กำลังไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้า
เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านเป็นเครื่องมือเครื่องใช้ที่อำนวยความสะดวก
ความสบายให้กับคนเราเป็นอย่างมาก เนื่องจากเครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่น
ๆ ได้ ตามที่ต้องการ ดังที่นักเรียนได้ศึกษามาแล้ว แต่เนื่องจากเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดจะใช้ปริมาณพลังงานไฟฟ้าไปเปลี่ยนรูปได้แตกต่างกัน ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องใช้ไฟฟ้าและระยะเวลาในการเปิดใช้งาน เช่น
เครื่องซักผ้าไฟฟ้า กับหม้อหุงข้าวไฟฟ้า ถ้าเปิดใช้งานในเวลาเท่ากัน นักเรียนคิดว่าจะสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าเท่ากันหรือไม่
และถ้าหม้อหุงข้าวไฟฟ้าชนิดเดียวกัน
ขนาดเท่ากัน แต่เปิดใช้งานเป็นเวลานานไม่เท่ากัน
นักเรียนคิดว่าจะสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าเท่ากันหรือไม่
พลังงานไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าใช้ไปในการเปลี่ยนรูปให้เป็นพลังงานรูปอื่นในเวลา
1 วินาที เรียกว่า กำลังไฟฟ้า ( Electric Power )
กำลังไฟฟ้า ( Electric Power )
กำลังไฟฟ้า หมายถึง
พลังงานไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดใช้ไปในการเปลี่ยนรูป ในเวลา 1 วินาที
ซึ่งเขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ดังนี้
กำหนดให้
P
= กำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็น
วัตต์ (
Watt )
W = พลังงานไฟฟ้า มีหน่วยเป็น จูล ( J )
t
= เวลา มีหน่วยเป็น วินาที
( S )
ผู้ผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิด
ทุกขนาด จึงต้องคำนวณค่ากำลังไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้า ตลอดจนคุณสมบัติต่าง ๆ
เช่น ค่ากระแสไฟฟ้า ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า และค่าอื่น ๆ
โดยพิมพ์เป็นฉลากติดไว้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิด หรือ พิมพ์ติดไว้บนหลอดไฟฟ้า
ภาพ ฉลากตัวอักษรและคุณสมบัติของเครื่องใช้ไฟฟ้า
ภาพ ฉลากตัวอักษรและคุณสมบัติของเครื่องใช้ไฟฟ้า
เมื่ออ่านฉลากบนเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านแต่ละชนิด จะพบว่ามีตัวอักษรและตัวเลขที่ระบุสมบัติเกี่ยวกับ เช่น ความต่างศักย์ไฟฟ้า
( โวลต์ - V )
และกำลังไฟฟ้า ( วัตต์ - W )
กำกับไว้ที่เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น บนหลอดไฟฟ้ามีตัวเลขกำกับว่า 60
W 200 V
หมายความว่า หลอดไฟฟ้าดวงนี้มี
กำลังไฟฟ้า 60 วัตต์ และมีความต่างศักย์ไฟฟ้า 200 โวลต์ เท่านั้น
กำลังไฟฟ้า 60
วัตต์ บอกถึงปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่หลอดไฟฟ้าใช้ไปในเวลา 1
วินาที ดังนั้น ขณะที่เปิดไฟ
หลอดไฟฟ้าดวงนี้จะต้องใช้พลังงานไฟฟ้า
60 จูล ในเวลา 1 วินาที นั่นเอง
[ กำลังไฟฟ้า 1 วัตต์
คือ กำลังไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า 1
แอมแปร์ ไหลผ่านตัวนำไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้า 1
โวลต์ ]
กำลังไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชิ้น
ที่แสดงบนฉลากด้านข้างของเครื่องใช้ไฟฟ้า เป็นการใช้พลังงานไฟฟ้าไปในเวลา 1 วินาที แต่ในความเป็นจริง
บ้านเรือนทั่วไปจะเปิดใช้เครื่องใช้ไฟฟ้ากันนานนับเป็นชั่วโมงทำให้สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้ามาก
ดังนั้น จึงเป็นหน้าที่ของเจ้าของบ้าน หรือ ผู้ใช้ไฟฟ้าที่จะต้องหาปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ถูกใช้ไปตามจำนวนเวลาที่เปิดใช้
จาก
ดังนั้น พลังงานไฟฟ้า = กำลังไฟฟ้า x เวลา
หรือ เราจะได้สูตรความสัมพันธ์ใหม่ว่า
จาก
W = Pt
ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางไฟฟ้ากับกำลังไฟฟ้า
จากบทเรียนเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้า
ดังที่นักเรียนได้ศึกษามาแล้วจากเอกสารประกอบการเรียนวิชาวิทยาศาสตร์พื้นฐาน
เล่ม 2 เรื่อง
ความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้า จะได้ว่า
" กระแสไฟฟ้า
จะแปรผันโดยตรงกับความต่างศักย์ไฟฟ้า "
และนักเรียนก็ทราบมาแล้วว่า
กระแสไฟฟ้าจะเป็นตัวนำพลังงานไฟฟ้ามาส่งให้เครื่องใช้ไฟฟ้า ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้าน้อย เครื่องใช้ไฟฟ้าก็ได้รับพลังงานไฟฟ้าน้อย
แต่ถ้า กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้ามาก
เครื่องใช้ไฟฟ้าก็ได้รับพลังงานไฟฟ้ามาก
นั่นคือ " กระแสไฟฟ้าแปรผันโดยตรงกับพลังงานไฟฟ้า "
แต่ขณะเดียวกัน "
พลังงานไฟฟ้า แปรผันโดยตรงกับ กำลังไฟฟ้า
"
ดังนั้น กำลังไฟฟ้า จะแปรผันโดยตรงกับ กระแสไฟฟ้า
และความต่างศักย์ไฟฟ้า
นั่นคือ กำลังไฟฟ้า =
กระแสไฟฟ้า x ความต่างศักย์ไฟฟ้า
หรือ
เราจะได้สูตรความสัมพันธ์ใหม่ว่า
P = I V
กำหนดให้
P
= กำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็น
วัตต์ (
Watt )
I = กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็น แอมแปร์
( A )
V = ความต่างศักย์ไฟฟ้า มีหน่วยเป็น โวลต์ ( V )
ในขณะที่เครื่องใช้ไฟฟ้ากำลังทำงาน
เช่น กำลังเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสว่าง
หรือให้พลังงานความร้อน
หรือให้พลังงานกล ให้พลังงานเสียง เมื่อเวลาใช้งานเพิ่มขึ้น
ย่อมเกิดความต้านทานไฟฟ้าขึ้น ทำให้พลังงานไฟฟ้าส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน เรียกว่าเกิดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้า ทำให้ค่า กำลังไฟฟ้า ( P ) กระแสไฟฟ้า ( I ) ความต่างศักย์ไฟฟ้า ( V ) มีการเปลี่ยนแปลงไปด้วย จะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าลดลง
เกิดความร้อนสูง สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้ามาก
ดังนั้น จากสูตรความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้า
P = I V
เมื่อนำกฎของโอห์ม
แทนลงในกำลังไฟฟ้า ซึ่งก็สามารถคำนวณหาค่าความต้านทานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขณะที่เครื่องใช้ไฟฟ้ากำลังทำงาน ได้ดังนี้
จากกฎของโอห์ม V =
I R
แทนค่า V
= IR ลงในกำลังไฟฟ้า ( P )
นั่นคือ P =
I V
P = I ( IR )
เราจะได้สูตรความสัมพันธ์อีกหนึ่งสูตรว่า
และ จากกฎของโอห์ม V =
I R
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น