วงจรไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้า หมายถึง ทางเดินของกระแสไฟฟ้าซึ่งไหลมาจากแหล่งกำเนิดผ่านตัวนำ และเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลด แล้วไหลกลับไปยังแหล่งกำเนิดเดิม

วงจรไฟฟ้าประกอบด้วยส่วนที่สำคัญ 3 ส่วน คือ
1. แหล่งกำเนิดไฟฟ้า หมายถึง แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยังวงจรไฟฟ้า เช่นแบตเตอรี่
2. ตัวนำไฟฟ้า หมายถึง สายไฟฟ้าหรือสื่อที่จะเป็นตัวนำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้า ซึ่งต่อระหว่างแหล่งกำเนิดกับเครื่องใช้ไฟฟ้า
3. เครื่องใช้ไฟฟ้า หมายถึง เครื่องใช้ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่น ซึ่งจะเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า โหลดสำหรับสวิตซ์ไฟฟ้านั้นเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า มีหน้าที่ในการควบคุมการทำงานให้มีความสะดวกและปลอดภัยมากยิ่งขึ้น ถ้าไม่มีสวิตซ์ไฟฟ้าก็จะไม่มีผลต่อการทำงานวงจรไฟฟ้าใดๆ เลย

การต่อวงจรไฟฟ้าสามารถแบ่งวิธีการต่อได้ 3 แบบ คือ

1. วงจรอนุกรม เป็นการนำเอาเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลดหลายๆ อันมาต่อเรียงกันไปเหมือนลูกโซ่ กล่าวคือ ปลายของเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวที่ 1 นำไปต่อกับต้นของเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวที่ 2 และต่อเรียงกันไปเรื่อยๆ จนหมด แล้วนำไปต่อเข้ากับแหล่งกำเนิด การต่อวงจรแบบอนุกรมจะมีทางเดินของกระแสไฟฟ้าได้ทางเดียวเท่านั้น ถ้าเกิดเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวใดตัวหนึ่งเปิดวงจรหรือขาด จะทำให้วงจรทั้งหมดไม่ทำงาน

2. วงจรขนาน เป็นการนำเอาต้นของเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกๆ ตัวมาต่อรวมกัน และต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดที่จุดหนึ่ง นำปลายสายของทุกๆ ตัวมาต่อรวมกันและนำไปต่อกับแหล่งกำเนิดอีกจุดหนึ่งที่เหลือ ซึ่งเมื่อเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละอันต่อเรียบร้อยแล้วจะกลายเป็นวงจรย่อย กระแสไฟฟ้าที่ไหลจะสามารถไหลได้หลายทางขึ้นอยู่กับตัวของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่นำมาต่อขนานกัน ถ้าเกิดในวงจรมีเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวหนึ่งขาดหรือเปิดวงจร เครื่องใช้ไฟฟ้าที่เหลือก็ยังสามารถทำงานได้ ในบ้านเรือนที่อยู่อาศัยปัจจุบันจะเป็นการต่อวงจรแบบนี้ทั้งสิ้น

3. วงจรผสม เป็นวงจรที่นำเอาวิธีการต่อแบบอนุกรม และวิธีการต่อแบบขนานมารวมให้เป็นวงจรเดียวกัน ซึ่งสามารถแบ่งตามลักษณะของการต่อได้ 2 ลักษณะดังนี้
3.1 วงจรผสมแบบอนุกรม-ขนาน เป็นการนำเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลดไปต่อกันอย่างอนุกรมก่อน แล้วจึงนำไปต่อกันแบบขนานอีกครั้งหนึ่ง
3.2 วงจรผสมแบบขนาน-อนุกรม เป็นการนำเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลดไปต่อกันอย่างขนานก่อน แล้วจึงนำไปต่อกันแบบอนุกรมอีกครั้งหนึ่ง

ไดโอด

ไดโอด

ไดโอด(Diode) ถือเป็นอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง ที่จำกัดทิศทางการไหลของประจุไฟฟ้า มันจะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางเดียว และกั้นการไหลในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้นจึงอาจถือว่าไดโอดเป็นวาล์วตรวจสอบแบบอิเล็กทรอนิกส์อย่างหนึ่ง ซึ่งนับเป็นประโยชน์อย่างมากในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ใช้เป็นเรียงกระแสไฟฟ้าในวงจรภาคจ่ายไฟ เป็นต้น
ไดโอดตัวแรกเป็นอุปกรณ์หลอดสูญญากาศ (vacuum tube หรือ valves) แต่ทุกวันนี้ไดโอดที่ใช้ทั่วไปส่วนใหญ่ผลิตจากสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิกอน หรือ เจอร์เมเนียม
ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ p-n สามารถควบคุมให้กระแสไฟฟ้าจากภายนอกไหลผ่านตัวมันได้ทิศทางเดียว ไดโอดประกอบด้วยขั้ว 2 ขั้ว คือ แอโนด (Anode; A) ซึ่งต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิด p และ แคโธด (Cathode; K) ซึ่งต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิด n

สัญลักษณ์ของไดโอด

ชนิดของไดโอด

-ซีเนอร์ไดโอด (Zener Diode)
-ไดโอดวาแรกเตอร์หรือวาริแคป (Varactor or Varicap Diode)
-แอลอีดี (Light Emitting Diode ; LED)
-โฟโตไดโอด (Photo Diode)

ตัวลูกศรเป็นสัญญลักษณ์แทนสารกึ่งตัวนำชนิด P ซึ่งเป็นขั้วอาโนด (ขั้วบวก) ของไดโอด ลูกศรจะชี้ในทิศทางที่โฮลเคลื่อนที่ ส่วนขีดคั่นเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N ซึ่งเป็นขั้วคาโถด (ขั้วลบ) ดังนั้นเราจะสามารถพิจารณาว่า ไดโอดถูกไบแอสตรงหรือไบแอสกลับได้ง่าย ๆ โดยพิจารณาดูว่าถ้าขั้วอาโนดมีศักดาไฟฟ้าเป็นบวกมากกว่าราคาโถดแล้ว ไดโอดจะถูกไบแอสตรง ถ้าขั้วอาโนดมีศักดาไฟฟ้าเป็นบวกน้อยกว่า คาโถดก็แสดงว่าไดโอดถูกไบแอสกลับ


ไบแอสตรง

1. มีกระแสไหลผ่านไดโอด
2. ถือว่าไดโอดมีความต้านทานน้อยมาก
3. โดยทั่วไปถือว่าไดโอดลัดวงจร

ไบแอสกลับ

1. ไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอด
2. ถือว่าไดโอดมีความต้านทานสูงมาก
3. โดยทั่วไปถือว่าไดโอดเปิดวงจร

ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์

โครงสร้างของทรานซิสเตอร์
โครงสร้างของทรานซิสเตอร์นี้ประกอบไปด้วย สารกึ่งตัวนำ 2 ชนิดนะครับ จะประกบกัน 3 ชั้นวางสลับกันระหว่าง สาร P (P-type) และ สาร N (N-type) และจากนั้นต่อขาออกมาใช้งานลักษณะการ ซ้อนกันนี้ จะถูกนำมาแบ่งเป็นชนิด ของทรานซิสเตอร์ อีกครั้งนะครับ

ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN โครงสร้างของมันก็คือ สาร P ประกอบด้วยสาร N ทั้งสองข้าง ดังรูปที่ 1( ก) จากนั้นต่อขา จากสารกึ่งตัวนำทั้งสามชั้นออกใช้งานนะครับ ส่วนขาที่ต่อจากชั้นสารที่อยู่ตรงกลางเรียกว่า ขาเบส ( B,Base) ส่วนขาริมทั้งสอง คือขาคอลเล็กเตอร์ ( C,Collector) และขาอีมิตเตอร์ ( E,Emitter)

ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP โครงสร้าง ประกอบด้วย สาร N ประกบด้วยสาร P ขาที่ต่อออกจากชั้นสารที่อยู่ตรงกลางเรียกว่า ขาเบส ( B) สองขาที่เหลือคือ ขาคอลเล็กเตอร์ ( C) และขาอีมิตเตอร์ ( E)

ความแตกต่างของทรานซิสเตอร์ 2 ชนิด

เอาละครับตอนนี้เรารู้แล้วว่า ทรานซิสเตอร์มีสองชนิดเป็นการแบ่งทางโครงสร้างของมัน ทีนี้เราก็จะมาดูกันว่า ทรานซิสเตอร์ ทั้งสองชนิดนี้มันเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร ด้วยโครงสร้างที่แตกต่างกันนี้ พอจะเปรียบเทียบได้กับ ไดโอดสองตัวต่อกัน ซึ่งทำให้เราเข้าใจโครงการสร้างของมันดีขึ้น ในรูปที่ 2 นี้ได้แสดงทิศทางของกระแสที่ไหลเข้าออก จากตัวทรานซิสเตอร์ สังเกตได้นะครับว่า กระแสไหลจากทิศทางของหัวลูกศรของทรานซิสเตอร์ (กระแสในที่นี้หมายถึง กระแสนิยมที่ไหลจากขั้วบวกไปขั้วลบ) ทรานซิสเตอร์ทั้งสองชนิดมีทิศทางการไหลของ กระแสกลับกัน จากรูปกล่าวได้ว่า กระแสที่ไหลผ่านขา E จะมีค่าเท่ากับกระแสที่ขา C รวมกับที่ขา B เป็นกระแสที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์ แต่กระแสที่ขา C เท่ากับกระแสที่ขา B คูณด้วยอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ ( hFE) ดังสมการในรูปที่ 2 เพราะฉะนั้นกระแสที่ไหลผ่าน ทรานซิสเตอร์ จึงถูกควบคุมโดยกระแสที่ไหลผ่านขา B นั่นเอง

ตัวต้านทาน และ การทำงานของตัวต้านทาน

ตัวต้านทาน และ การทำงานของตัวต้านทาน

ตัวต้านทาน หรือ รีซิสเตอร์ (resistor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดสองขั้ว ที่สร้างความต่างศักย์ทางไฟฟ้าขึ้นคร่อมขั้วทั้งสอง โดยมีสัดส่วนมากน้อยตามกระแสที่ไหลผ่าน อัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์ และปริมาณกระแสไฟฟ้า ก็คือ ค่าความต้านทานทางไฟฟ้า หรือค่าความต้านทาน
หน่วยค่าความต้านทานไฟฟ้าตามระบบเอสไอ คือ โอห์ม อุปกรณ์ที่มีความต้านทาน ค่า 1 โอห์ม หากมีความต่างศักย์ 1 โวลต์ไหลผ่าน จะให้กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ ซึ่งเท่ากับการไหลของประจุไฟฟ้า 1 คูลอมบ์ ต่อวินาที

ชนิดของตัวต้านทาน

1.ตัวต้านทานแบบมีค่าคงที่ - เป็นตัวต้านทานที่เห็นได้ง่ายและนิยมใช้ในวงจร

2.ตัวต้านทานปรับค่าได้ - ตัวต้านทานชนิดนี้จะมีหน้าคอนแทคสำหรับใช้การหมุนเลื่อนหน้าคอนแทคในการปรับค่าตัวต้านทาน เพื่อเป็นการสะดวกต่อการปรับค่าความต้านทาน จึงมักมีแกนยื่นออกมาหรือมีส่วนที่จะทำให้หมุน

สัญลักษณ์ของตัวต้านทานที่ใช้

ตัวต้านทานแบบแถบสี

มาตราการประหยัดพลังงาน

มาตราการประหยัดพลังงาน

1. ปิดไฟทุกครั้งที่ใช้
2. เปิดแอร์ที่อุณหภูมิ 25 องศา
3. ใช้หลอดไฟประหยัดพลังงาน
4. ปิดคอมเมื่อไม่ใช้งานอย่าเปิดทิ้งไว้
5. ใช้น้ำอย่างประหยัดแล้วรู้คุณค่า
6. ขับรถที่ความเร็ว 70-80 km/h
7. ขึ้นรถประจำทางแทนรถส่วนตัว
8. รีดผ้าคราวละหลายๆตัว
9. เปิด/ปิด แอร์เป็นเวลา และไม่ควรเปิดไว้ทั้งวัน
10. ดับเครื่องยนต์ทุกครั้งเมื่อต้องจอดรถนานๆ
11. ปลูกต้นไม้ทดแทน และไม่ตัดไม้ทำลายป่า
12. รณรงค์ให้คนมาประหยัดพลังงาน
13. อย่าเปิดไฟทั่วบ้าน เปิดเฉพาะเท่าที่จำเป็นต้องใช้
14. ตรวจสอบสภาพรถยนต์สม่ำเสมอ
15. ขึ้นรถคันเดียวกันเมื่อต้องเดินทางไปเส้นทางเดียวกัน