วงจรไฟฟ้าเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านและการใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัย

วงจรไฟฟ้าเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านและการใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัย

            การจ่ายไฟฟ้าเข้าบ้านจะต้องใช้สายไฟ 2 สาย คือสายหนึ่งมีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์เมื่อเทียบกับพื้นดิน เรียกว่า สายกลาง หรือสาย N  ส่วนอีกสายหนึ่งมีศักย์ไฟฟ้าไม่เป็นศูนย์ เมื่อเทียบกับพื้นดิน เรียกว่า   สายมีศักย์ หรือสาย L ดังรูป 17.38

รูป 17.38 สายส่งไฟฟ้าเข้าบ้าน

รูป 17.39 ไขควงตรวจสอบไฟฟ้า

 

เราสามารถตรวจสอบสายส่งไฟฟ้าได้ว่าสายใดเป็นสาย N หรือ L โดยใช้ไขควงที่มีหลอดนีออนติดที่ด้ามสำหรับให้สัญญาณแสง เรียกว่า ไขควงตรวจสอบไฟฟ้า เมื่อเอาปลายไขควงแตะสายส่งพลังงานไฟฟ้าเส้นหนึ่งหรือเต้ารับช่องหนึ่ง แล้วใช้นิ้วมือสัมผัสกับปลายบนสุดของไขควง ดังรูป 17.39 ถ้าสายไฟเส้นนั้นเป็นสาย L หลอดนีออนจะเปล่งแสง แต่ถ้าเป็นสาย N จะไม่มีแสงจากหลอดนีออน

               -     เพราะเหตุใด  หลอดนีออนจึงเปล่งแสง เมื่อปลายสัมผัสกับสาย L ส่วนอีกปลายหนึ่งสัมผัสกับนิ้วมือ

สายส่งไฟฟ้านี้ก่อนจะเข้าบ้านต้องผ่านมาตรกิโลวัตต์ชั่วโมง แต่เมื่อเข้าบ้านแล้ว จะต้องต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอะไรบ้างและอย่างไร เพื่อให้วงจรไฟฟ้าในบ้านมีความถูกต้องและปลอดภัย

 

                วงจรไฟฟ้าในบ้าน 

                โดยปกติสาย L และสาย N ที่ต่อเข้าบ้านจะต่อกับแผงควบคุมไฟฟ้าซึ่งเป็นที่ควบคุมการจ่ายพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในบ้าน จากนั้นจึงมีสายไฟไปตามส่วนต่างๆ ของบ้านอย่างมีระบบ แผงควบคุมไฟฟ้าที่ติดตั้งภายในบ้านควรอยู่ในบริเวณที่มองเห็นได้ง่าย และอยู่สูงจากพื้นพอประมาณ และโดยปกตินั้นแผงควบคุมไฟฟ้ามักประกอบด้วยฟิวส์รวม สะพานไฟรวม และสะพานไฟย่อยด้วย ตามลำดับ ดังรูป 17.40

รูป 17.40 แผงควบคุมไฟฟ้า

 

               -        เหตุใดจึงต้องมีสะพานไฟย่อย

                การที่แผงควบคุมไฟฟ้ามีสะพานไฟย่อยไว้เพื่อแยกและควบคุมการส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังวงจรไฟฟ้าย่อยตามส่วนต่างๆของบ้าน เช่น วงจรชั้นล่าง วงจรชั้นบนหรือวงจรในครัว เป็นต้น แต่บางบ้านอาจมีแยกการควบคุมตามชนิดของเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น วงจรหลอดไฟ และวงจรเครื่องใช้ฟ้าที่ต้องการกระแสไฟฟ้าสูง เป็นต้น ทั้งนี้ก็เพื่อให้การใช้ไฟฟ้าแต่ละส่วนหรือทุกวงจรไฟฟ้าย่อยในบ้านเป็นอิสระต่อกัน ดังรูป 17.41 เมื่อต้องการซ่อมอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าสามารถตัดวงจรไฟฟ้าในบ้านทั้งหมดหรือบางส่วนได้ โดยการยกสะพานไฟรวมหรือสะพานไฟย่อย

 

รูป 17.41 ตัวอย่างวงจรไฟฟ้าในบ้าน 

 

อุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้บนแผงควบคุมไฟฟ้ามีรายละเอียดที่สำคัญอะไรบ้าง จะได้ศึกษาต่อไปนี้ สะพานไฟ หรือเรียกกันทั่วไป คัทเอาท์ (cut-out) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตัดหรือต่อวงจรไฟฟ้าในสายไฟทั้ง 2 เส้น รูป 17.42 แสดงลักษณะของสะพานไฟ     

               -     ตัวเลขที่บอกไว้บนสะพานไฟมีความหมายอย่างไร

                สะพานไฟตัวหนึ่งตามปกติจะมีตัวเลขบอกค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดและความต่างศักย์สูงสุด ถ้ากระแสไฟฟ้าผ่านมากกว่าค่าที่กำหนดไว้ สะพานไฟจะร้อนจนไหม้ได้ หรือถ้าใช้สะพานไฟกับความต่างศักย์ที่สูงกว่าค่าที่กำหนดไว้ก็จะทำให้กระแสไฟฟ้ารั่วระหว่างขั้วของสะพานไฟได้ เพื่อป้องกันอันตรายดังกล่าว รวมทั้งป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าในบ้านสูงมากเกินไป จึงมีการติดฟิวส์ไว้ที่สะพานไฟและที่แผงควบคุม

 

รูป 17.42 สะพาน

รูป 17.43  ฟิวส์แบบต่างๆ

               

   ฟิวส์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตัดวงจรไฟฟ้า เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านวงจรมากเกินไป เช่น กรณีการเกิดวงจรลัดหรือการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้ามากเกิดไป ตามปกติเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านฟิวส์ ฟิวส์จะร้อน แต่ก็ยังไม่มากพอที่จะทำให้ฟิวส์หลอมละลาย ถ้ากระแสไฟฟ้าผ่านมากเกินปกติ ฟิวส์จะหลอมละลายจนขาดจากกัน ทำให้เกิดการตัดวงจรไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ ดังนั้น ฟิวส์จึงช่วยตัดวงจรไฟฟ้าก่อนที่จะเป็นอันตรายจากการที่กระแสไฟฟ้าผ่านมากเกินปกติ จึงกำหนดขนาดของฟิวส์โดยเป็นค่าของกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถผ่านฟิวส์ได้โดยฟิวส์ไม่ขาด

ฟิวส์มาตรฐานมักทำด้วยโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น โลหะผสมของดีบุกกับตะกั่ว ฟิวส์มีหลายขนาดและรูปแบบ ทั้งนี้ขึ้นกับการนำไปใช้ สำหรับฟิวส์ที่ใช้ในบ้านเรือนทั่วไปได้แก่ ฟิวส์กระเบื้องและฟิวส์เส้น ดังรูป 17.43 เราสามารถคำนวณหาขนาดของฟิวส์ที่เหมาะสมได้

 

ตัวอย่าง 17.6 บ้านหลังหนึ่งใช้ไฟฟ้าซึ่งมีความต่างศักย์ 220 โวลต์ ถ้าใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าดังต่อไปนี้ หม้อหุงข้าว 60 วัตต์ เตารีด 750 วัตต์ ตู้เย็น 100 วัตต์ โทรทัศน์ 150 วัตต์ หลอดไฟฟ้า 60 วัตต์ 2 ดวง และหลอดฟลูออเรสเซนซ์ 20 วัตต์ 5 ดวง ควรใช้ฟิวส์รวมขนาดเท่าใด

 

วิธีทำ  จาก               P              =              IV

ในที่นี้                     P              =  600 W + 750 W + 100 W + 150 W + (60 Wx2) + (20 Wx5)

                                                =              220 V

                จะได้                      \displaystyle I = \frac{{1820W}}{{220}} = 8.27A

คำตอบ  ฟิวส์รวมขนาดประมาณ 9 แอมแปร์ เนื่องจากฟิวส์ที่มีขายทั่วไปนั้นเป็นขนาด 10 แอมแปร์ จึงต้องใช้ฟิวส์ขนาด 10 แอมแปร์

                ในกรณีมีเครื่องใช้ไฟฟ้ามีตัวประกอบกำลังไม่ถึง 1 กระแสไฟฟ้าที่ใช้จริงจะมีค่ามากกว่าที่คำนวณได้ นั่นคือ จะต้องใช้ฟิวส์ให้เกินค่าที่คำนวณได้ และควรเกินให้มากพอที่จะไม่ทำให้ฟิวส์ขาดเวลาใช้งานตามปกติ

                นอกจากการใช้ฟิวส์ติดไว้ที่แผงควบคุมไฟฟ้าแล้ว เรายังนิยมใช้ฟิวส์ติดไว้ในวงจรภายในเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิด เช่น โทรทัศน์ และเครื่องบันทึกเสียงด้วย ฟิวส์ที่ติดอยู่กับเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดจะตัดวงจรไฟฟ้าในเครื่องใช้นั้นๆ ทันทีเมื่อกระแสไฟฟ้าสูงมากกว่าปกติ เช่น กรณีเกิดวงจรลัดภายใน การตัดฟิวส์จึงเป็นการป้องกันไม่ให้เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านั้นเสียหาย

สวิตช์อัตโนมัติเชิงความร้อน   ฟิวส์ในรูปแบบที่กล่าวมาแล้วเวลาขาดต้องมีการเปลี่ยนใหม่ทุกครั้ง จึงไม่สะดวก ดังนั้นจึงมีการออกแบบสวิตช์อัตโนมัติขึ้นใช้แทน ซึ่งสวิตช์มีลักษณะดังรูป 17.44 และจะตัดวงจรทันทีที่กระแสไฟฟ้าผ่านเกินขนาดที่กำหนด โดยที่ไม่มีส่วนอื่นใดของสวิตช์หลอมละลายขาดไปเหมือนฟิวส์ สวิตช์อัตโนมัติเชิงความร้อนที่เป็นที่นิยมใช้กันมากตามบ้านเรือนทั่วไปนั้นใช้หลักการของแผ่นโลหะคู่ ซึ่งจะได้ศึกษาต่อไป

รูป 17.44 สวิตช์อัตโนมัติแบบหนึ่ง

 

                ถ้าทำแผ่นโลหะสองชนิดให้ติดกัน เช่น แผ่นทองแดง และแผ่นเหล็ก แล้วทำให้แผ่นโลหะคู่นี้ร้อน โดยใช้ตะเกียงแอลกอฮอล์ ดังรูป 17.45 จะพบว่าแผ่นโลหะคู่นี้งอโค้ง

               -          เหตุใดเมื่อแผ่นโลหะคู่ร้อนจึงมีการงอโค้ง

                เมื่อแผ่นโลหะคู่ได้รับความร้อน โลหะแต่ละชนิดจะขยายตัวได้ก็ไม่เท่ากัน ดังนั้นแผ่นโลหะคู่จึงงอโค้งไปทางด้านแผ่นโลหะที่ขยายตัวน้อยกว่า ถ้าเราใช้แผ่นโลหะคู่เป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ผ่านจะทำให้แผ่นโลหะคู่ร้อนจนงอโค้ง ดังนั้นเราจึงใช้การงอโค้งของแผ่นโลหะคู่ในการตัดวงจรไฟฟ้าได้

รูป 17.45 แผ่นโลหะคู่เมื่อรับความร้อน

 

ปัจจุบันบางบ้านนอกจากจะนิยมใช้สวิตช์อัตโนมัติแทนฟิวส์และสะพานไฟบนแผงควบคุมไฟฟ้า ดังรูป 17.46 แล้วและยังนิยมใช้เป็นสวิตช์ปิด-เปิดและเป็นฟิวส์ของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์เป็นส่วนประกอบ เช่น กรณีเครื่องปรับอากาศ เพราะนอกจากใช้ปิดเปิดวงจรได้เช่นเดียวกับสวิตช์ทั่วไปแล้ว ยังมีความไวในการตัดวงจรสูงกว่าฟิวส์ด้วย

รูป 17.46 แผงควบคุมไฟฟ้าแบบใหม่ 

                อุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน 

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ในบ้าน ได้แก่ หลอดไฟฟ้า เตารีดไฟฟ้า พัดลม และหม้อหุงข้าวไฟฟ้า เป็นต้น มักมีตัวเลขบอกปริมาณอะไรบ้าง และปริมาณที่บอกไว้บนเครื่องใช้ไฟฟ้าเหมือนกับปริมาณที่บอกไว้บนอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น เต้ารับ เต้าเสียบ สวิตช์ และสายไฟหรือไม่

เครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิดที่ผลิตถูกต้องและตรงตามมาตรฐานสินค้าจะมีตัวเลขบอกความต่างศักย์และกำลังไฟฟ้ารวมทั้งรายละเอียดอื่นๆ ที่จำเป็นปรากฏไว้ ดังรูป 17.37 ดังนั้นเมื่อนำเครื่องใช้ไฟฟ้ามาใช้จะต้องใช้กับความต่างศักย์ที่ตรงกับค่าที่กำหนดไว้ ผู้ใช้จึงจะได้พลังงานอย่างเต็มที่และไม่ทำให้เกิดความเสียหายแก่เครื่องใช้ไฟฟ้านั้น

สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าก็เช่นเดียวกันอุปกรณ์ที่ผลิตตรงตามมาตรฐานสินค้าจะมีตัวเลขบอกกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไว้ ดังรูป 17.47 ซึ่งเป็นกระแสไฟฟ้าสูงสุดและความต่างศักย์สูงสุดที่ไม่ทำให้เกิดความเสียหายแก่อุปกรณ์ไฟฟ้านั้น

รูป 17.47 ตัวเลขบอกกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์บนอุปกรณ์ไฟฟ้า 

                เราทราบแล้วว่า เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ในบ้านมีการต่อกันแบบขนาน ดังได้แสดงในรูป 17.41

                  -        เหตุใดการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านจึงต้องต่อแบบขนาน

               ในการต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิดแบบอนุกรมในวงจร ถ้าเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดหนึ่งขัดข้อง หรือเวลาไม่ต้องการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดนั้นอีก จะมีผลกระทบต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดอื่นทำให้ไม่ทำงานต่อไปอีกด้วย การต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบขนานในวงจรสามารถช่วยแก้ปัญหาดังกล่าวนี้ได้ อาจแบ่งเครื่องใช้ไฟฟ้า โดยถือพลังงานที่ได้จากเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นเป็นเกณฑ์ ได้ 3 ประเภท คือ เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานแสงสว่าง เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานความร้อน และเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล ดังจะได้ศึกษาต่อไป

       เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานแสงสว่างได้แก่ หลอดไฟและหลอดฟลูออเรสเซนซ์ เป็นต้น หลอดไฟธรรมดาทำด้วยหลอดแก้ว และมีไส้หลอดที่ทำด้วยลวดโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง เช่น ทังสเตน ภายในหลอดแก้วเกือบเป็นสุญญากาศ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านไส้หลอดจะทำให้ไส้หลอดจะร้อนและเปล่งแสงสว่างออกมา

รูป 17.48 ลวดให้ความร้อนและเครื่องควบคุมอุณหภูมิของเตารีดไฟฟ้า

 

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานความร้อน ได้แก่ เตารีด หม้อหุงข้าว และเตาไฟฟ้า เป็นต้น อุปกรณ์ที่สำคัญของเครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทนี้คือ ลวดให้ความร้อน และเครื่องควบคุมอุณหภูมิดังตัวอย่างที่แสดงในรูป 17.48

ลวดให้ความร้อนตามปกติก็จะทำด้วยตัวนำ เช่น นิโครม เป็นโลหะผสมระหว่างนิกเกิลกับโครเมียม เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านลวดๆ จะร้อน นี่คือการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน และเพื่อไม่ให้เสียพลังงานความร้อนที่เกิดมีค่าขึ้นสูงเกินไปจึงต้องมีอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ โดยให้มีการตัดวงจรไฟฟ้าเมื่ออุณหภูมิของเครื่องใช้ไฟฟ้าสูงตามที่ต้องการแล้วเครคื่องควบคุมอุณหภูมิแบบง่ายที่ทำงานโดยอาศัยหลักการของแผ่นโลหะคู่ที่ได้ศึกษามาแล้ว

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล ได้แก่ พัดลมสว่านไฟฟ้าหรือเครื่องปั่นผลไม้ มีองค์ประกอบที่สำคัญ ได้แก่ มอเตอร์และเครื่องควบคุมอัตราเร็วในการหมุน ดังแสดงในรูป 17.49 การควบคุมอัตราเร็วของมอเตอร์อาจทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ แต่การเปลี่ยนแปลงนี้จะต้องไม่ทำให้กระแสไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ลดต่ำจนไม่สามารถทำให้มอเตอร์หมุนได้

รูป 17.49 พัดลมและเครื่องควบคุมอัตราเร็ว

 

                 ถ้าความต่างศักย์ลดลงต่ำกว่าปกติหรือที่เรียกว่าไฟตกไม่ควรใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบเพราะจะทำให้มอเตอร์ไหม้ได้

 

                การใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัย

                ไฟฟ้าเป็นพลังงานที่สามารถส่งตามสายไฟไปยังที่ต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว และสามารถเปลี่ยนไปพลังงานรูปอื่นได้ ด้วยเหตุนี้จึงมีการใช้ไฟฟ้ากันแพร่หลาย แต่ถ้าใช้ไฟฟ้าโดยปราศจากความระมัดระวังหรือไม่ถูกวิธีก็อาจเกิดอันตราย เช่น ไฟฟ้าดูด หรือไฟฟ้าลัดวงจรได้ ซึ่งเหตุการณ์เหล่านี้อาจทำให้เกิดความเสียหายได้ อันตรายเหล่านี้มีสาเหตุจากอะไรและจะหาทางห้องกันได้อย่างไร

                ทราบแล้วว่า อุปกรณ์ไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าในบ้าน เช่น สวิตช์ เต้ารับ เต้าเสียบ และสายไฟมีขีดจำกัดในการใช้งาน คือ ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้มากที่สุดค่าหนึ่ง ดังนั้น ถ้ามีการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าหลายเครื่องพร้อมกัน จะทำให้มีกระแสฟ้าในวงจรมากเกินปกติโดยเฉพาะสายไฟ ฉนวนที่หุ้มอาจหลอมละลายทำให้ตัวนำของสายไฟทั้งสองสายแตะกันกระแสไฟฟ้าปริมาณมากจึงผ่านบริเวณที่สัมผัสกัน เรียกเหตุการณ์นี้ว่า การลัดวงจร หรือที่ทั่วไปเรียกว่า ไฟช็อต ถ้าวงจรไม่ถูกตัด สายไฟก็อาจลุกไหม้ได้ และอาจทำให้เกิดอัคคีภัยได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเต้ารับและเต้าเสียบสวมกันไม่แน่นพอดีหรือจุดต่อในวงจรไฟฟ้าไม่แน่นก็อาจทำให้เกิดประกายไฟฟ้า และนี่ก็เป็นสาเหตุของอัคคีภัยได้เช่นกัน หรือถ้าอยู่ในบริเวณที่มีสารไวไฟหรือแก๊ส ผู้ใช้ไฟฟ้าจะต้องหมั่นตรวจดูและรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ให้อยู่ในสภาพใช้งานได้ดีตลอดเวลา เมื่อพบว่าอุปกรณ์ใดชำรุดหรือเสื่อมคุณภาพก็ควรเปลี่ยนใหม่ทันที

                ดังกล่าวแล้ว การติดตั้งฟิวส์หรือสะพานไฟที่เหมาะสม จะสามารถป้องกันอันตรายจากการลัดวงจรและการใช้กระแสไฟฟ้าเกินกำหนดได้เป็นอย่างดี

                อันตรายจากไฟฟ้าที่ผู้ใช้ไฟฟ้าอาจพบได้เสมออีกประการก็คือ การถูกฟ้าดูดซึ่งมักเกิดในกรณีที่ฉนวนหุ้มสายไฟของเครื่องใช้ไฟฟ้าฉีกขาด จนตัวนำแตะโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้าทำให้โครงโลหะนั้นมีศักย์ไฟฟ้าสูงเมื่อเทียบกับพื้นดิน กรณีนี้เรียกว่า ไฟฟ้ารั่ว ที่เครื่องใช้ไฟฟ้าดังรูป 17.50 ถ้าส่วนใดของร่างกายไปแตะโครงโลหะจะมีกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าสู่ร่างกายแล้วต่อสู่ดินได้ กรณีเช่นนี้เรียกว่า ไฟฟ้าดูด ดังรูป 17.51 ซึ่งอาจทำให้เกิดอันตรายต่อระบบต่างๆ ของร่างกายทั้งนี้ขึ้นกับปริมาณและบริเวณที่กระแสไฟฟ้าผ่านร่างกาย

รูป 17.50 ไฟฟ้ารั่ว

รูป 17.51 ไฟฟ้าดูด

 

                ในการป้องกันไฟฟ้าดูดอาจทำได้โดยการต่อสายดินกับเครื่องใช้ไฟฟ้า คือใช้ปลายข้างหนึ่งของสายไฟต่อเข้ากับโครงโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนอีกปลายหนึ่งต่อกับแท่งโลหะที่ไม่เป็นสนิมแล้วนำไปฝังดินในบริเวณที่ชื้น สายไฟที่ต่อระหว่างเครื่องใช้ไฟฟ้าและพื้นดิน เรียกว่า สายดิน หรือสาย E ดังรูป 17.52 เมื่อร่างกายแตะเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีสายดินและมีไฟฟ้ารั่ว กระแสไฟฟ้าจะผ่านสายดินลงพื้นดินโดยไม่ผ่านร่างกาย ดังนั้นสายดินจึงช่วยป้องกันไม่ให้ร่างกายถูกไฟฟ้าดูด


รูป 17.52 การต่อสายดิน   

 

                ปัจจุบันมีการประดิษฐ์เครื่องป้องกันไฟฟ้ารั่วและไฟฟ้าดูด หลายรูปแบบ และเมื่อนำเครื่องดังกล่าวมาติดตั้งบนแผงควบคุมไฟฟ้า ก็จะช่วยให้เกิดความปลอดภัยยิ่งขึ้น เพราะถ้าไฟฟ้ารั่ว หรือไฟฟ้าดูด สวิตช์ของเครื่องป้องกันไฟฟ้ารั่วและไฟฟ้าดูดจะตัดวงจรทันที

                อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อระวังและแนวทางปฏิบัติเพื่อให้ผู้ใช้มีความปลอดภัยสูงสุดในการใช้ไฟฟ้า ผู้รับผิดชอบในการจำหน่ายพลังงานไฟฟ้าจะเตือนผู้ใช้อยู่ตลอดเวลา โดยเขียนคำเตือนไว้หลังใบเสร็จรับเงินค่าไฟฟ้าและพิมพ์เอกสารที่เกี่ยวข้อง ผู้ใช้พลังงานไฟฟ้าควรศึกษาและนำไปปฏิบัติด้วย

                นอกจากเราจะต้องใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัยแล้ว จะต้องใช้ไฟฟ้าอย่างประหยัดด้วย เพราะการผลิตพลังงานไฟฟ้าต้องใช้ทรัพยากรธรรมชาติหลายชนิดเช่น น้ำมัน แก๊สธรรมชาติ เป็นต้น ทรัพยากรเหล่านี้ มีปริมาณจำกัดและมีราคาแพง ดังนั้นการช่วยกันประหยัดพลังงานไฟฟ้า นอกจากจะประหยัดเงินค่าไฟฟ้า ยังเป็นการช่วยประหยัดทรัพยากรธรรมชาติและประหยัดเงินตราของประเทศด้วย ในกรณีที่ต้องซื้อทรัพยากรนั้นๆ มาจากประเทศอื่น

 

การทดลองและกิจกรรม

กิจกรรม 17.1 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

จุดประสงค์  เพื่อศึกษาการเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดตัวนำ

       วิธีทำ นำขดลวดทองแดงอาบน้ำยามาต่อกับแอมมิเตอร์ ขนาด 2 มิลลิแอมแปร์ จากนั้น นำแท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่านขดลวดทองแดง สังเกตเข็มของแอมมิเตอร์ ดังรูป 17.53

               - เมื่อให้แท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่เข้าใกล้ขดลวด โดยใช้ขั้วแม่เหล็กเดิม เข็มแอมมิเตอร์เบนอย่างไร

               - เมื่อให้แท่งแม่เหล็กให้เคลื่อนที่เข้าใกล้ขดลวด โดยเปลี่ยนขั้วแท่งแม่เหล็ก การเบนของเข็มแอมมิเตอร์แตกต่างหรือไม่
เพราะเหตุใด

รูป 17.53 การจัดอุปกรณ์

 

กิจกรรม 17.2 เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

จุดประสงค์ เพื่อศึกษาการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

         วิธีทำ ต่อสายไฟจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงขั้ว D.C เข้ากับเครื่องตรวจทิศของกระแสไฟฟ้าจากนั้นหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สังเกตทิศของกระแสไฟฟ้า แล้วหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในทิศตรงข้าม สังเกตทิศของกระแสไฟฟ้าอีกครั้ง ทำการทดลองซ้ำแต่เปลี่ยนเป็นการต่อสายไฟจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตรงขั้ว A.C เข้า เครื่องตรวจทิศของกระแสไฟฟ้า

 สังเกตเข็มของแอมมิเตอร์ ดังรูป 17.53

รูป 17.54 เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

 

               -             ในกรณีต่อสายไฟฟ้าจากขั้ว D.C และ A.C ทิศของกระแสไฟฟ้าแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร

 

กิจกรรม 17.3 หม้อแปลง

จุดประสงค์  เพื่อศึกษาการทำงานของหม้อแปลง

รูป 17.54 เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

 

           วิธีทำ ใช้อุปกรณ์ชุดไฟฟ้าแม่เหล็กที่มีขดลวด 100 รอบ และ 200 รอบ สวมเข้าไปที่แกนเหล็กแต่ละข้างของรูปตัวยู นำแกนเหล็กรูปตัวยูมาวางต่อเป็นวงจรไฟฟ้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่ 4 ก้อน โดยให้ขดลวด 200 รอบ ต่อกับหลอดไฟ ดังรูป 17.56 ก แล้วสังเกตความสว่างของหลอดไฟ เปลี่ยนไปต่อที่ขดลวด 100 รอบ สังเกตความสว่างของหลอดไฟ ทำการทดลองซ้ำโดยเปลี่ยนแบตเตอรี่เป็นหม้อแปลง 
            ดังรูป 17.56 ข เปรียบเทียบความสว่างของหลอดไฟที่สังเกตทั้งสองตอน

รูป 17.56 การจัดอุปกรณ์

 

               - ขณะที่ไฟฟ้ากระแสตรงผ่านขดลวดแรก จะมีกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในขดลวดที่สองหรือไม่ เพราะเหตุใด               

               - ขณะที่ไฟฟ้ากระแสสลับผ่านขดลวดแรก จะมีกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในขดลวดที่สองหรือไม่ เพราะเหตุใด

               - ความสว่างของหลอดไฟที่ต่อกับขดลวดขดที่สอง ขึ้นกับอัตราส่วนของจำนวนรอบของขดลวดทั้งสองหรือไม่ อย่างไร