โครงงานประเภทการทดลองวงจรไฟฟ้าที่มีผลต่อการใช้กระแสไฟฟ้า

โครงงานวิทยาศาสตร์

ประเภทการทดลอง

เรื่อง การศึกษาวงจรหลอดไฟฟ้าที่มีผลต่อการใช้กระแสไฟฟ้า

ครูที่ปรึกษา

อาจารย์ พรจันทร์ สอนนุช

จัดทำโดย

ด.ช.พิพัฒน์พงศ์ ปิ่นมี

ด.ช.ศิริชัย มอญพูด

ด.ช.ศิลาดล รักษาพล

โรงเรียนธัญรัตน์     จังหวัดปทุมธานี 12110

รายงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิชาวิทยาศาสตร์

บทที่ 1

ความเป็นมา

-เราเห็นว่าในสมัยนี้มีหลอดไฟหลายแบบ ทั้งประหยัดไฟมากและประหยัดไฟน้อย เราจึงอยากหาวิธีที่ทำให้หลอดไฟมีความสว่างมากที่สุดและใช้ไฟน้อยที่สุด

ปัญหา

-ทำไมหลอดไฟบางหลอดให้ความสว่างมากแล้วยังใช้ไฟน้อย แต่ทำไมบางหลอดให้ความสว่างน้อยแต่ใช้ไฟมาก

จุดประสงค์

          -ศึกษาวงจรแบบใดและหลอดไฟแบบใดใช้ไฟน้อยที่สุด

สมมุติฐาน

             -หลอดไฟที่เราประดิษฐ์สามารถประหยัดไฟและให้ความสว่างมากจริงหรือไม่?

ตัวแปร

          ตัวแปรต้น - หลอดไฟ 

             ตัวแปรตาม - ความสว่าง

             ตัวแปรควบคุม – แบตเตอรี่

นิยามเฉพาะศัพท์

          - การเชื่อมต่อกันของอุปกรณ์ไฟฟ้า

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

            - การใช้หลอดไฟที่มีความสว่างมากและใช้กระแสไฟฟ้าน้อยที่สุด

บทที่ 2

วงจรหลอดไฟฟ้าการที่จะทำให้เกิดแสงสว่างในวงจรไฟฟ้าได้นั้น ในวงจรจะต้องประกอบด้วย แหล่งจ่ายไฟฟ้าสำหรับป้อนแรงดันและกระแสให้กับหลอด โดยผ่านสายไฟ โดยที่แหล่งจ่ายไฟฟ้า จะเป็นแบบไฟฟ้ากระแสตรง หรือกระแสสลับ ขึ้นอยู่กับชนิดของหลอด ที่ต้องการใช้กับไฟฟ้าประเภทใด ถ้าเป็นไฟฟ้าที่ใช้ตามอาคารบ้านเรือน ต้องป้อนไฟฟ้ากระแสสลับให้กับหลอดไฟ โดยที่แหล่งจ่ายไฟคือโรงไฟฟ้าบริเวณเขื่อนต่าง ๆ ที่ผลิตกระแสไฟฟ้า แล้วส่งมาตามสายไฟฟ้าแรงสูง ผ่านหม้อแปลงที่การไฟฟ้าสถานีย่อย เพื่อแปลงแรงดันให้ลดลงเหลือประมาณ 12,000 โวลท์ แล้วส่งต่อมายังสายไฟตามถนนสายต่าง ๆ ก่อนที่จะต่อเข้าอาคารบ้านเรือน จะมีหม้อแปลงที่ใช้ในการแปลงไฟจาก 12,000 โวลท์เป็น 220 โวลท์ 1 เฟส โดยที่สายไฟจะมี 2 เส้นคือ ไลน์ (Line) และ นิวตรอน (Neutral) ไลน์ เป็นสายที่มีไฟ ส่วนนิวตรอน เป็นสายดิน ไม่มีไฟ สามารถทดสอบได้โดยใช้ไขควงเช็คไฟ ถ้าไฟติดที่เส้นใดแสดงว่าเป็นเส้นไลน์ นอกจากนี้ยังมีระบบไฟฟ้า ที่จ่ายให้กับโรงงานอุตสาหกรรม ประเภท 3 เฟส ซึ่งแรงเคลื่อนที่จ่ายอาจจะเป็น 220 โวลท์หรือ 380 โวลท์ขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งาน โดยทั่วไปโรงงานอุตสาหกรรม จะต้องใช้ไฟมาก จึงจำเป็นที่จะต้องใช้ไฟแบบ 3 เฟส อาจจะมี 3 สายหรือ 4 สายก็แล้วแต่ความต้องการใช้งาน

ชนิดของหลอดไฟฟ้า

  หลอดไฟที่ใช้งานในปัจจุบันมีอยู่มากมายหลายประเภทเช่น หลอดไส้ หลอดนีออน หลอดแสงจันทร์ หลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดทังสเตนฮาโลเจน หลอดโลหะฮาไลด์ หลอดโซเดียม ฯลฯ เป็นต้น หลอดบางประเภทเป็นที่คุ้นเคยและพบเห็นได้ทั่วไป เช่น หลอดไส้ หลอดฟลูออเรสเซนต์ เป็นต้น

หลอดไส้ (Incandescent Lamp)

หลอดไส้ (Incandescent Lamp)    ระบบการทำงานของหลอดกลมคือ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านเส้นลวดเล็ก ๆ ที่อยู่ภายในหลอด เพื่อทำให้เกิดความร้อน ความร้อนนี่เองที่เป็นตัวจุดประกายไฟ และให้แสงสว่าง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้หลอดไฟประเภทนี้ใช้พลังงานค่อนข้างมาก และเสื่อมสภาพเร็ว โดยมีระยะการใช้งานแค่ประมาณ 8 เดือน ดังนั้นในตอนนี้ผู้ผลิตจึงหันความสนใจไปที่การผลิตหลอดไฟแบบอื่นแทน และด้วยหลอดไฟที่มีอายุการใช้งานนานกว่า และประหยัดพลังงานมากกว่า ทั้งนี้มีการคาดกันว่าหลอดไฟประเภทนี้จะถูกลดจำนวนการใช้งานลงเรื่อย ๆ และหมดไปในที่สุด ส่วนประกอบของหลอดไส้แสดงดังรูปที่ 15.7

หลอดฟลูออเรสเซนต์(Fluorescent Lamp)

หลอดฟลูออเรสเซนต์(Fluorescent Lamp)   หลอดยาวที่นิยมนำมาใช้งานในที่พักอาศัย หลอดไฟประเภทนี้มีกระบวนการให้แสงสว่างคือ ส่งผ่านประจุอิเล็คตรอนซึ่งเกิดจากขั้วลบผ่านสารเรืองแสงที่ใช้เคลือบหลอดไฟไปยังขั้วบวก เป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานไฟฟ้าค่อนข้างมาก โดยส่วนใหญ่เป็นหลอดประเภท T12 หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าหลอดอ้วน หากเป็นไปได้ควรที่เลือกหลอดผอมแบบ T8 หรือ T5 ที่มีขนาดของหลอดเล็กกว่า แต่ให้ความสว่างเท่ากัน จะช่วยประหยัดพลังงานและประหยัดค่าไฟได้มากขึ้นด้วย รูปที่ 15.9 ได้แสดงรายละเอียดส่วนประกอบ ของหลอดฟลูออเรสเซนต์

หลอดแสงจันทร์ (Mercury Lamp)

หลอดแสงจันทร์ (Mercury Lamp) เป็นหลอดไฟฟ้า ที่ทำงานด้วยหลักการปล่อยประจุความเข้มสูง มีปริมาณเส้นแรงของแสงสว่าง ต่อวัตต์สูงกว่าหลอดชนิดอื่น ส่องสว่างได้ไกลเหมาะกับงานสนาม นิยมใช้ตามถนน บริเวณเสาไฟฟ้า และโรงงานอุตสาหกรรม นิยมติดตั้งควบคู่กับดวงโคมเสมอ

หลอดนีออน (Neon Lamp)

หลอดนีออน (Neon Lamp) เป็นหลอดไฟฟ้าชนิดที่มีการบรรจุก๊าซต่าง ๆ เข้าไปเพื่อทำให้เกิดแสงสว่างเป็นสีต่าง ๆ ตามชนิดของสาร หรือก๊าซที่บรรจุเข้าไป ส่วนใหญ่จะใช้เป็นไฟประดับ หรือติดป้ายโฆษณาตามสถานที่ต่าง ๆ บางครั้งอาจดัดหลอด ให้มีรูปร่างเป็นตัวอักษรและข้อความต่าง ๆ โดยทั่วไปหลอดนีออน จะแบ่งประเภทตามแรงดันได้ 2 ประเภทคือแรงดันสูง และแรงดันต่ำ หลอดนีออนในรูปที่ 15.14 เป็นหลอดนีออนรุ่น TLX ที่เป็นหลอดชนิดขั้วเดี่ยว สามารถจุดติดได้ทันที ใช้ร่วมกับบัลลาสต์และโคมโดยเฉพาะ

การคำนวณการประหยัดไฟ

สูตร                พลังงานไฟฟ้า = กำลังไฟฟ้า x เวลา

                                                                    1000

ตัวอย่าง   เปิดเครื่องปรับอากาศที่กำลังไฟฟ้า 2000 วัตต์ เป็นเวลา 5 ชั่วโมง ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้ากี่หน่วย

      วิธีคิด      จากสูตร     พลังงานไฟฟ้า = กำลังไฟฟ้า x เวลา

                                                                        1000

กำลังไฟฟ้า = 2000 วัตต์, เวลา = 5 ชั่วโมง

                     แทนค่า       พลังงานไฟฟ้า = 2000 x 50 = 10

                                                                        1000              

 งานวิจัย

การศึกษาความคุ้มค่าของโครงการเปลี่ยนหลอดไฟฟ้า

การศึกษาความคุ้มค่าของโครงการเปลี่ยนหลอดไฟฟ้าเพื่อความมั่นคงด้านพลังงาน เป็นโครงการเปลี่ยนหลอดไฟฟ้าเพื่อความมั่นคงด้านพลังงาน เป็นโครงการประหยัดไฟ โดย ได้ทบทวนถึงประเภทของหลอดไฟที่ใช้ อยู่จึงได้จัดทำโครงการเปลี่ยนหลอดไฟฟ้าเพื่อความ มั่นคงด้านพลังงานขึ้น โดยคำนึงถึงการประหยัดพลังงานเพื่อให้เข้ากับภาวะโลกร้อน และด้วย เทคโนโลยีที่ก้าวหน้าในปัจจุบัน ที่ได้มีการผลิตหลอดประหยัดไฟ ซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ใช้กระแสไฟฟ้าน้อยกว่า แต่ให้ความสว่างมากกว่าหลอดไส้ร้อนแบบธรรมดา โครงการประหยัดไฟดังกล่าว จึงได้เกิดขึ้น โดยโครงการได้กำหนดใช้หลอดประหยัดไฟ เป็นหลอดประหยัดไฟแบบหลอด ฟลูออเรสเซนต์ เบอร์ 5 หรือ T5 คือหลอดที่ประหยัดไฟมากที่สุดในปัจจุบัน ด้วยเทคโนโลยีล่าสุด หลอดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลง ใช้กำลังไฟเพียง 28 watt แต่ให้ความสว่างมากกว่าหลอดผอม T8 (มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 8 หุน) 36watt ในปัจจุบัน ในขณะที่กำลังไฟน้อยลง แต่ให้แสงสว่างที่มากกว่าเดิม โดยจำนวนหลอดที่ต้องการเข้าร่วมโครงการ 4,000 หลอด ผลการคำนวณมูลค่าปัจจุบันสุทธิ (Net Present Value: NPV) กรณีฐาน ซึ่งคือผลต่างระหว่างมูลค่าปัจจุบันของผลประโยชน์ตลอดอายุโครงการ กรณีฐาน (= 0) กับมูลค่าปัจจุบันของต้นทุนตลอดอายุโครงการ กรณีฐาน โดยในการคำนวณ NPV กำหนดให้อัตราคิดลดเท่ากับอัตราดอกเบี้ยร้อยละ 8 ผลการคำนวณปรากฏว่า NPV ของโครงการเปลี่ยนหลอดไฟฟ้าเพื่อความมั่นคงด้านพลังงาน กองดุริยางค์ทหารบก กรณีฐาน มีค่าเท่ากับ -12,604,704.05 บาท85 ผลการคำนวณมูลค่าปัจจุบันสุทธิ (Net Present Value: NPV) กรณีมีโครงการ ซึ่งคือ ผลต่างระหว่างมูลค่าปัจจุบันของผลประโยชน์ตลอดอายุโครงการ กรณีมีโครงการ (= 0) กับมูลค่าปัจจุบันของต้นทุนตลอดอายุโครงการ กรณีมีโครงการ โดยในการคำนวณ NPV กำหนดให้อัตราคิดลดเท่ากับอัตราดอกเบี้ยร้อยละ 8 ผลการคำนวณปรากฏว่า NPV ของโครงการเปลี่ยนหลอดไฟฟ้าเพื่อความมั่นคงด้านพลังงาน กองดุริยางค์ทหารบก กรณีมีโครงการ มีค่าเท่ากับ -9,832,475.46 บาทผลการวิเคราะห์ความอ่อนไหว โดยการคำนวณความคุ้มค่าของโครงการเปลี่ยนหลอดไฟฟ้าเพื่อความมั่นคงด้านพลังงาน กรณีโครงการเกิดการประหยัดเพียงร้อยละ 15 พบว่ามูลค่าปัจจุบันสุทธิ กรณีโครงการเกิดการประหยัดเพียงร้อยละ 15ซึ่งคือ ผลต่างระหว่างมูลค่าปัจจุบันของผลประโยชน์ตลอดอายุโครงการ โครงการเกิดการประหยัดเพียงร้อยละ 15 กับมูลค่าปัจจุบันของต้นทุนตลอดอายุโครงการ โครงการเกิดการประหยัดเพียงร้อยละ 15 โดยในการคำนวณ NPV กำหนดให้อัตราคิดลดเท่ากับอัตราดอกเบี้ยร้อยละ 8 ผลการคำนวณปรากฏว่า NPVของโครงการเปลี่ยนหลอดไฟฟ้าเพื่อความมั่นคงด้านพลังงาน โครงการเกิดการ ประหยัดเพียงร้อยละ 15 มีค่าเท่ากับ -10,173,230.74 บาท

บทที่ 3 การทดลอง

อุปกรณ์

1.แบตเตอรี่ 12 V

2.หลอดไส้ 60 W

3.หลอดนีออน 61 W

4.หลอดตะเกียบ 11 W

วิธีทำการทดลอง

1. นำหลอดไส้ขนาด 60 W มาต่อเข้ากับแบตเตอรี่ 12V

จากนั้นสังเกตความสว่าง วัดอุณหภูมิ แล้วบันทึกผล

2. นำหลอดนีออนขนาด 61 W มาต่อเข้ากับแบตเตอรี่ 12V

จากนั้นสังเกตความสว่าง วัดอุณหภูมิ แล้วบันทึกผล

3. นำหลอดตะเกียบขนาด 11 W มาต่อเข้ากับแบตเตอรี่ 12V

บทที่ 4 ตารางบันทึกผล

ชนิดของหลอดไฟ	ความสว่าง	อุณหภูมิ
หลอดไส้ 60 W	หลอดไส้มีความสว่างมาก แต่ยังไม่มากสุด และยังมีสีส้ม
หลอดนีออน 61 W	หลอดนีออนมีความสว่างมากที่สุด และมีแสงสีขาว
หลอดตะเกียบ 11 W	หลอดตะเกียบมีความสว่างน้อยที่สุด และมีแสงสีขาว

บทที่ 5 สรุปผลการทดลอง

สรุปผลการทดลอง

หลอดไฟแต่ล่ะชนิดจะมีความสว่างไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับ  ปริมาณวัตต์ ขนาด และรูปร่างลักษณะชองหลอดไฟ หลอดไฟที่มีสว่างที่สุดที่นำมาทดลอง คือ1.หลอดนีออน 2.หลอดไส้ และ 3.หลอดตะเกียบ

ภาคผนวก

	แบตเตอรี่ 12 W

                           หลอดไส้ 60 W

 

หลอดนีออน 61 W                                                                                        

 

               

หลอดตะเกียบ 11 W