วันอังคารที่ 16 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2553

เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า

เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเส้นลวดจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบๆเส้นลวด ลักษณะของสนาม แม่เหล็กขึ้นอยู่กับรูปร่างของเส้นลวดและกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นนี้ เขียนได้โดยวิธีเดียว กับสนามแม่เหล็กจาก แม่เหล็กถาวร ผลที่เกิดขึ้นเรียกว่า แม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งใช้สร้างแม่เหล็กที่มีกำลังสูง และ ใช้สำหรับทำให้เกิดการเคลื่อนที่โดยกระแสไฟฟ้า





กฏว่ายน้ำของแอมแปร์ กล่าวว่า ขั้วเหนือของเข็มทิศซึ่งวางอยู่ใกล้เส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้า ไหลผ่าน จะเบนไปทางมือซ้าย ของคนที่ว่ายน้ำไปในทิศทางที่กระแสไหล โดยหันหน้าเข้าหาเส้นลวด


ขดลวด (Coil) หมายถึง ขดลวดหลายๆขดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ทำได้โดยใช้เส้นลวด พันรอบวัตถุที่เป็นแกน ตัวอย่างเช่น ขดลวดแบนและโซลินอยด์ ขดลวดแบน (Flat coil or plane coil) เป็นขดลวดที่มีความยาวน้อยเมื่อเทียบกับเส้น ผ่านศูนย์กลาง โซลินอยด์ (Solenoid) เป็นขดลวดที่มีความยาวมากเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูย์กลางสนาม แม่เหล็กที่เกิดจากโซลินอยด์คล้ายกับแท่งแม่เหล็ก ตำแหน่งของขั้วขึ้นอยู่กับทิศของกระแสไฟฟ้า แกน (Core) เป็นวัตถุที่ใช้เป็นแกนของขดลวดเป็นสิ่งบอกความเข้มสนามแม่เหล็ก สาร แม่เหล็กชั่วคราว หรือเหล็กอ่อนทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูง และนิยมใช้ทำแม่เหล็กไฟฟ้า



กฏสกรูของแมกซ์เวลล์ กล่าวว่า ทิศของสนามแม่เหล็กรอบๆ เส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหล ผ่าน จะอยู่ในทิศสกรูหมุน เมื่อขันสกรูเข้าไปตามทิศของกระแสไฟฟ้า



กฏมือขวา (Right-hand grip rule) กล่าวว่า ทิศของสนามแม่เหล็กรอบเส้นลวดอยู่ใน แนวนิ้วมือขวาที่กำรอบเส้นลวด โดยที่นิ้วหัวแม่มือชี้ไปตามทิศของกระแสในเส้นลวด


แม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnet) เป็นโซลินอยด์ซึ่งมีแกนเป็นสารแม่เหล็กชั่วคราวทำให้ มีอำนาจแม่เหล็กหรือหมดอำนาจโดยเปิด-ปิดสวิตซ์ แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ทั่วไปถูกสร้างขึ้นให้ 2 ขั้วที่ต่างกัน อยู่ใกล้กันเพื่อให้ได้สนามแม่เหล็กความเข้มสูง แม่เหล็กไฟฟ้ามีประโยชน์มากมาย ดังตัวอย่างข้างล่าง



ประโยชน์ของแม่เหล็กไฟฟ้า (Applications of electromagnets) แม่เหล็กไฟฟ้ามีประ โยชน์มากมาย ใช้หลักการที่แม่เหล็กดูดแผ่นโลหะเมื่อว่างวงจรปิดซึ่งเป็นการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลัง งานกล เช่นพลังงานเสียง ออตไฟฟ้า (Applications of electromagnets) เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดเสียงจากกระ แสตรง แผ่นโลหะจะถูกดูดโดยแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้จุดสัมผัสแยกออก มีผลให้กระแสที่เข้ามายังแม่เหล็ก ไฟฟ้าหยุดไหล ดังนั้นแผ่นโลหะจึงดีดกลับ เกิดขึ้นเช่นนี้เรื่อยๆ มีผลให้แผ่นโลหะสั่นเกิดเสียงออตขึ้น ใน กระดิ่งไฟฟ้ามีค้อนติดกับแผ่นโลหะใกล้กับกระดิ่งเมื่อแผ่นโลหะสั่นค้อนก็จะเคาะก

หูฟัง (Earpiece) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนสัญญานไฟฟ้าเป็นคลื่อนเสียง ใช้แม่เหล็กถาวร ดูดแผ่นไดอะแฟรม ความแรงของแรงดึงดูดเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าในขดลวดแม่เหล็ก ไฟฟ้า แผ่นไดอะแฟรมจะสั่นทำให้เกิดเสียง


รีเลย์ (Relay) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์ ปิดวงจรโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า ใช้กระแส ไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยผ่านเข้าไปในขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อเปิดสวิตซ์ให้กระแสไฟฟ้าปริมาณมากไหลใน อีกวงจรหนึ่ง





นายธีรพล มั่งคั่ง ม.6/2 เลขที่ 3

วันพุธที่ 27 มกราคม พ.ศ. 2553

ไฟฟ้ากระแสสลับ



ค่าของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะเกิดขึ้นมากหรือน้อยนั้น ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของขดลวดตัวนำขณะหมุนตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กนั้น ถ้าทิศทางการเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำตั้งฉากกับเส้นแรงแม่เหล็ก แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าสูงสุดและจะมีค่าน้อยลง เมื่อทิศทางการเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำตัดกับเส้นแรงแม่เหล็กในมุมน้อยกว่า 90๐ และจะมีค่าเป็นศูนย์เมื่อขดลวดตัวนำวางขนานกับเส้นแรงแม่เหล็ก*







จะเห็นว่าใน 1 วัฎจักรของการหมุนขดลวดตัวนำ คือ หมุนไป 360๐ ทางกลน้ำจะเกิดรูปคลื่นไซน์ 1 ลูกคลื่น หรือ 1 วัฎจักร ถ้าขดลวดตัวนำนี้หมุนด้วยความเร็วคงที่และสภาพของเส้นแรงแม่เหล็กมีความหนาแน่นเท่ากันตลอด รอบพื้นที่ของการตัดแรงดันไฟฟ้าสลับรูปคลื่นไซน์ที่จะมีค่าคงที่และถ้ามีการหมุนของขดลวดต่อเนื่องตลอดไป จะทำให้เกิดจำนวนรอบของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำต่อเนื่องกันไป นั่นคือการเกิดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ *























ค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับชั่วขณะ









ค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับชั่วขณะ คือ ค่าของแรงไฟฟ้ากระแสสลับรูปคลื่นไซน์ ที่เราวัดได้ในแต่ละมุมของการหมุนของขดลวดตัวนำในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยมุมของการเคลื่อนที่นี้วันเป็นองศา ซึ่งค่าของแรงดันชั่วขณะสามารถหาได้จากสมการ*

















เมื่อแบ่งการหมุนของขดลวดตัวนำใน 1 วัฎจักร (360๐) เมื่อคำนวณค่าแรงดันชั่วขณะที่เกิดขึ้น ณ มุมต่างๆ ตั้งแต่ตำแหน่ง 0 ( 0 องศา) ตำแหน่ง 1 (30 องศา) และตำแหน่ง 2, 3, 4 จนถึงตำแหน่งที่ 12 โดยเพิ่มค่ามุมทีละ 30๐ เราจะได้รูปคลื่นไซน์ของแรงดันไฟฟ้าสลับที่เกิดขึ้นมีขนดดังรูป *























ความถี่และคาบเวลาของไฟฟ้ากระแสสลับ

ความถี่ของกระแสสลับ (Frequency ตัวย่อ f) หมายถึง จำนวนวัฏจักรของการเกิดรูปคลื่นไซน์ต่อเวลา 1 วินาที *


ถ้าเกิดรูปคลื่นไซน์ 2 วัฏจักรต่อเวลา 1 วินาที ก็แสดงว่าไฟฟ้ากระแสสลับที่เกิดขึ้นมีความถี่ 2 วัฏจักรต่อเวลา 1 วินาที หรือเรียกแทนในหน่วยเฮิรตซ์ (Hz) หรือความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ 50 เฮิรตซ์ ก็คือการเกิดรูปคลื่นไซน์จำนวน 50 วัฏจักรต่อเวลา 1 วินาที และจากรูป 4.2 รูปคลื่นไซน์นี้มีความถี่เท่ากับ 1 เฮิรตซ์ เป็นต้น


ความถี่และคาบเวลาของไฟฟ้ากระแสสลับ


ค่าต่างๆ ที่สำคัญของรูปคลื่นไซน์ นอกจากความถี่และคาบเวลานั้นมีอีก 4 ค่า คือ ค่าสูงสุด(Maximum) ค่ายอดถึงยอด(Peak-to-Peak) ค่าเฉลี่ย(Average) และค่าใช้งาน(Effective)*



ค่ายอดถึงยอด วัตถุจากจุดยอดของรูปคลื่นไซน์ด้านบวกจนถึงจุดยอดของรูปคลื่นไซน์ด้านลบ นั่นคือ ค่ายอดถึงยอดเท่ากับ 2 เท่าของค่าสูงสุด ค่าเฉลี่ย ค่าเฉลี่ยของรูปคลื่นไซน์นั้นเราพิจารณาเฉพาะด้านใดด้านหนึ่ง คือด้านบวกหรือด้านลบเพียงด้านเดียว เพราะถ้าพิจารณาทั้งวัฏจักรจะได้ค่าเฉลี่ยเท่ากับศูนย์ ดังนั้นค่าเฉลี่ยจึงเป็นปริมาณทางไฟตรง พิจารณาตั้งแต่ 0 องศา ถึง 180 องศา*




ค่าแรงดันใช้งาน (Effective Voltage) ปกติเมื่อนำมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น AC.Voltmeter หรือ RMS. Voltmeter ไปวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เต้ารับในบ้านจะอ่านค่าได้ 220 V เมื่อนำเครื่องมือวัดรูปร่างของรูปคลื่นไฟสลับ (ไซน์) ดังกล่าว เช่น นำออสซิลโลสโคปไปวัดจะได้รูปคลื่นไซน์






นายธีรพล มั่งคั่ง ม.6/2 เลขที่3