บทที่ 2

เอกสารประกอบการเรยี น แผนการเรียนท่ี 2 เร่ือง วธิ ีการกาเนิดแรงดนั ไฟฟ้าและผลทไ่ี ดร้ บั จากกระแสไฟฟ้า วธิ ีการกาเนดิ แรงดงั ไฟฟา้ แบบต่าง ๆ โดยท่วั ไปไฟฟา้ เกดิ ขนึ้ หลายวิธดี ว้ ย แต่วิธีท่สี าคญั ซงึ่ ทาใหเ้ กดิ ไฟฟ้าไดน้ นั้ พอสรุปไดด้ งั นี้ ไฟฟ้าเกดิ จากการขดั สี เกิดจากการทีว่ ตั ถุสองชนิดทต่ี า่ งกนั มาขดั สกี นั ทาใหว้ ตั ถชุ นิดหน่ึงเสียอเิ ลคตรอนใหก้ บั วตั ถอุ ีกชนดิ หน่ึง วตั ถทุ ่ีเสยี อิเลคตรอนมปี ระจุไฟฟา้ เป็นบวก วตั ถุท่ีไดร้ บั อเิ ลคตรอนเพ่ิมขนึ้ กจ็ ะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ถา้ นา แท่งยางไปทดสอบกบั เคร่อื งมอื วดั ทางไฟฟ้าสถติ ซ่งึ เรยี กวา่ อเิ ลคโทรสโคป จะพบว่าแทง่ ยางมีประจุไฟฟา้ เป็น ลบ ไฟฟ้าทเ่ี กิดจากปฏิกรยิ าเคมี ไดม้ าจากการทดลองทเี่ รยี กว่า วอลเลอกิ เซลล์ ซึ่งประกอบดว้ ยแท่งทองแดงกบั สงั กะสจี มุ่ ลงในกรด กามะถนั ซงึ่ ใชท้ าเป็นสารละลายอเิ ลคโทรไลต์ โลหะสองชนิดนที้ าปฏิกริยาเคมีกบั กรดกามะถนั เกิดไฟฟา้ ขึน้ ซึ่งเป็นไฟฟ้ากระแสตรงโดยมีสงั กะสเี ป็นขว้ั ลบ และทองแดงเป็นขวั้ บวก สามารถนาไปทดลองกบั หลอดไฟเลก็ ๆ ซ่งึ จาทาใหห้ ลอดไฟตดิ ได้ ต่อมาวิวฒั นาการเป็น เซลลแ์ หง้ กบั แบตเตรร์ ี่ - เซลลแ์ หง้ (Dry cell ) ประกอบดว้ ยกระป๋ องสงั กะสที าเป็นขว้ั ลบ และมแี ทง่ คารบ์ อนอยู่ กลางเป็นขว้ั บวก ส่วนสารละลายอิเลคโทรไลตใ์ ชส้ ารละลายแอมโมเนียมคลอไลคผ์ สม กบั แมงกานสี ไดออกไซค์ ที่กน้ กระป๋ องมียางกน้ั เพ่อื ไม่ใหแ้ ท่งคารบ์ อนแตะกน้ กระป๋ อง สว่ นดา้ นบนใส่ขเี้ ลื่อยหรือยางมะตอยปิดแลง้ ปิดฝาครอบแทง่ คารบ์ อน - เซลลป์ ฐมภมู ิ ( Primary Cell) เมือ่ นาโลหะสองชนดิ ทีแ่ ตกต่างกนั เชน่ สงั กะสกี บั ทองแดง จุ่มลงในสารละลายอิเลคโทรไลตโ์ ลหะทงั้ สองจะทาปฏกิ รยิ าเคมีกบั สารละลายอเิ ลคโทร ไลต์ โดยอิเลคตรอนจากทองแดงจะถูกดดู เขา้ ไปในขว้ั ของสงั กะสี เมื่อทองแดงขาดประจุ ลบจะเปล่ยี นความต่างศกั ยเ์ ป็นขวั้ บวกทนที สว่ นสงั กะสจี ะเป็นขว้ั ลบตามความต่างศกั ย์ นน้ั เอง การถ่ายเทอเิ ลคตรอนท่ีเกิดขนึ้ ซง่ึ เรยี กวา่ มกี ารไหลของกระแสไฟฟ้านนั้ เอง และ ถา้ ปลอ่ ยใหม้ ีการไหลของกระแสไฟฟ้าเรอื่ ย ๆ จะปรากฏวา่ แท่งสงั กะสที เ่ี ป็นขวั้ ลบจะเกิด

การสึกกรอ่ ยไปทีละนอ้ ย ส่วนแท่งทองแดงจะมีฟองอากาศอยู่รอบ ๆ การทางานจะไม่ เกดิ ขนึ้ อกี ต่อไป ไมส่ ามารถจ่ายไฟฟา้ ได้ เราเรยี กวงจรแบบนวี้ ่า เซลลต์ าย (Dead Cell) - เซลลท์ ตุ ยิ ภมู ิ(Secondary Cell) เป็นเซลลท์ เ่ี มอ่ื ใชไ้ ฟหมดแลว้ สามารถอดั ไฟใหมไ่ ด้ โดยท่วั ไปจะมพี นื้ ทเ่ี ป็นแผน่ โลหะใหญม่ ากเพอื่ ทาปฏิกริยาเคมมี ากทีส่ ดุ ดงั นนั้ กระไฟกจ็ ะ มากตามพนื้ ท่ีโลหะ ระหว่างแผน่ ลบและแผน่ บวกจะมีฉนวนกน้ั ซง่ึ อาจเป็นแกว้ พรุนซ่ึง สามารถใหส้ ารละลายอิเลคโทรไลตผ์ ่านได้ ขว้ั บวกและขว้ั ลบทตี่ อ่ ยึดกบั ฝายางทก่ี น้ั กรด ได้ และยงั มีรูสาหรบั เตมิ นา้ กลน่ั ใหก้ บั สารละลายอเิ ลคโทรไลตไ์ ดอ้ ีกดว้ ย เพราะขณะทใี่ ช้ งานสารละลายจะระเหยไป และยงั เป็นทางปล่อยกา๊ ซทเ่ี กดิ จากขว้ั บวกไปสภู่ ายนอก แบตเตอรร์ ่ี (Battary) คือเซลลท์ ุตยิ ภมู ิตง้ั แต่สองเซลลม์ าตอ่ กนั เม่อื ใชไ้ ฟหมดแลว้ สามารถอดั ไฟใหม่ ไดอ้ ีก แบตท่วั ไปมกั จะมีสามชอ่ งหรอื หกชอ่ งต่ออนกุ รมกนั แตล่ ะช่องจะไดไ้ ฟสองโวลท์ ถา้ 3 ชอ่ งกไ็ ด้ 6 โวลท์ เซลลไ์ ฟฟ้าชนดิ นจี้ ะใหก้ ระแสไฟสงู กว่าเซลลแ์ หง้ และใชไ้ ดน้ านกว่า แบตเตอรส่ี ว่ นมากเป็น ชนิดกรด แต่มีอกี ชนิดหนง่ึ คือ ชนดิ ดา่ ง ซึง่ ขอ้ ดบี างอยา่ งท่ีดกี ว่าชนดิ กรด เชน่ ไม่กดั แบตเตอรี่ และตวั รถ แบตเตอรี่ทง้ั สองชนดิ รวมเรียกวา่ แบตเตอรี่เปี ยก หรือ แอคมู เู ลเตอร์ เมอ่ื ใชไ้ ฟหมดแลว้ สามารถอดั ไฟเขา้ ใหม่ได้ ไฟฟา้ ท่ีเกดิ จากความรอ้ น เคร่ืองมอื ทใี่ ชใ้ นการทดลองนเี้ รยี กว่า เทอรโ์ มคัปเปิ ล ซ่งึ ประกอบดว้ ยทองแดงและแผ่นเหลก็ ตดิ กนั ตรงปลายของแทง่ โลหะทงั้ สองมีสายตอ่ ไปหาเครื่องมอื วดั แรงดนั ไฟฟา้ เมอ่ื มีความรอ้ นเผาอเิ ลคตรอนจะไหล ออกจากแผ่นทองแดงผ่านโวลทม์ ิเตอรก์ ลบั มายงั แผน่ เหลก็ แลว้ ไหลวนเช่นเดมิ ตราบท่ียงั รอ้ นอยู่ ซง่ึ สงั เกตจาก เขม็ โวลทม์ เิ ตอรจ์ ะเบนขนึ้ นนั้ แสดงวา่ มีแรงดนั ไฟฟ้า ไฟฟ้าที่เกดิ จากแสงสว่าง สารบางชนิดเม่ืออยู่ในท่ีมืดจะไมแ่ สดงปฏิกริยาใด ๆ ออกมา แต่เม่อื ถกู แสงแดดแลว้ สารนนั้ สามารถ ปล่อยอเิ ลคตรอนไดเ้ ป็นเวลาหลายสิบปี นกั วิทยาศาสตรพ์ ยายามทจี่ ะเปลย่ี นแปลงพลงั งานแสงแดดใหเ้ ป็น พลงั งานไฟฟ้า แต่ยงั นามาใชป้ ระโยชนไ์ ดน้ อ้ ยมาก เชน่ โฟโตวอลเทอกิ เซลล์ ซ่ึงประกอบดว้ ยวตั ถุวางเป็นชนั้ ๆ เมอ่ื ถูกกบั เมื่ออเิ ลคตรอนทเ่ี กดิ ขนึ้ จะว่งิ จากดา้ นบนไปสโู่ วลทม์ ิเตอรแ์ ลว้ ไหลกลบั มาชน้ั ลา่ ง เมอ่ื ดเู ขม็ โวลท์ มิเตอรจ์ ะเหน็ ไดอ้ ย่างชดั เจนวา่ มกี ระแสไฟฟ้าเกดิ ขนึ้ ยงั มหี ลอดอกี ชนดิ หนงึ่ ท่เี รยี กวา่ หลอดโฟโตวอลเทอิก เซลล์ ( อเิ ลคตริกอาย หรอื พี อี เซลล์ ) ซง่ึ ใชม้ ากในวงการอตุ สาหกรรม

ไฟฟา้ ทเ่ี กดิ จากแรงกดดนั เมือ่ เราพดู ในไมโครโฟน หรอื โทรศพั ทแ์ บบตา่ ง ๆ คลน่ื ของความแรงกดดนั ของพลงั งานเสยี งจะทาให้ แผ่นของไดอะแฟรมเคล่ือนไหว ซึง่ แผน่ ไดอะแฟรมจะไปทาใหข้ ดลวดเคล่อื นทผ่ี ่านสนามแมเ่ หลก็ จึงทาใหเ้ กดิ พลงั งานไฟฟา้ ซึง่ ถกู ส่งไปตามสายจนถงึ เครื่องรบั เพราะฉะนนั้ หลกั การกค็ ือเปลย่ี นคลืน่ แรงกดของเสยี งใหเ้ ป็น ไฟฟ้าโดยตรงน่นั เอง ไฟฟา้ ท่ีเกิดจากอานาจแม่เหลก็ เม่อื นาแท่งแมเ่ หล็กเคลอื่ นทีผ่ ่านขดลวด หรอื นาขดลวดเคลอื่ นทผี่ ่านสนามแมเ่ หล็ก จะเกิด แรงดนั ไฟฟ้าเหนย่ี วนาขนึ้ ในขดลวด และยงั สรุปไดอ้ กี ว่า - จานวนขดลวด ถา้ จานวนขดลวดมากกจ็ ะเกดิ แรงดนั ไฟฟา้ เหนย่ี วนามาก - จานวนเสน้ แรงแมเ่ หล็ก มจี านวนมากกจ็ ะเกดิ แรงดันไฟฟา้ เหนยี่ วนามาก - ความเร็วในการเคล่ือนท่ีของแม่เหลก็ ถา้ เคลอ่ื นทเี่ ร็วก็จะเกิดไฟฟ้าเพมิ่ ขนึ้ ซง่ึ ตอ่ มาไดน้ าหลกั การมาพฒั นาเป็นเครอื่ งกาเนดิ ไฟฟา้ ทราบมาแลว้ ว่า การทาใหแ้ รงดนั ไฟฟา้ นน้ั ทาไดห้ ลายวิธี และในทานองเดยี วกนั เม่อื มกี ระแสไหลผา่ น วตั ถุใด ๆ ก็ตาม อาจทาใหเ้ กดิ ผลต่าง ๆ ดงั ต่อไปนี้ 1. กระแสไฟฟา้ ทาใหเ้ กิดปฏกิ ริยาเคมี เน่อื งจากแรงระหวา่ งประจุไฟฟ้าเป็นแรงยดึ เหนยี่ วทางเคมีของสารประกอบ กระแสไฟฟ้าสามารถแยก สารประกอบออกมาในสภาวะปกติ เรยี กว่า การอเิ ลคโตรไลซิส และนาหลกั การนไี้ ปใชใ้ นการชุบ โลหะ 2. กระแสไฟฟ้าทาใหเ้ กิดแรงดนั แรงกดดนั ทไ่ี ปกระทากบั ผลึก สามารถทาใหเ้ กิดแรงดนั ไฟฟ้าได้ ในทางกลบั กนั เม่อื ปอ้ นแรงดนั ไฟฟ้า ใหก้ บั ผลกึ กจ็ ะทาใหผ้ ลึกเกิดการบดิ งอได้ เน่อื งจากไฟฟา้ จะทาใหเ้ กดิ แรงกระทาต่อโครงสรา้ งของ อะตอมและเปลย่ี นรปู รา่ งของผลกึ แผ่นไดอะแฟรมจะเกดิ การส่นั ทาใหเ้ กิดคลน่ื เสียง หูสามารถรบั ฟัง ได้ 3. กระแสไฟฟ้าทาใหเ้ กิดความรอ้ น

จะเหน็ วา่ กระแสไฟฟ้าเมอื่ ไหลผา่ นความตา้ นทานจะเกดิ ความรอ้ นขนึ้ ความรอ้ นจะมากหรอื นอ้ ยจะ ขนึ้ อยกู่ บั ความตา้ นทาน โลหะท่เี ป็นตวั นาท่ีเลวจะมคี ่าความตา้ นทานมาก เชน่ นิโครม เมือ่ มี กระแสไฟฟา้ ไหลผ่านเขา้ ไปจะเกดิ ความรอ้ นขนึ้ ทาใหร้ อ้ นและแดง หลกั การนนี้ าไปใชท้ าเป็นเตารดี เตาไฟฟา้ 4. กระแสไฟฟ้าทาใหเ้ กดิ แสงสวา่ ง เมอ่ื กระแสไฟฟ้าไหลผ่านความตา้ นทานจะมีความรอ้ นก็สามารถเปล่งแสงได้ การเปล่งของแสงกจ็ ะมี ความรอ้ นเกดิ ขนึ้ ดว้ ย นค่ี อื หลกั การทางานของหลอดไส(้ Incandescent Lamp)และยงั นาหลกั การ ทางานเชน่ นมี้ าดดั แปลงเพอื่ สรา้ งหลอดไฟฟา้ ทใ่ี หแ้ สงสวา่ งมาก ๆ ได้ เช่น( Fluorescent Lamp) เป็น หลอดทใ่ี หแ้ สงนวล ภายในมปี รอทอยู่ เม่ือมกี ระแสไฟฟ้าไหลผา่ นจะแตกตวั เป็นไอออนและปลอ่ ยแสง อลุ ตราไวโอเลต ซง่ึ แสงนจี้ ะไปกระทบกบั สารพวกฟอสเฟอรท์ ี่เคลอื บผิวของหลอดไฟฟา้ ทาใหแ้ สง ออกมาเป็นสนี วล 5. กระแสไฟฟ้าทาใหเ้ กดิ อานาจแม่เหลก็ เมอ่ื ผา่ นกระแสไฟฟา้ เขา้ สตู่ วั นาไฟฟ้าจะเกดิ สนามแมเ่ หลก็ ขนึ้ รอบ ๆ ตวั นานน้ั ถา้ ขดตวั นาใหเ้ ป็นขด อยู่รอบแกนเหลก็ จะทาใหแ้ กนเหลก็ เหล็กอนั นนั้ เป็นแมเ่ หลก็ ขนึ้ มาได้ จากหลกั การนมี้ าพฒั นาเป็น มอเตอรไ์ ฟฟา้ กระดิ่งไฟฟ้า และอปุ กรณค์ วบคมุ วงจรต่าง ๆ แรงดนั ไฟฟ้า แรงดนั ไฟฟ้ามหี นว่ ยเป็นโวลท์ ใชต้ วั ยอ่ วา่ V แรงดนั ไฟฟา้ 1 โวลท์ หมายถึง แรงดนั ทที่ าใหก้ ระแสไฟฟา้ 1 แอมแปรไ์ หลผ่านเขา้ ไปในความตา้ นทาน 1 โอหม์ กระแสไฟฟ้า การไหลของอิเลคตรอนในตวั นาไฟฟ้านน้ั เรียกว่ากระแส มีหนว่ ยวดั เป็นแอมแปร์ ตวั ยอ่ A กระแส 1 แอมแปร์ คอื กระแสที่ไหลผ่านตวั นาไฟฟา้ สองตวั ทว่ี างขนานกนั โดยมรี ะยะหา่ งกนั 1 เมตร แลว้ ทาใหเ้ กดิ แรงในแต่ละตวั นา เทา่ กบั 2x10 นวิ ตวั ต่อเมตร ความตา้ นทานไฟฟ้า คอื การตา้ นทานการไหลของไฟฟ้าซงึ่ มีหน่วยวดั เป็น โอหม์ คอื ความตา้ นทานตอ่ กระแส 1 แอมแปรท์ ี่ไหลผ่านอปุ กรณไ์ ฟฟ้า แลว้ ทาใหเ้ กดิ กาลงั ไฟฟา้ 1 วตั ต์

ใบงาน แผนการเรยี นที่ 2 เรอื่ ง วิธีการกาเนิดแรงดนั ไฟฟา้ และผลท่ไี ดร้ บั จากกระแสไฟฟ้า ตอนท่ี 1 จงตอบคาถามต่อไปนี้ 1. การทดลองของนกั วิทยาศาสตร์ ช่ือ วอลตา เรียกวา่ อะไร 2. ไฟฟ้าในอากาศเป็นไฟฟ้าทม่ี ปี ระจแุ บบใด 3. การทดลองไฟฟา้ ทเ่ี กดิ จากปฏกิ รยิ าเคมี ระหว่างสงั กะสีกบั ทองแดง โลหะเป็นขว้ั ลบ 4. ถา่ นไฟฉายหรอื เซลลแ์ หง้ ส่วนทเ่ี ป็นขว้ั บวกคือส่วนใด 5. แบตเตอรร์ ีจ่ วนจะหมดไฟ เราเตมิ อะไรลงในแบตเตอรร์ ี่ 6. การทดลองเทอรโ์ มคปั เปิล เป็นการทดลองไฟฟา้ ทเี่ กดิ จากอะไร 7. วงจรปอ้ งกนั ขโมยทาจาก โฟโตเซลล์ เป็นผลจากการเกดิ ไฟฟาดว้ ยวธิ ีใด 8. ผลที่ไดจ้ ากการทดลองไฟฟ้า ซงึ่ เกิดจากแรงดนั ทาใหเ้ กดิ ส่งิ ประดษิ ฐช์ นดิ ใด 9. เขม็ เครอ่ื งเล่นจานเสยี งบางชนิด ไดห้ ลกั การมาจากการเกดิ ไฟฟ้าดว้ ยวธิ ีใด 10. ไฟฟ้าในขดลวดสนามแมเ่ หลก็ จะเกดิ ขนึ้ ไดม้ าหรือนอ้ ยขนึ้ อยู่กบั อะไร ตอนท่ี 2 ข้อความต่อไปน้ถี ูกหรอื ผิด 1. ความตา้ นทานไฟฟา้ 1 โอหม์ ทาใหเ้ กดิ กระแสไฟฟา้ 1 แอมแปร์ 2. ความตา้ นทานไฟฟ้า เปรยี บไดก้ บั ถงั เก็บนา้ ของการประปา 3. แรงดนั ไฟฟ้า หมายถงึ แรงท่ีทาใหก้ ระแสไฟฟ้าเคล่อื นท่ีไปตามตวั นา 4. แรงดนั ไฟฟ้า 1 โวลท์ คือ แรงทท่ี าใหก้ ระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ ไหลผ่านความตา้ นทาน 1 โอหม์