ใบงานทฤษฎีอิเล็กตรอนไฟฟ้า

ใบความรูท้ ี 2  เรอื ง ทฤษฎอี ิเล็กตรอนไฟฟา          ไฟฟาเปนพลังงานชนดิ หนงึ ทีเปนสว่ นประกอบในวัตถธุ าตทุ กุ ชนดิ ตามขอ้ พสิ จู นท์ างวิทยาศาสตรย์ อ่ มเปนทีทราบกันแล้วว่าวัตถธุ าตชุ นดิ ต่าง ๆ ทีมอี ยูใ่ นโลก ประกอบด้วยอนภุ าคเล็ก ๆ เรยี กว่าอะตอม ในแต่ละอะตอมนนั ยงั ประกอบด้วย โปรตอน นวิ ตรอน และอิเล็กตรอน อยูม่ ากมายสาํ หรบั โปรตอนกับนวิ ตรอนนนั อยูน่ งิ ไมเ่ คลือนที สว่ นอิเล็กตรอนสามารถทีจะเคลือนทีจากอะตอมหนงึ ไปยงั อีกอะตอม หนงึ ได้ การเคลือนทีจากอะตอมหนงึ ไปยงั อีกอะตอมหนงึ ของอิเล็กตรอนนเี องคือสงิ ที เราเรยี กว่า กระแสไฟฟา         

โครงสรา้ งของอะตอม    ทกุ สงิ ทกุ อยา่ งทีสามารถมองเหน็ ได้ล้วนเปนสสารทังสนิ สสาร (Matters) คือสงิ ทีมตี ัวตนมนี าหนกั และต้องการทีอยูม่ นั จะอยูใ่ นรูปของของแขง็ ของเหลว  และก๊าซ ตัวอยา่ งเชน่ เหล็ก ก้อนหนิ ไมเ้ ปนสสารทีอยูใ่ นรูปของของแขง็ นา  แอลกอฮอล์ นามนั เปนสสารทีอยูใ่ นรูปของของเหลว สว่ นออกซเิ จน ไฮโดรเจน  คารบ์ อนไดออกไซด์ เปนสสารทีอยูใ่ นรูปของก๊าซ ธาตุ (Elements) เปนสสาร เบอื งต้นซงึ ถ้านาํ ธาตมุ ารวมประกอบกันตังแต่ 2 ชนดิ ขนึ ไปจะได้เปนสสารต่างๆ ตัวอยา่ งของธาตุ เชน่ ทองแดง อลมู เิ นยี ม เงิน ทองคํา ปรอท ออกซเิ จน  ไฮโดรเจนอะตอม (Atom) คือ อนภุ าคทีเล็กทีสดุ ของธาตุ ซงึ ไมส่ ามารถอยูต่ าม ลําพงั ได้ ต้องรวมกับอะตอมด้วยกัน กลายเปนโมเลกลุ (Molecule)อะตอมชนดิ   เดียวกันเมอื รวมกันจะได้โมเลกลุ ของธาตสุ ว่ นอะตอมของธาตตุ ่างชนดิ เมอื รวม กันจะได้โมเลกลุ ของสารประกอบ(Compounds)    ภายในอะตอมนนั ประกอบด้วยสว่ นทีเปนแกนกลางเรยี กว่า \" นวิ เคลียส \"  (Neucleus) ภายใน นวิ เคลียสนยี งั ประกอบด้วย โปรตอน (Proton) ซงึ มี คณุ สมบตั ิทางไฟฟาเปน ประจุบวกและนวิ ตรอน(Neutron) จะไมแ่ สดงคณุ สมบตั ิ ทางไฟฟา คือเปนกลาง อีกสว่ นหนงึ คือ อิเล็กตรอน (Electron) เปนอนภุ าคเล็กๆ  ทีมคี ณุ สมบตั ิทางไฟฟาเปนประจุลบ ซงึ จะโคจรอยูร่ อบ ๆนวิ เคลียสด้วยความเรว็ สงู และวงโคจรของมนั อาจมเี พยี งวงเดียวหรอื หลาย ๆ วงก็ได้ทังนจี ะขนึ อยูก่ ับ ชนดิ ของอะตอมของธาตโุ ครงสรา้ งของอะตอมของธาตตุ ่าง ๆ จะมลี ักษณะคล้าย กับระบบสรุ ยิ ะจักรวาลทีมดี วงอาทิตยเ์ ปนแกนกลางและมดี าวนพเคราะหโ์ คจร อยูร่ อบ ๆ    ประจุไฟฟา    ถ้าอะตอมในชนิ สารสญู เสยี หรอื ได้รบั อิเล็กตรอน สารนนั จะมปี ระจุไฟฟา เกิดขนึ ได้ อะตอมจะสามารถ เพมิ หรอื ลดอิเล็กตรอนได้หลายวิธี เชน่ การขดั สี ระหว่างวัตถตุ ่างชนดิ กัน เมอื นาํ แท่งแก้วถกู ับผา้ ไหม แท่งแก้วจะถ่ายอิเล็กตรอน ใหผ้ า้ ไหม แท่งแก้วจึงมปี ระจุบวกและผา้ ไหมมปี ระจุลบเมอื นาํ วัตถสุ องชนดิ ทีมี ประจุไฟฟาไมเ่ ท่ากันเขา้ มาใกล้กันจะทําใหเ้ กิดแรงขนึ ระหว่างวัตถทุ ังสอง แต่ เนอื งจากวัตถทุ ังสองไมแ่ ตะกัน จึงไมส่ ามารถทําใหป้ ระจุไฟฟาถ่ายเขา้ หากันได้  ลักษณะทีเกิดขนึ แต่ไมเ่ กิดการถ่ายเทอิเล็กตรอนหรอื กระแสไฟฟาไหลไปได้เรยี ก ว่าไฟฟาสถิต (Static Electricity) 

    โปรตอน (Proton)    อนภุ าคชนดิ นเี ปนอนภุ าคทีถกู ตรงึ แนน่ อยูใ่ นนวิ เคลียส  (Neucleus)  มี อนภุ าคเปนบวกจํานวนโปรตอนในอะตอมของธาตเุ รยี กว่า  อะตอมมคิ   นมั เบอร ์ ถ้าธาตใุ ดมอี ะตอมมคิ   นมั เบอร ์ เท่ากันเรยี กธาตเุ หล่านวี ่าเปนไอโซโทป  ซงึ กัน และกันกล่าวคือ เปนธาตทุ ีมจี ํานวนโปรตอนเท่ากัน แต่มจี ํานวนนวิ ตรอนต่างกัน  นิวตรอน (Neutron)    อนภุ าคชนดิ นเี ปนอนภุ าคทีถกู ตรงึ แนน่ อยูใ่ นนวิ เคลียสรวมกับโปรตอนมี นาหนกั มากกว่าโปรตอนเล็กนอ้ ยและมคี ณุ สมบตั ิเปนกลางทางไฟฟา ผลรวม ระหว่างโปรตอนและนวิ ตรอนใน 1 อะตอมของธาตุ เราเรยี กว่า อะตอมมคิ แมส  หรอื แมส นมั เบอร์ ถ้าธาตใุ ดมแี มส นมั เบอร์ เท่ากันแต่อะตอมมคิ นมั เบอร์ ไมเ่ ท่า กันเรา เรยี กธาตเุ หล่านวี ่าเปนไอโซบารซ์ งึ กันและกัน  อิเล็กตรอน (Electron)    อนภุ าคชนดิ นมี คี ณุ สมบตั ิทางไฟฟาเปนประจุลบ วิงอยูร่ อบ ๆ นวิ เคลียส ของอะตอมของธาตดุ ้วยความเรว็ สงู ในวงโคจร ทีเฉพาะของมนั เปนอนภุ าคทีมี นาหนกั นอ้ ย หนกั ประมาณ เท่าของนาหนกั ของโปรตอนอิเล็กตรอนจะได้รบั แรงดึงดดู จากโปรตอนในนวิ เคลียสถ้าอิเล็กตรอนเหล่านนั ได้รบั พลังงานเพมิ มนั อาจจะ กระโดดออกไปยงั เซลล์ต่อไปได้ อิเล็กตรอนในเซลล์รอบนอกสดุ มบี ทบาท สาํ คัญมากทังในด้านคณุ สมบตั ิทางฟสกิ สแ์ ละเคมี โดยเฉพาะในด้านไฟฟา  อิเล็กตรอนในเซลล์นเี รยี กว่า เวเลนซอ์ ิเล็กตรอน ถ้าอิเล็กตรอนในเซลล์นไี ด้รบั พลังงานเพมิ มนั จะกระโดดหายไปจากอะตอมของธาตุ ทําใหอ้ ะตอมมลี ักษณะ พรอ่ งอิเล็กตรอนจึงมี สภาพทางไฟฟาเปนบวก ในทางตรงกันขา้ มถ้ามนั สญู เสยี พลังงาน มนั จะ ได้รบั อิเล็กตรอนเพมิ ทําใหม้ สี ภาพทางไฟฟาเปนลบ ดังนนั อิเล็กตรอนเท่านนั ทีเคลือนทีได้ จึงทําใหเ้ กิดการไหลของกระแสไฟฟา 

  โดยปกติสารทีเปนกลางทางไฟฟาจะมโี ปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน สาร ใดสญู เสยี อิเล็กตรอนจะม ี คณุ สมบตั ิทางไฟฟาเปนบวก  สารใดทีรบั อิเล็กตรอน เพมิ จะมคี ณุ สมบตั ิทางไฟฟาเปนลบ    การเกิดอิเล็กตรอนอิสระ    เนอื งจากอิเล็กตรอนทีวิงอยูร่ อบ ๆ นวิ เคลียสจะวิงด้วยความเรว็ สงู จึง ทําใหอ้ ิเล็กตรอนสามารถทีจะเหวียงตัวเองออกจากวงโคจร ได้เสมอด้วยแรงหนี ศนู ยก์ ลาง แต่ภายใน นวิ เคลียสมโี ปรตอน ซงึ เปนประจุบวก จะชว่ ยดึงอิเล็กตรอน เอาไว้ไมใ่ หห้ ลดุ จากวงโคจรไปได้ง่าย ๆ อยา่ งไรก็ตาม ถ้ามแี รงภายนอกมาก พอมา กระทําเขา้ กับแรงหนศี นู ยก์ ลาง อิเล็กตรอนทีจะถกู ดึงออกจากวงโคจร กลายเปนอิเล็กตรอนอิสระได้การทีอิเล็กตรอนอิสระเคลือนทีออกจากวงโคจรได้ นนั ทําใหอ้ ะตอมนนั ขาดอิเล็กตรอนไปและจะเหลือโปรตอน มากกว่าอิเล็กตรอน  โปรตอนจะอยูโ่ ดดเดียวไมไ่ ด้มนั จึงดึงอิเล็กตรอนของอะตอมถัดไป เขา้ มาใน อะตอม ของมนั ทําใหอ้ ะตอมถัดไปขาดอิเล็กตรอนอีกจะเปนไปแบบนเี รอื ยๆการ เคลือนทีของอิเล็กตรอนอิสระจากอะตอมหนงึ ไปยงั อีกอะตอมหนงึ ก็คือ การ เคลือนทีของไฟฟานนั เอง  ความเรว็ การเคลือนทขี องอิเล็กตรอนอิสระ    พลังงานไฟฟาจะถกู สง่ ผา่ นตัวนาํ ไปโดยอาศยั การเคลือนทีของอิเล็กตรอน อิสระจากอะตอมหนงึ ไปยงั อีกอะตอมหนงึ ซงึ เปนการเคลือนทีต่อเนอื งกันไปเรอื ย  ๆ  ตลอดสายตัวนาํ   เนอื งจากอะตอมอยูช่ ดิ กันมากและวงโคจรของอิเล็กตรอนจะ ซอ้ นทับกัน อิเล็กตรอนอิสระจึงไมต่ ้องเคลือนทีไปไกลขณะทีอิเล็กตรอนเขา้ ไปอยู่ ในวงโคจรอันใหม ่ มนั จะสง่ ผา่ นพลังงานเพอื ใหอ้ ิเล็กตรอนตัวถัดไปหลดุ เปน อิสระแมอ้ ิเล็กตรอนจะดเู หมอื นเคลือนทีชา้ ก็ตาม  แต่การสง่ พลังงานจากอะตอม หนงึ ไปยงั อะตอมหนงึ จะรวดเรว็ มาก  ในอัตราความเรว็   186,000  ไมล์  /  วินาที  หรอื 300 ล้านเมตร / วินาที     

ชอื ...........................................................................ชนั ........... เลขที…………    แบบฝกหดั ที 2  เรอื ง ทฤษฎอี ิเล็กตรอนไฟฟา  คําชแี จง ใหน้ กั เรยี นเขยี นคําตอบลงในชอ่ งว่างใหถ้ กู ต้อง  1. ไฟฟาสถิตเกิดจากอะไร  ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................  2. โปรตอน (Proton) คือ  ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................  3. นวิ ตรอน (Neutron) คือ  ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................  4. อิเล็กตรอน (Electron) คือ  ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................  5. อธบิ ายการเกิดอิเล็กตรอนอิสระ  ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................