# คู่มือการสอน: วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น ### สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ปรับเรียบเรียงจากเอกสาร "หน่วยที่ 2 วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น" (ระดับ ปวช./อาชีวศึกษา) ให้เหมาะกับพื้นฐานความรู้และช่วงวัยของนักเรียน ม.1 --- ## สารบัญ | บทที่ | เรื่อง | เวลาแนะนำ | |---|---|---| | 0 | คำแนะนำสำหรับครูผู้สอน | - | | 1 | วงจรไฟฟ้าคืออะไร และองค์ประกอบ 5 อย่าง | 2 คาบ | | 2 | วงจรปิด วงจรเปิด และไฟฟ้าลัดวงจร | 1 คาบ | | 3 | กฎของโอห์ม (เครื่องมือคำนวณพื้นฐาน) | 1 คาบ | | 4 | วงจรอนุกรม | 2 คาบ | | 5 | วงจรขนาน | 2 คาบ | | 6 | วงจรผสม | 2 คาบ | | 7 | การวัดค่าด้วยมัลติมิเตอร์ | 1 คาบ | | 8 | การนำไปใช้ในชีวิตประจำวันและความปลอดภัย | 1 คาบ | | 9 | แบบทดสอบท้ายหน่วย + เฉลย + เกณฑ์ประเมิน | 1 คาบ | รวมประมาณ 13 คาบ (คาบละ 50 นาที) --- # บทที่ 0 คำแนะนำสำหรับครูผู้สอน ## 0.1 เอกสารต้นฉบับกับคู่มือนี้ต่างกันอย่างไร เอกสารต้นฉบับเขียนสำหรับนักเรียนอาชีวะที่จับมัลติมิเตอร์เป็นแล้ว จึงข้ามเรื่องพื้นฐานไปหลายอย่าง คู่มือนี้ปรับ 4 จุดหลัก เพื่อให้เด็ก ม.1 ตามทัน | จุดที่ปรับ | เหตุผล | |---|---| | เพิ่มบท "วงจรปิด/วงจรเปิด" | เด็ก ม.1 ยังไม่มีภาพว่า "ไฟไหลครบรอบ" คืออะไร ถ้าไม่ปูตรงนี้ จะไม่เข้าใจว่าทำไมต่อสายผิดแล้วหลอดไม่ติด | | เพิ่มบท "กฎของโอห์ม" | ต้นฉบับสั่งให้ "คำนวณแรงดันและกระแส" แต่ไม่ได้ให้สูตร ต้องเติมให้ | | ตัดตัวเลขที่หารไม่ลงตัวออก | เด็ก ม.1 เพิ่งเรียนเศษส่วน ถ้าเจอ 3.33 หรือ 1.8k จะเสียสมาธิไปกับการหาร แทนที่จะเข้าใจหลักการ | | เพิ่ม "จุดที่เด็กมักเข้าใจผิด" ทุกบท | ให้ครูดักไว้ล่วงหน้า ไม่ต้องรอให้ผิดก่อนแล้วค่อยแก้ | ## 0.2 หลักการสอนที่ใช้ตลอดคู่มือ ทุกบทเดินตามลำดับ **ของจริง → ภาพ → สัญลักษณ์ → ตัวเลข** เหตุผล: สมองเด็กวัยนี้ยังยึดกับสิ่งที่จับต้องได้ ถ้าเริ่มจากสูตรทันที เด็กจะท่องได้แต่ใช้ไม่เป็น แต่ถ้าเริ่มจากถ่านไฟฉายกับหลอดไฟจริง แล้วค่อยแทนด้วยสัญลักษณ์ เด็กจะ "เห็น" สูตรในหัว ตัวอย่างการเดินลำดับ เรื่องวงจรอนุกรม 1. **ของจริง** – ต่อหลอดไฟ 2 หลอดเรียงกัน ให้เด็กดูว่าหลอดหรี่ลง 2. **ภาพ** – วาดรูปถ่านกับหลอดบนกระดาน 3. **สัญลักษณ์** – แทนหลอดด้วยสี่เหลี่ยม R₁ R₂ 4. **ตัวเลข** – R_T = R₁ + R₂ ## 0.3 อุปกรณ์ที่ควรเตรียม (ราคาไม่แพง หาได้ตามร้านอิเล็กทรอนิกส์) **ชุดพื้นฐาน ต่อ 1 กลุ่ม (กลุ่มละ 4-5 คน)** - รางถ่าน AA 2 ก้อน พร้อมถ่าน (ได้ 3 โวลต์) - หลอดไฟเล็ก 3 โวลต์ พร้อมขั้ว 3 หลอด - สายไฟปากคีบจระเข้ 6-8 เส้น - สวิตช์กดติดปล่อยดับ 1 ตัว - ตัวต้านทานค่า 100Ω, 220Ω, 470Ω อย่างละ 3 ตัว - มัลติมิเตอร์แบบตัวเลข 1 เครื่อง (ถ้ามีงบจำกัด ใช้เครื่องเดียวสาธิตหน้าชั้นได้) **ถ้าไม่มีอุปกรณ์เลย** ให้ใช้โปรแกรมจำลองวงจรออนไลน์ฟรี เช่น PhET "Circuit Construction Kit" ต่อวงจรบนจอได้ ปลอดภัย และนักเรียนลองผิดลองถูกได้ไม่จำกัด ## 0.4 กฎความปลอดภัยที่ต้องประกาศก่อนเริ่มหน่วยนี้ ให้เขียนบนกระดานทุกคาบที่มีปฏิบัติ > **ห้ามทดลองกับปลั๊กไฟบ้าน 220 โวลต์ เด็ดขาด** > ในห้องเรียนใช้ถ่านไฟฉายเท่านั้น (1.5-3 โวลต์) > ไฟบ้านแรงกว่าถ่านไฟฉายประมาณ 150 เท่า ทำให้เสียชีวิตได้ --- # บทที่ 1 วงจรไฟฟ้าคืออะไร และองค์ประกอบ 5 อย่าง ## จุดประสงค์การเรียนรู้ เมื่อจบบทนี้ นักเรียนสามารถ 1. บอกได้ว่าวงจรไฟฟ้าคืออะไร ด้วยคำพูดของตนเอง 2. บอกชื่อและหน้าที่ขององค์ประกอบทั้ง 5 อย่างได้ 3. ชี้ได้ว่าอุปกรณ์ในบ้านชิ้นใดทำหน้าที่อะไรในวงจร **เวลา** 2 คาบ --- ## ขั้นที่ 1 ขั้นนำ (10 นาที) **กิจกรรม: "ทำอย่างไรให้หลอดติด"** ครูถือถ่านไฟฉาย 1 ก้อน หลอดไฟเล็ก 1 หลอด และสายไฟ 1 เส้น ให้นักเรียนดู แล้วถามว่า "ครูมีของ 3 อย่างนี้ ใครบอกวิธีทำให้หลอดสว่างได้บ้าง" ให้นักเรียน 2-3 คนออกมาลองต่อ **ประเด็นที่ครูต้องดึงออกมาให้ได้** หลังจากมีคนต่อสำเร็จ ให้ถามว่า > "ทำไมต้องต่อสองจุด ต่อจุดเดียวไม่ได้เหรอ" คำตอบที่ต้องการ: ไฟฟ้าต้องไหล **ครบรอบ** กลับมาที่ถ่าน ถึงจะทำงานได้ เปรียบเทียบให้เห็นภาพ > "ไฟฟ้าเหมือนน้ำในท่อวนรอบ ๆ ถ้าท่อขาดตรงไหน น้ำก็หยุดไหลทั้งระบบ > ไม่ใช่ว่าไฟวิ่งจากถ่านไปหลอดแล้วหายไป มันต้องวิ่งกลับมาที่ถ่านด้วย" --- ## ขั้นที่ 2 ขั้นสอนเนื้อหา (25 นาที) ### 2.1 นิยามของวงจรไฟฟ้า เขียนบนกระดาน > **วงจรไฟฟ้า คือ เส้นทางที่ไฟฟ้าไหลครบรอบ จากแหล่งจ่ายไฟ ผ่านสายไฟ ไปทำงานที่อุปกรณ์ แล้ววนกลับมาที่แหล่งจ่ายไฟ** วาดรูปบนกระดาน ``` สวิตช์ ┌─────/ ──────┐ │ │ ═╪═ (X) ← หลอดไฟ (โหลด) │ ถ่านไฟฉาย │ └─────────────┘ สายไฟ ``` ให้นักเรียนใช้นิ้วไล่ตามเส้น จากขั้วบวกของถ่าน → ผ่านสวิตช์ → ผ่านหลอด → กลับมาขั้วลบ ย้ำว่า "ถ้านิ้วเดินครบรอบได้ ไฟก็ไหลได้" ### 2.2 องค์ประกอบทั้ง 5 อย่าง สอนทีละอย่าง โดยชูของจริงให้ดูทุกครั้ง --- #### องค์ประกอบที่ 1: แหล่งจ่ายไฟฟ้า **หน้าที่** เป็นตัว "ผลัก" ให้ไฟฟ้าไหล เหมือนปั๊มน้ำที่ดันน้ำให้วิ่งในท่อ **ตัวอย่าง** ถ่านไฟฉาย, แบตเตอรี่รถยนต์, พาวเวอร์ซัพพลาย, ไดนาโมจักรยาน, เครื่องปั่นไฟ **คำถามชวนคิด** "ถ้าเอาถ่านออกจากรีโมททีวี รีโมทยังใช้ได้ไหม เพราะอะไร" (ไม่ได้ เพราะไม่มีตัวผลักให้ไฟไหล) **ข้อสังเกตสำคัญสำหรับ ม.1** ถ่านทุกก้อนมี 2 ขั้ว คือ ขั้วบวก (+) ปลายมีปุ่มนูน กับ ขั้วลบ (−) ปลายแบน ไฟฟ้ากระแสตรงจะไหลออกจากขั้วบวก ไปเข้าขั้วลบ --- #### องค์ประกอบที่ 2: ลวดตัวนำ (สายไฟ) **หน้าที่** เป็น "ท่อ" ให้ไฟฟ้าไหลผ่าน เชื่อมจากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่ง **ทำจากอะไร** โลหะที่นำไฟฟ้าได้ดี เรียงตามลำดับความดีที่สุด | ลำดับ | โลหะ | ทำไมใช้/ไม่ใช้ | |---|---|---| | 1 | เงิน | นำไฟดีที่สุด แต่แพงมาก ใช้เฉพาะงานพิเศษ | | 2 | ทองแดง | นำไฟดีรองลงมา ราคาพอรับได้ **จึงนิยมใช้ที่สุด** | | 3 | ทองคำ | นำไฟดี ไม่เป็นสนิม ใช้เคลือบหน้าสัมผัสอุปกรณ์ราคาแพง | | 4 | อะลูมิเนียม | เบาและถูก ใช้ทำสายไฟแรงสูงที่พาดเสา | | 5 | เหล็ก, ดีบุก, นิกเกิล | นำไฟได้ แต่ไม่ดีเท่า ใช้งานเฉพาะทาง | **คำถามชวนคิด** "ทำไมสายไฟถึงต้องหุ้มพลาสติก" (พลาสติกไม่นำไฟฟ้า ป้องกันไฟช็อตคน และป้องกันสายสองเส้นแตะกัน) --- #### องค์ประกอบที่ 3: โหลด (ภาระทางไฟฟ้า) **หน้าที่** เป็นตัว "ใช้งาน" ไฟฟ้า คือเปลี่ยนไฟฟ้าเป็นอย่างอื่นที่เราต้องการ **ตัวอย่างพร้อมสิ่งที่เปลี่ยนเป็น** | โหลด | เปลี่ยนไฟฟ้าเป็น | |---|---| | หลอดไฟ | แสงสว่าง | | พัดลม | การหมุน (พลังงานกล) | | เตารีด, กระทะไฟฟ้า | ความร้อน | | ลำโพง | เสียง | | ตู้เย็น, แอร์ | ความเย็น | **จุดที่เด็กมักเข้าใจผิด** เด็กมักคิดว่า "โหลด" แปลว่าของหนัก ให้อธิบายว่า คำนี้แปลว่า "ภาระ" คือของที่คอยดึงไฟฟ้าไปใช้ ไม่เกี่ยวกับน้ำหนัก --- #### องค์ประกอบที่ 4: สวิตช์ **หน้าที่** เป็น "ประตู" ควบคุมว่าจะให้ไฟไหลหรือไม่ให้ไหล - กดสวิตช์ **ปิด** (ON) → สะพานเชื่อมกัน → ไฟไหลครบรอบ → หลอดติด - กดสวิตช์ **เปิด** (OFF) → สะพานขาด → ไฟไหลไม่ครบรอบ → หลอดดับ **จุดที่เด็กสับสนบ่อยที่สุดในบทนี้** ในภาษาช่างไฟฟ้า คำว่า "เปิด" กับ "ปิด" ตรงข้ามกับภาษาพูดทั่วไป | ภาษาพูดทั่วไป | ภาษาช่างไฟฟ้า | หลอดไฟ | |---|---|---| | เปิดไฟ | **วงจรปิด** (closed circuit) | ติด | | ปิดไฟ | **วงจรเปิด** (open circuit) | ดับ | **วิธีช่วยจำที่ได้ผลกับเด็ก** ให้นึกถึง "วงกลม" ไม่ใช่ "ไฟ" - วงจร**ปิด** = วงกลมปิดสนิท ครบรอบ → ไฟเดินได้ → หลอดติด - วงจร**เปิด** = วงกลมเปิดออก มีช่องขาด → ไฟเดินไม่ได้ → หลอดดับ ให้นักเรียนใช้แขนสองข้างทำเป็นวงกลม จับมือกันคือวงจรปิด แยกมือคือวงจรเปิด ทำซ้ำ 3 รอบพร้อมพูดตาม --- #### องค์ประกอบที่ 5: ฟิวส์ **หน้าที่** เป็น "ยามรักษาความปลอดภัย" ถ้าไฟไหลแรงเกินไป ฟิวส์จะขาดตัวเอง เพื่อตัดวงจร **ทำไมต้องมี** เพราะถ้าไฟไหลแรงเกิน สายไฟจะร้อนจัดจนไหม้ และอาจเกิดไฟไหม้บ้าน ฟิวส์ยอมพังตัวเอง เพื่อไม่ให้ของทั้งระบบพัง **ฟิวส์ขาดเพราะอะไรได้บ้าง** 1. **โหลดเกิน** – เสียบอุปกรณ์กินไฟเยอะเกินไปในปลั๊กพ่วงเดียว 2. **ไฟฟ้าลัดวงจร (ช็อต)** – สายไฟบวกกับลบแตะกันโดยตรง ไฟไหลแรงมหาศาลทันที **ของจริงในบ้านสมัยนี้** ปัจจุบันบ้านส่วนใหญ่ใช้ **เบรกเกอร์** แทนฟิวส์ ทำหน้าที่เหมือนกัน แต่ข้อดีคือ ตัดแล้วโยกคันโยกกลับขึ้นใช้ต่อได้เลย ไม่ต้องซื้อใหม่ **กิจกรรมเสริม** ให้นักเรียนกลับไปถ่ายรูปตู้เบรกเกอร์ที่บ้าน มาแชร์ในคาบหน้า --- ## ขั้นที่ 3 กิจกรรมกลุ่ม (10 นาที) **ใบงาน "หาองค์ประกอบในของใช้จริง"** แจกรูปหรือของจริง กลุ่มละ 1 ชิ้น เช่น ไฟฉาย, ของเล่นใส่ถ่าน, พัดลมพกพา ให้แต่ละกลุ่มระบุว่าชิ้นส่วนใดทำหน้าที่อะไร แล้วออกมานำเสนอ 1 นาที ตัวอย่างคำตอบ (ไฟฉาย) | องค์ประกอบ | ชิ้นส่วนในไฟฉาย | |---|---| | แหล่งจ่ายไฟ | ถ่านไฟฉาย | | ลวดตัวนำ | แผ่นโลหะสปริงและตัวกระบอกโลหะ | | โหลด | หลอด LED | | สวิตช์ | ปุ่มกดเปิดปิด | | ฟิวส์ | ไฟฉายเล็กมักไม่มี เพราะไฟน้อยไม่อันตราย | --- ## ขั้นที่ 4 สรุปบทเรียน (5 นาที) ให้นักเรียนพูดพร้อมกัน 2 รอบ > "แหล่งจ่ายไฟ – สายไฟ – โหลด – สวิตช์ – ฟิวส์" > "ผลัก – ท่อ – ใช้งาน – ประตู – ยาม" --- ## แบบฝึกทบทวน บทที่ 1 **ตอนที่ 1 จับคู่** เขียนตัวอักษรหน้าข้อให้ถูกต้อง | ข้อ | องค์ประกอบ | | ตัวเลือกหน้าที่ | |---|---|---|---| | ___ 1 | แหล่งจ่ายไฟฟ้า | ก | ตัดวงจรอัตโนมัติเมื่อไฟแรงเกิน | | ___ 2 | ลวดตัวนำ | ข | เปลี่ยนไฟฟ้าเป็นแสง เสียง ความร้อน หรือการหมุน | | ___ 3 | โหลด | ค | ผลักให้ไฟฟ้าไหลออกไป | | ___ 4 | สวิตช์ | ง | ควบคุมให้ไฟไหลหรือหยุดไหล ตามที่เราสั่ง | | ___ 5 | ฟิวส์ | จ | เป็นทางเดินให้ไฟฟ้าวิ่งผ่าน | **ตอนที่ 2 เติมคำ** 6. ไฟฟ้ากระแสตรงไหลออกจากขั้ว __________ ไปยังขั้ว __________ 7. โลหะที่นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดคือ __________ แต่ที่นิยมใช้ทำสายไฟจริงคือ __________ เพราะ __________ 8. เมื่อกดสวิตช์แล้วหลอดไฟติด แสดงว่าวงจรอยู่ในสภาพวงจร __________ 9. ปัจจุบันบ้านส่วนใหญ่ใช้ __________ แทนฟิวส์ ข้อดีคือ __________ **ตอนที่ 3 คิดวิเคราะห์** 10. น้องต่อวงจรตามรูป แต่หลอดไม่ติด ให้เขียนสาเหตุที่เป็นไปได้ 3 อย่าง ``` ┌──────────────┐ │ │ ═╪═ (X) │ │ └────── ──────┘ (สายขาด) ``` 11. ถ้าถอดฟิวส์ออกจากวงจรแล้วต่อสายตรงแทน วงจรจะยังทำงานได้ไหม และจะเกิดอันตรายอย่างไร --- ## เฉลย แบบฝึกทบทวน บทที่ 1 **ตอนที่ 1** 1-ค, 2-จ, 3-ข, 4-ง, 5-ก **ตอนที่ 2** 6. ขั้วบวก → ขั้วลบ 7. เงิน / ทองแดง / เพราะเงินราคาแพงมาก ส่วนทองแดงนำไฟดีพอสมควรและราคาถูกกว่ามาก 8. วงจรปิด 9. เบรกเกอร์ / โยกคันโยกกลับมาใช้ใหม่ได้ ไม่ต้องเปลี่ยนอันใหม่เหมือนฟิวส์ **ตอนที่ 3** 10. ตอบได้หลายข้อ เช่น - สายไฟขาด ทำให้วงจรไม่ครบรอบ - จุดต่อสายไม่แน่น หลุด - ถ่านหมดไฟ - หลอดไส้ขาด - ต่อสายไม่ครบทั้งสองขั้วของถ่าน 11. **ทำงานได้ แต่อันตรายมาก** เพราะเมื่อเกิดไฟลัดวงจรหรือโหลดเกิน จะไม่มีอะไรตัดไฟ กระแสจะไหลแรงจนสายไฟร้อนจัด อาจเกิดไฟไหม้ได้ **ห้ามทำเด็ดขาด** --- # บทที่ 2 วงจรปิด วงจรเปิด และไฟฟ้าลัดวงจร ## จุดประสงค์ 1. แยกวงจรปิด วงจรเปิด และวงจรลัด ออกจากกันได้ 2. อธิบายได้ว่าไฟฟ้าลัดวงจรอันตรายอย่างไร **เวลา** 1 คาบ --- ## ขั้นสอน (20 นาที) วาดตารางเปรียบเทียบบนกระดาน แล้วสาธิตทีละแบบด้วยของจริง ### แบบที่ 1 วงจรปิด (Closed Circuit) – แบบปกติ ``` ┌─────/───────┐ │ (สวิตช์ON) │ ═╪═ (X) ← สว่าง │ │ └──────────────┘ ``` ไฟไหลครบรอบ **ผ่านโหลด** โหลดทำงาน นี่คือสภาพที่เราต้องการ --- ### แบบที่ 2 วงจรเปิด (Open Circuit) – ไฟไม่ไหล ``` ┌───/ ───────┐ │ (สวิตช์OFF) │ ═╪═ ( ) ← ดับ │ │ └──────────────┘ ``` มีช่องว่างในเส้นทาง ไฟไหลไม่ครบรอบ ไม่มีอะไรทำงาน **สาเหตุ** กดสวิตช์ปิด, สายไฟขาด, หลอดไส้ขาด, ฟิวส์ขาด, จุดต่อหลวม --- ### แบบที่ 3 ไฟฟ้าลัดวงจร (Short Circuit) – อันตราย ``` ┌──────────────┐ │ ┌───┐ │ ═╪═ │ │ ( ) ← ดับ แต่สายร้อนจัด │ └───┘ │ └──────────────┘ สายแตะกัน ไฟวิ่งลัดทางนี้ ``` ไฟฟ้าเจอ "ทางลัด" ที่ไม่ต้องผ่านโหลด จึงวิ่งทางนั้นแทน **ทำไมอันตราย** อธิบายด้วยภาพเปรียบเทียบ > "โหลดเหมือนด่านที่คอยชะลอความเร็วของไฟฟ้า > พอไม่มีด่านให้ผ่าน ไฟฟ้าก็วิ่งเต็มสปีดทันที > ยิ่งวิ่งแรง สายไฟยิ่งร้อน ร้อนจนพลาสติกละลายและติดไฟได้" **สาเหตุที่พบบ่อยในบ้าน** - สายไฟเก่า ฉนวนกรอบแตก แล้วสายทองแดงสองเส้นแตะกัน - หนูกัดสายไฟ - น้ำเข้าปลั๊กหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า - เสียบปลั๊กที่ชำรุด **สิ่งที่ป้องกันเรา** ฟิวส์หรือเบรกเกอร์จะตัดวงจรทันที นี่คือเหตุผลว่าทำไมบางครั้งไฟทั้งบ้านดับพร้อมกัน --- ## กิจกรรมสาธิต (15 นาที) **สาธิตโดยครูเท่านั้น ห้ามให้นักเรียนทำเอง** ใช้ถ่าน AA 1 ก้อน กับสายไฟ 1 เส้น (ห้ามใช้ถ่านก้อนใหญ่หรือแบตลิเธียม) ต่อสายจากขั้วบวกไปขั้วลบโดยตรง ทิ้งไว้ 5 วินาที แล้วให้นักเรียนแตะสายเบา ๆ นักเรียนจะรู้สึกว่า **สายอุ่นขึ้น** ทั้งที่ไม่มีหลอดไฟติดเลย ถามว่า "ไฟฟ้าหายไปไหน ในเมื่อหลอดก็ไม่ติด" คำตอบ: กลายเป็นความร้อนที่สายไฟทั้งหมด และนี่คือต้นเหตุของไฟไหม้ --- ## แบบฝึกทบทวน บทที่ 2 **เขียน ปิด / เปิด / ลัดวงจร หน้าข้อ** 1. ___________ พัดลมกำลังหมุนอยู่ 2. ___________ กดสวิตช์แล้วไม่มีอะไรเกิดขึ้นเลย เพราะหลอดไส้ขาด 3. ___________ เสียบปลั๊กแล้วมีประกายไฟ เบรกเกอร์ตัดทันที 4. ___________ สายไฟที่หนูกัดจนทองแดงสองเส้นมาแตะกัน 5. ___________ ทีวีเปิดดูอยู่ตามปกติ **ตอบคำถาม** 6. ในวงจรลัดวงจร ทำไมสายไฟถึงร้อนขึ้นมาก ทั้งที่โหลดไม่ทำงาน 7. ถ้าเบรกเกอร์ที่บ้านตัดบ่อย ๆ ควรทำอย่างไร เขียน 2 ข้อ **เฉลย** 1. ปิด 2. เปิด 3. ลัดวงจร 4. ลัดวงจร 5. ปิด 6. เพราะไม่มีโหลดคอยจำกัดการไหลของไฟฟ้า กระแสจึงไหลแรงมาก และกระแสที่ไหลแรงจะทำให้สายไฟเกิดความร้อนสูง 7. เช่น ถอดปลั๊กอุปกรณ์บางส่วนออกเพื่อลดโหลด, ตรวจดูว่ามีสายไฟชำรุดหรือไม่, เรียกช่างไฟมาตรวจ, ไม่โยกเบรกเกอร์ขึ้นซ้ำ ๆ โดยไม่หาสาเหตุ --- # บทที่ 3 กฎของโอห์ม > **หมายเหตุสำหรับครู** บทนี้ไม่มีในเอกสารต้นฉบับ แต่จำเป็นต้องเพิ่ม > เพราะจุดประสงค์ข้อ 4 ระบุให้ "คำนวณค่าแรงดัน กระแส ความต้านทาน" ซึ่งทำไม่ได้ถ้าไม่รู้สูตรนี้ ## จุดประสงค์ 1. บอกความหมายของแรงดัน กระแส และความต้านทาน พร้อมหน่วยได้ 2. ใช้สูตร V = I × R คำนวณหาค่าที่ขาดไปได้ **เวลา** 1 คาบ --- ## ขั้นสอน ### 3.1 ทำความรู้จัก 3 ปริมาณ ด้วยการเปรียบเทียบกับน้ำ ให้วาดภาพถังน้ำบนที่สูง ต่อท่อลงมา แล้วเทียบทีละอย่าง | ปริมาณไฟฟ้า | สัญลักษณ์ | หน่วย | เปรียบเหมือน | ความหมายง่าย ๆ | |---|---|---|---|---| | แรงดัน | V | โวลต์ (V) | ความสูงของถังน้ำ | แรงที่ผลักให้ไฟฟ้าไหล ยิ่งมากยิ่งดันแรง | | กระแส | I | แอมแปร์ (A) | ปริมาณน้ำที่ไหลผ่านต่อวินาที | จำนวนไฟฟ้าที่ไหลผ่านจริง ๆ | | ความต้านทาน | R | โอห์ม (Ω) | ท่อที่แคบหรือมีสิ่งกีดขวาง | ตัวขัดขวางไม่ให้ไฟไหลสะดวก | **คำถามชวนคิด** "ถ้าเราตั้งถังน้ำให้สูงขึ้น น้ำจะไหลแรงขึ้นหรือน้อยลง" (แรงขึ้น → แรงดันมาก กระแสก็มาก) "ถ้าเราเปลี่ยนไปใช้ท่อที่แคบลง น้ำจะไหลมากขึ้นหรือน้อยลง" (น้อยลง → ความต้านทานมาก กระแสก็น้อย) ### 3.2 สูตร เขียนบนกระดานเป็นสามเหลี่ยม เพราะเด็กจำง่ายกว่าเขียนเป็นสมการ 3 บรรทัด ``` ┌───────────┐ │ V │ ├─────┬─────┤ │ I │ R │ └─────┴─────┘ ``` **วิธีใช้สามเหลี่ยม** เอานิ้วปิดตัวที่เราอยากหา แล้วอ่านสิ่งที่เหลือ - ปิด V → เหลือ I กับ R อยู่ข้างกัน แปลว่า **V = I × R** - ปิด I → เหลือ V อยู่บน R อยู่ล่าง แปลว่า **I = V ÷ R** - ปิด R → เหลือ V อยู่บน I อยู่ล่าง แปลว่า **R = V ÷ I** ให้นักเรียนวาดสามเหลี่ยมนี้ไว้มุมสมุด ใช้ได้ทั้งหน่วย ### 3.3 ตัวอย่างการคำนวณ ทำทีละขั้น **ตัวอย่างที่ 1** ถ่าน 6 โวลต์ ต่อกับตัวต้านทาน 3 โอห์ม จะมีกระแสไหลเท่าไร ``` ขั้นที่ 1 จดสิ่งที่โจทย์ให้มา V = 6 V , R = 3 Ω ขั้นที่ 2 ดูว่าโจทย์ถามหาอะไร หา I ขั้นที่ 3 ปิด I ในสามเหลี่ยม ได้สูตร I = V ÷ R ขั้นที่ 4 แทนค่า I = 6 ÷ 3 ขั้นที่ 5 ตอบพร้อมหน่วย I = 2 แอมแปร์ ``` **ตัวอย่างที่ 2** กระแส 0.5 แอมแปร์ ไหลผ่านตัวต้านทาน 20 โอห์ม แรงดันตกคร่อมเท่าไร ``` ขั้นที่ 1 I = 0.5 A , R = 20 Ω ขั้นที่ 2 หา V ขั้นที่ 3 V = I × R ขั้นที่ 4 V = 0.5 × 20 ขั้นที่ 5 V = 10 โวลต์ ``` **ย้ำกับนักเรียนทุกครั้ง** ตอบแล้วต้องมีหน่วยเสมอ ตอบ "2" เฉย ๆ ไม่ได้คะแนนเต็ม --- ## แบบฝึกทบทวน บทที่ 3 จงหาค่าที่ขาดไป แสดงวิธีทำทุกข้อ | ข้อ | V | I | R | หาอะไร | |---|---|---|---|---| | 1 | 12 V | ? | 4 Ω | I | | 2 | 9 V | ? | 3 Ω | I | | 3 | ? | 2 A | 5 Ω | V | | 4 | ? | 0.5 A | 100 Ω | V | | 5 | 10 V | 2 A | ? | R | | 6 | 24 V | 4 A | ? | R | 7. หลอดไฟหลอดหนึ่งมีความต้านทาน 6 โอห์ม ต่อกับถ่าน 3 โวลต์ จะมีกระแสไหลกี่แอมแปร์ 8. ถ้าใช้ถ่าน 6 โวลต์ แทนถ่าน 3 โวลต์ กับหลอดเดิม กระแสจะเปลี่ยนไปอย่างไร และหลอดจะสว่างขึ้นหรือหรี่ลง **เฉลย** 1. I = 12 ÷ 4 = **3 A** 2. I = 9 ÷ 3 = **3 A** 3. V = 2 × 5 = **10 V** 4. V = 0.5 × 100 = **50 V** 5. R = 10 ÷ 2 = **5 Ω** 6. R = 24 ÷ 4 = **6 Ω** 7. I = 3 ÷ 6 = **0.5 A** 8. I = 6 ÷ 6 = **1 A** กระแสเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า หลอดจะ **สว่างขึ้น** (ครูเสริม: แต่ถ้าใส่แรงดันเกินที่หลอดรับได้ หลอดจะไส้ขาด) --- # บทที่ 4 วงจรอนุกรม ## จุดประสงค์ 1. บอกลักษณะการต่อแบบอนุกรมได้ 2. คำนวณความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมได้ 3. บอกได้ว่ากระแสและแรงดันในวงจรอนุกรมมีลักษณะอย่างไร **เวลา** 2 คาบ --- ## ขั้นที่ 1 ขั้นนำด้วยการทดลอง (10 นาที) ต่อวงจร 3 แบบให้นักเรียนดู แล้วให้ทายผลก่อนเปิดสวิตช์ทุกครั้ง | แบบ | สิ่งที่ต่อ | ผลที่เกิด | |---|---|---| | ก | ถ่าน 3V + หลอด 1 หลอด | สว่างปกติ | | ข | ถ่าน 3V + หลอด 2 หลอดเรียงกัน | ทั้งสองหลอดหรี่ลง | | ค | ถ่าน 3V + หลอด 3 หลอดเรียงกัน | หรี่ลงอีก | จากนั้นให้ **ไขหลอดกลางออก 1 หลอด** จากแบบ ข ผลที่ได้: หลอดที่เหลือดับหมด ถามว่า "ทำไมหลอดอีกหลอดถึงดับไปด้วย ทั้งที่มันไม่ได้เสีย" นี่คือประเด็นสำคัญที่สุดของบทนี้ --- ## ขั้นที่ 2 ขั้นสอน (25 นาที) ### 4.1 วงจรอนุกรมคืออะไร > **วงจรอนุกรม คือ การนำโหลดมาต่อเรียงกันเป็นแถวเดียว ปลายของตัวหนึ่งต่อกับต้นของตัวถัดไป ทำให้ไฟฟ้ามีทางเดินเพียงทางเดียว** ``` ┌───[R₁]───[R₂]───[R₃]───┐ │ │ ═╪═ │ │ │ └────────────────────────┘ ``` **คำเปรียบเทียบที่ใช้ได้ผลกับเด็ก** > "เหมือนคนเดินต่อแถวเข้าห้องน้ำที่มีประตูเดียว > ทุกคนต้องเดินตามกันไป ไม่มีทางแยกให้เลือก > ถ้าคนกลางแถวหยุด คนข้างหลังก็ไปต่อไม่ได้" ### 4.2 คุณสมบัติ 3 ข้อของวงจรอนุกรม เขียนใส่กรอบบนกระดาน ให้นักเรียนลอกลงสมุด | ข้อ | คุณสมบัติ | สูตร | จำอย่างไร | |---|---|---|---| | 1 | **ความต้านทานรวม** = ผลบวกของทุกตัว | R_T = R₁ + R₂ + R₃ + ... | ต่อเพิ่ม = ต้านมากขึ้น | | 2 | **กระแสเท่ากันทุกจุด** | I_T = I₁ = I₂ = I₃ | ทางเดินมีทางเดียว ทุกคนต้องผ่านเท่ากัน | | 3 | **แรงดันถูกแบ่งกัน** รวมแล้วเท่าแหล่งจ่าย | E = V₁ + V₂ + V₃ | ตัวไหนต้านมาก ก็ได้แรงดันไปมาก | **อธิบายข้อ 2 ให้ชัด** กลับไปที่ภาพแถวคนเดิน > "ถ้ามีคนเดิน 10 คนต่อนาที ผ่านจุดแรก > จุดที่สองก็ต้องผ่าน 10 คนต่อนาทีเหมือนกัน จะเป็นอย่างอื่นไม่ได้ > เพราะไม่มีทางแยกให้ใครหายไปไหน" **อธิบายข้อ 3 ให้ชัด** > "แรงดัน 12 โวลต์จากถ่าน เหมือนเงิน 12 บาท > ถ้ามีตัวต้านทาน 3 ตัว เงินก้อนนี้จะถูกแบ่งให้ทั้ง 3 ตัว > แบ่งเท่าไรขึ้นอยู่กับว่าใครต้านมากกว่า แต่รวมกันต้องได้ 12 บาทพอดี ไม่ขาดไม่เกิน" --- ### 4.3 ตัวอย่างการคำนวณ **ตัวอย่างที่ 1 หาความต้านทานรวม (ง่าย)** โจทย์: R₁ = 10Ω, R₂ = 20Ω, R₃ = 20Ω ต่ออนุกรมกัน ``` R_T = R₁ + R₂ + R₃ R_T = 10 + 20 + 20 R_T = 50 Ω ``` --- **ตัวอย่างที่ 2 หน่วยผสมกัน ระวังตรงนี้** โจทย์: R₁ = 5Ω, R₂ = 10Ω, R₃ = 20Ω, R₄ = 1.2kΩ, R₅ = 2kΩ **ขั้นที่ 1 แปลงหน่วยให้เหมือนกันก่อน** นี่คือขั้นที่เด็กลืมบ่อยที่สุด > k (กิโล) แปลว่า **พัน** ดังนั้น 1 kΩ = 1,000 Ω ``` R₄ = 1.2 kΩ = 1.2 × 1,000 = 1,200 Ω R₅ = 2 kΩ = 2 × 1,000 = 2,000 Ω ``` **ขั้นที่ 2 บวกทั้งหมด** ``` R_T = 5 + 10 + 20 + 1,200 + 2,000 R_T = 3,235 Ω ``` **ขั้นที่ 3 แปลงกลับเป็น kΩ ถ้าต้องการ** ``` R_T = 3,235 ÷ 1,000 = 3.235 kΩ ``` **จุดที่เด็กมักเข้าใจผิด** เด็กจะเอา 5 + 10 + 20 + 1.2 + 2 = 38.2 ซึ่งผิด ให้ครูเน้นว่า **ห้ามบวกตัวเลขที่หน่วยไม่เหมือนกัน** เหมือนบวกเมตรกับเซนติเมตรตรง ๆ ไม่ได้ --- **ตัวอย่างที่ 3 หาครบทุกค่า (ข้อสอบมักออกแบบนี้)** โจทย์: ถ่าน E = 12V ต่ออนุกรมกับ R₁ = 2Ω, R₂ = 4Ω, R₃ = 6Ω จงหา R_T, I, และแรงดันตกคร่อมแต่ละตัว ``` ขั้นที่ 1 หาความต้านทานรวม R_T = 2 + 4 + 6 = 12 Ω ขั้นที่ 2 หากระแสรวม (ใช้กฎของโอห์ม) I = E ÷ R_T I = 12 ÷ 12 = 1 A ขั้นที่ 3 กระแสในวงจรอนุกรมเท่ากันทุกตัว ดังนั้น I₁ = I₂ = I₃ = 1 A ขั้นที่ 4 หาแรงดันตกคร่อมแต่ละตัว (V = I × R) V₁ = 1 × 2 = 2 V V₂ = 1 × 4 = 4 V V₃ = 1 × 6 = 6 V ขั้นที่ 5 ตรวจคำตอบ V₁ + V₂ + V₃ = 2 + 4 + 6 = 12 V = เท่ากับ E พอดี ถูกต้อง ``` **สอนวิธีตรวจคำตอบให้เด็กติดเป็นนิสัย** บวกแรงดันทุกตัว ถ้าไม่เท่าแหล่งจ่าย แสดงว่าคำนวณผิดที่ไหนสักที่ --- ### 4.4 กลับมาตอบคำถามตอนต้นคาบ "ทำไมไขหลอดออก 1 หลอด แล้วอีกหลอดดับหมด" **คำตอบ** เพราะวงจรอนุกรมมีทางเดินทางเดียว พอเอาหลอดออก ทางเดินก็ขาด กลายเป็นวงจรเปิด ไฟจึงไหลไม่ได้เลย **เชื่อมกับชีวิตจริง** ไฟประดับต้นคริสต์มาสรุ่นเก่า ต่อแบบอนุกรม พอหลอดเดียวขาด ทั้งเส้นดับหมด ต้องมานั่งไล่หาทีละดวง รุ่นใหม่จึงเปลี่ยนมาต่อแบบอื่นแทน (เกริ่นไปบทหน้า) --- ## แบบฝึกทบทวน บทที่ 4 **ตอนที่ 1 หาความต้านทานรวม** 1. R₁ = 5Ω, R₂ = 10Ω, R₃ = 15Ω 2. R₁ = 100Ω, R₂ = 220Ω, R₃ = 180Ω 3. R₁ = 1kΩ, R₂ = 2.2kΩ, R₃ = 800Ω (ตอบเป็น kΩ) **ตอนที่ 2 หาครบทุกค่า** 4. ถ่าน 9V ต่ออนุกรมกับ R₁ = 1Ω และ R₂ = 2Ω จงหา (ก) R_T (ข) I (ค) V₁ (ง) V₂ แล้วตรวจว่า V₁ + V₂ = 9V หรือไม่ 5. วงจรอนุกรมมีความต้านทานรวม 12Ω ต่อกับถ่าน 6V จะมีกระแสไหลเท่าไร **ตอนที่ 3 คิดวิเคราะห์** 6. ในวงจรอนุกรมที่มีหลอดไฟ 3 หลอด ถ้าหลอดที่ 2 ไส้ขาด หลอดที่ 1 และ 3 จะเป็นอย่างไร เพราะเหตุใด 7. ถ้าเพิ่มหลอดไฟเข้าไปในวงจรอนุกรมเรื่อย ๆ ความสว่างของแต่ละหลอดจะเป็นอย่างไร ให้อธิบายโดยใช้คำว่า "ความต้านทานรวม" และ "กระแส" --- ## เฉลย แบบฝึกทบทวน บทที่ 4 **ตอนที่ 1** 1. R_T = 5 + 10 + 15 = **30 Ω** 2. R_T = 100 + 220 + 180 = **500 Ω** 3. แปลงเป็นโอห์มก่อน: 1,000 + 2,200 + 800 = 4,000 Ω = **4 kΩ** **ตอนที่ 2** 4. ``` (ก) R_T = 1 + 2 = 3 Ω (ข) I = 9 ÷ 3 = 3 A (ค) V₁ = 3 × 1 = 3 V (ง) V₂ = 3 × 2 = 6 V ตรวจ: 3 + 6 = 9 V เท่ากับแหล่งจ่าย ถูกต้อง ``` 5. I = 6 ÷ 12 = **0.5 A** **ตอนที่ 3** 6. **หลอดที่ 1 และ 3 จะดับด้วย** เพราะวงจรอนุกรมมีทางเดินไฟเพียงทางเดียว เมื่อหลอดที่ 2 ไส้ขาด ทางเดินจึงขาด กลายเป็นวงจรเปิด ไฟไหลไม่ครบรอบ 7. **แต่ละหลอดจะหรี่ลงเรื่อย ๆ** เพราะเมื่อเพิ่มหลอด **ความต้านทานรวม** จะเพิ่มขึ้น เมื่อความต้านทานรวมมากขึ้น แต่แรงดันจากถ่านเท่าเดิม **กระแส** ที่ไหลจึงน้อยลง (I = V ÷ R เมื่อ R มากขึ้น I ก็น้อยลง) กระแสน้อยลง หลอดจึงสว่างน้อยลง --- # บทที่ 5 วงจรขนาน ## จุดประสงค์ 1. บอกลักษณะการต่อแบบขนานได้ 2. คำนวณความต้านทานรวมของวงจรขนานได้ 3. เปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างวงจรอนุกรมกับขนานได้ **เวลา** 2 คาบ --- ## ขั้นที่ 1 ขั้นนำ (10 นาที) **คำถามเปิดคาบ** > "ที่บ้านของนักเรียน ถ้าหลอดไฟห้องนอนขาด หลอดไฟห้องครัวดับด้วยไหม" (ไม่ดับ) > "แต่เมื่อวานเราเรียนวงจรอนุกรมมาว่า หลอดเดียวขาด ดับหมดทั้งวงจร > แล้วทำไมบ้านเราถึงไม่เป็นแบบนั้น" ค้างคำถามไว้ แล้วเข้าสู่บทเรียน --- ## ขั้นที่ 2 ขั้นสอน (25 นาที) ### 5.1 วงจรขนานคืออะไร > **วงจรขนาน คือ การนำโหลดมาต่อคร่อมกัน โดยเอาปลายทั้งสองข้างของโหลดแต่ละตัวมาต่อรวมกัน ทำให้ไฟฟ้ามีทางเดินหลายทาง** ``` ┌───┬─────┬─────┬───┐ │ │ │ │ │ ═╪═ [R₁] [R₂] [R₃] │ │ │ │ │ │ └───┴─────┴─────┴───┘ ``` **คำเปรียบเทียบ** > "เหมือนห้องน้ำที่มีประตู 3 บาน > คนเข้าแถวมาถึงจุดหนึ่ง แล้วแยกกันไปคนละบาน > ถ้าบานหนึ่งเสีย อีก 2 บานก็ยังใช้ได้ตามปกติ > และยิ่งเปิดประตูเพิ่ม คนก็ยิ่งผ่านได้เร็วขึ้น" ### 5.2 คุณสมบัติ 3 ข้อของวงจรขนาน | ข้อ | คุณสมบัติ | สูตร | จำอย่างไร | |---|---|---|---| | 1 | **ความต้านทานรวมน้อยกว่าตัวที่น้อยที่สุดเสมอ** | 1/R_T = 1/R₁ + 1/R₂ + ... | เปิดประตูเพิ่ม = ผ่านง่ายขึ้น | | 2 | **แรงดันเท่ากันทุกตัว** | E = V₁ = V₂ = V₃ | ทุกตัวต่อคร่อมถ่านโดยตรง | | 3 | **กระแสถูกแบ่งกัน** รวมแล้วเท่ากระแสรวม | I_T = I₁ + I₂ + I₃ | คนแยกไปคนละประตู รวมกันได้เท่าเดิม | **จุดที่ต้องเน้นย้ำที่สุด** คุณสมบัติข้อ 1 และ 2 **ตรงข้ามกับวงจรอนุกรมทั้งคู่** เขียนตารางเปรียบเทียบบนกระดาน ให้นักเรียนลอก | | อนุกรม | ขนาน | |---|---|---| | ทางเดินไฟ | ทางเดียว | หลายทาง | | ความต้านทานรวม | **มากขึ้น** เมื่อเพิ่มตัว | **น้อยลง** เมื่อเพิ่มตัว | | กระแส | **เท่ากัน** ทุกตัว | **แบ่งกัน** | | แรงดัน | **แบ่งกัน** | **เท่ากัน** ทุกตัว | | ถ้าตัวหนึ่งขาด | ดับหมดทั้งวงจร | ตัวอื่นยังทำงานได้ | --- ### 5.3 สูตรคำนวณ มี 2 แบบ ให้เลือกใช้ **แบบที่ 1 ใช้ได้เฉพาะเมื่อมี 2 ตัว (ลัดและง่ายกว่า)** ``` R₁ × R₂ R_T = ─────────── R₁ + R₂ ``` วิธีจำ: **"ผลคูณ หารด้วย ผลบวก"** **แบบที่ 2 ใช้ได้ทุกกรณี ไม่จำกัดจำนวนตัว** ``` 1 1 1 1 ─── = ─── + ─── + ─── + ... R_T R₁ R₂ R₃ ``` **คำเตือนสำคัญที่สุดของบทนี้** เมื่อคำนวณสูตรแบบที่ 2 เสร็จ สิ่งที่ได้คือ **1/R_T ไม่ใช่ R_T** ต้องกลับเศษเป็นส่วนอีกทีหนึ่ง เด็กประมาณครึ่งห้องจะลืมขั้นนี้ ให้ครูเขียนเตือนตัวใหญ่ ๆ ไว้บนกระดาน --- ### 5.4 ตัวอย่างการคำนวณ **ตัวอย่างที่ 1 สองตัวเท่ากัน (จำเป็นทางลัดได้)** โจทย์: R₁ = 20Ω, R₂ = 20Ω ต่อขนานกัน ``` วิธีที่ 1 (ผลคูณหารผลบวก) 20 × 20 400 R_T = ─────────── = ───── = 10 Ω 20 + 20 40 วิธีที่ 2 (สูตรส่วนกลับ) 1 1 1 1 + 1 2 ─── = ─── + ─── = ─────── = ──── R_T 20 20 20 20 20 R_T = ──── = 10 Ω 2 ``` **ทางลัดที่ควรสอน** > ถ้าตัวต้านทาน 2 ตัวมีค่า **เท่ากัน** ต่อขนานกัน ผลลัพธ์คือ **ครึ่งหนึ่ง** ของค่านั้นเสมอ > เช่น 20//20 = 10, 8//8 = 4, 100//100 = 50 ใช้ตรวจคำตอบเร็ว ๆ ได้ดีมาก --- **ตัวอย่างที่ 2 สามตัว ค่าไม่เท่ากัน** โจทย์: R₁ = 10Ω, R₂ = 20Ω, R₃ = 20Ω ``` ขั้นที่ 1 เขียนสูตร 1 1 1 1 ─── = ─── + ─── + ─── R_T 10 20 20 ขั้นที่ 2 ทำส่วนให้เท่ากัน (ค.ร.น. ของ 10, 20, 20 คือ 20) 1 2 1 1 ─── = ─── + ─── + ─── R_T 20 20 20 หมายเหตุ: 1/10 = 2/20 เพราะคูณทั้งเศษและส่วนด้วย 2 ขั้นที่ 3 บวกเศษ 1 2 + 1 + 1 4 ─── = ─────────── = ──── R_T 20 20 ขั้นที่ 4 กลับเศษเป็นส่วน ← ขั้นที่มักลืม 20 R_T = ──── = 5 Ω 4 ขั้นที่ 5 ตรวจความสมเหตุสมผล ค่าที่น้อยที่สุดในวงจรคือ 10Ω คำตอบได้ 5Ω ซึ่งน้อยกว่า 10Ω ถูกต้องตามหลัก ``` **สอนวิธีตรวจคำตอบ** ให้ดูว่าคำตอบต้อง **น้อยกว่าตัวที่น้อยที่สุดในวงจรเสมอ** ถ้าได้คำตอบมากกว่า แสดงว่าคำนวณผิดแน่นอน (มักลืมกลับเศษเป็นส่วน) --- **ตัวอย่างที่ 3 หาครบทุกค่า** โจทย์: ถ่าน 12V ต่อขนานกับ R₁ = 6Ω และ R₂ = 12Ω จงหา R_T, I₁, I₂, I_T ``` ขั้นที่ 1 หา R_T (ใช้ผลคูณหารผลบวก เพราะมี 2 ตัว) 6 × 12 72 R_T = ─────── = ──── = 4 Ω 6 + 12 18 ขั้นที่ 2 ในวงจรขนาน แรงดันเท่ากันทุกตัว ดังนั้น V₁ = V₂ = 12 V ขั้นที่ 3 หากระแสแต่ละกิ่ง (I = V ÷ R) I₁ = 12 ÷ 6 = 2 A I₂ = 12 ÷ 12 = 1 A ขั้นที่ 4 หากระแสรวม I_T = I₁ + I₂ = 2 + 1 = 3 A ขั้นที่ 5 ตรวจคำตอบด้วยอีกวิธี I_T = E ÷ R_T = 12 ÷ 4 = 3 A ตรงกัน ถูกต้อง ``` **ข้อสังเกตที่ควรชี้ให้เด็กเห็น** R₁ ที่มีค่าน้อยกว่า กลับได้กระแสมากกว่า เพราะ **ต้านน้อย = ไฟผ่านง่าย = ไฟไหลไปทางนั้นเยอะ** --- ### 5.5 กลับมาตอบคำถามตอนต้นคาบ "ทำไมหลอดไฟห้องหนึ่งขาด ห้องอื่นไม่ดับ" **คำตอบ** เพราะไฟฟ้าในบ้านต่อแบบ **ขนาน** ทุกอุปกรณ์มีทางเดินไฟของตัวเอง อุปกรณ์หนึ่งขาด ทางเดินอื่นยังใช้ได้ปกติ **เหตุผลเพิ่มเติมที่บ้านต้องต่อขนาน** ทุกอุปกรณ์ได้แรงดันเต็ม 220 โวลต์เท่ากัน ถ้าต่ออนุกรม แรงดันจะถูกแบ่ง อุปกรณ์แต่ละตัวจะได้ไม่พอใช้งาน --- ## แบบฝึกทบทวน บทที่ 5 **ตอนที่ 1 หาความต้านทานรวม** 1. R₁ = 8Ω, R₂ = 8Ω (ลองใช้ทางลัด) 2. R₁ = 12Ω, R₂ = 6Ω 3. R₁ = 4Ω, R₂ = 4Ω, R₃ = 2Ω 4. R₁ = 2kΩ, R₂ = 1kΩ, R₃ = 5kΩ, R₄ = 10kΩ (ตอบเป็น kΩ) **ตอนที่ 2 หาครบทุกค่า** 5. ถ่าน 12V ต่อขนานกับ R₁ = 6Ω และ R₂ = 4Ω จงหา (ก) R_T (ข) V₁ และ V₂ (ค) I₁ (ง) I₂ (จ) I_T **ตอนที่ 3 คิดวิเคราะห์** 6. เติมคำในตารางเปรียบเทียบให้ครบ | | อนุกรม | ขนาน | |---|---|---| | ความต้านทานรวมเมื่อเพิ่มโหลด | __________ | __________ | | กระแสของแต่ละตัว | __________ | __________ | | แรงดันของแต่ละตัว | __________ | __________ | 7. เพราะเหตุใดปลั๊กพ่วงที่เสียบอุปกรณ์หลายชิ้นพร้อมกัน จึงเสี่ยงทำให้เบรกเกอร์ตัด ให้อธิบายโดยใช้ความรู้เรื่องวงจรขนาน --- ## เฉลย แบบฝึกทบทวน บทที่ 5 **ตอนที่ 1** 1. ค่าเท่ากัน 2 ตัว ตอบครึ่งหนึ่ง = **4 Ω** (ตรวจด้วยสูตร: 8×8÷16 = 64÷16 = 4 ถูกต้อง) 2. ``` R_T = (12 × 6) ÷ (12 + 6) = 72 ÷ 18 = 4 Ω ``` 3. ``` 1 1 1 1 1 + 1 + 2 4 ─── = ─── + ─── + ─── = ─────────── = ─── R_T 4 4 2 4 4 R_T = 4 ÷ 4 = 1 Ω ``` ตรวจ: น้อยกว่า 2Ω ซึ่งเป็นตัวที่น้อยที่สุด ถูกต้อง 4. ``` 1 1 1 1 1 ─── = ─── + ─── + ─── + ───── (ใช้ 10k เป็นส่วนร่วม) R_T 2k 1k 5k 10k 1 5 + 10 + 2 + 1 18 ─── = ─────────────── = ───── R_T 10k 10k 10k R_T = ───── = 0.555... kΩ 18 ``` **ตอบประมาณ 0.56 kΩ หรือ 556 Ω** > **หมายเหตุสำคัญสำหรับครู** ข้อนี้เอกสารต้นฉบับ (หน้า 31) ตอบไว้ว่า 1.8 kΩ > ซึ่งเกิดจากการนำ 18k/10k ไปคำนวณโดยไม่ได้กลับเศษเป็นส่วน > คำตอบนั้นเป็นไปไม่ได้ในทางฟิสิกส์ เพราะความต้านทานรวมแบบขนาน > ต้องน้อยกว่า 1kΩ ซึ่งเป็นตัวที่น้อยที่สุดเสมอ > > **ข้อนี้ใช้เป็นบทเรียนสอนการตรวจคำตอบได้ดีมาก** ให้เด็กเห็นว่า > แม้แต่ในหนังสือก็มีข้อผิดพลาดได้ การตรวจความสมเหตุสมผลจึงสำคัญ > > ถ้าครูต้องการเลี่ยงตัวเลขทศนิยม ให้เปลี่ยนโจทย์ข้อนี้เป็น > R₁ = 2kΩ, R₂ = 2kΩ, R₃ = 1kΩ ซึ่งได้คำตอบลงตัวคือ 0.5 kΩ **ตอนที่ 2** 5. ``` (ก) R_T = (6 × 4) ÷ (6 + 4) = 24 ÷ 10 = 2.4 Ω (ข) V₁ = V₂ = 12 V (ขนานกัน แรงดันเท่ากัน) (ค) I₁ = 12 ÷ 6 = 2 A (ง) I₂ = 12 ÷ 4 = 3 A (จ) I_T = 2 + 3 = 5 A ตรวจ: I_T = 12 ÷ 2.4 = 5 A ตรงกัน ถูกต้อง ``` **ตอนที่ 3** 6. | | อนุกรม | ขนาน | |---|---|---| | ความต้านทานรวมเมื่อเพิ่มโหลด | มากขึ้น | น้อยลง | | กระแสของแต่ละตัว | เท่ากันทุกตัว | แบ่งกัน | | แรงดันของแต่ละตัว | แบ่งกัน | เท่ากันทุกตัว | 7. เพราะอุปกรณ์ในปลั๊กพ่วงต่อกันแบบ **ขนาน** ยิ่งเสียบเพิ่ม ความต้านทานรวมยิ่งน้อยลง กระแสรวมจึงยิ่งมากขึ้น (I_T = I₁ + I₂ + I₃ + ...) เมื่อกระแสรวมเกินที่เบรกเกอร์รับได้ เบรกเกอร์จึงตัด ถ้าไม่มีเบรกเกอร์ สายไฟจะร้อนจัดจนอาจเกิดไฟไหม้ --- # บทที่ 6 วงจรผสม ## จุดประสงค์ 1. แยกแยะได้ว่าส่วนใดของวงจรต่อแบบอนุกรม ส่วนใดต่อแบบขนาน 2. คำนวณความต้านทานรวมของวงจรผสมได้ โดยใช้วิธียุบวงจรทีละขั้น **เวลา** 2 คาบ --- ## ขั้นสอน ### 6.1 วงจรผสมคืออะไร > **วงจรผสม คือ วงจรที่มีทั้งการต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน อยู่รวมกันในวงจรเดียว** วงจรไฟฟ้าจริงเกือบทั้งหมดเป็นแบบผสม เช่น วงจรในโทรทัศน์ คอมพิวเตอร์ หรือระบบไฟในรถยนต์ ### 6.2 หลักการแก้โจทย์: "ยุบวงจรทีละขั้น" นี่คือทักษะที่ยากที่สุดในหน่วยนี้ ต้องสอนช้า ๆ และให้เด็กฝึกเยอะ **เปรียบเทียบให้เห็นภาพ** > "เหมือนการจัดบ้านรก เราไม่ทำทีเดียวทั้งบ้าน > แต่เก็บทีละมุม มุมนี้เสร็จแล้วก็ข้ามไปมุมต่อไป > จนสุดท้ายบ้านทั้งหลังเรียบร้อย" **ขั้นตอนมาตรฐาน 4 ขั้น** ``` ขั้นที่ 1 มองหาส่วนที่ "ชัดเจนที่สุด" ก่อน มักเป็นตัวต้านทานที่ขนานกันอยู่คู่หนึ่ง หรือตัวที่ต่อเรียงกันตรง ๆ ขั้นที่ 2 คำนวณส่วนนั้นให้ได้ค่าเดียว ตั้งชื่อใหม่ เช่น R_T1 ขั้นที่ 3 วาดวงจรใหม่ โดยแทนส่วนที่คำนวณแล้วด้วยตัวต้านทานตัวเดียว ← ขั้นนี้สำคัญมาก ห้ามข้าม ขั้นที่ 4 ทำซ้ำขั้นที่ 1-3 จนเหลือตัวต้านทานตัวเดียว ``` **ทำไมต้องวาดวงจรใหม่ทุกรอบ** เพราะถ้าคิดในหัวอย่างเดียว เด็กจะสับสนว่าตัวไหนคิดไปแล้วบ้าง การวาดใหม่ทำให้วงจรง่ายลงเรื่อย ๆ และเห็นชัดว่าขั้นต่อไปต้องทำอะไร --- ### 6.3 ตัวอย่างที่ 1 (ง่าย เริ่มจากอันนี้) โจทย์: - R₁ = 4Ω ต่ออนุกรมอยู่ - R₂ = 4Ω และ R₃ = 4Ω ต่อขนานกัน ``` ┌──[R₁=4]──┬──────┬───┐ │ │ │ │ ═╪═ [R₂=4] [R₃=4] │ │ │ │ │ └──────────┴──────┴───┘ ``` ``` ขั้นที่ 1 มองหาส่วนที่ชัดเจน → R₂ กับ R₃ ขนานกัน ขั้นที่ 2 คำนวณ R₂ กับ R₃ ค่าเท่ากัน ใช้ทางลัด: ครึ่งหนึ่งของ 4 R_T1 = 2 Ω ขั้นที่ 3 วาดวงจรใหม่ ┌──[R₁=4]──[R_T1=2]──┐ │ │ ═╪═ │ │ │ └────────────────────┘ ขั้นที่ 4 ตอนนี้เหลือแค่ 2 ตัวต่ออนุกรม R_T = 4 + 2 = 6 Ω ``` --- ### 6.4 ตัวอย่างที่ 2 (ตามเอกสารต้นฉบับ หน้า 33-34) โจทย์: R₁ = 5Ω, R₂ = 5Ω, R₃ = 5Ω, R₄ = 10Ω, R₅ = 20Ω, R₆ = 5Ω ``` ┌──[R₁=5]──┬──[R₂=5]──┐ │ │ │ ═╪═ [R₅=20] [R₃=5] │ │ │ └──[R₆=5]──┴──[R₄=10]─┘ ``` **อ่านวงจรให้เด็กฟังก่อนคำนวณ** ให้เด็กใช้นิ้วไล่ตามเส้น จะเห็นว่า - จากจุดกลางบน มีเส้นทางไปจุดกลางล่างได้ **2 ทาง** - ทางที่ 1: ผ่าน R₅ ตัวเดียว - ทางที่ 2: ผ่าน R₂ → R₃ → R₄ เรียงกัน - แปลว่า R₂, R₃, R₄ **ต่ออนุกรมกัน** แล้วกลุ่มนี้ไป **ขนาน** กับ R₅ ``` ขั้นที่ 1 รวม R₂, R₃, R₄ ที่ต่ออนุกรมกันก่อน R_T1 = R₂ + R₃ + R₄ R_T1 = 5 + 5 + 10 R_T1 = 20 Ω ขั้นที่ 2 วาดใหม่ ตอนนี้ R_T1 (20Ω) ขนานกับ R₅ (20Ω) ┌──[R₁=5]──┬──────────┐ │ │ │ ═╪═ [R₅=20] [R_T1=20] │ │ │ └──[R₆=5]──┴──────────┘ ขั้นที่ 3 คำนวณส่วนขนาน (ค่าเท่ากัน ใช้ทางลัด ครึ่งหนึ่งของ 20) R_T2 = 10 Ω ขั้นที่ 4 วาดใหม่อีกครั้ง เหลือ 3 ตัวต่ออนุกรม ┌──[R₁=5]──[R_T2=10]──┐ │ │ ═╪═ │ │ │ └──[R₆=5]─────────────┘ ขั้นที่ 5 รวมทั้งหมด R_T = R₁ + R_T2 + R₆ R_T = 5 + 10 + 5 R_T = 20 Ω ``` **คำตอบ 20 Ω** --- ### 6.5 เทคนิคช่วยอ่านวงจรสำหรับเด็กที่ยังมองไม่ออก **เทคนิค "นิ้วเดินทาง"** ให้เด็กเอานิ้วจิ้มที่ขั้วบวกของถ่าน แล้วลากตามเส้นไปเรื่อย ๆ - ถ้าเดินไปแล้ว **ไม่มีทางแยก** ต้องผ่านตัวต้านทานเรียงกัน → **อนุกรม** - ถ้าเดินไปเจอ **จุดแยก** ที่เลือกได้หลายทาง แล้วทุกทางไปบรรจบกันที่จุดเดียวกัน → **ขนาน** **เทคนิค "หาจุดดำก่อน"** ในแผนภาพวงจร จุดดำ (●) คือจุดที่สายไฟหลายเส้นมาเจอกัน ให้เด็กวงกลมจุดดำทุกจุดก่อน แล้วดูว่ามีตัวต้านทานตัวไหนบ้างที่อยู่ระหว่างจุดดำคู่เดียวกัน ตัวที่อยู่ระหว่างจุดดำคู่เดียวกัน = ขนานกัน --- ## แบบฝึกทบทวน บทที่ 6 **ตอนที่ 1 หาความต้านทานรวม แสดงวิธียุบวงจรทีละขั้น** 1. R₁ = 3Ω ต่ออนุกรมกับกลุ่มที่ R₂ = 6Ω ขนานกับ R₃ = 6Ω 2. R₁ = 2Ω อนุกรม, กลุ่มขนาน R₂ = 10Ω กับ R₃ = 15Ω, แล้วอนุกรมกับ R₄ = 2Ω 3. กลุ่มขนาน (R₁ = 4Ω กับ R₂ = 4Ω) ต่ออนุกรมกับ กลุ่มขนาน (R₃ = 3Ω กับ R₄ = 6Ω) **ตอนที่ 2 คิดวิเคราะห์** 4. เพราะเหตุใดในการแก้โจทย์วงจรผสม จึงควรวาดวงจรใหม่ทุกครั้งหลังคำนวณเสร็จ 1 ขั้น 5. นักเรียนคนหนึ่งคำนวณวงจรผสมได้ R_T = 50Ω ทั้งที่ในวงจรมีตัวต้านทานค่ามากสุด 20Ω และมีบางส่วนต่อขนานกัน คำตอบนี้น่าจะถูกหรือผิด เพราะอะไร --- ## เฉลย แบบฝึกทบทวน บทที่ 6 **ตอนที่ 1** 1. ``` ขั้นที่ 1 R₂ // R₃ ค่าเท่ากัน = ครึ่งหนึ่งของ 6 = 3 Ω ขั้นที่ 2 วาดใหม่: R₁ = 3Ω อนุกรมกับ 3Ω ขั้นที่ 3 R_T = 3 + 3 = 6 Ω ``` 2. ``` ขั้นที่ 1 R₂ // R₃ = (10 × 15) ÷ (10 + 15) = 150 ÷ 25 = 6 Ω ขั้นที่ 2 วาดใหม่: 2Ω + 6Ω + 2Ω ต่ออนุกรม ขั้นที่ 3 R_T = 2 + 6 + 2 = 10 Ω ``` 3. ``` ขั้นที่ 1 R₁ // R₂ = ครึ่งหนึ่งของ 4 = 2 Ω → เรียกว่า R_T1 ขั้นที่ 2 R₃ // R₄ = (3 × 6) ÷ (3 + 6) = 18 ÷ 9 = 2 Ω → เรียกว่า R_T2 ขั้นที่ 3 วาดใหม่: R_T1 อนุกรมกับ R_T2 ขั้นที่ 4 R_T = 2 + 2 = 4 Ω ``` **ตอนที่ 2** 4. เพราะการวาดใหม่ทำให้เห็นชัดว่าเหลือตัวต้านทานอะไรบ้าง และตัวไหนคำนวณไปแล้ว ช่วยไม่ให้นับซ้ำหรือลืมตัวใดตัวหนึ่ง และทำให้วงจรง่ายลงเรื่อย ๆ จนมองออกว่าขั้นต่อไปทำอะไร 5. **น่าจะผิด** เพราะ 50Ω มากกว่าผลรวมของตัวต้านทานทุกตัวที่เป็นไปได้ในกรณีนี้ ยิ่งวงจรมีการต่อขนานอยู่ด้วย ความต้านทานรวมยิ่งต้องน้อยลง ไม่ใช่มากขึ้น น่าจะคำนวณส่วนขนานผิด เช่น เอามาบวกกันแทนที่จะใช้สูตรขนาน หรือลืมกลับเศษเป็นส่วน --- # บทที่ 7 การวัดค่าด้วยมัลติมิเตอร์ ## จุดประสงค์ 1. บอกหน้าที่ของมัลติมิเตอร์ได้ 2. วัดความต้านทาน แรงดัน และกระแสได้อย่างถูกวิธีและปลอดภัย **เวลา** 1 คาบ > **หมายเหตุ** ถ้าโรงเรียนไม่มีมัลติมิเตอร์ ให้ครูสาธิตผ่านวิดีโอหรือโปรแกรมจำลอง > แต่ยังควรสอนเนื้อหาบทนี้ เพราะเป็นความรู้ที่ใช้ได้จริงและเชื่อมโยงกับทุกบทที่ผ่านมา --- ## ขั้นสอน ### 7.1 มัลติมิเตอร์คืออะไร > เครื่องมือวัดค่าทางไฟฟ้า 3 อย่างในเครื่องเดียว คือ ความต้านทาน แรงดัน และกระแส > คำว่า "มัลติ" แปลว่า หลายอย่าง **มี 2 แบบ** | แบบ | ลักษณะ | ข้อดี | ข้อเสีย | |---|---|---|---| | แบบเข็ม (Analog) | มีเข็มชี้บนหน้าปัด | เห็นการเปลี่ยนแปลงต่อเนื่อง ราคาถูก | อ่านค่ายาก ต้องปรับศูนย์ก่อนใช้ | | แบบตัวเลข (Digital) | แสดงเป็นตัวเลข | อ่านง่าย แม่นยำ | ราคาสูงกว่า | **สำหรับ ม.1 แนะนำใช้แบบตัวเลข** เพราะเด็กอ่านค่าได้ทันที ไม่ต้องเสียเวลาเรียนวิธีอ่านสเกลเข็ม --- ### 7.2 กฎ 3 ข้อ ที่ต้องท่องก่อนจับมัลติมิเตอร์ เขียนบนกระดาน ให้เด็กท่องพร้อมกัน ``` กฎที่ 1 วัดความต้านทาน → ต้องปิดไฟก่อนเสมอ กฎที่ 2 วัดแรงดัน → วัดคร่อม (ขนาน) กฎที่ 3 วัดกระแส → วัดแทรก (อนุกรม) ``` --- ### 7.3 การวัดความต้านทาน (Ω) ``` ขั้นที่ 1 ถอดถ่านหรือปิดสวิตช์ให้วงจรไม่มีไฟ ← สำคัญที่สุด ขั้นที่ 2 หมุนปุ่มเลือกไปที่สัญลักษณ์ Ω (ถ้าเป็นแบบเข็ม ให้แตะสายวัดสองเส้นเข้าหากัน แล้วหมุนปุ่มปรับให้เข็มชี้ศูนย์พอดี เรียกว่า Zero Ohm Adjust) ขั้นที่ 3 แตะสายวัดเส้นหนึ่งที่ขาข้างหนึ่งของตัวต้านทาน ขั้นที่ 4 แตะสายวัดอีกเส้นที่ขาอีกข้างหนึ่ง ขั้นที่ 5 อ่านค่าที่หน้าจอ ``` **ทำไมต้องปิดไฟก่อน** เพราะการวัดความต้านทาน เครื่องจะปล่อยไฟเล็ก ๆ ของตัวเองออกไปวัด ถ้ามีไฟจากวงจรอยู่ด้วย ค่าจะเพี้ยน และอาจทำให้เครื่องพัง **วัดความต้านทานรวมของทั้งวงจร** ทำเหมือนเดิม แต่แตะสายวัดที่ **ปลายสุดสองข้างของวงจร** คือขาแรกของตัวแรก กับขาสุดท้ายของตัวสุดท้าย --- ### 7.4 การวัดแรงดันตกคร่อม (V) ``` ขั้นที่ 1 หมุนปุ่มไปที่ย่าน DCV (แรงดันไฟตรง) เลือกย่านที่ "มากกว่า" แรงดันของถ่านไว้ก่อน เช่น ถ่าน 12V ให้เลือกย่าน 20V หรือ 50V ขั้นที่ 2 เปิดสวิตช์ให้วงจรทำงาน (การวัดแรงดันต้องมีไฟ) ขั้นที่ 3 แตะสายสีแดง (+) ที่ขาด้านบวกของตัวต้านทานที่จะวัด ขั้นที่ 4 แตะสายสีดำ (−) ที่ขาด้านลบของตัวต้านทานตัวเดียวกัน ขั้นที่ 5 อ่านค่า แล้วทำซ้ำกับตัวต้านทานตัวอื่น ``` **จำง่าย** วัดแรงดัน = **"คร่อม"** เอาสายวัดคร่อมตัวต้านทานไว้ เหมือนต่อขนาน ``` ┌── มัลติมิเตอร์ ──┐ │ │ ─────┴──────[R]─────────┴───── ``` **ทำไมต้องเลือกย่านสูงไว้ก่อน** ถ้าเลือกย่านต่ำกว่าค่าจริง เข็มจะตีสุดหน้าปัดจนงอ หรือเครื่องพัง เลือกสูงไว้ก่อน แล้วค่อย ๆ ลดลงมาจะปลอดภัยกว่า --- ### 7.5 การวัดกระแส (mA / A) ``` ขั้นที่ 1 หมุนปุ่มไปที่ย่านวัดกระแส เลือกค่าสูงสุดไว้ก่อน ขั้นที่ 2 ปิดสวิตช์ ตัดวงจรออก 1 จุด ขั้นที่ 3 เอามัลติมิเตอร์ไป "แทรก" ตรงจุดที่ตัด สายแดงต่อไปทางด้านบวก สายดำต่อไปทางด้านลบ ขั้นที่ 4 เปิดสวิตช์แล้วอ่านค่า ``` **จำง่าย** วัดกระแส = **"แทรก"** เอาเครื่องไปยืนขวางทางเดินไฟ เหมือนต่ออนุกรม ``` ─────[R]──── มัลติมิเตอร์ ──── ``` **ทำไมต้องแทรก** เพราะกระแสคือ "จำนวนไฟที่วิ่งผ่าน" ถ้าเครื่องไม่ได้ยืนขวางทาง ไฟก็ไม่วิ่งผ่านเครื่อง ก็วัดไม่ได้ **คำเตือนที่สำคัญที่สุด** > **ห้ามเอาย่านวัดกระแสไปแตะคร่อมถ่านโดยตรงเด็ดขาด** > เพราะย่านวัดกระแสมีความต้านทานต่ำมาก จะกลายเป็นการลัดวงจรทันที > ฟิวส์ในมัลติมิเตอร์จะขาด หรือเครื่องอาจเสียหายถาวร > > นี่เป็นความผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดของผู้เริ่มต้นใช้มัลติมิเตอร์ --- ### 7.6 ตารางสรุปให้เด็กลอกลงสมุด | วัดอะไร | ปุ่มเลือกไปที่ | ต่ออย่างไร | ต้องมีไฟไหม | |---|---|---|---| | ความต้านทาน | Ω | คร่อม (ขนาน) | **ไม่มีไฟ** ต้องปิดก่อน | | แรงดัน | DCV | คร่อม (ขนาน) | มีไฟ | | กระแส | mA / A | แทรก (อนุกรม) | มีไฟ | --- ## แบบฝึกทบทวน บทที่ 7 1. เขียน ถูก / ผิด หน้าข้อ ___ ก. การวัดความต้านทานต้องปิดสวิตช์ให้วงจรไม่มีไฟก่อน ___ ข. การวัดแรงดันต้องตัดวงจรแล้วเอามิเตอร์ไปแทรก ___ ค. การวัดกระแสต้องต่อมิเตอร์แบบอนุกรมกับวงจร ___ ง. ควรเลือกย่านวัดต่ำ ๆ ไว้ก่อน แล้วค่อยเพิ่มขึ้น ___ จ. ย่านวัดกระแสสามารถแตะคร่อมขั้วถ่านได้โดยตรง 2. เติมคำ: การวัดแรงดันตกคร่อม ต่อมิเตอร์แบบ __________ ส่วนการวัดกระแส ต่อมิเตอร์แบบ __________ 3. ถ้าจะวัดแรงดันของถ่าน 9 โวลต์ ควรตั้งย่าน DCV ไว้ที่เท่าไร ระหว่าง 5V, 10V หรือ 50V และเพราะอะไร 4. นักเรียนจะวัดความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมที่มีตัวต้านทาน 3 ตัว ต้องแตะสายวัดที่จุดใดบ้าง **เฉลย** 1. ก. ถูก / ข. ผิด (แรงดันวัดแบบคร่อม ไม่ต้องตัดวงจร) / ค. ถูก / ง. ผิด (ต้องเลือกย่านสูงไว้ก่อน) / จ. ผิด (เป็นการลัดวงจร ห้ามทำ) 2. ขนาน (คร่อม) / อนุกรม (แทรก) 3. **10V** เพราะต้องเลือกย่านที่มากกว่าค่าที่จะวัด ถ้าเลือก 5V จะเกินย่านและเครื่องอาจเสียหาย ส่วน 50V ก็วัดได้แต่ค่าที่อ่านจะละเอียดน้อยกว่า 4. แตะที่ **ขาด้านนอกสุดของตัวต้านทานตัวแรก** และ **ขาด้านนอกสุดของตัวต้านทานตัวสุดท้าย** โดยต้องถอดถ่านออกจากวงจรก่อน --- # บทที่ 8 การนำไปใช้ในชีวิตประจำวันและความปลอดภัย ## จุดประสงค์ 1. ยกตัวอย่างการใช้วงจรอนุกรมและวงจรขนานในชีวิตจริงได้ 2. ปฏิบัติตนได้อย่างปลอดภัยเกี่ยวกับไฟฟ้าในบ้าน **เวลา** 1 คาบ --- ## 8.1 ที่ไหนใช้อนุกรม ที่ไหนใช้ขนาน | การใช้งาน | ต่อแบบ | เหตุผล | |---|---|---| | ไฟฟ้าในบ้าน (ทุกห้อง ทุกปลั๊ก) | ขนาน | ทุกอุปกรณ์ได้ 220V เต็ม และตัวหนึ่งเสียตัวอื่นยังใช้ได้ | | ถ่านในรีโมท 2 ก้อน | อนุกรม | เพื่อรวมแรงดัน 1.5 + 1.5 = 3 โวลต์ | | ไฟประดับรุ่นเก่า | อนุกรม | ประหยัดสายไฟ แต่มีข้อเสียคือดวงเดียวขาด ดับหมด | | สวิตช์กับหลอดไฟ | อนุกรม | สวิตช์ต้องขวางทางเดินไฟ ถึงจะตัดไฟได้ | | ฟิวส์หรือเบรกเกอร์ | อนุกรม | ต้องขวางทางเดินไฟ ถึงจะตัดไฟทั้งวงจรได้ | | ไฟท้ายรถยนต์หลายดวง | ขนาน | ดวงหนึ่งขาด ดวงอื่นยังสว่าง เพื่อความปลอดภัย | **คำถามให้เด็กคิด** "ทำไมสวิตช์ต้องต่ออนุกรม ต่อขนานไม่ได้เหรอ" **คำตอบ** ถ้าต่อสวิตช์ขนานกับหลอด ไฟจะยังมีทางไปหาหลอดได้อยู่ดี สวิตช์ก็ปิดไฟไม่ได้ สวิตช์ต้องขวางอยู่บนเส้นทาง ถึงจะตัดทางเดินไฟได้จริง --- ## 8.2 ถ่าน 2 ก้อน ต่ออนุกรม vs ขนาน สาธิตให้ดูถ้ามีอุปกรณ์ | ต่อแบบ | ผลที่ได้ | ใช้เมื่อไร | |---|---|---| | อนุกรม (หัวชนท้าย + ต่อ −) | แรงดันรวมกัน 1.5 + 1.5 = 3V | ต้องการแรงดันสูงขึ้น | | ขนาน (บวกชนบวก ลบชนลบ) | แรงดันเท่าเดิม 1.5V แต่ใช้ได้นานขึ้น 2 เท่า | ต้องการใช้งานนานขึ้น | **คำเตือน** ห้ามต่อถ่านขนานถ้าถ่านสองก้อนมีระดับไฟไม่เท่ากัน เพราะไฟจะไหลจากก้อนแรงไปก้อนอ่อน ทำให้ร้อนและอันตราย --- ## 8.3 ความปลอดภัยทางไฟฟ้า 8 ข้อ ที่ต้องจำ 1. ไม่จับอุปกรณ์ไฟฟ้าขณะมือเปียกหรือตัวเปียก เพราะน้ำนำไฟฟ้าได้ดี 2. ไม่เสียบปลั๊กเกินความจำเป็นในปลั๊กพ่วงเดียว (โหลดเกิน) 3. ไม่เอานิ้วหรือของแหลมแหย่รูปลั๊ก 4. เห็นสายไฟชำรุด ฉนวนแตก ให้บอกผู้ใหญ่ ห้ามใช้ต่อ 5. ถอดปลั๊กโดยจับที่ตัวปลั๊ก ไม่ดึงที่สาย 6. ไม่ใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าใกล้อ่างน้ำหรือในห้องน้ำที่เปียก 7. ถ้าเบรกเกอร์ตัด ให้หาสาเหตุก่อน ห้ามโยกขึ้นซ้ำ ๆ 8. เห็นคนถูกไฟดูด **ห้ามเข้าไปจับตัวโดยตรง** ให้รีบตัดไฟที่เบรกเกอร์ก่อน แล้วเรียกผู้ใหญ่และโทร 1669 --- ## กิจกรรมท้ายบท: โครงงานกลุ่มเล็ก **"สำรวจไฟฟ้าในบ้านฉัน"** (มอบหมายเป็นการบ้าน ส่งสัปดาห์หน้า) ให้นักเรียนทำเป็นแผ่นเดียว A4 ประกอบด้วย 1. วาดผังไฟฟ้าห้องหนึ่งในบ้าน ระบุว่ามีหลอดไฟกี่ดวง ปลั๊กกี่จุด 2. ตอบว่าห้องนั้นต่อวงจรแบบใด พร้อมเหตุผล 3. ระบุตำแหน่งตู้เบรกเกอร์ และนับว่ามีกี่ช่อง 4. ระบุจุดเสี่ยงที่พบในบ้าน 1 จุด พร้อมวิธีแก้ไข **เกณฑ์การให้คะแนน** ข้อละ 5 คะแนน รวม 20 คะแนน --- # บทที่ 9 แบบทดสอบท้ายหน่วย **เวลาทำ** 40 นาที **คะแนนเต็ม** 40 คะแนน --- ## ตอนที่ 1 ปรนัย (ข้อละ 1 คะแนน รวม 12 คะแนน) 1. ข้อใด **ไม่ใช่** องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า ก. แหล่งจ่ายไฟ ข. ลวดตัวนำ ค. ฉนวนกันความร้อน ง. โหลด 2. โลหะที่นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดคือข้อใด ก. ทองแดง ข. เงิน ค. ทองคำ ง. อะลูมิเนียม 3. เพราะเหตุใดจึงนิยมใช้ทองแดงทำสายไฟ แทนที่จะใช้เงิน ก. ทองแดงนำไฟฟ้าดีกว่าเงิน ข. เงินมีราคาแพงมาก ค. ทองแดงไม่เป็นสนิม ง. เงินไม่นำไฟฟ้า 4. เมื่อกดสวิตช์แล้วหลอดไฟดับ วงจรอยู่ในสภาพใด ก. วงจรปิด ข. วงจรเปิด ค. วงจรลัด ง. วงจรผสม 5. อุปกรณ์ใดทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้วงจรเสียหายเมื่อกระแสไหลมากเกินไป ก. สวิตช์ ข. ลวดตัวนำ ค. ฟิวส์ ง. โหลด 6. ข้อใดคือลักษณะของวงจรอนุกรม ก. ไฟฟ้ามีทางเดินหลายทาง ข. แรงดันเท่ากันทุกตัว ค. กระแสเท่ากันทุกจุด ง. ตัวหนึ่งขาดตัวอื่นยังทำงานได้ 7. เมื่อเพิ่มตัวต้านทานเข้าไปในวงจรขนาน ความต้านทานรวมจะเป็นอย่างไร ก. มากขึ้น ข. น้อยลง ค. เท่าเดิม ง. เป็นศูนย์ 8. ไฟฟ้าในบ้านต่อกันแบบใด ก. อนุกรม ข. ขนาน ค. ผสม ง. ลัดวงจร 9. สูตรกฎของโอห์มที่ใช้หากระแสคือข้อใด ก. I = V × R ข. I = V ÷ R ค. I = R ÷ V ง. I = V + R 10. การวัดกระแสไฟฟ้า ต้องต่อมัลติมิเตอร์แบบใด ก. ขนานกับโหลด ข. คร่อมโหลด ค. อนุกรมกับวงจร ง. ต่ออย่างไรก็ได้ 11. ก่อนวัดความต้านทาน ต้องทำสิ่งใดก่อนเป็นอันดับแรก ก. เปิดสวิตช์ให้ไฟเข้าวงจร ข. ตัดไฟออกจากวงจร ค. ตั้งย่านวัดกระแส ง. ต่อมิเตอร์แบบอนุกรม 12. เหตุใดไฟฟ้าลัดวงจรจึงเป็นอันตราย ก. เพราะแรงดันหายไป ข. เพราะกระแสไหลแรงมากจนสายไฟร้อนและอาจไหม้ ค. เพราะไม่มีกระแสไหลเลย ง. เพราะฟิวส์ทำงานหนักเกินไป --- ## ตอนที่ 2 เติมคำ (ข้อละ 1 คะแนน รวม 8 คะแนน) 13. วงจรที่นำโหลดมาต่อเรียงกันเป็นแถวเดียว เรียกว่าวงจร __________ 14. วงจรที่นำโหลดมาต่อคร่อมกัน เรียกว่าวงจร __________ 15. ในวงจรอนุกรม สิ่งที่เท่ากันทุกจุดคือ __________ 16. ในวงจรขนาน สิ่งที่เท่ากันทุกตัวคือ __________ 17. หน่วยของความต้านทานคือ __________ ใช้สัญลักษณ์ __________ 18. 1 kΩ มีค่าเท่ากับ __________ Ω 19. ปัจจุบันบ้านส่วนใหญ่ใช้ __________ แทนฟิวส์ 20. ในการวัดแรงดัน ต้องตั้งย่านวัดให้ __________ กว่าค่าแรงดันของแหล่งจ่าย --- ## ตอนที่ 3 คำนวณ แสดงวิธีทำ (ข้อละ 4 คะแนน รวม 16 คะแนน) 21. ตัวต้านทาน R₁ = 10Ω, R₂ = 20Ω, R₃ = 30Ω ต่ออนุกรมกัน จงหาความต้านทานรวม 22. ตัวต้านทาน R₁ = 12Ω และ R₂ = 12Ω ต่อขนานกัน จงหาความต้านทานรวม 23. ถ่าน 12 โวลต์ ต่ออนุกรมกับ R₁ = 2Ω และ R₂ = 4Ω จงหา (ก) R_T (ข) กระแส I (ค) V₁ (ง) V₂ 24. วงจรผสม: R₁ = 5Ω ต่ออนุกรมกับกลุ่มที่ R₂ = 10Ω ขนานกับ R₃ = 10Ω จงหาความต้านทานรวม โดยแสดงวิธียุบวงจรทีละขั้น --- ## เฉลยแบบทดสอบท้ายหน่วย **ตอนที่ 1** (ข้อละ 1 คะแนน) | ข้อ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---| | ตอบ | ค | ข | ข | ข | ค | ค | ข | ข | ข | ค | ข | ข | **ตอนที่ 2** (ข้อละ 1 คะแนน) 13. อนุกรม 14. ขนาน 15. กระแสไฟฟ้า 16. แรงดันไฟฟ้า 17. โอห์ม / Ω 18. 1,000 19. เบรกเกอร์ 20. มาก **ตอนที่ 3** (ข้อละ 4 คะแนน) **21.** ``` R_T = R₁ + R₂ + R₃ R_T = 10 + 20 + 30 R_T = 60 Ω ``` เกณฑ์: เขียนสูตรถูก 1, แทนค่าถูก 1, คำนวณถูก 1, มีหน่วย 1 **22.** ``` 12 × 12 144 R_T = ─────────── = ───── = 6 Ω 12 + 12 24 ``` หรือใช้ทางลัด ค่าเท่ากัน 2 ตัว ตอบครึ่งหนึ่งของ 12 = 6 Ω เกณฑ์: ใช้สูตรขนานถูก 2, คำนวณถูก 1, มีหน่วย 1 **23.** ``` (ก) R_T = 2 + 4 = 6 Ω (ข) I = 12 ÷ 6 = 2 A (ค) V₁ = 2 × 2 = 4 V (ง) V₂ = 2 × 4 = 8 V ตรวจ: V₁ + V₂ = 4 + 8 = 12 V เท่ากับแหล่งจ่าย ถูกต้อง ``` เกณฑ์: ข้อย่อยละ 1 คะแนน **24.** ``` ขั้นที่ 1 R₂ // R₃ ค่าเท่ากัน = ครึ่งหนึ่งของ 10 R_T1 = 5 Ω ขั้นที่ 2 วาดวงจรใหม่ เหลือ R₁ = 5Ω อนุกรมกับ R_T1 = 5Ω ขั้นที่ 3 R_T = 5 + 5 = 10 Ω ``` เกณฑ์: คำนวณส่วนขนานถูก 2, รวมอนุกรมถูก 1, มีหน่วย 1 --- ## เกณฑ์การประเมินผลรวมทั้งหน่วย | รายการ | คะแนน | เกณฑ์ผ่าน | |---|---|---| | แบบฝึกทบทวนรายบท (8 บท) | 20 | ทำครบและถูกไม่ต่ำกว่า 60% | | การปฏิบัติการต่อวงจรและวัดค่า | 20 | ต่อวงจรได้ถูกต้อง ปฏิบัติตามกฎความปลอดภัย | | โครงงาน "สำรวจไฟฟ้าในบ้านฉัน" | 20 | ครบ 4 หัวข้อ | | แบบทดสอบท้ายหน่วย | 40 | ได้ไม่ต่ำกว่า 24 คะแนน (60%) | | **รวม** | **100** | **ผ่านที่ 60 คะแนนขึ้นไป** | --- ## ระดับคุณภาพ | ระดับ | คะแนน | ความหมาย | |---|---|---| | ดีเยี่ยม | 80-100 | คำนวณวงจรผสมได้ อธิบายเหตุผลได้ นำไปประยุกต์ได้ | | ดี | 70-79 | คำนวณอนุกรมและขนานได้ อธิบายหลักการได้ | | พอใช้ | 60-69 | บอกองค์ประกอบได้ คำนวณวงจรอนุกรมได้ | | ปรับปรุง | ต่ำกว่า 60 | ต้องสอนซ่อมเสริมเรื่องกฎของโอห์มและวงจรอนุกรม | --- # ภาคผนวก: สรุปสูตรทั้งหมด (แจกเป็นใบปลิวให้นักเรียน) ``` ╔══════════════════════════════════════════════════╗ ║ สรุปสูตร วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น ║ ╠══════════════════════════════════════════════════╣ ║ ║ ║ กฎของโอห์ม ┌───────┐ ║ ║ │ V │ ║ ║ V = I × R ├───┬───┤ ปิดตัวที่หา ║ ║ I = V ÷ R │ I │ R │ อ่านที่เหลือ ║ ║ R = V ÷ I └───┴───┘ ║ ║ ║ ╠══════════════════════════════════════════════════╣ ║ วงจรอนุกรม (ต่อเรียงกัน ทางเดินทางเดียว) ║ ║ ║ ║ R_T = R₁ + R₂ + R₃ + ... ║ ║ I_T = I₁ = I₂ = I₃ (กระแสเท่ากัน) ║ ║ E = V₁ + V₂ + V₃ (แรงดันแบ่งกัน) ║ ║ ║ ╠══════════════════════════════════════════════════╣ ║ วงจรขนาน (ต่อคร่อมกัน ทางเดินหลายทาง) ║ ║ ║ ║ 1 1 1 1 ║ ║ ─── = ─── + ─── + ─── + ... (อย่าลืมกลับเศษ!) ║ ║ R_T R₁ R₂ R₃ ║ ║ ║ ║ R₁ × R₂ ║ ║ R_T = ─────────── (ใช้ได้เมื่อมี 2 ตัวเท่านั้น) ║ ║ R₁ + R₂ ║ ║ ║ ║ E = V₁ = V₂ = V₃ (แรงดันเท่ากัน) ║ ║ I_T = I₁ + I₂ + I₃ (กระแสแบ่งกัน) ║ ║ ║ ╠══════════════════════════════════════════════════╣ ║ วงจรผสม ยุบทีละขั้น แล้ววาดวงจรใหม่ทุกครั้ง ║ ╠══════════════════════════════════════════════════╣ ║ หน่วยที่ต้องรู้ ║ ║ 1 kΩ = 1,000 Ω 1 A = 1,000 mA ║ ╠══════════════════════════════════════════════════╣ ║ ตรวจคำตอบก่อนส่ง ║ ║ • อนุกรม → R_T ต้องมากกว่าทุกตัวในวงจร ║ ║ • ขนาน → R_T ต้องน้อยกว่าตัวที่น้อยที่สุด ║ ║ • ตอบทุกข้อต้องมีหน่วยเสมอ ║ ╚══════════════════════════════════════════════════╝ ```