กำลัง(Power) และพลังงาน(Energy) ทางไฟฟ้า
ความนิยมของผู้ชม: / 16
แย่มากดีมาก 

กำลังคืออะไร?

กำลังคืออัตราของการใช้พลังงาน:

 

กำลัง =

 พลังงาน

     

กำลังมีหน่วยวัดเป็นวัตต์ (W)
พลังงานมีหน่วยวัดเป็นจูล (J)
เวลามีหน่วยวัดเป็นวินาที (s)

 เวลา

อิเล็กทรอนิกส์โดยส่วนมากจะใช้กำลังน้อย ดังนั้นหน่วยวัดกำลังที่ใช้จะเป็นมิลลิวัตต์ (mW)  1mW = 0.001W  ตัวอย่างเช่น LED ใช้กำลังประมาณ 40mW และบลีบเปอร์ใช้ประมาณ 100mW แม้แต่หลอดไฟฉายก็ใช้ไฟเพียงประมาณ 1W

สำหรับในวงจรไฟฟ้าหลัก(mains)มักใช้กำลังที่สูงกว่า ดังนั้นหน่วยกำลังที่ใช้วัดจะเป็นกิโลวัตต์ (kW)  1kW = 1000W  ตัวอย่างเช่น หลอดไฟบ้านใช้ไฟ 60W และกาต้มน้ำไฟฟ้าใช้ประมาณ 3kW


การคำนวนกำลังโดยใช้กระแสและแรงดัน

มีสามวิธีในการเขียนสมการที่เกี่ยวข้องกับกำลัง กระแสและแรงดันคือ

กำลัง = กระแส × แรงดัน   ดังนั้น   P = I × V

 หรือ 

I =

 P

 V

 หรือ 

V =

 P

 I

ในเมื่อ

P = กำลังมีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
V = แรงดันมีหน่วยเป็นโวลท์ (V)
I  = กระแสมีหน่วยเป็นแอมป์ (A)

หรือ

P = กำลังมีหน่วยเป็นมิลลิวัตต์  (mW)
V = แรงดันมีหน่วยเป็นโวลท์ (V)
I  = กระแสมีหน่วยเป็นมิลลิแอมป์  (mA)


P

 I    V 

เราสามารถใช้สามเหลี่ยม PIV เพื่อช่วยในการจำสมการทั้งสาม  โดยใช้วิธีเหมือนกันกับ สามเหลี่ยมกฎของโอห์ม  และตามที่เราทราบแล้วว่าหน่วยแอมป์สูงไปสำหรับวงจร อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป  ดังนั้นจึงใช้หน่วยการวัดกระแสเป็นมิลลิแอมป์ (mA) และกำลังเป็นมิลลิวัตต์ (mW)   1mA = 0.001A และ 1mW = 0.001W


การคำนวนกำลังโดยใช้ความต้านทานและกระแสหรือแรงดัน

ใช้ กฎของโอห์ม V = I × R   เราสามารถแปลง P = I × V  เป็น
P

 I²   R 

       

 P    R 

สามเหลี่ยม 
PI²R 
        สามเหลี่ยม 
V²PR 
P = I² × R
หรือ
P = V² / R
ในเมื่อ P = กำลังมีหน่วยเป็นวัตต์ (W)
I  = กระแสมีหน่วยเป็นแอมป์ (A)
R = ความต้านทานมีหน่วยเป็นโอห์ม (ohm)
V = แรงดันมีหน่วยเป็นโวลท์ (V)


ความร้อนเกินไปและกำลังที่สูญเสีย

ปกติกำลังจากไฟฟ้านั้นให้ประโยชน์มากเป็นต้นว่าให้แสงสว่าง ทำให้มอเตอร์หมุน  อย่างไรก็ตามพลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นความร้อนเมื่อมีกระแสไหลผ่านความต้านทาน และนี่ก็ทำให้เกิดปัญหา กับอุปกรณ์หรือทำให้สายร้อน  แต่สำหรับอิเล็กทรอนิกส์ผลที่เกิดขึ้นจากเหตุนี้แทบไม่มีเลย  ถ้าจะมีก็ในกรณีความต้านทานต่ำ(ตัวอย่างเช่นสายหรือตัวต้านทานค่าต่ำ)ทำให้กระแสไหลมากพอทำให้ เกิดปัญหาได้

เราจะเห็นว่าจากสมการ P = I² × R  หากกำหนดค่าความต้านทานไว้ที่ค่าหนึ่ง  กำลังจะขึ้นอยู่กับค่ากระแสยกกำลังสอง ดังนั้นถ้ากระแสเพิ่มสองเท่าจะทำให้กำลังเพิ่มเป็นสี่เท่า

วัตต์ของตัวต้านทาน คืออัตรากำลังสูงสุดที่ตัวต้านทานทนได้โดยไม่เสียหาย อัตรามาตรฐานของตัวต้านทานที่ใช้กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์โดยส่วนใหญ่คือ 0.25W หรือ 0.5W ร

แต่สำหรับสายและเคเบิล จะระบุถึงอัตรากระแสสูงสุดที่กระแสสามารถไหลผ่านได้โดยไม่ร้อน ปกติสายจะมีความต้านทานต่ำจึงทำให้ค่ากระแสสูงสุดมีได้สูง  สำหรับรายละเอียดเกี่ยวกับอัตรา ของกระแสในสาย


พลังงาน

ปริมาณการใช้พลังงานทั้งหมดขึ้นอยู่กับกำลังและเวลาที่ใช้

 

พลังงาน = กำลัง × เวลา

อุปกรณ์ที่ใช้กำลังต่ำแต่ถ้าใช้เวลาทำงานนานก็สามารถใช้พลังงานมากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้กำลังสูงแต่ทำงานช่วงสั้นๆ ดังตัวอย่าง

  • หลอด 60W เปิด 8 ชั่วโมง จะใช้พลังงาน 60W × 8 × 3600วินาที = 1728kJ

  • กาต้มน้ำไฟฟ้า 3kW เปิด 5 นาทีจะใช้พลังงาน 3000W × 5 × 60วินาที = 900kJ

หน่วยมาตรฐานของพลังงานคือจูล (J) แต่พลังงาน 1J น้อยเกินไปสำหรับพลังงานจากไฟฟ้าหลัก ดังนั้นจึงมักใช้หน่วยกิโลจูล (kJ) หรือเมกะจูล (MJ) ซึ่งบางทีก็ใช้ในงานทางวิทยาศาสตร์ด้วย  สำหรับในบ้านพักอาศัย เราวัดพลังงานไฟฟ้าเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) 1kWh คือการใช้กำลังไฟฟ้า 1kW เป็นเวลา 1 ชั่วโมง

1kWh = 1kW × 1 ชั่วโมง = 1000W × 3600วินาที = 3.6MJ

เช่นตัวอย่าง

  • หลอด 60W เปิด 8 ชั่วโมง จะใช้พลังงาน  0.06kW × 8 = 0.48kWh.

  • กาไฟฟ้า 3kW เปิด 5 นาที จะใช้พลังงาน 3kW × 5/60 = 0.25kWh.


Views: 7421

Be first to comment this article

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved

 
< ก่อนหน้า   ถัดไป >

 

Statistics

สถิติผู้เยี่ยมชม: 32312786

Who's Online

ขณะนี้มี 54 บุคคลทั่วไป ออนไลน์