1. มาตรฐาน/ตัวชี้วัด

1.1  ตัวชี้วัด

      ว 4.1 ม.2/5  ใช้ความรู้ และทักษะเกี่ยวกับวัสดุ อุปกรณ์ เครื่องมือ กลไก ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อแก้ปัญหาหรือพัฒนางานได้อย่างถูกต้อง เหมาะสม และปลอดภัย 

2. จุดประสงค์การเรียนรู้

1. บอกสมบัติของวัสดุแต่ละประเภทได้ถูกต้อง (K)

     2. เลือกวัสดุที่ใช้ในการสร้างชิ้นงานแต่ละประเภทได้อย่างเหมาะสม (K)

3. บอกความแตกต่างของวัสดุศาสตร์และวัสดุวิศวกรรมได้ (K)

   4. วางแผนพัฒนาผลิตภัณฑ์ได้อย่างถูกต้อง เหมาะสม และปลอดภัย (P)

5. เล็งเห็นถึงความสำคัญของการเลือกวัสดุแต่ละประเภทในการพัฒนาชิ้นงาน (A)

เครื่องกลในการสร้างชิ้นงาน

เครื่องกล (Mechanical) เป็นเครื่องมือที่สร้างขึ้นมาเพื่อช่วยผ่อนแรงหรืออำนวยความสะดวกในการทำงานโดยออกแรงเพียงเล็กน้อย ก็สามารถยกของที่มีน้ำหนักมากๆ ได้

เครื่องกลอย่างง่าย มี 6 ประเภท ประกอบด้วย รอก คาน ล้อและเพดาน พื้นเอียง ลิ่ม และสกรู

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราเร็วของเสียง 

1. ชนิดของตัวกลาง 

เสียงอาศัยตัวกลาง ดังนั้น เมื่อเปลี่ยนตัวกลางจากอากาศเป็นของแข็ง หรือของเหลว จะทำให้มีอัตราเร็วของเสียงที่เดินทางไปตามตัวกลางที่อุณหภูมิเดียวกัน จะแตกต่างกัน ดังนี้

2.  อุณหภูมิ อัตราเร็วเสียงจะแปรผัน เพราะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจะทำให้อนุภาคตัวกลางมีพลังงานจลน์มากขึ้น การอัดตัวและขยายตัวจะเกิดได้เร็วขึ้น ทำให้เสียงเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วเสียงกับอุณหภูมิ 

อุปกรณ์ที่ทำให้เกิดเสียง 

อุปกรณ์ที่ทำให้เกิดเสียงมีอยู่มากมาย เช่น เครื่องดนตรี ระฆัง การพูดคุย โดยมีหลักการที่เหมือนกันก็คือ เสียงต้องการตัวกลางในการเดินทางมาถึงผู้ฟัง ดังนั้น เราจึงควรศึกษาเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดเสียงว่ามีการทำงานอย่างไรจึงทำให้เกิดเสียงขึ้นมาได้

ยกตัวอย่างอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดเสียง

ลำโพง (อังกฤษ: loudspeaker, speaker) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเชิงกลอย่างหนึ่ง ทำหน้าที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นเสียง มีด้วยกันหลายแบบ คำว่า ลำโพงมักจะเรียกรวมกัน ทั้งดอกลำโพง หรือตัวขับ (driver) และลำโพงทั้งตู้ (speaker system) ที่ประกอบด้วยลำโพงและวงจรอิเล็กทรอนิกส์สำหรับแบ่งย่านความถี่ (Crossover Network)

ลำโพงนับเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในระบบเครื่องเสียง โดยมีขนาดตั้งแต่เล็กเท่าปลายนิ้ว จนถึงใหญ่ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางนับสิบนิ้ว โดยมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน และให้เสียงที่แตกต่างกันด้วย

ตัวลำโพง

ส่วนประกอบของลำโพง

ประกอบด้วย โครงลำโพงและ จะมีแม่เหล็กถาวรติดอยู่ พร้อมเหล็กปะกับบน-ล่าง ซึ่งจะมีแกนโผล่ขึ้นมาด้านบนทำให้เกิดเป็นช่องว่างแคบๆ เป็นวงกลมเราเรียกว่าช่องแก็ปแม่เหล็ก (Magnetic Gap) ซึ่งแรงแม่เหล็กทั้งหมดจะถูกส่งมารวมกันอย่างหนาแน่นที่ตรงนี้ ถ้าแม่เหล็กมีขนาดเล็กก็ให้แรงน้อย (วัตต์ต่ำ) ขนาดใหญ่ก็มีแรงมาก (วัตต์สูง) ในปัจจุบันจะมีลำโพงที่ออกแบบให้มีวัตต์สูงเป็นพิเศษ โดยใช้แม่เหล็กขนาดใหญ่ และบางแบบจะซ้อน 2 หรือ 3 ชั้น จะได้วัตต์สูงขึ้นอีกมาก

หลักการทำงานของลำโพง

เมื่อมีการป้อนสัญญาณไฟฟ้าให้กับขดลวดเสียงของลำโพงหรือมีการนำลำโพงไปต่อกับ เครื่องขยายสัญญาณเสียงจะมีสัญญาณเสียงออกมาที่ลำโพงหลักการคือ เมื่อมีสัญญาณไฟฟ้าป้อนเข้ามาจะเกิดเส้นแรงแม่เหล็กเกิดขึ้นโดยรอบอำนาจ ของเส้นแรงแม่เหล็กจะดูดและผลักกับเส้นของแม่เหล็กถาวรตามสัญญาณไฟฟ้าที่ได้จากความถี่เสียง ซึ่งมีความถี่เสียงตั้งแต่ 10 Hz - 20 KHz ที่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสตลอดเวลาทำให้กรวยกระดาษที่ยึดติดกับขดลวดเสียงเกิดการเคลื่อนที่ดูด และผลักอากาศ จึงเกิดเป็นคลื่นเสียงขึ้น ส่วนสำคัญที่สุดของเครื่องเล่นเหล่านี้ก็คือลำโพง โดยหน้าที่สำคัญสุดของลำโพงคือ เปลี่ยนสัญญาณทางไฟฟ้าที่ได้มาจากเครื่องขยายเป็นสัญญาณเสียง ลำโพงที่ดีจะต้องสร้างเสียงให้เหมือนกับต้นฉบับเดิมมากที่สุด โดยมีการผิดเพี้ยนน้อยที่สุด เสียงเป็นคลื่นตามยาว เสียงแหลมและทุ้มขึ้นกับความถี่ ส่วนสียงดังหรือค่อยขึ้นอยู่กับขนาดแอมพลิจูดของคลื่นนั้น

ลักษณะการทำงานของลำโพง

การทำงานของคอยส์เสียงใช้หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า โดยได้จากกฎของแอมแปร์ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าไปในขดลวดหรือคอยส์ ภายในคอยส์จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นซึ่งจะเหนี่ยวนำให้แท่งเหล็กที่สอดอยู่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าปกติแม่เหล็กจะมีขั้วเหนือและขั้วใต้ ถ้านำแม่เหล็กสองแท่งมาอยู่ใกล้ๆกัน โดยนำขั้วเดียวกันมาชิดกันมันจะผลักกัน แต่ถ้าต่างขั้วกันมันจะดูดกันด้วยหลักการพื้นฐานนี้ จึงติดแม่เหล็กถาวรล้อมคอยส์เสียงและแท่งเหล็กไว้ เมื่อมีสัญญาณทางไฟฟ้าหรือสัญญาณเสียงที่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับป้อนสัญญาณให้กับคอยส์เสียงขั้วแม่เหล็กภายในคอยส์เสียงจะเปลี่ยนทิศทางตามสัญญาณสลับที่เข้ามา ทำให้คอยส์เสียงขยับขึ้นและลงซึ่งจะทำให้ใบลำโพงขยับเคลื่อนที่ขึ้นและลงด้วยไปกระแทกกับอากาศเกิดเป็นคลื่นเสียงขึ้น

ประเภทของลำโพง

ทวีทเตอร์ คือลำโพงที่มีขนาดเล็กสุดของตู้ลำโพงออกแบบมาเพื่อให้เสียงที่มีความถี่สูง

มิดเรนจ์ คือลำโพงขนาดกลางของตู้ลำโพงถูกออกแบบมาเพื่อให้เสียงในช่วงความถี่เป็นกลางๆ คือไม่สูงหรือไม่ต่ำมากเกินไป

วูฟเฟอร์ คือลำโพงที่มีขนาดใหญ่สุดของตู้ลำโพงออกแบบมาเพื่อให้เสียงที่มีความถี่ต่ำ

ซับวูฟเฟอร์ คือลำโพงที่ทำหน้าที่ขับความถี่เสียงต่ำสุด มักมีตู้แยกต่างหาก และใช้วงจรขยายสัญญาณในตัว

Buzzer บลัซเซอร์

Buzzer บลัซเซอร์  คือ ลำโพงแบบแม่เหล็กหรือ แบบเปียโซที่มีวงจรกำเนิดความถี่ (oscillator ) อยู่ภายในตัว ใช้ไฟเลี้ยง 3.3 - 5V สามารถสร้างเสียงเตือนหรือส่งสัญญาณที่เป็นรูปแบบต่างๆ เราอาจจะเคยได้ยินเสียงบลัซเซอร์อยู่บ่อยๆ เช่น เสียง ปี๊บที่อยู่ในคอมพิวเตอร์ก็ใช้บลัซเซอร์ในการส่งสัญญาณให้ทราบสถานะของคอมพิวเตอร์ให้ทราบว่ามีปัญหาอะไร

2. แบบขนาน  ( Parallel Circuit )

เป็นการนำเอาต้นของเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกๆ ตัวมาต่อรวมกัน และต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดที่จุดหนึ่ง นำปลายสายของทุกๆ ตัวมาต่อรวมกันและนำไปต่อกับแหล่งกำเนิดอีกจุดหนึ่งที่เหลือ

ซึ่งเมื่อเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละอันต่อเรียบร้อยแล้วจะกลายเป็นวงจรย่อย กระแสไฟฟ้าที่ไหลจะสามารถไหลได้หลายทางขึ้นอยู่กับตัวของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่นำมาต่อขนานกัน ถ้าเกิดในวงจรมีเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวหนึ่งขาดหรือเปิดวงจร

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่เหลือก็ยังสามารถทำงานได้ ในบ้านเรือนที่อยู่อาศัยปัจจุบันจะเป็นการต่อวงจรแบบนี้ทั้งสิ้น

คุณสมบัติที่สำคัญของวงจรขนาน

2.1 กระแสไฟฟ้ารวมของวงจรขนาน จะมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าย่อยที่ไหลในแต่ละสาขาของวงจรรวมกัน

2.2 แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมส่วนต่างๆ ของวงจร จะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่แหล่งกำเนิด

2.3 ความต้านทานรวมของวงจร จะมีค่าน้อยกว่าความต้านทานตัวที่น้อยที่สุดที่ต่ออยู่ในวงจร

ความรู้เกี่ยวกับการต่อหลอดไฟฟ้าเข้ากับวงจรไฟฟ้าในบ้าน

การต่อแบบอนุกรม

1. ถ้าไส้หลอด A หรือ B หรือ C ขาด จะไม่ครบวงจร หลอดไฟฟ้าที่เหลือจะดับ

2. หลอดไฟฟ้า A หรือ B หรือ C สว่างเท่ากัน แต่สว่างน้อยกว่าแบบขนาน

การต่อแบบขนาน

1. ถ้าไส้หลอด A ขาด หลอด B และ C ยังครบวงจร จึงยังคงสว่างอยู่ หรือถ้าไส้หลอด B ขาด หลอด A และ C ยังคงสว่างอยู่

2. หลอดไฟ A B และ C สว่างเท่ากันถ้าหลอดขนาดเท่ากัน สว่างมากกว่าต่อแบบอนุกรม

การต่อหลอดไฟ
การต่อหลอดไฟหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าควรต่อแบบขนาน เนื่องจากมีข้อดีดังนี้
1. เครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละอย่างได้รับความต่างศักย์เท่ากันทั้งหมดตรงตามที่กำหนดไว้ทีเครื่องใช้ไฟฟ้า
2. สามารถปิด – เปิดสวิตช์เฉพาะเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดนั้น
3. ความต้านทานในวงจรน้อย กระแสไฟฟ้าจึงไหลผ่านได้มาก

การต่อวงจรไฟฟ่าแบบขนาน

เราจะพบเห็นการนำเอาวิธีการต่อวงจรไฟฟ้าแบบขนานไปใช้ในการต่อเป็นไฟประดับตามสถานที่ต่าง ๆ โดยจะมีการต่อวงจรไฟฟ้าในสองลักษณะ คือ วงจรอนุกรม และวงจรผสม มารวมให้เป็นวงจรเดียวกัน ซึ่งสามารถแบ่งตามลักษณะของการต่อได้ 2 ลักษณะดังนี้

1. วงจรผสมแบบอนุกรม-ขนาน เป็นการนำเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลดไปต่อกันอย่างอนุกรมก่อน แล้วจึงนำไปต่อกันแบบขนานอีกครั้งหนึ่ง

2. วงจรผสมแบบขนาน-อนุกรม เป็นการนำเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลดไปต่อกันอย่างขนานก่อน แล้วจึงนำไปต่อกันแบบอนุกรมอีกครั้งหนึ่ง