หน้าแรก | สารบัญ | โครงงาน | การประกอบ | การบัดกรี | เรียนอิเล็กทรอนิกส์ | อุปกรณ์ | 555 | สัญลักษณ์ | ถามบ่อยๆ | ลิ้งค์ที่น่าสนใจ | กลับไอซีอี 
Electronicsหากจะมีส่วนให้ความรู้ให้ประโยชน์ต่อท่านบ้าง ติชม เสนอแนะ ถามปัญหา ได้ที่ บอร์ดอิเล็คทรอนิคส์เบื้องต้น กรุณาลงทะเบียนสมาชิกด้วยจะขอบคุณยิ่ง

กำลัง(Power) และพลังงาน(Energy)

กำลัง | การคำนวน | ร้อนเกินไป | พลังงาน

หน้าต่อไป: ไฟฟ้ากระแสสลับ(AC) ไฟฟ้ากระแสตรง(DC) และสัญญาณไฟฟ้า
ควรดู: แรงดันและกระแส | ความต้านทาน | กฎของโอห์ม

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 รายละเอียดหาดูได้ที่หน้า ตัวต้านทาน 

แต่สำหรับสายและเคเบิล จะระบุถึงอัตรากระแสสูงสุดที่กระแสสามารถไหลผ่านได้โดยไม่ร้อน ปกติสายจะมีความต้านทานต่ำจึงทำให้ค่ากระแสสูงสุดมีได้สูง  สำหรับรายละเอียดเกี่ยวกับอัตรา ของกระแสในสาย กรุณาดูที่หน้า ตัวต่อและเคเบิล 


พลังงาน

ปริมาณการใช้พลังงานทั้งหมดขึ้นอยู่กับกำลังและเวลาที่ใช้

 
พลังงาน = กำลัง × เวลา

อุปกรณ์ที่ใช้กำลังต่ำแต่ถ้าใช้เวลาทำงานนานก็สามารถใช้พลังงานมากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้กำลังสูงแต่ทำงานช่วงสั้นๆ ดังตัวอย่าง

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


หน้าต่อไป: ไฟฟ้ากระแสสลับ ไฟฟ้ากระแสตรงและสัญญาณไฟฟ้า | เรียนอิเล็กทรอนิกส์

ไอซีอีแปลและเรียบเรียง เพื่อเผยแพร่สำหรับคนไทย ผู้ที่มีอิเล็กทรอนิกส์ในหัวใจ ขอขอบคุณ Mr. James Hewes