หลักการไฟฟ้าเบื้องต้น

บทที่ 1 หลกั การไฟฟ้ าเบอื้ งต้น สาระการเรียนรู้ 1.1 การคน้ พบไฟฟ้ า 1.2 การกาเนิดไฟฟ้ า 1.3 ประเภทของไฟฟ้ า 1.4 ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ า 1.5 แรงดนั ไฟฟ้ าคืออะไร 1.6 กระแสไฟฟ้ าคืออะไร 1.7 หน่วยของไฟฟ้ า ผลการเรียนรู้ทคี่ าดหวงั 1. อธิบายหลกั การไฟฟ้ าเบ้ืองตน้ ได้ 2. บอกแหล่งกาเนิดไฟฟ้ าได้ 3. จาแนกประเภทของไฟฟ้ าได้ 4. อธิบายทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ าได้ 5. อธิบายความหมายของแรงดนั ไฟฟ้ าได้ 6. อธิบายความหมายของกระแสไฟฟ้ าได้ 7. บอกหน่วยทางไฟฟ้ าได้ สาระสาคัญ ปัจจุบนั ไฟฟ้ าเป็ นปัจจยั สาคญั ที่สุดปัจจยั หน่ึงสาหรับการดารงชีวิตประจาวนั ของชนใน ชาติ การส่ือสาร การคมนาคม การใหค้ วามรู้ การศึกษา การดาเนินธุรกิจและ ภาคอุตสาหกรรมต่างๆ ซ่ึงเป็นเง่ือนไขสาคญั ต่อการดารงอยขู่ องมนุษยชาติอยา่ งมีประสิทธิภาพไม่ไดถ้ า้ ขาด “ไฟฟ้ า” มนุษยม์ ีความจาเป็ นตอ้ งใช้พลงั งานไฟฟ้ าอยทู่ ุกหนแห่ง ไม่วา่ ท่ีบา้ น ที่ทางานหรือแมแ้ ต่ ในการเดินทางต่าง ๆ การศึกษาถึงแหล่งที่มาของพลงั งานไฟฟ้ าและไดท้ าความรู้จกั กบั พลงั งาน ไฟฟ้ าจึงมีความจาเป็น เป็นอยา่ งยงิ่ เพื่อท่ีจะไดน้ าเอาพลงั งานไฟฟ้ ามาใชใ้ หเ้ กิดประโยชน์สูงสุดและ มีความระมดั ระวงั ในการใชง้ านเนื่องจากพลงั งานไฟฟ้ ามีท้งั คุณและโทษท่ีร้ายแรง

2 ภาพที่ 1 – 1 การใชพ้ ลงั งานไฟฟ้ า (ท่ีมาของภาพhttp://new.goosiam.com/news2/html/0014092.html) ภาพท่ี 1 – 2 ปรากฏการฟ้ าแลบ 1.1 การค้นพบไฟฟ้ า ในสมยั แรก ๆ มนุษยร์ ู้วา่ ไฟฟ้ าเกิดจากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เช่น ฟ้ าแลบ ฟ้ าร้อง และฟ้ าผ่า นบั เป็ นเวลานานท่ีมนุษยไ์ ม่สามารถให้คาอธิบายความเป็ นไปที่แทจ้ ริงของไฟฟ้ าท่ีดู เหมือนวา่ วงิ่ ลงมาจากฟ้ าและมีอานาจในการทาลายได้ จนกระทง่ั มนุษยส์ ามารถประดิษฐ์สายล่อฟ้ า ไวป้ ้ องกนั ฟ้ าผา่ ได้ ในเวลาต่อมา 2500 ปี ก่อนคริสตศ์ กั ราช ชนพวกติวตนั ที่อาศยั อยู่แถบฝั่งแซม แลนดข์ องทะเลบอลติกในปรัสเซียตะวนั ออก ไดพ้ บหินสีเหลืองชนิดหน่ึงซ่ึงเมื่อถูกแสงอาทิตยก์ ็จะ มีประกายคลา้ ยทอง คุณสมบตั ิพิเศษของมนั คือเม่ือโยนลงในกองไฟมนั จะสุกสวา่ งและติดไฟได้ เรียกกนั วา่ อาพนั ซ่ึงเกิดจากการทบั ถมของยางไมเ้ ป็ นเวลานาน ๆ อาพนั ถูกนามาเป็ นเครื่องประดบั และหวี เม่ือนาแท่งอาพนั มาถูดว้ ยขนสัตว์ จะเกิดประกายไฟข้ึนไดแ้ ละเม่ือหวีผมดว้ ยหวีที่ทาจาก อาพนั ก็จะมีเสียงดงั อยา่ งลึกลบั และหวีจะดูดเส้นผมเหมือนว่าภายในอาพนั มีแรงลึกลบั อยา่ งหน่ึง ซ่อนอยู่

3 เมื่อก่อนคริสตศ์ กั ราช 600 ปี ทาลีส (Thales de Mileto) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวกรีกไดค้ น้ พบ ไฟฟ้ าข้ึนกล่าวคือเม่ือเขาไดน้ าเอาแท่งอาพนั ถูกบั ผา้ ขนสัตว์ แท่งอาพนั จะมีอานาจดูดส่ิงของต่าง ๆ ที่เบาได้ เช่น เส้นผม เศษกระดาษ เศษผง เป็ นตน้ เขาจึงให้ช่ืออานาจน้ีวา่ ไฟฟ้ า หรือ อิเล็กตรอน (Electron)ซ่ึงมาจากภาษากรีกวา่ อีเลก็ ตร้า (Elektra) (ท่ีมาของภาพ www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science03/13/home_1.html) ภาพท่ี 1 – 3 ทาลีส นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวกรีก ต่อมาเม่ือ พ.ศ. 2143 (ค.ศ. 1600 ) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวองั กฤษชื่อ ดร.วิลเลียม กิลเบิร์ต (Dr. William Gilbert) ไดท้ าการทดลองอยา่ งเดียวกนั โดยนาเอาแท่งแกว้ และแท่งยางสนมาถูกบั ผา้ แพร หรือผา้ ขนสตั วแ์ ลว้ นามาทดลองดูดของเบา ๆ จะไดผ้ ลเช่นเดียวกบั ทาลีส กิลเบิร์ตจึงใหช้ ื่อไฟฟ้ าท่ี เกิดข้ึนน้ีวา่ อิเล็กตริกซิต้ี (Electricity) (ท่ีมาของภาพhttp://www.clarkmasts.net.au/developement ) ภาพท่ี 1 – 4 ดร.วลิ เลียม กิลเบิร์ต

4 ตอ่ มาเม่ือ พ.ศ. 2280 (ค.ศ. 1747) เบนจามิน แฟรงคลิน(Benjamin Franklin) นกั วทิ ยาศาสตร์ ชาวอเมริกนั ไดค้ น้ พบไฟฟ้ าในอากาศข้ึน โดยการทดลองนาวา่ วซ่ึงมีกุญแจผกู ติดอยกู่ บั สายป่ านข้ึน ในอากาศขณะที่เกิดพายฝุ น เขาพบวา่ เม่ือเอามือไปใกลก้ ุญแจก็ปรากฏประกายไฟฟ้ ามายงั มือของ เขาจากการทดลองน้ีทาให้เขาคน้ พบเกี่ยวกบั ปรากฏการณ์ ฟ้ าแลบ ฟ้ าร้อง และฟ้ าผา่ ซ่ึงเกิดจาก ประจุไฟฟ้ าในอากาศ นบั ต้งั แตน่ ้นั มาแฟรงคลินก็สามารถประดิษฐ์สายล่อฟ้ าไดเ้ ป็ นคนแรกโดยเอา โลหะต่อไวก้ บั ยอดหอคอยท่ีสูง ๆ แลว้ ต่อสายลวดลงมายงั ดิน ซ่ึงเป็ นการป้ องกนั ฟ้ าผา่ ไดก้ ล่าวคือ ไฟฟ้ าจากอากาศจะไหลเขา้ สู่โลหะท่ีต่ออยกู่ บั ยอดหอคอยแลว้ ไหลลงมาตามสายลวดท่ีต่อเอาไวล้ ง สู่ดินหมดโดยไมเ่ ป็นอนั ตรายต่อคนหรืออาคารบา้ นเรือน (ท่ีมาของภาพ www.thaigoodview.com/library/contest2552/type2/science03/13/home_1.html) ภาพท่ี 1 – 5 เซอร์เบนจามิน แฟรงคลิน ต่อมาเม่ือ พ.ศ. 2333 (ค.ศ. 1790) อเลสซานโดร โวลตา( Alessandro Volta ) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวอิตาเลียนไดค้ น้ พบไฟฟ้ าท่ีเกิดจากปฏิกิริยาเคมี โดยนาเอาวตั ถุต่างกนั สองชนิด เช่น ทองแดงกบั สังกะสีจุ่มในน้ายาเคมี เช่นกรดกามะถนั หรือกรดซลั ฟิ วริก โลหะสองชนิดจะทา ปฏิกิริยาทางเคมีกบั น้ายาเคมีทาให้เกิดไฟฟ้ าข้ึนไดเ้ รียกการทดลองน้ีว่า วอลเทอิกเซลล์ (Voltaic Cell) ซ่ึงตอ่ มาภายหลงั ววิ ฒั นาการมาเป็นเซลลแ์ หง้ หรือถ่านไฟฉาย และเซลลเ์ ปี ยกหรือแบตเตอรี่ (ท่ีมาของภาพhttp://www.sparkmuseum.com/Highlights.htm) ภาพที่ 1 – 6 อเลสซานโดร โวลตา

5 พ.ศ. 2374 (ค.ศ. 1831) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวองั กฤษ ช่ือ ไมเคิล ฟาราเดย์ (Michael Faraday) ไดค้ น้ พบไฟฟ้ าที่เกิดจากอานาจแม่เหล็กโดยนาขดลวดเคลื่อนท่ีตดั ผ่านสนามแม่เหล็กทาให้เกิด แรงดนั ไฟฟ้ าเหนี่ยวนาข้ึนในขดลวดซ่ึงต่อมาภายหลงั ไดถ้ ูกนามาประดิษฐเ์ ป็นเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ า (ที่มาของภาพhttp://physics-room2.blogspot.com/2010/04/physic-m6-room2.html) ภาพที่ 1 – 7 ไมเคิล ฟาราเดย์ พ.ศ. 2420 - 2430 (ค.ศ.1877-1887) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวอเมริกนั ช่ือ โทมสั อลั วา เอดิสัน (Thomas A.Edison) ไดป้ ระดิษฐห์ ลอดไฟฟ้ าข้ึนสาเร็จเป็ นคนแรกและยงั ไดป้ ระดิษฐ์อุปกรณ์ไฟฟ้ า อื่น ๆ เช่นเคร่ืองฉายภาพยนตร์ หีบเสียง เครื่องอดั สาเนา เป็ นตน้ จนไดร้ ับฉายาวา่ เป็ นพ่อมดใน วงการอุตสาหกรรม นอกจากน้ียงั มีนกั วิทยาศาสตร์อีกหลายท่าน เช่น อะเล็กซานเดอร์ เกรแฮม เบลล์ (Alexander Graham Bell) ผปู้ ระดิษฐ์โทรศพั ท์ และ มาร์โคนี(Marconi)นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวอิ ตาเลียนเป็นผคู้ น้ พบการส่งสัญญาณวทิ ยุ เป็นตน้ (ที่มาของภาพ http://www.officemuseum.com/IMagesWWW/Edison_Dictating_EHS_Photo.jpg) ภาพที่ 1 – 8 โทมสั อลั วา เอดิสนั

6 1.2 การกาเนิดไฟฟ้ า สสารท่ีมีในโลกน้ีประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ซ่ึงเราเรียกว่า อะตอม (Atoms) ภายใน อะตอมจะประกอบไปดว้ ยอนุภาคไฟฟ้ าเล็กๆ 3 ชนิด คืออิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอน โดยท่ี อิเล็กตรอนจะมีประจุไฟฟ้ าเป็ นลบ โปรตอนมีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวก และในนิวตรอนมีประจุไฟฟ้ า เป็นกลาง การอยรู่ ่วมกนั ของอนุภาคท้งั สามในอะตอมเป็ นลกั ษณะท่ีโปรตอนและนิวตรอนรวมกนั อยตู่ รงกลาง เรียกวา่ นิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนโคจรอยรู่ อบ ๆ ภายในอะตอมจะมีอิเล็กตรอนโคจรอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียส เป็ นวง ๆ ซ่ึงอิเล็กตรอนที่อยวู่ ง นอกสุดเรียกว่า อิเล็กตรอนอิสระ และถ้าอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกน้ีได้รับพลงั งานก็จะทาให้ อิเล็กตรอน เคลื่อนที่ไปอยใู่ นอะตอมที่ถดั ไปทาใหเ้ กิดการไหลของอิเล็กตรอน พลงั งานที่จะทาให้ อิเล็กตรอน ในวตั ถุตวั นาไหลได้ คือเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ า ซ่ึงจะทาหน้าที่ท้งั การรับและจ่าย อิเล็กตรอนเรียกว่า ข้วั ไฟฟ้ า โดยกาหนดไวว้ ่าข้วั ที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า ข้ัวบวก ข้วั ที่จ่าย อิเลก็ ตรอนเรียกวา่ ข้วั ลบ ภาพที่ 1 – 9 วงโคจรของอิเล็กตรอน แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าคือแหล่งกาเนิดพลงั งานไฟฟ้ า เพื่อใชป้ ้ อนให้อุปกรณ์ไฟฟ้ าต่างๆ เป็ น การให้พลงั งานแก่อิเล็กตรอนอิสระ ทาให้อิเล็กตรอนอิสระวิ่งเคลื่อนท่ีไปตามอะตอมต่าง ๆ ได้ เกิดการเปลี่ยนแปลงพลงั งานไปในรูปตา่ ง ๆ เช่น พลงั งานกล พลงั งานความร้อน พลงั งานแสง เป็ น ตน้ ไฟฟ้ าเกิดข้ึนไดจ้ ากแหล่งกาเนิดหลายชนิดแตกตา่ งกนั ไป

7 แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าแบ่งออกได้เป็ น 6 วธิ ีดังนี้ 1.2.1 เกิดจากการเสียดสี (Friction) 1.2.2 เกิดจากการทาปฏิกิริยาทางเคมี (Chemicals) 1.2.3 เกิดจากความร้อน (Heat) 1.2.4 เกิดจากแสงสวา่ ง (Light) 1.2.5 เกิดจากแรงกดดนั (Pressure) 1.2.6 เกิดจากสนามแม่เหลก็ (Magnetism) 1.2.1 ไฟฟ้ าเกดิ จากการเสียดสี(Friction) ไฟฟ้ าเกิดจากการเสียดสี เป็ นไฟฟ้ าท่ีถูกคน้ พบมานานกวา่ 2,000 ปี แลว้ เกิดข้ึนได้ จากการนาวตั ถุตา่ งกนั 2 ชนิดมาขดั สีกนั เช่น จากแท่งยางกบั ผา้ ขนสัตว์ แท่งแกว้ กบั ผา้ แพร แผน่ พลาสติกกบั ผา้ และหวกี บั ผม เป็นตน้ ผูค้ น้ พบไฟฟ้ าสถิตคร้ังแรก คือ นกั ปราชญก์ รีกโบราณ ท่านหน่ึงช่ือเทลิส(Thales de Mileto) แต่ยงั ไม่ทราบอะไรเกี่ยวกบั ไฟฟ้ ามากนกั จนถึงสมยั เซอร์วิลเล่ียมกิลเบอร์ค (Sir William Gilbert)ไดท้ ดลองนาเอาแท่งอาพนั ถูกบั ผา้ ขนสัตวป์ รากฏวา่ แท่งอาพนั และผา้ ขนสัตวส์ ามารถดูด ผงเลก็ ๆ ไดป้ รากฏการณ์น้ีคือการเกิดไฟฟ้ าสถิตบนวตั ถุท้งั สอง ผลของการขัดสี ดังกล่าวทาให้เกิดความไม่สมดุลข้ึนของประจุไฟฟ้ าในวัตถุท้ัง สอง เนื่องจากเกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้ า วตั ถุท้งั สองจะแสดงศกั ยไ์ ฟฟ้ าออกมาต่างกนั วตั ถุชนิด หน่ึงแสดงศกั ยไ์ ฟฟ้ าบวก ( + ) ออกมา วตั ถุอีกชนิดหน่ึงแสดงศกั ยไ์ ฟฟ้ าลบ (-) ออกมา ขนสตั ว์ แท่งอำพัน ภาพท่ี 1 – 10 การเกิดไฟฟ้ าจากการเสียดสี

8 1.2.2 ไฟฟ้ าเกดิ จากการทาปฏกิ ริ ิยาทางเคมี เม่ือนาโลหะ 2 ชนิดที่แตกต่างกนั เช่นสังกะสีกบั ทองแดงจุ่มลงในสารละลายอิเล็ก- โทรไลท์ โลหะท้งั สองจะทาปฏิกิริยาเคมี กบั สารละลายอิเล็กโทรไลท์ โดยอิเล็กตรอน(ประจุลบ) จากทองแดงจะถูกดูดเข้าไปยงั ข้ัวของสังกะสี เม่ือทองแดงขาดประจุลบจะเปล่ียนความต่าง ศกั ยไ์ ฟฟ้ าเป็ นบวกทนั ทีเรียกวา่ ข้วั บวก ส่วนสังกะสีจะเป็ นข้วั ลบตามความต่างศกั ย์ ส่วนประกอบ ของไฟฟ้ าเกิดจากการทาปฏิกิริยาทางเคมีแบบเบ้ืองตน้ น้ี ถูกเรียกวา่ โวลตาอิกเซลล์ (Voltaic Cell) ภาพที่ 1 – 11 การเกิดไฟฟ้ าจากปฏิกิริยาเคมี ไฟฟ้ าเกิดจากการทาปฏิกิริยาทางเคมี ที่ผลิตข้ึนมาใชง้ านจริงน้นั ไดน้ าเอาหลกั การของ โวลตาอิกเซลล์ไปใชง้ าน โดยการสร้างเซลล์ไฟฟ้ าท่ีใหศ้ กั ยไ์ ฟฟ้ าสูงมากข้ึนคือใหแ้ รงดนั เพ่ิมข้ึน แบง่ ไดเ้ ป็น 2 แบบคือ 1) เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell) เป็ นแหล่งกาเนิดไฟฟ้ าที่ใหก้ ระแสไฟฟ้ าตรง ผทู้ ่ี คิดคน้ ไดค้ นแรกคือ เคานตอ์ าเลสซนั โดรยูเซปเปอนั โตนีโออานสั ตาซีโอวอลตา นกั วทิ ยาศาสตร์ ชาวอิตาลี โดยใชแ้ ผน่ สงั กะสีและแผน่ ทองแดงจุ่มลงในสารละลายของกรดกามะถนั อยา่ งเจือจาง มี แผ่นทองแดงเป็ นข้วั บวก แผ่นสังกะสีเป็ นข้วั ลบ เรียกว่า เซลล์วอลเทอิก เม่ือต่อเซลล์กบั วงจร ภายนอก ก็จะมีกระแส ไฟฟ้ าไหลจากแผน่ ทองแดงไปยงั แผน่ สังกะสี ขณะที่เซลล์วอลเทอิกจ่าย กระแสไฟฟ้ าใหก้ บั หลอดไฟแผน่ สังกะสี จะค่อย ๆ กร่อนไปทีละนอ้ ยซ่ึงจะเป็ นผลทาให้กาลงั ใน การจ่ายกระแสไฟฟ้ าลดลงดว้ ย และเม่ือใชไ้ ปจนกระทงั่ แผน่ สังกะสีกร่อนมากก็ตอ้ งเปลี่ยนสังกะสี ใหม่ จึงจะทาให้การจ่ายกระแสไฟฟ้ าไดต้ ่อไปเท่าเดิม ขอ้ เสียของเซลลแ์ บบน้ีคือ ผใู้ ชจ้ ะตอ้ งคอย เปล่ียนแผน่ สังกะสีทุกคร้ังท่ีเซลล์จ่ายกระแสไฟฟ้ าลดลงแต่อยา่ งไรก็ตามเซลลว์ อลเทอิกน้ี ถือวา่ เป็ นตน้ แบบของการประดิษฐ์เซลลแ์ ห้ง (Dry Cell) หรือถ่านไฟฉายในปัจจุบนั ท้งั เซลล์เปี ยกและ เซลลแ์ หง้ น้ีเรียกวา่ เซลลป์ ฐมภูมิ (Primary Cell) ขอ้ ดีของเซลล์ปฐมภูมิน้ี คือเมื่อสร้างเสร็จสามารถ นาไปใชไ้ ดท้ นั ที

9 ก. โครงสร้างของเซลลไ์ ฟฟ้ าแบบปฐมภูมิ ข. เซลลไ์ ฟฟ้ าแบบปฐมภูมิแบบต่าง ๆ (ท่ีมาของภาพhttp://th.wiktionary.org/wiki/) ภาพที่ 1 – 12 เซลลไ์ ฟฟ้ าแบบปฐมภมู ิ 2) เซลลท์ ุติยภูมิ (Secondary Cell) เป็ นเซลลไ์ ฟฟ้ าท่ีสร้างข้ึนแลว้ ตอ้ งนาไปประจุไฟ เสียก่อนจึงจะนามาใช้ และเม่ือใชไ้ ฟหมดแลว้ ก็สามารถนาไปประจุไฟใชไ้ ดอ้ ีก โดยไม่ตอ้ งเปล่ียน ส่วนประกอบภายใน และเพ่ือใหม้ ีกระแสไฟฟ้ ามากจะตอ้ งใชเ้ ซลล์หลาย ๆ แผน่ ต่อกนั แบบขนาน แต่ถา้ ตอ้ งการใหแ้ รงดนั กระแสไฟฟ้ าสูงข้ึนก็ตอ้ งใชเ้ ซลลห์ ลาย ๆ แผน่ ต่อแบบอนุกรม เซลล์ไฟฟ้ า แบบน้ีมีชื่อเรียกอีกอยา่ งหน่ึงวา่ สตอเรจเซลล์ หรือ สตอเรจแบตเตอรี่(Storage Battery) ก. โครงสร้างของเซลลไ์ ฟฟ้ าแบบทุติยภมู ิ ข. เซลลไ์ ฟฟ้ าแบบทุติยภูมิแบบตา่ ง ๆ (ท่ีมาของภาพhttp://www.alternative-energy-news.info/technology/battery-power/) ภาพท่ี 1 – 13 เซลลไ์ ฟฟ้ าแบบทุติยภมู ิ

10 1.2.3 ไฟฟ้ าเกดิ จากความร้อน ไฟฟ้ าเกิดจากความร้อน เกิดข้ึนไดโ้ ดยนาแท่งโลหะหรือแผน่ โลหะต่างชนิดกนั มา 2 แท่ง หรือ 2 แผน่ เช่น ทองแดง และเหลก็ นาปลายขา้ งหน่ึงของโลหะท้งั สองต่อติดกนั โดยการเชื่อม หรือยดึ ดว้ ยหมุด ปลายท่ีเหลืออีกดา้ นนาไปต่อกบั เขา้ มิเตอร์วดั แรงดนั ไฟฟ้ า เม่ือให้ความร้อนท่ี ปลายดา้ นตอ่ ติดกนั ของโลหะท้งั สอง ส่งผลใหเ้ กิดการแยกตวั ของประจุไฟฟ้ า เกิดศกั ยไ์ ฟฟ้ าข้ึนท่ี ปลายดา้ นเปิ ดของโลหะแสดงค่าออกมาที่มิเตอร์ ภาพท่ี 1 – 14 การไฟฟ้ าเกิดความร้อน ไฟฟ้ าเกิดจากความร้อนที่ถูกสร้างข้ึนมาใช้งานจริง เป็ นอุปกรณ์ท่ีมีชื่อเรียกว่า เทอร์ โมคปั เปิ ล (Thermocouple) ใชเ้ พ่ือวดั เก่ียวกบั อุณหภูมิ จึงมกั เรียกวา่ ไพโรมิเตอร์ (Pyrometers) คือเป็ นมิเตอร์สาหรับวดั อุณหภูมิที่เปล่ียนแปลง โดยมีเทอร์โมคปั เปิ ลเป็ นตวั ตรวจวดั อุณหภูมิส่ง แรงดนั ไฟฟ้ าไปแสดงผลท่ีมิเตอร์ ภาพที่ 1 – 15 เทอร์โมคปั เปิ ล

11 1.2.4 ไฟฟ้ าเกดิ จากแสงสว่าง สารบางชนิดเมื่ออยูใ่ นท่ีมืดจะแสดงปฏิกิริยาใด ๆ ออกมา แต่เมื่อถูกแสงแดดแลว้ สารน้ันสามารถที่จะปล่อยอิเล็กตรอนได้ เป็ นเวลาหลายสิบปี นักวิทยาศาสตร์พยายามท่ีจะ เปล่ียนแปลงพลงั งานไฟฟ้ าแต่ยงั นาแสงสวา่ งมาใชป้ ระโยชน์ไดน้ อ้ ยมาก เช่น อุปกรณ์ชนิดหน่ึงที่ เรียกวา่ โฟโตวอลเทอิกเซลล์ ซ่ึงประกอบดว้ ยวตั ถุวางเป็ นช้นั ๆ เมื่อถูกกบั แสงสวา่ งอิเล็กตรอนที่ เกิดข้ึนจะวิ่งจากดา้ นบนไปสู่โวลตม์ ิเตอร์แลว้ ไหลกลบั มาช้นั ล่างเมื่อดูที่เข็มของโวลต์โฟโตเ้ ซลล์ มิเตอร์ จะเห็นไดอ้ ยา่ งชดั เจนวา่ มีกระแสไฟฟ้ าเกิดข้ึน ยงั มีหลอดอีกชนิดหน่ึงที่เรียกวา่ โฟโตวอลเท อิกเซลล์(อิเล็กตริกอาย หรือ พี.อี.เซลล์) ซ่ึงใชม้ ากในวงการอุตสาหกรรม เช่น ในกลอ้ งถ่ายรูปท่ีมี เคร่ืองวดั แสงโดยอตั โนมตั ิ ระบบไฟฟ้ าอตั โนมตั ิหนา้ รถยนต์ เคร่ืองฉายภาพยนตร์ เสียงสวติ ช์ปิ ด เปิ ดประตูอตั โนมตั ิ โดยจะมีหลกั การทางานแบบง่าย ๆ เมื่อลาแสงมากระทบโฟโตเซลล์ก็จะเกิด อิเล็กตรอนไหลในวงจรน้นั ๆ ได้ (ที่มาของภาพhttp://www.thaigoodview.com/library/contest2552/type1/science03/11/Electricity-web/) ภาพท่ี 1 – 16 ไฟฟ้ าเกิดจากแสงสวา่ ง 1.2.5 ไฟฟ้ าเกดิ จากแรงกดดนั เมื่อเราพดู ใส่ไมโครโฟนหรือโทรศพั ทแ์ บบต่าง ๆ คล่ืนของความแรงกดดนั ของ พลงั งานเสียงจะทาใหแ้ ผน่ ไดอะแฟรมเคล่ือนไหว ซ่ึงแผน่ ไดอะแฟรมจะทาให้ขดลวดเคล่ือนที่ผา่ น สนามแม่เหล็กจึงทาให้เกิดพลงั งานไฟฟ้ าซ่ึงถูกส่งไปตามสายจนถึงเครื่องรับ ไมโครโฟนท่ีใชก้ บั เครื่องขยายเสียงหรือเคร่ืองส่งวทิ ยกุ ใ็ ชห้ ลกั การเช่นน้ีเหมือนกนั อยา่ งไรกต็ ามไมโครโฟนทุกชนิดมี หลกั การทางานท่ีเหมือนกนั คือใชเ้ ปล่ียนคลื่นแรงกดของเสียงให้เป็ นไฟฟ้ าโดยตรงนน่ั เอง ผลึก ของวตั ถุบางอยา่ งถา้ ถูกกดจะทาให้เกิดประจุไฟฟ้ าข้ึนได้ เช่น หินเข้ียวหนุมาน หินทูมาลีน และ

12 เกลือโรเลล์ ซ่ึงแสดงให้เห็นไดอ้ ยา่ งดีวา่ แรงกดเป็ นตน้ กาเนิดไฟฟ้ า ถา้ เอาผลึกที่ทาจากวสั ดุเหล่าน้ี สอดเขา้ ไประหว่างโลหะท้งั สองน้นั จะมากนอ้ ยเพียงใดยอ่ มข้ึนอยู่กบั แรงกดหรืออาจจะใช้ผลึกน้ี เปล่ียนพลงั งานไฟฟ้ าเป็ นพลงั งานกลได้ โดยจ่ายประจุเขา้ ที่แผน่ โลหะท้งั สองเพราะจะทาให้ผลึก น้นั หดตวั และขยายตวั ออกไดต้ ามปริมาณของประจุ ตน้ กาเนิดไฟฟ้ าท่ีใชแ้ รงกดน้ีนาไปใชไ้ ดแ้ ต่มี ขอบเขตจากดั คือ ใชไ้ ดเ้ ฉพาะกบั อุปกรณ์ท่ีใชก้ าลงั ต่ามาก เช่น ไมโครโฟน หูฟังชนิดแร่ หวั เข็ม เคร่ืองเล่นจานเสียงและเครื่องโซน่าร์ซ่ึงใชส้ ่งคลื่นใตน้ ้า เหล่าน้ีลว้ นแต่ใชผ้ ลึกทาให้เกิดไฟฟ้ าดว้ ย แรงกดท้งั สิ้น ดงั น้นั เวลากรอกเสียงพูดลงในไมโครโฟนหรือเคร่ืองโทรศพั ท์ แผน่ ไดอะแฟรมซ่ึง เช่ือมโยงติดกบั คริสตอลจะเกิดแรงดนั ไฟฟ้ ามากน้อยแลว้ แต่จงั หวะพดู ในขณะท่ีเสียงพูดกระทบ แผน่ ไดอะแฟรมก็จะถูกเปลี่ยนเป็ นอานาจแม่เหล็กไฟฟ้ า ไหลเขา้ สู่เครื่องขยายเสียงเพ่ือใหอ้ อกมา เป็นเสียงดงั ทางลาโพงขยายเสียงต่อไป ภาพท่ี 1 – 17 การเกิดไฟฟ้ าจากแรงกดดนั 1.2.6 ไฟฟ้ าเกดิ จากสนามแม่เหลก็ จากการทดลองของไมเคิล ฟาราเดยน์ กั วทิ ยาศาสตร์ชาวองั กฤษพบวา่ เมื่อนาแท่ง แม่เหล็กเคลื่อนท่ีผ่านขดลวดหรือนาขดลวดเคลื่อนท่ีผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงดันไฟฟ้ า เหนี่ยวนาข้ึนในขดลวดน้นั และยงั สรุปต่อไปไดอ้ ีกวา่ กระแสไฟฟ้ า จะเกิดไดม้ ากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ บั 1)จานวนขดลวด ถา้ ขดลวดมีจานวนมากก็จะเกิดแรงดนั ไฟฟ้ าเหนี่ยวนามากดว้ ย 2)จานวนเส้นแรง แม่เหล็ก ถา้ เส้นแรงแม่มีจานวนมากก็จะเกิดแรงดนั ไฟฟ้ าเหน่ียวนามากด้วย 3)ความเร็วในการ เคลื่อนที่ของแม่เหล็ก ถา้ เคล่ือนที่ผา่ นสนามแม่เหล็กเร็วข้ึนก็จะเกิดแรงดนั ไฟฟ้ าเพ่ิมข้ึน ซ่ึงต่อมา ไดน้ าหลกั การน้ีมาคิดประดิษฐเ์ ป็นเครื่องกาเนิด ไฟฟ้ าหรือเยนเนอเรเตอร์(Generator)

13 หลกั การของเครื่องกาเนิดไฟฟ้ าอาศยั ตวั นาเคล่ือนที่ตดั สนามแม่เหล็กจะเกิดแรงดนั ไฟฟ้ า ข้ึนในลวดตวั นาน้นั (ภาพจาก http://witsri.com/el_machines/web/dcgen/unit1/unit1.htm) ภาพที่ 1 – 18 หลกั การขดลวดตดั ผา่ นสนามแม่เหลก็ (ภาพจาก http://witsri.com/el_machines/web/dcgen/unit1/unit1.htm) ก.เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ ากระแสตรง ข.เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ ากระแสสลบั ภาพที่ 1 – 19 เครื่องกาเนิดไฟฟ้ า

14 (ภาพจาก http://witsri.com/el_machines/web/dcgen/unit1/unit1.htm) ภาพที่ 1 – 20 โครงสร้างของเคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ า 1.3 ประเภทของไฟฟ้ า ไฟฟ้ าเกิดข้ึนไดจ้ ากแหล่งกาเนิดหลาย ๆ แบบ ซ่ึงแบง่ เป็น 2 แบบใหญ่ ๆ ไดด้ งั น้ี 1.3.1 ไฟฟ้ าสถิต ( Static Electricity ) 1.3.2 ไฟฟ้ ากระแส ( Current Electricity ) 1.3.1 ไฟฟ้ าสถิต ไฟฟ้ าสถิต คือ ไฟฟ้ าที่เกิดจากการเสียดสีเม่ือเอาวตั ถุบางอยา่ งมาถูกนั จะทาให้เกิด พลงั งานข้ึน ซ่ึงพลงั งานน้ีสามารถดูดเศษกระดาษหรือฟางขา้ วเบา ๆ ได้ เช่น เอาแทง่ ยางแขง็ ถูกบั ผา้ สักหลาด หรือคร่ังถูกบั ผา้ ขนสัตว์ พลงั งานท่ีเกิดข้ึนเหล่าน้ีเรียกวา่ ประจุไฟฟ้ าสถิต เมื่อเกิดประจุ ไฟฟ้ าแลว้ วตั ถุท่ีเกิดประจุไฟฟ้ าน้นั จะเก็บประจุไว้ แต่ในที่สุดประจุไฟฟ้ าจะถ่ายเทไปจนหมด วตั ถุ ที่เก็บประจุไฟฟ้ าไวน้ ้นั จะคายประจุอยา่ งรวดเร็วเม่ือต่อลงดิน ในวนั ที่มีอากาศแห้งจะทาให้เกิด ประจุไฟฟ้ าไดม้ าก ซ่ึงทาใหส้ ามารถดูดวตั ถุไดด้ ี ประจุไฟฟ้ าที่เกิดมีอยู่ 2 ชนิด คือ ประจุบวกและ ประจุลบ คุณสมบตั ิของประจุไฟฟ้ าคือ ประจุไฟฟ้ าชนิดเดียวกนั จะผลกั กนั ประจุไฟฟ้ าต่างชนิดกนั จะดูดกนั

15  ΘΘ Θ ข้วั เหมือนกนั ผลกั กนั ข้วั เหมือนกนั ผลกั กนั ข้วั ตา่ งกนั ดูดกนั ภาพที่ 1 – 21 หลกั การไฟฟ้ าสถิต ภาพที่ 1 – 22 เคร่ืองกาเนิดไฟฟ้ าสถิต 1.3.2 ไฟฟ้ ากระแส ไฟฟ้ ากระแสคือ การไหลของอิเล็กตรอนภายในตวั นาไฟฟ้ าจากที่หน่ึงไปอีกที่หน่ึง เช่น ไหลจากแหล่งกาเนิดไฟฟ้ าไปสู่แหล่งท่ีตอ้ งการใช้กระแสไฟฟ้ า ซ่ึงก่อให้เกิดแสงสว่าง เมื่อ กระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นลวดความตา้ นทานสูงจะก่อให้เกิดความร้อน เราใช้หลกั การเกิดความร้อน เช่นน้ีมาประดิษฐอ์ ุปกรณ์ไฟฟ้ า เช่น เตาหุงตม้ เตารีดไฟฟ้ า เป็นตน้ ไฟฟ้ ากระแสแบ่งออกเป็ น 2 ชนิด คือ 1) ไฟฟ้ ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C ) 2) ไฟฟ้ ากระแสสลบั ( Alternating Current หรือ A.C. )

16 1) ไฟฟ้ ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C ) เป็ นไฟฟ้ าท่ีมีทิศทางการไหลไปทางเดียวตลอดระยะเวลาท่ีวงจรไฟฟ้ าปิ ด กล่าวคือกระแสไฟฟ้ าจะไหลจากข้วั บวกภายในแหล่งกาเนิดผา่ นตวั ตา้ นหรือภาระไฟฟ้ าผา่ นตวั นา ไฟฟ้ าแล้วยอ้ นกลบั เขา้ แหล่งกาเนิดท่ีข้วั ลบ วนเวียนเป็ นทางเดียวเช่นน้ีตลอดเวลา แหล่งกาเนิด ไฟฟ้ าท่ีเรารู้จกั กนั ดีคือ แบตเตอรี่ ไดนาโม ดีซีเยนเนอเรเตอร์ เป็นตน้ V t ภาพที่ 1 – 22 หลกั การไฟฟ้ ากระแสตรง 2) ไฟฟ้ ากระแสสลบั ( Alternating Current หรือ A.C. ) เป็ นไฟฟ้ าท่ีมีการไหลกลับไป กลับมา ท้ังขนาดของกระแสไฟฟ้ าและ แรงดนั ไฟฟ้ าไมค่ งท่ีเปล่ียนแปลงอยเู่ สมอ คือ กระแสไฟฟ้ าจะไหลไปทางหน่ึงก่อน ต่อมาก็จะไหล สวนกลบั แลว้ ก็เริ่มไหลเหมือนคร้ังแรก ภาพที่ 1 – 23 หลกั การไฟฟ้ ากระแสสลบั กระแสไฟฟ้ าจะไหลเริ่มตน้ จากศูนย์ แลว้ ค่อย ๆ เพิ่มข้ึนเร่ือย ๆ จนถึงบนสุด แลว้ จะค่อยๆ ลดลงมาเป็ นศูนย์ ต่อจากน้นั กระแสไฟฟ้ าจะไหลลดลงเรื่อย ๆ จนถึงจุดต่าสุด แลว้ ค่อย ๆ เพ่ิมข้ึน เร่ือย ๆ จนถึงศูนยต์ ามเดิมอีกคร้ังเป็ นดงั น้ี เร่ือย ๆ ไป การท่ีกระแสไฟฟ้ าไหลเวียนครบ 1 รอบ ( Cycle ) เรียกวา่ 1 ลูกคล่ืน

17 ความถี่ หมายถึง จานวนคลื่นไฟฟ้ ากระแสสลบั ที่เปลี่ยนแปลงใน 1 วินาที กระแสไฟฟ้ า สลบั ในเมืองไทยใช้ไฟฟ้ าท่ีมีความถี่ 50 เฮิรตซ์ ซ่ึงหมายถึง จานวนลูกคล่ืนไฟฟ้ าสลับท่ี เปลี่ยนแปลง 50 รอบ ในเวลา 1 วนิ าที 1.4 ทศิ ทางการไหลของกระแสไฟฟ้ า การเกิดกระแสไฟฟ้ าไหลในวงจรไฟฟ้ าคือ การเคลื่อนท่ีของอิเล็กตรอน ดงั น้นั ในการ กล่าวถึงการไหลของกระแสไฟฟ้ าจึงหมายถึงอิเล็กตรอนเคล่ือนที่ กระแสไฟฟ้ าชนิดน้ีมีชื่อ เรียกว่า กระแสอิเล็กตรอน (Electron Current) มีทิศทางการไหลจากศกั ยไ์ ฟฟ้ าลบ (-) ไปยงั ศกั ยไ์ ฟฟ้ าบวก (+) แต่ในบางคร้ังการกล่าวถึงกระแสไฟฟ้ าไหลอาจไม่ไดห้ มายถึงอิเล็กตรอน เคล่ือนที่แต่เป็ นโฮล (Hole) เคล่ือนท่ี กระแสไฟฟ้ าชนิดน้ีมีช่ือเรียกวา่ กระแสนิยม (Conventional Current) มีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ าจากศกั ยไ์ ฟฟ้ าบวก (+) ไปยงั ศกั ยไ์ ฟฟ้ าลบ (-) การท่ี โฮล เคลื่อนที่ไดเ้ พราะการเคล่ือนที่ไปของอิเล็กตรอน ทาใหเ้ กิดเป็ นช่องวา่ งข้ึนมานน่ั คือเกิดโฮล เม่ืออิเลก็ ตรอนเคลื่อนที่ไปขา้ งหนา้ มีผลใหเ้ กิดโฮลเคล่ือนที่มาขา้ งหลงั มีทิศทางสวนทางกนั การ อธิบายทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ าจะพบไดท้ ้งั กระแสอิเล็กตรอนและกระแสนิยม ไม่ว่า กระแสไฟฟ้ าจะไหลดว้ ยกระแสอะไรก็ตามผลที่เกิดกบั อุปกรณ์ไฟฟ้ าหรือวงจรไฟฟ้ าไม่แตกต่าง กนั จึงกล่าวไดว้ า่ คือกระแสไฟฟ้ าไหลเหมือนกนั แรงดนั ไฟฟ้ าทาให้อิเลก็ ตรอนเคลื่อนที่ โฮล อิเลก็ ตรอน ทิศทางของกระแสโฮล ทิศทางของกระแสอิเลก็ ตรอน ก. อิเล็กตรอนในตวั นา ข. อิเลก็ ตรอนถูกผลกั ใหห้ ลุดจากตวั นาเกิดโฮล ทิศทางของกระแสโฮล โฮล อิเล็กตรอน ทิศทางของกระแสโฮล โฮล อิเลก็ ตรอน ทิศทางของกระแสอิเลก็ ตรอน ทิศทางของกระแสอิเลก็ ตรอน ค. โฮลที่เกิดข้ึนระหวา่ งอิเลก็ ตรอน ง. การเคล่ือนท่ีของโฮลสวนทางกบั อิเล็กตรอน ภาพที่ 1 – 23 ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ า

18 จากภาพท่ี 1 – 23 ก. เม่ือมีแรงดนั ไฟฟ้ ามาทาให้อิเล็กตรอนเกิดการเคลื่อนท่ีไปทางดา้ น ขวา จะทาใหเ้ กิดช่องวา่ ง(Hole) ข้ึนดงั ภาพที่ 1 – 23 ข. อิเล็กตรอนลาดบั ถดั ไปจะเคล่ือนที่เขา้ ไป แทนในช่องวา่ งน้นั ดงั ภาพท่ี 1 – 23 ค.และ 1 – 23 ง. จึงเห็นไดว้ ่ากระแสอิเล็ตรอนจะไหลจาก ทางซา้ ยไปขวาหรือจากศกั ยไ์ ฟฟ้ าลบไปยงั ศกั ยไ์ ฟฟ้ าบาก ส่วนกระแสโฮลหรือกระแสนิยมจะไหล จากทางดา้ นขวาไปซ้ายหรือจากศกั ยไ์ ฟฟ้ าบวกไปยงั ศกั ยไ์ ฟฟ้ าลบหรือไหลสวนทางกบั กระแส อิเล็กตรอนนนั่ เอง หมายเหตุ โฮลเป็นช่องวา่ งเมื่อเทียบศกั ยไ์ ฟฟ้ ากบั อิเล็กตรอนท่ีมีศกั ยไ์ ฟฟ้ าเป็ นลบ(-) แลว้ โฮลจะมีศกั ยไ์ ฟฟ้ าเป็ นบวก(+) ดงั น้นั กระแสโฮลหรือกระแสนิยมจึงไหลจากศกั ยไ์ ฟฟ้ าบวกไปหา ศกั ยไ์ ฟฟ้ าลบ (ภาพจาก http://www.rmutphysics.com/charud/scibook/electric1/Scanned-12.jpg) ก. กระแสอิเล็กตรอน ข.กระแสโฮล(กระแสนิยม) ภาพที่ 1 – 24 การไหลของกระแสไฟฟ้ า 1.5 แรงดนั ไฟฟ้ าคอื อะไร กระแสไฟฟ้ าเกิดจากการที่อิเล็กตรอนไหลในสายไฟ ซ่ึงการที่อิเล็กตรอนไหลหรือ เคล่ือนท่ีไดน้ ้นั จะตอ้ งมีแรงมากระทาต่ออิเล็กตรอนทาให้เกิดกระแสไฟฟ้ าไหล แรงดนั ดงั กล่าว เรียกวา่ แรงดนั ไฟฟ้ า (Voltage) ศกั ยไ์ ฟฟ้ าเป็ นอีกคาหน่ึงที่คลา้ ยกบั แรงดนั ไฟฟ้ าหมายถึงระดบั ไฟฟ้ า หรือ ระดบั พลงั งานไฟฟ้ า ณ จุดใดๆ ที่มีศกั ยไ์ ฟฟ้ าไม่เท่ากนั ความแตกต่างของศกั ยไ์ ฟฟ้ า เรียกว่า ความต่างศกั ย์ (กระแสไฟฟ้ าจะไหลจากข้วั บวกไปข้วั ลบหรือไหลจากศกั ยไ์ ฟฟ้ าสูงไป ศกั ยไ์ ฟฟ้ าต่า) ศกั ยไ์ ฟฟ้ ามีหน่วยเป็นโวลต์ (Volt) แรงขบั เคลื่อนทางไฟฟ้ า หมายถึงแรงที่สร้างใหเ้ กิดแรงดนั ไฟฟ้ าซ่ึงทาใหเ้ กิดการเคลื่อนท่ี ของอิเล็กตรอนอิสระตลอดเวลา กระแสไฟฟ้ าจึงไหลตลอดเวลา แรงดนั ไฟฟ้ าน้ีอาจเกิดจากเครื่อง กาเนิดไฟฟ้ า, แบตเตอรี่, ถ่านไฟฉาย และเซลลเ์ ช้ือเพลิง ฯลฯ หน่วยของแรงดนั ไฟฟ้ า ความต่าง ศกั ยไ์ ฟฟ้ าหรือแรงขบั เคลื่อนทางไฟฟ้ ามีหน่วยเดียวกนั คือ โวลต์ ซ่ึงแทนดว้ ย V แรงดนั ไฟฟ้ า 1 โวลต์ คือแรงดนั ไฟฟ้ าที่ทาใหก้ ระแสไฟฟ้ า 1 แอมแปร์ไหลผา่ นเขา้ ไปในตวั ตา้ นทาน 1 โอห์ม

19 (ภาพจาก http://www.rmutphysics.com/PHYSICS/oldfront/54/1/index.htm) ภาพที่ 1 – 25 แรงขบั เคลื่อนทางไฟฟ้ า 1.6 กระแสไฟฟ้ าคืออะไร เม่ือไดท้ ราบไปแลว้ วา่ ไฟฟ้ าเกิดข้ึน ไดอ้ ยา่ งไร เรามาพิจารณากนั ต่อไปวา่ \" กระแสไฟฟ้ า คืออะไร \" จากปรากฏการณ์ทางไฟฟ้ าต่างๆ ที่เกิดข้ึน จะพบวา่ มีสาเหตุมาจากการไหลของไฟฟ้ า ไฟฟ้ าท่ีเคลื่อนท่ีไดจ้ ะมีคุณสมบตั ิตรงขา้ มกบั ไฟฟ้ าสถิต เรียกวา่ ไฟฟ้ าเคลื่อนไหว สายไฟฟ้ าทวั่ ไป ทาด้วยลวดตวั นา คือ โลหะทองแดงและอะลูมิเนียม อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนอิสระ ไม่ ยดึ แน่นกบั อะตอม จึงเคลื่อนไหวไดอ้ ยา่ งอิสระ ถา้ มีประจุลบเพม่ิ ข้ึนในสายไฟฟ้ า อิเล็กตรอนอิสระ 1 ตวั จะถูกดึงเข้าหาประจุไฟฟ้ าบวก แล้วรวมตวั กับประจุไฟฟ้ าบวกเพื่อเป็ นกลาง ดังน้ัน อิเลก็ ตรอนจะเคล่ือนที่ เมื่อเกิดสภาพขาดอิเล็กตรอนจึงจ่ายประจุไฟฟ้ าลบออกไปแทนท่ี ทาให้เกิด การไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟฟ้ าจนกว่าประจุไฟฟ้ าบวกจะถูกทาให้เป็ นกลางหมด การ เคล่ือนท่ีของอิเล็กตรอนหรือการไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟฟ้ าน้ีเรียกวา่ กระแสไฟฟ้ า (Electric Current) กระแสไฟฟ้ าเกิดจากการเคลื่อนท่ีของอิเล็กตรอนกบั โปรตอน โดยจะเคลื่อนที่เขา้ หา ข้วั ไฟฟ้ าที่มีประจุตรงขา้ ม สาหรับในตวั นาที่เป็ นของแข็ง กระแสไฟฟ้ าเกิดจากการไหลของ อิเล็กตรอน โดยอิเล็กตรอนจะไหลจากข้วั ลบไปหาข้วั บวกเสมอ ในตวั นาท่ีเป็ นของเหลวและก๊าซ ถา้ จะเรียกวา่ กระแสไฟฟ้ าคือการไหลของอิเล็กตรอนก็ได้ แต่ทิศทางของกระแสไฟฟ้ าจะตรงขา้ ม กบั การไหลของอิเล็กตรอน ขนาดของกระแสไฟฟ้ าที่ไหลในสายไฟฟ้ าน้นั กาหนดไดจ้ ากปริมาณ ของประจุไฟฟ้ าท่ีไหลผา่ นจุดใดๆ ในเส้นลวดใน 1 วนิ าที มีหน่วยเป็ น แอมแปร์ (Ampere ซ่ึงแทน ดว้ ย A) กระแสไฟฟ้ า 1 แอมแปร์ คือ กระแสไฟฟ้ าท่ีไหลผา่ นตวั นาไฟฟ้ า 2 ตวั ที่วางขนานกนั โดยมี ระยะห่าง 1 เมตร แลว้ ทาใหเ้ กิดแรงในแต่ละตวั นาเท่ากบั 2 x 10-7 นิวตนั ต่อเมตร หรือเท่ากบั ประจุ ไฟฟ้ า 1 คูลอมบ์ ซ่ึงเทียบไดก้ บั อิเล็กตรอน 6.24 x 1018 ตวั วง่ิ ผา่ นใน 1 วนิ าที

20 (ภาพจาก http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm) ภาพที่ 1 – 26 การไหลของกระแสไฟฟ้ า 1.7 หน่วยของไฟฟ้ า หน่วยไฟฟ้ าเป็นส่ิงท่ีจะบง่ บอกถึงปริมาณการใชไ้ ฟฟ้ าของอุปกรณ์ไฟฟ้ าน้นั ๆ วา่ มีมาก นอ้ ยเพยี งใด มีการบอกค่าตา่ งๆ ดงั น้ี 1.7.1 กระแสไฟฟ้ า (Current) มีหน่วยเป็ นแอมแปร์ (Ampere) ใชต้ วั อกั ษร A เป็ นหน่วย มาตรฐาน ใชต้ วั อกั ษร I แทนกระแสไฟฟ้ า สามารถแปลงหน่วยไดด้ งั น้ี ตารางท่ี 1 – 1 หน่วยของกระแสไฟฟ้ า ตัวย่อ การเปรียบเทยี บหน่วย หน่วยกระแสไฟฟ้ า MA kA 1 MA = 1000 kA เมกะแอมแปร์ (Mega ampere) amp , A 1 kA = 1000 A กิโลแอมแปร์ (Kilo ampere) mA 1 A = 1000 mA A 1 mA = 1000 A แอมแปร์ (Ampere) มิลลิแอมแปร์ (Milli ampere) ไมโครแอมแปร์ (Micro ampere) 1.7.2 แรงดนั ไฟฟ้ า(Voltage) มีหน่วยเป็ นโวลต์ (Volt) เป็ นหน่วยมาตรฐาน ใชต้ วั อกั ษร V และใชต้ วั อกั ษร E หรือ V แทนแรงดนั ไฟฟ้ า สามารถแปลงหน่วยไดด้ งั น้ี

21 ตารางท่ี 1 – 2 หน่วยของแรงดนั ไฟฟ้ า ตัวย่อ การเปรียบเทยี บหน่วย หน่วยแรงดนั ไฟฟ้ า MV 1 MV = 1000 kV kV 1 kV = 1000 V เมกะโวลต์ (Mega volt) V 1 V = 1000 mV กิโลโวลต์ (Kilo volt) mV 1 mV = 1000 V V โวลต์ (Volt) มิลลิโวลต์ (Mili volt) ไมโครโวลต์ (Micro volt) 1.7.3 ความตา้ นทานไฟฟ้ า (Resistance) มีหน่วยเป็นโอห์ม (Ohm) เป็นหน่วยมาตรฐาน ใชส้ ัญลกั ษณ์  และใชต้ วั อกั ษร R แทนความตา้ นทาน สามารถแปลงหน่วยไดด้ งั น้ี ตารางที่ 1 – 3 หน่วยของความตา้ นทาน ตัวย่อ การเปรียบเทยี บหน่วย M หน่วยความต้านทาน k 1 M = 1000 k 1 k = 1000  เมกะโอห์ม (Mega ohm)  กิโลโอห์ม (Kilo ohm) โอห์ม (Ohm) .7.4 กาลงั ไฟฟ้ า (Power) มีหน่วยเป็นวตั ต์ (Watt) เป็นหน่วยมาตรฐาน ใชต้ วั อกั ษร W และ ใชต้ วั อกั ษร P แทนกาลงั ไฟฟ้ า สามารถแปลงหน่วยไดด้ งั น้ี ตารางท่ี 1 – 4 หน่วยของกาลงั ไฟฟ้ า หน่วยกาลงั ไฟฟ้ า ตัวย่อ การเปรียบเทยี บหน่วย เมกะวตั ต์ (Mega watt) MW กิโลวตั ต์ (Kilo watt) kW 1 MW = 1000 kW 1 kW = 1000 W วตั ต์ (Watt) W 1 W = 1000 mW มิลลิเมตร (Mili watt) ไมโครวตั ต์ (Micro watt) mW 1 mW = 1000 W W

22 แบบฝึ กหัดบทที่ 1 คาสั่ง แบบฝึกหดั มี 2 ตอนดงั น้ี ตอนที่ 1 ใหเ้ ติมคาลงในช่องวา่ งใหไ้ ดใ้ จความสมบรู ณ์ที่สุด ตอนท่ี 2 ใหเ้ ลือกกากบาด ขอที่ถูกที่สุดเพยี งขอ้ เดียว ตอนท่ี 1 ใหเ้ ติมคาลงในช่องวา่ งใหไ้ ดใ้ จความสมบรู ณ์ท่ีสุด 1. หลกั การกาเนิดไฟฟ้ าคือ.................................................................................................................. ............................................................................................................................................................ 2. การกาเนิดไฟฟ้ าแบ่งเป็น...6... วธิ ีคือ .............................................................................................. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 3. ประเภทของไฟฟ้ าแบง่ ไดเ้ ป็น.....… ประเภทคือ…………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 4. ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ าอธิบายได.้ ....… ลกั ษณะคือ......................................................... ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 5. แรงดนั ไฟฟ้ าคือ............................................................................................................................... ………………………………………………………………………………………………………. 6. กระแสไฟฟ้ าคือ............................................................................................................................... ………………………………………………………………………………………………………. 7. หน่วยของแรงดนั ไฟฟ้ าสามารถแปลงไดด้ งั น้ี…………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………….. 8. หน่วยของกระแสไฟฟ้ าสามารถแปลงไดด้ งั น้ี…………………………………………………… .............................................................................................................................................................

23 ตอนที่ 2 ใหเ้ ลือกกากบาด() ขอ้ ท่ีถูกที่สุดเพียงขอ้ เดียว 1. การคน้ พบไฟฟ้ าเป็นคร้ังแรกคือหลกั การขอ้ ใด 7. กระแสไฟฟ้ าคืออะไร ก. ฟ้ าแลบ ข. ไฟฟ้ าสถิต ก. การไหลของอิเล็กตรอนในตวั นาไฟฟ้ า ค. แบตเตอรี่ ง. แท่งอาพนั ถูกบั ผา้ ขนสตั ว์ ข. พลงั งานไฟฟ้ ารูปแบบต่าง ๆ 2. ขอ้ ใดคือแหล่งกาเนิดไฟฟ้ า ค. การเคล่ือนที่ของอิเล็กตรอนท่ีทาใหเ้ กิดงาน ก. ฟ้ าแลบ ข. ลม ง. ความต่างศกั ยข์ องไฟฟ้ าในวงจรไฟฟ้ า ค. น้า ง. การเสียดสี 8. ขอ้ ใดกล่าวถึงไฟฟ้ าสถิตไดถ้ ูกตอ้ ง 3. ไฟฟ้ าจาแนกได้ 2 ประเภทคือขอ้ ใด ก. เกิดข้ึนตลอดเวลา ก. ฟ้ าแลบ , ฟ้ าผา่ ข. เกิดการสลบั ข้วั บวก – ลบ ตลอดเวลา ข. ไฟฟ้ ากระแส , ไฟฟ้ าสถิต ค. ไหลในทิศทางเดียว ค. กระแสตรง , กระแสสลบั ง. เกิดข้ึนชว่ั ขณะหน่ึงแลว้ หายไป ง. แบตเตอร่ี , โซล่าเซลล์ 9. หน่วยของแรงดนั ไฟฟ้ าคือขอ้ ใด 4. ขอ้ ใดคือหลกั การของไฟฟ้ า ก. โอห์ม () ข. โวลต(์ V) ก. การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ค. แอมแปร์(A) ง. วตั ต(์ W) ข. การเคล่ือนที่ของแรงดนั ไฟฟ้ า 10. หน่วยของกระแสไฟฟ้ าคือขอ้ ใด ค. การเกิดพลงั งานไฟฟ้ า ก. โอห์ม () ข. โวลต(์ V) ง. การเปล่ียนแปลงแรงดนั ไฟฟ้ า ค. แอมแปร์(A) ง. วตั ต(์ W) 5. ขอ้ ใดกล่าวถึงกระแสอิเลก็ ตรอนไดถ้ ูกตอ้ ง 11. หน่วยของความตา้ นทานคือขอ้ ใด ก. การเคลื่อนท่ีของอิเล็กตรอนจากศกั ยไ์ ฟฟ้ า ก. โอห์ม () ข. โวลต(์ V) บวกไปหาศกั ยไ์ ฟฟ้ าลบ ค. แอมแปร์(A) ง. วตั ต(์ W) ข. การเคล่ือนที่ของอิเล็กตรอนจากศกั ยไ์ ฟฟ้ า12. หน่วยของกาลงั ไฟฟ้ าคือขอ้ ใด ลบไปหาศกั ยไ์ ฟฟ้ าบวก ก. โอห์ม () ข. โวลต(์ V) ค. การเคล่ือนที่ของอิเลก็ ตรอนในตวั นาไฟฟ้ า ค. แอมแปร์(A) ง. วตั ต(์ W) ง. แรงท่ีทาให้อิเล็กตรอนเคล่ือนท่ีในตวั นา13. ไฟฟ้ าสถิตเกิดข้ึนไดอ้ ยา่ งไร ไฟฟ้ า ก. ความร้อน ข. แสงแดด 6. แรงดนั ไฟฟ้ าคืออะไร ค. การเสียดสี ง. การกดดนั ก. แรงท่ีเกิดข้ึนในวงจรไฟฟ้ า ข. แรงท่ีเคล่ือนท่ีในวงจรไฟฟ้ า ค. แรงที่ทาใหอ้ ิเลก็ ตรอนเกิดการเคลื่อนที่ ง. พลงั งานไฟฟ้ า

24 14. ไฟฟ้ ากระแสเกิดจากอะไร 18. กระแสนิยมหมายถึงขอ้ ใด ก. การเคลื่อนท่ีของอิเล็กตรอน ก. การไหลของกระแสไฟฟ้ าจากศกั ยบ์ วกไป ข. การเคล่ือนท่ีของแรงดนั ไฟฟ้ า ยงั ศกั ยล์ บ ค. การเสียดสีของวตั ถุ 2 ชนิด ข. การไหลของกระแสไฟฟ้ าจากศกั ยล์ บไปยงั ง. การส่นั สะเทือนของวตั ถุ 2 ชนิด ศกั ยบ์ วก 15. เบนจามิน แฟรงคลินเกี่ยวขอ้ งในเร่ืองใด ค. การไหลของกระแสไฟฟ้ าจากซา้ ยไปขวา ก. การทดลองข้วั ไฟฟ้ า ง. การไหลของกระแสไฟฟ้ าจากขวาไปซา้ ย ข. การทดลองไฟฟ้ า 19. ผทู้ ี่คิดคน้ ไฟฟ้ าท่ีเกิดจากอานาจแม่เหล็กคือ ค. การทดลองความตา้ นทาน ใคร ง. การทดลองปฏิกิริยาเคมี ก. โทมสั อลั วา เอดิสนั 16. ข้วั ไฟฟ้ าทาหนา้ ที่อะไร ข. อเลสซานโดร โวลตา ก.จา่ ยอิเลก็ ตรอน ค. เบนจามิน แฟรงคลิน ข.รับอิเลก็ ตรอน ง. ไมเคิล ฟาราเดย์ ค.รับและจ่ายอิเลก็ ตรอน 20. หลอดไฟฟ้ าคิดคน้ โดยใคร ง. เช่ือมต่อวงจร ก. โทมสั อลั วา เอดิสัน 17. ขอ้ ใดคือแหล่งกาเนิดไฟฟ้ าดว้ ยปฏิกิริยาเคมี ข. อเลสซานโดร โวลตา ก. ไดนาโม ข. ถ่านไฟฉาย ค. เบนจามิน แฟรงคลิน ค. โซล่าร์เซลล์ ง. กงั หนั ลม ง. ไมเคิล ฟาราเดย์ แหล่งอา้ งอิง www.rmutphysics.com/physics/oldfront/... (http://www.alternative-energy-news.info/technology/battery-power/)