแบงตามคุณสมบัติทางไฟฟาออกไดเปน 3 ประเภทอยางกวาง ๆ คือ วัสดุ ตัวนําไฟฟา (conductor) วัสดุสารกึ่งตัวนํา (semiconductor) และวัสดุฉนวนไฟฟา (insulator) ตัวอยางของวัสดุตัวนําไฟฟา ไดแก โลหะชนิดตาง ๆ เชน ทองแดง อะลูมิเนียม และเงิน ตัวอยาง วัสดุสารกึ่งตัวนํา ไดแก ธาตุในกลุม 4 ของตารางธาตุ เชน ซิลิคอน และเจอรมาเนียม และตัวอยาง ของวัสดุฉนวนไฟฟา ไดแก แกว พลาสติก และไม วัสดุที่นําไฟฟาไดดีจะมีโครงสรางอะตอมซึ่ง อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อยูรอบนอกสุด หรือที่เรียกวา เวเลนซอิเล็กตรอน (valence electron) มี คาแรงดึงดูดกับนิวเคลียสคอนขางต่ําสามารถหลุดจากอะตอมไปเปนอิเล็กตรอนอิสระ (free electron) ไดดวยพลังงานความรอนในระดับอุณหภูมิหอง และเคลื่อนที่ไปมาไดอยางอิสระ ทําให เกิดการเคลื่อนที่ไปมาของพาหะประจุลบในวัสดุไดโดยงาย ในทางกลับกัน วัสดุที่เปนฉนวนจะมี โครงสรางอะตอมที่เสถียรและพลังงานความรอนในระดับอุณหภูมิหองไมสามารถกระตุนใหเกิด อิเล็กตรอนอิสระได ทําใหการเคลื่อนที่ไปมาของพาหะประจุในวัสดุประเภทนี้เกิดขึ้นไดนอย ใน สวนของสารกึ่งตัวนําจะมีสมบัติการนําไฟฟาอยูในชวงกวางมาก อาจจะนําไฟฟาไดดีใกลเคียงกับ ของโลหะ หรืออาจมีคาการนําไฟฟาไดนอยมากใกลเคียงกับของฉนวน ทั้งนี้ขึ้นกับปริมาณสารเจือ และอุณหภูมิ ในหลักการเบื้องตน กระแสไฟฟาเกิดจากการเคลื่อนที่ของพาหะประจุที่ไหลผานวัสดุไป ในทิศทางเดียวกัน ปริมาณของกระแสไฟฟาที่ไหลจะมีมากหรือนอยขึ้นอยูกับวามีปริมาณของ ประจุที่ไหลผานจุดอางอิงที่พิจารณามีคามากนอยเพียงใดในหนึ่งหนวยเวลา เนื่องจากอิเล็กตรอนมี มวลนอยกวาโปรตอนมาก ในตัวนําไฟฟา เชน ขดลวดทองแดง การเคลื่อนที่ของประจุจึงเปนผล มาจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระที่มีอยูจํานวนมาก สวนวัสดุที่เปนฉนวนไฟฟามี อิเล็กตรอนอิสระนอยมาก การไหลของกระแสจึงมีคาต่ํามาก
  6. 6. 6 ทฤษฎีวงจรไฟฟา 1.2.2 กระแส กระแสไฟฟา (electric current) คือ อัตราการเปลี่ยนแปลงของ จํานวนประจุที่เคลื่อนที่ผานพื้นที่หนาตัดที่พิจารณา ตัวอยางในกรณีที่ เปนสายทองแดงนําไฟฟา พื้นที่ที่พิจารณาจะเปนพื้นที่หนาตัดของสาย ทองแดง ดังแสดงในรูปที่ 1.1 ปริมาณกระแสที่ไหลมีคาเทากับ dq i dt = คูลอมบตอวินาที (C/s) (1-2) หนวยที่ใชวัดปริมาณกระแสเรียกวา แอมแปร (amperes) หรือ A โดย 1 แอมแปรมีคาเทากับ 1 คูลอมบตอวินาที หนวยของกระแสนี้ไดรับการ ตั้งชื่อขึ้นเพื่อเปนเกียรติแก André-Marie Ampère กระแส 1 แอมแปร คือ กระแสที่เกิดจากประจุปริมาณ +1 คูลอมบ เคลื่อนที่ผานระนาบอางอิงระนาบหนึ่งใน 1 วินาที i รูปที่ 1.1 การไหลของกระแสที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุลบผานพื้นที่หนาตัดของสาย ทองแดง ■■ ตัวอยางที่ 1-1 ถามีอิเล็กตรอนจํานวน 1012 ตัว ไหลผานระนาบอางอิงหนึ่งในเวลา 1 ไมโครวินาที จงหาคาของ กระแสไฟฟาในสถานะอยูตัว วิธีทํา จากนิยามของกระแสในสมการ (1-2) dq q i dt t Δ = = Δ André-Marie Ampère (ค.ศ. 1775–1836) นักคณิตศาสตร และนักฟสิกสชาวฝรั่งเศส
  7. 7. บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา 7 ( )19 12 6 1.602 10 10 0.16 A 10 − − − × × = = − หมายเหตุ : เนื่องจากการนิยามกระแสพิจารณาจากทิศการไหลของพาหะที่เปนประจุบวก แตใน กรณีโลหะกระแสเกิดจากการไหลของพาหะที่เปนประจุลบ ดังนั้น ในโลหะทิศการไหลของ กระแสจะเปนทิศตรงกันขามกับทิศการไหลของพาหะประจุลบเสมอ การนิยามกระแสในวงจรไฟฟานอกจากจะตองระบุคาหรือปริมาณของกระแสแลว จําเปนตองกําหนดทิศทางการไหลของกระแสดวย และโดยทั่วไปนิยมใชลูกศรเพื่อแสดงทิศ ทางการไหลของกระแส ดูตัวอยางในรูปที่ 1.2 ประกอบ พิจารณารูปที่ 1.2 (ก) มีการระบุคากระแส 5 Ai = พรอมกับลูกศรที่มีทิศทางจากซายไปขวา การนิยามกระแสตามนี้มีความหมายวา มี กระแสไฟฟาขนาด 5 A ไหลจากจุด a ไปยังจุด b ในทางกลับกันรูปที่ 1.2 (ข) ระบุวากระแสมีคา เปนลบ กลาวคือ 5 Ai = − โดยทิศทางลูกศรเหมือนเดิมคือจากซายไปขวา การนิยามกระแสแบบนี้ มีความหมายวา มีกระแสไฟฟาขนาด 5 A ไหลจากจุด b ไปยังจุด a สําหรับรูปที่ 1.2 (ค) มีการ ระบุคากระแส 5 Ai = พรอมกับลูกศรที่มีทิศทางจากขวาไปซาย การนิยามแบบนี้มีความหมาย เดียวกันกับรูปที่ 1.2 (ข) คือมีกระแสไฟฟาขนาด 5 A ไหลจากจุด b ไปยังจุด a a b 5 Ai = a b 5 Ai = − a b 5 Ai = (ก) (ข) (ค) รูปที่ 1.2 ตัวอยางการนิยามกระแสที่ไหลผานองคประกอบในวงจรไฟฟาโดยใชลูกศรกํากับ ทิศทาง นอกจากนี้อาจใชดรรชนีลาง 2 ตัว (double subscript) แทนการใชลูกศรเพื่อแสดงทิศทางที่ กระแสไหลก็ไดเชนกัน ดูตัวอยางในรูปที่ 1.3 ซึ่งเปนนิยามการไหลของกระแสไฟฟาที่เทียบเทา กับการนิยามในตัวอยางที่ 1-2 ทุกประการ (ใหเทียบรูปตอรูป) โดย abi หมายถึงกระแสไหลจากจุด a ไปยังจุด b และ bai หมายถึงกระแสไหลจากจุด b ไปยังจุด a และสามารถเขียนไดวา baab ii −= อยางไรก็ตาม การนิยามกระแสโดยใชดรรชนีลาง 2 ตัว จะจํากัดอยูเฉพาะกับ
  8. 8. 8 ทฤษฎีวงจรไฟฟา Alessandro Volta (ค.ศ. 1745–1827) นักฟสิกสชาว อิตาลี องคประกอบที่อยูระหวางขั้ว 2 ขั้วที่ระบุเทานั้น ไมสามารถใชในการการวิเคราะหวงจรจริงได นอกจากนั้นยังไมเอื้อตอนิยามในการวิเคราะหคากําลังไฟฟาซึ่งจะกลาวถึงในหัวขอถัดไป การ นิยามกระแสโดยใชดรรชนีลาง 2 ตัวอาจใชเปนตัวชวยเพื่อความชัดเจนในการอธิบายการไหลของ กระแสระหวางขั้ว 2 ขั้วเทานั้น a b 5 Aabi = a b 5 Aabi = − a b 5 Abai = (ก) (ข) (ค) รูปที่ 1.3 ตัวอยางการนิยามกระแสที่ไหลผานองคประกอบในวงจรไฟฟาโดยใชดัชนีลาง 2 ตัว 1.2.3 แรงดัน แรงดันไฟฟา (electric voltage) คือ งานที่ใชในการเคลื่อน ประจุปริมาณ +1 คูลอมบ จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ตัวอยางเชน การเคลื่อนประจุ 1q = + คูลอมบ จากจุด a ไปยัง b สามารถแสดงได ในรูปที่ 1.4 ดังนั้น แรงดันจึงเขียนเปนความสัมพันธไดเปน ab dW v dq = จูลตอคูลอมบ (J/C) (1-3) หนวยที่ใชวัดแรงดันเรียกวา โวลต (volts) หรือ V โดยแรงดัน 1 โวลต มีคาเทากับ 1 จูลตอคูลอมบ หนวยของแรงดันนี้ไดรับการตั้งชื่อขึ้น เพื่อเปนเกียรติแก Alessandro Volta (ค.ศ. 1745–1827) นักฟสิกสชาว อิตาลี ผูที่ไดรับการขนานนามวาเปนตนคิดแบตเตอรี่ รูปที่ 1.4 ตัวอยางเสนทางการเคลื่อนที่ของประจุ q+ ระหวางจุด a และ b
  9. 9. บทที่ 1 บทนําทฤษฎีวงจรไฟฟา 9 ■■ ตัวอยางที่ 1-2 ถาใชพลังงานปริมาณ 136 จูล ในการเคลื่อนที่อิเล็กตรอนจํานวน 18 8.5 10× ตัวจากจุด a ไปยังจุด b ในวงจรไฟฟา ตามที่แสดงในรูปที่ 1.5 จงหาคาแรงดันไฟฟาหรือคาความตางศักย (potential difference) ระหวางจุด ab ทั้งสอง วิธีทํา จากนิยามในสมการ (1-3) จะได ( )( )18 19 136 100 V 8.5 10 1.60 10 abv − = = × × การนิยามแรงดันในวงจรไฟฟานอกจากจะตองระบุคาหรือปริมาณของแรงดันแลว จําเปนตองกําหนดขั้วบวก (+) และขั้วลบ (–) ใหกับองคประกอบดวย ดังแสดงตัวอยางในรูปที่ 1.5  (ก) 5 Vv = หมายถึงคาแรงดันที่จุด a เมื่อเทียบกับจุด b มีคาเทากับ 5 V ในทางกลับกัน ถา v มี คาเปนลบ (–) เชน 5 Vv = − ดังแสดงในรูปที่ 1.5 (ข) แสดงวาศักยไฟฟาที่จุด a เทียบกับจุด b มี คา 5 V− ซึ่งมีความหมายเทากับศักยไฟฟาที่จุด b เทียบกับจุด a มีคา 5 V ดังแสดงในรูปที่1.5 (ค) [สังเกตขั้วบวก (+) และขั้วลบ (–) ในกรณีหลังนี้] a b 5 Vv = a b 5 Vv = − a b 5 Vv = (ก) (ข) (ค) รูปที่ 1.5 ตัวอยางการนิยามแรงดันที่ตกครอมองคประกอบในวงจรไฟฟา นอกจากนี้อาจใชดรรชนีลาง 2 ตัว (double subscript) เพื่อแสดงขั้วขององคประกอบแทน การใชเครื่องหมายบวก (+) และลบ (–) กํากับก็ได ดังแสดงในรูปที่ 1.6 ซึ่งเปนการนิยามคา แรงดันไฟฟาระหวางจุด a และ b ที่เทียบเทากับการนิยามในตัวอยางที่ 1-5 ทุกประการ (ให เทียบรูปตอรูป) โดย abv หมายถึงคาศักยไฟฟาที่จุด a เมื่อเทียบกับคาศักยไฟฟาที่จุด b หรือ bav หมายถึงคาศักยไฟฟาที่จุด b เทียบกับคาศักยไฟฟาที่จุด a และสามารถเขียนไดวา baab vv −= จะเห็นวาเมื่อนิยาม abv แลว a คือขั้วบวก (+) b คือขั้วลบ (–) ในทางตรงขามเมื่อนิยาม bav แลว
  10. 10. 10 ทฤษฎีวงจรไฟฟา b คือขั้วบวก (+) a คือขั้วลบ (–) การนิยามแรงดันโดยใชขั้วและดรรชนีลาง 2 ตัวรวมกันทําให เกิดความชัดเจนในการอธิบายแรงดันระหวางขั้ว 2 ขั้วไดชัดเจนมากขึ้น a b 5 Vabv = a b 5 Vabv = − a b 5 Vbav = (ก) (ข) (ค) รูปที่ 1.6 ตัวอยางการนิยามแรงดันที่ตกครอมองคประกอบในวงจรไฟฟา (แบบใชดรรชนีลาง 2 ตัว) 1.2.4 กําลังไฟฟา กําลังไฟฟา (electric power) คือ อัตราการทํางานหรือปริมาณ งานที่ทําตอหนึ่งหนวยเวลา ดังนั้น กําลังไฟฟาจึงเขียนเปน ความสัมพันธไดเปน dW P dt = จูลตอวินาที (J/s) (1-4) หนวยที่ใชวัดกําลังเรียกวา วัตต (watts) หรือ W โดยกําลัง 1 วัตตมีคา เทากับ 1 จูลตอวินาที หนวยของกําลังนี้ไดรับการตั้งชื่อขึ้นเพื่อเปน เกียรติแก James Watt (ค.ศ. 1736–1819) นักประดิษฐและวิศวกร เครื่องกลชาวสก็อต ผูที่ประสบความสําเร็จในการทําใหเครื่องจักร ไอน้ํามีประสิทธิภาพสูง กําลังไฟฟา P ที่เกิดขึ้นกับองคประกอบในวงจรไฟฟาหนึ่งมีความสัมพันธกับแรงดันที่ ตกครอมและกระแสที่ไหลผานองคประกอบดังกลาวดังนี้ dW dW dq P dt dq dt ⎛ ⎞⎛ ⎞ = = ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠ (1-5) จากนิยามกระแสในสมการ (1-2) และนิยามของแรงดันในสมการ (1-3) จะไดวา P vi= (1-6) เมื่อพิจารณานิยามของกระแสและแรงดันไปพรอมกัน จะเห็นวาเมื่อประจุไฟฟาบวก 1 คู ลอมบ ถูกขับดวยพลังงานใหเคลื่อนที่จาก a ไป b คากระแสจาก a ไป b ( )abi และแรงดันตก James Watt (ค.ศ. 1736– 1819) นักประดิษฐและ วิศวกรเครื่องกลชาวสก็อต

×