วงจรอนุกรม ขนาน ผสม และผลการต่อหลอดไฟแบบอนุกรม ขนาดและผสม

ผลการต่อหลอดไฟแบบอนุกรม ขนาดและผสม  เพื่อศึกษา วงจรอนุกรม ขนาน ผสม

เมื่อต่อหลอดไฟแบบอนุกรม แบบขนานและแบบผสมจะมีผลอย่างไรต่อความสว่างของหลอดไฟ  ?   จะได้คำตอบและเห็นภาพที่ชัดเจนในบทความนี้    การใช้หลอดไฟเป็นสื่อช่วยให้เข้าใจปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นว่าเมื่อต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมจะมีผลอย่างไรต่อหลอดไฟ  เมื่อต่อวงจรไฟฟ้าแบบขนานจะมีผลอย่างไรต่อหลอดไฟ   บทความนี้เน้นให้เห็นภาพและผลที่เกิดขึ้นจากรูปแบบการต่อวงจรไฟฟ้าแต่ละแบบ   ส่วนรายละเอียดการคำนวณจะอยู่ใบทความอื่น  เรื่องการต่อตัวต้านทานแบบต่างๆ   (อยู่ในเพจนี้)

วงจรไฟฟ้าคือเส้นทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ครบรอบ   เคลื่อนออกจากแหล่งจ่ายไฟขั้วบวก  ผ่านสายไฟและอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดต่างๆและกลับมาที่แหล่งจ่ายไฟขั้วลบ    วงจรไฟฟ้าอย่างง่ายจะประกอบด้วยแหล่งกำเนิดไฟฟ้า(แหล่งจ่ายไฟ)   สายไฟ (ตัวนำไฟฟ้า)   อุปกรณ์ใช้ไฟหรือโหลด (เช่น  หลอดไฟ  มอเตอร์ เป็นต้น )  และ มีสวิตช์เพื่อควบคุมวงจรไฟฟ้าให้ทำงานหรือหยุดทำงานได้สะดวก


ให้ดูภาพและผลลัพธ์การต่อวงจรไฟฟ้าแบบต่างๆก่อน  ส่วนการอธิบายและการทำความเข้าใจจะอยู่ตอนท้ายของบทความ  ในการทดลองนี้ใช้หลอดไฟที่เหมือนกันทั้ง 3 หลอด คือมีพิกัด   22 วัตต์   220Vac   ในการทดลองกับไฟ AC ต้องทำโดยผู้ที่ชำนาญงาน และมีอุปกรณ์ป้องกันครบเท่านั้น  เช่น มีมัลติมิเตอร์   เทปพันสายไฟ  ฉนวนรอง     สำหรับนักเรียนนักศึกษาเพื่อความปลอดภัยในการทดลองแนะนำให้ใช้แบตเตอรี่และหลอดไฟขนาดเล็กแทน



วงจรแบบอนุกรม  วงจรไฟฟ้า  อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
 ผลการต่อหลอดไฟแบบอนุกรม   ทำให้ความต้านทานรวมในวงจรเพิ่ม ส่งผลให้กระแสไหลน้อยและแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมหลอดไฟแต่ละหลอดไม่เพียงพอที่จะทำให้หลอดไฟสว่าง  
( มีกระแสไฟและแรงดันไฟไม่พอให้หลอดสว่าง)


   
วงจรแบบขนาน  วงจรไฟฟ้า
ผลการต่อหลอดไฟแบบขนาน  หลอดไฟสว่างมากเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมแต่ละหลอดเท่ากันหมดนั้นคือ 220Vac  หลอดที่ 1 = 220Vac     หลอดที่ 2 = 220Vac    หลอดที่ 3 =  220Vac
และตรงตามพิกัดที่หลอดไฟต้องการพอดีคือ  220Vac  



วงจรผสม  วงจรไฟฟ้า
ผลการต่อหลอดไฟแบบผสมจะได้ผลลัพธ์แบบผสม  หลอดที่ 2 และ 3 ต่อกันแบบขนาน   ตรงนี้กระแสแบ่งไหลเป็น 2 ทาง มีกระแสไฟไม่เพียงพอที่จะทำให้หลอดไฟสว่างและการต่อแบบขนานกันทำให้ความต้านทานรวมตรง 2 หลอดนี้ลดลง  จึงมีแรงดันไฟตกคร่อมตรง 2 หลอดนี้ลดลงไปด้วย   สรุปทั้งแรงดันไฟและกระแสไฟไม่เพียงพอที่จะทำให้หลอดที่ 2 และ 3 สว่าง  เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าส่วนใหญ่ตกคร่อมหลอดที่ 1 จึงทำให้หลอดที่ 1 สว่างมากกว่าหลอดอื่นๆ 



ข้อดีและข้อเสียของการต่อแบบอนุกรม
อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดต้องการกระแสไฟและแรงดันไฟไม่มาก กระแสและแรงดันไฟจากแหล่งจ่ายที่มากเกินไปทำให้มันพังได้  ต้องต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมกับมันเพื่อลดปริมาณกระแสและแรงดัน เช่น  การต่อ LED ( ไดโอดเปล่งแสง )   ข้อเสียของการต่อแบบอนุกรมคือถ้ามีจุดไหนก็ตามของวงจรขาดหรืออุปกรณ์บางตัวในวงจรเสีย  จะไม่มีกระแสไหลในวงจรนั้นเลยเนื่องจากเส้นทางเดินของกระแสมีแค่ 1 ทาง   อุปกรณ์ตัวอื่นในวงจรก็จะไม่ทำงานด้วย 


ข้อเสียของวงจรอนุกรม คือ เส้นทางเดินของกระแสมีแค่ 1 ทาง เป็นเส้นเดียวกัน  ถ้าหลอดไฟตัวไหนก็ตามเสีย  หลอดไฟตัวอื่นๆก็จะไม่สว่างด้วย   หรือ สายไฟขาดจุดไหนก็ตาม หลอดไฟจะดับหมด ตัวอย่างในรูปนี้หลอดสาธิตหลอดไฟดวงที่ 2 ขาด  หลอดที่ 1 และ 3 ก็จะไม่สว่างไปด้วย



ข้อดีและข้อเสียของการต่อแบบขนาน
การต่อแบบขนานทำให้มีเส้นทางเดินของกระแสหลายทาง  เมื่ออุปกรณ์ตัวไหนเสียอุปกรณ์ตัวอืนๆก็ยังคงทำงานต่อไป  แรงดันที่จ่ายให้อุปกรณ์เท่ากันทำให้มีแรงดันเพียงพอสำหรับอุปกรณ์แต่ละตัว ดังตัวอย่างการต่อหลอดไฟแบบขนานในรูปตัวอย่างตอนต้น    ข้อเสียของการต่อแบบขนานคือความต้านทานรวมของวงจรจะลดลงทำให้วงจรใช้กระแสไฟมากขึ้น    ต้องทำการคำนวณให้แน่ใจว่าแหล่งจ่ายไฟมีกระแสไฟเพียงพอ  อย่าต่ออุปกรณ์ขนานกันมากเกินไป


วงจรขนาน
ข้อดีของวงจรขนานคือ เส้นทางเดินของกระแสมีหลายเส้นทางและแยกกัน เมื่ออุปกรณ์ตัวไหนในวงจรเสีย อุปกรณ์ตัวอื่นๆก็ยังคงทำงานต่อไปเนื่องจากใช้เส้นทางกระแสแยกกัน   ในรูปนี้สาธิตหลอดไฟตัวที่ 2 ขาด หลอดตัวอื่นๆก็ยังคงสว่าง



ตัวอย่างการต่อแบบขนานในชีวิตประจำวัน  รูแต่ละจุดของสาย Line  (L)   จะต่อถึงกัน  
แรงดันไฟฟ้าแต่ละรู  L  จะเท่ากันกันคือ   220Vac   อย่าต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงขนานกันมากเกินไป จะทำให้กระแสเกินพิกัด   ( ฟิวส์จะขาด สายไฟจะร้อนมากและในที่สุดจะไหม้แล้วซ๊อตกัน )



ข้อดีและข้อเสียของการต่อแบบผสม
วงจรที่ใช้งานจริงนอกจากวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายคือการต่อแบบอนุกรมและการต่อแบบขนานแล้ว  หลายวงจรจำเป็นต้องต่อแบบผสมเนื่องจากในวงจรมีอุปกรณ์หลายตัว เงื่อนไขการต่อใช้งานมีหลายแบบขึ้นอยู่กับชนิดของอุปกรณ์นั้นๆและเป็นการต่อแบบซับซ้อนด้วย  เพื่อให้แน่ใจว่ามันจะทำงานได้ดีต้องมีการคำนวนที่ซับซ้อนมากขึ้น    เมื่อวงจรแบบผสมเสียต้องใช้การวิเคราะห์อาการเสียไล่เป็นจุดๆไปโดยใช้หลักการพื้นฐานในวงจรอนุกรมและขนานมาพิจารณา


 วงจรผสม   หลอดที่ 2 และ 3 ต่อกันแบบขนานต้องใช้หลักการของวงจรขนานมาพิจารณา    หลอดที่ 2 กับ 3 นี้ มันต่อแบบอนุกรมกันหลอดที่ 1  ต้องใช้หลักการของวงจรอนุกรมมาพิจารณา




รูปแบบการต่อวงจรไฟฟ้าแบ่งออกเป็น  3 แบบดังนี้

1) การต่อแบบอนุกรม คือ การต่ออุปกรณ์แต่ละตัวเรียงเป็นลำดับและตามกัน โดยท้ายของหลอดที่ 1 จะต่อกับส่วนต้นของหลอดที่ 2   ดูรูปประกอบจะเข้าใจง่าย  หลอดที่ 2 ต่อถัดจากหลอดที่ 1  และหลอดที่ 3 ก็ต่อถัดจากหลอดที่ 2    เมื่อมองภาพรวมจากอุปกรณ์ตัวที่1 ไปยังอุปกรณ์ตัวสุดท้ายจะพบว่ามีเส้นทางเดินของกระแสเป็นเส้นเดียวกัน 

กระแสและแรงดันที่ได้จากการต่อแบบอนุกรม  
เส้นทางเดินของกระแสมีแค่ 1 เส้น  ดังนั้นกระแสในวงจรอนุกรมจะเท่ากันทุกจุด 
คือกระแสที่ผ่านหลอดที่ 1 จะ = กระแสที่ผ่านหลอดที่ 2 = กระแสที่ผ่านหลอดที่ 3  
แรงดันในวงจร  จะมีแรงดันตกคร่อมหลอดที่ 1  ตกคร่อมหลอดที่ 2   และตกคร่อมหลอดที่ 3  
แรงดันจะถูกแบ่งไปที่หลอดแต่ละตัวหรืออุปกรณ์แต่ละตัวที่กระแสไหลผ่าน
หลอดที่มีความต้านทานสูงจะมีแรงดันตกคร่อมมากกว่าหลอดที่มีความต้านทานต่ำ  กรณีหลอดเหมือนกันแรงดันตกคร่อมจะเท่ากัน
ความต้านทานรวมในวงจรอนุกรมจะเท่ากับความต้านทานของทุกหลอดมารวมกัน

วงจรอนุกรม
             การต่อหลอดไฟ   3 หลอด  แบบอนุกรม 



    การต่อหลอดไฟแบบอนุกรม  หลอดที่ 2  จะต่อถัดจากหลอดที่ 1  




2)  การต่อแบบขนาน  คือการต่อให้มีเส้นทางย่อยและมีเส้นทางแยก โดยการเอาขาอุปกรณ์ที่เหมือนกันมาต่อรวมกันหรือการเอาขั้วอุปกรณ์ที่เหมือนกันมาต่อเป็นจุดเดียวกัน  ดูรูปประกอบที่สื่อความหมายนี้
จากรูปด้านล่าง เมื่อมองจากแหล่งจ่ายไฟเข้าไปในวงจร   จะมีเส้นย่อย 3 เส้นคือเส้น A  เส้น B  และเส้น C  นั้นคือหลอดไฟ 3 หลอดนี้ต่อขนานกัน  สีของสายไฟที่เหมือนกันจะนำมารวมกันเป็นจุดเดียว

กระแสและแรงดันในวงจรขนาน
สังเกตจากวงจรด้านล่างมันมีเส้นทางของกระแสหลายเส้นทาง วงจรขนานจึงมีกระแสแยกไหลตามสาขาย่อยโดยเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำ กระแสก็จะไหลผ่านได้มากกว่าเส้นทางที่มีความต้านทานสูง  
พิจารณาแรงดันไฟฟ้าที่จุด  A    B   C  เป็นจุดเดียวกัน  และ จุด  D   E   F ก็เป็นจุดเดียวกัน ดังนั้น
แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมหลอดไฟแต่ละหลอดถึงเท่ากัน    วงจรขนานมีแรงดันตกคร่อมเท่ากัน


การต่อแบบขนาน




การต่อแบบขนาน
   หลอดไฟ  2  หลอดนี้ต่อขนานกัน    สายที่สีเหมือนกันนำมาต่อร่วมเป็นจุดเดียวกัน




การต่อแบบขนาน
   หลอดไฟ  3   หลอดนี้ต่อขนานกัน  สายที่สีเหมือนกันนำมาต่อร่วมเป็นจุดเดียวกัน



3)  การต่อแบบผสม  คือ  การต่อแบบอนุกรมผสมกับการต่อแบบขนาน  โดยต้องมองจากภาพย่อยเป็นจุดก่อนแล้วนำพิจารณาเทียบกับจุดอื่นต่อไป     ยกตัวอย่างตามรูปด้านล่าง
ให้เริ่มมองจากหลอดที่ 2 และ หลอดที่ 3 นั้นต่อขนานกันอยู่  ต้องใช้หลักการต่อแบบขนานมาพิจารณา
จากนั้นให้มองหลอดที่ 2 กับหลอดที่ 3 นั้น   มันต่ออนุกรมกับหลอดที่ 1   ตรงนี้ต้องพิจารณาแบบวงจรอนุกรม



การต่อแบบผสม
     การต่อหลอดไฟแบบผสม  หลอดที่ 2 และ 3 ต่อขนานกัน จากนั้นนำ 2 หลอดนี้อนุกรมกับหลอดที่ 1





   การต่อหลอดไฟแบบผสม  หลอดที่ 2 และ 3 ต่อขนานกัน  จากนั้นนำ 2 หลอดนี้อนุกรมกับหลอดที่ 1



    ผลการต่อหลอดไฟแบบผสม ได้ผลแบบผสม



เลือกหัวข้อ อ่านต่อ

อ่านค่า   R   4  แถบสี

อ่านค่า  R    5  แถบสี

ต่อ คาปาซิเตอร์  C  อนุกรม  และ ขนาน
สูตร  วงจรอนุกรม  วงจรขนาน   กฏการแบ่งกระแส   และ กฏการแบ่งแรงดัน


วัด SCR และไทริสเตอร์มอดูล


วัดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง


อ่านค่าเบอร์วาริสเตอร์  ( Varistor )

และหัวข้ออื่นๆ อีกมาก   ให้ดูที่รายการหัวข้อด้านข้าง   หรือ เลื่อนหน้าด้านล่าง  >  เพื่อดูหัวข้อถัดไป