กฏของโอห์ม (Ohm's Law) ตอนที่ 2

กำลังไฟฟ้า (Electrical Power) คือ พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปในเวลา 1 นาที มีหน่วยเป็นวัตต์ (w) หรือจูลต่อวินาที เขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ว่า

       

 กำลังไฟฟ้า (วัตต์) = พลังงานไฟฟ้า (จูล)/เวลา (วินาที)

          เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดจะใช้พลังงานไฟฟ้าต่างกัน  ขึ้นอยู่กับชนิดและขนาดของเครื่องใช้ไฟฟ้า  ซึ่งทราบได้จากตัวเลขที่กำกับไว้บนเครื่องใช้ไฟฟ้า  ที่ระบุทั้งความต่างศักย์ (V) และกำลังไฟฟ้า (W)

เช่น หลอดไฟฟ้า มีตัวเลขกำกับว่า 220V  60W

                220V  หมายถึงหลอดไฟฟ้านี้ใช้กับความต่างศักย์ 220 โวลต์ ซึ่งเราต้องใช้ให้ตรงกับค่าความต่างศักย์ที่กำหนดมา

                60W หมายถึงค่าของพลังงานไฟฟ้าที่หลอดไฟฟ้าใช้ไปในเวลา 1 วินาที ซึ่งเรียกว่า กำลังไฟฟ้า  

การวัดพลังงานไฟฟ้า ใช้หน่วยเป็นจูล  ตัวเลข 60W จึงหมายถึง ขณะเปิดไฟ หลอดไฟฟ้านี้จะใช้พลังงานไฟฟ้า 60 จูล ในเวลา 1 วินาที

                กำลังไฟฟ้ามีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้าและความต่างศักย์ที่เครื่องใช้ไฟฟ้านั้นต่ออยู่ โดยกำลังไฟฟ้ามีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างความต่างศักย์กับกระแสไฟฟ้า

                จะได้  P=VI

      

P  แทน กำลังไฟฟ้า    มีหน่วยเป็น วัตต์ (W)

V  แทน แรงดันไฟฟ้า มีหน่วยเป็น โวลต์ (V)

I   แทน  กระแสไฟฟ้า  มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A)

พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในบ้านอ่านได้จากเครื่องมือวัดพลังงานไฟฟ้าที่เรียกว่า มาตรไฟฟ้า หรือ มิเตอร์ไฟฟ้า (Watt Hour meter) ซึ่งวัดพลังงานไฟฟ้าเป็น กิโลวัตต์-ชั่วโมง หรือหน่วย (Unit) มาตรไฟฟ้ามีหลายขนาดกำหนดตามปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ผ่านมาตรไฟฟ้า

 พลังงานไฟฟ้า (Unit)   =    กำลังไฟฟ้า (KW) x เวลา (ชั่วโมง)

ตัวอย่างที่ 1  เตารีดไฟฟ้ามีกำลังไฟฟ้า 1000 วัตต์ ใช้รีดผ้า 2 ชั่วโมงให้คำนวณหาพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปและถ้าค่าไฟฟ้าหน่วยละ 3 บาท ให้คำนวณค่าไฟฟ้าที่ใช้

วิธีทำ

กำลังไฟฟ้า 1000 วัตต์   = 1KW
จากสูตร พลังงานไฟฟ้า (Unit) = กำลังไฟฟ้า (KW) x เวลา (H)

     =    1 KW x 2 H

     =    2 KW/H หรือ 2 Unit

ค่าไฟฟ้าทั้งหมด  =   พลังงานไฟฟ้า (Unit) x ค่าไฟฟ้าต่อหน่วย

     = 2 x 3

     = 6 บาท
พลังงานไฟฟ้า (Unit)  ที่ใช้ไปทั้งหมด 2 KW/H ค่าไฟฟ้า 6 บาท ตอบ

ตัวอย่างที่ 2  หลอดไฟกำลังไฟฟ้า 14 วัตต์ จำนวน 10 หลอด เปิดใช้งาน 8 ชั่วโมงให้คำนวณหาพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปทั้งหมด และให้คำนวณค่าไฟฟ้าที่ใช้เมื่อค่าไฟ หน่วยละ 7 บาท

วิธีทำ

กำลังไฟฟ้า 14 วัตต์ x 10 หลอด = 140 W = 140/1,000 = 0.14KW
จากสูตร พลังงานไฟฟ้า (Unit) = กำลังไฟฟ้า (KW) x เวลา (H)

     =  0.14KW x 8H

     = 1.12 KW/H
ค่าไฟฟ้าทั้งหมด   = พลังงานไฟฟ้า (Unit) x ค่าไฟฟ้าต่อหน่วย

    = 1.12 x 7

    = 7.84 บาท 
พลังงานไฟฟ้า (Unit)  ที่ใช้ไปทั้งหมด 1.12 KW/H ค่าไฟฟ้า 7.84 บาท ตอบ

ตัวอย่างที่ 3  เครื่องซักผ้ากำลังไฟฟ้า 1,200 W เปิดใช้งาน 45 นาที ให้คำนวณหาพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไป และให้คำนวณค่าไฟฟ้าที่ใช้เมื่อค่าไฟ หน่วยละ 7 บาท

วิธีทำ

กำลังไฟฟ้า 1,200 W = 1,200/1,000 = 1.2KW (หารด้วย 1,000 เพื่อทำให้เป็นหน่วย KW)

เปิดใช้งาน 45 นาที = 45/60 = 0.75 ชม.  (หารด้วย 60 เพื่อทำให้เป็นหน่วย ชั่วโมง H)
จากสูตร พลังงานไฟฟ้า (Unit) = กำลังไฟฟ้า (KW) x เวลา (H)

  =    1.2KW x 0.75H

  = 0.9 KW/H
ค่าไฟฟ้าทั้งหมด = พลังงานไฟฟ้า (Unit) x ค่าไฟฟ้าต่อหน่วย

  = 0.9 KW/H x 7

  = 6.3 บาท 

พลังงานไฟฟ้า (Unit)  ที่ใช้ไปทั้งหมด 0.9 KW ค่าไฟฟ้า 6.3 บาท ตอบ

แบบฝึกหัดที่ 2

1. เครื่องคอมพิวเตอร์ กำลังไฟฟ้า 600 W เปิดใช้งาน 5 ชั่วโมง ให้คำนวณหาพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไป และให้คำนวณค่าไฟฟ้าที่ใช้เมื่อค่าไฟ หน่วยละ 5 บาท

2. จากรูป ให้คำนวณหาพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไป และให้คำนวณค่าไฟฟ้าที่ใช้เมื่อค่าไฟหน่วยละ 5 บาท เมื่อเปิดใช้งาน 6 ชั่วโมง

กฎของโอห์ม (Ohm's Law) ตอนที่ 1

วัตถุประสงค์ 
1. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าและความต้านทาน ในวงจรไฟฟ้า
2. เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างกำลังไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า และกฎของโอห์ม
3. คำนวณวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นและกำลังไฟฟ้าได้ ด้วยกฎของโอห์ม

1.1 กฎของโอห์ม จอร์จ ไซมอน โอห์ม(George Simon Ohm) นักฟิสิกส์ ชาวเยอรมันได้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณของ ไฟฟ้าทั้ง 3 ตัว คือ
- กระแสไฟฟ้า ( I )
- แรงดันไฟฟ้า ( E )
- ตัวต้านทาน ( R )
           และได้สรุปค่าความสัมพันธ์ ดังกล่าวไว้ว่า “กระแสไฟฟ้านั่นวงจรไฟฟ้านั้น จะแปรผัน ตรงกับ แรงดันของแหล่งจ่ายไฟฟ้าแต่จะแปรผกผันกับค่า ความต้านทานในวงจรไฟฟ้า” ดังสมการ

              จากกฎของโอห์มอธิบายได้ว่ากระแสไฟฟ้าในวงจรจะมีค่าเพิ่มขึ้นถ้าแรงดันที่แหล่งจ่าย มีค่าเพิ่มขึ้น และในทางกลับกันถ้าแหล่งจ่ายไฟฟ้ามีค่าคงที่ กระแสไฟฟ้าจะมีค่าลดลง เมื่อค่าความต้านทานในวงจรไฟฟ้ามีค่ามากขึ้น ความสัมพันธ์ตามกฎของโอห์มอาจเขียน ในรูปสามเหลี่ยม ดังรูป

รูปที่ 1.1 กฎของโอห์ม

ในการหาค่าความสัมพันธ์จากรูปที่ 1.1 ถ้าต้องการทราบค่าแรงดันไฟฟ้า ทำได้โดยใช้ นิ้วมือปิดที่ตัวอักษร E จะได้คำตอบคือ E เท่ากับ I คูณ R ทำนองเดียวกัน จะหาค่า ความต้านทาน จะได้ R เท่ากับ I หาร E เป็นต้น

ตัวอย่างที่ 1.3 หลอดไฟฟ้าหลอดหนึ่งเมื่อใช้กับแรงดันไฟฟ้า 12 V จะเกิดกระแสไฟฟ้า ไหลผ่านหลอดเท่ากับ 0.8 A จงหาค่าความต้านทานของหลอดไฟฟ้านี้

แบบฝึกหัดที่ 1 

1.

จากรูป จงแสดงวิธีการคำนวณหาค่าของความต้านทาน (R) เมื่อแรงดันไฟฟ้า  (E) = 20 โวลท์ , และกระแสไฟฟ้า (I) = 2 แอมป์แปร์

2. 

จากรูป จงแสดงวิธีการคำนวณหาค่าของกระแสไฟฟ้า (I) เมื่อแรงดันไฟฟ้า  (E)  = 12 โวลท์ , และความต้านทาน (R) = 120 โอห์ม

3. 

จากรูป จงแสดงวิธีการคำนวณหาค่าของแรงดันไฟฟ้า  เมื่อกระแสไฟฟ้า (I) = 3 แอมป์แปร์ ความต้านทาน (R) = 150 โอห์ม