หน่วยที่2_ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไฟฟ้า

หนว่ ยท่ี 2 ความร้เู บื้องตน้ เกี่ยวกบั ไฟฟ้า www.neutron.rmutphysics.com

จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม นกั เรยี นสามารถ........... 1. อธบิ ายโครงสรา้ งของอะตอมได้ 2. อธบิ ายแหลง่ กาํ เนดิ ของไฟฟา้ ได้ 3. บอกประเภทของไฟฟ้าได้

1. โครงสร้างของอะตอม เนื้อหาสาระ 2. แหลง่ กาํ เนดิ ของไฟฟ้า 2.1 เกิดจากการเสียดสหี รอื ขัดถู 2.2 เกดิ จากปฏิกิรยิ าทางเคมี 2.3 เกิดจากความร้อน 2.4 เกดิ จากแสง 2.5 เกดิ จากแรงกดอดั 2.6 เกิดจากสนามแม่เหลก็ 3. ประเภทของไฟฟา้ 3.1 ไฟฟา้ สถิต 3.2 ไฟฟา้ กระแส

1_อะตอมและการค้นพบอิเล็กตรอน 2_อะตอมและโมเลกุล 3_โครงสรา้ งอะตอม ตอนที่ 1 4_โครงสร้างอะตอม ตอนที่ 2 ipodiplay.com

โครงสรา้ งของธาตุหรอื สสาร ธาตหุ รอื สสาร โมเลกุล อะตอม นวิ เคลยี ส อิเลต็ รอน นิวตรอน โปรตรอน

โครงสรา้ งของอะตอม อิเล็กตรอน นิวเคลยี ส วงโคจรของอเิ ล็กตรอน

สสารตา่ งๆ จะประกอบด้วยโมเลกลุ ขนาดเล็กเป็นจํานวนมาก ซึง่ กลา่ วได้วา่ โมเลกุลเปน็ ส่วนทเ่ี ลก็ ทีส่ ุดของสสารท่ียงั แสดง คุณสมบตั ิของธาตนุ ้นั อยไู่ ด้ โมเลกุล จะประกอบดว้ ยสว่ นท่ีเล็กลงไปอีกเรียกวา่ อะตอม อะตอม ประกอบดว้ ยนิวเคลียส ซึ่งจะอยูก่ ึง่ กลางของอะตอม และมอี ิเลก็ ตรอนวิง่ โคจรอยู่รอบๆ นวิ เคลยี ส ซ่งึ มีประจุเปน็ ลบ (-) นิวเคลยี ส ประกอบดว้ ยโปรตรอน มปี ระจเุ ป็นบวก (+) กับ นวิ ตรอน มสี ภาวะเปน็ กลางทางไฟฟ้า

วงโคจรของอเิ ลก็ ตรอน นวิ ตรอน อเิ ลก็ ตรอน นิวเคลยี ส โปรตรอน

วงโคจรของอิเลก็ ตรอน นวิ เคลยี ส K LM NO P Q วงโคจรของอิเลก็ ตรอน

วงโคจรของอิเลก็ ตรอน จะมีตวั อักษรภาษาอังกฤษกาํ กบั อยู่ โดยเรมิ่ จากวงโคจรชน้ั ในสดุ คอื วงโคจรชั้น L , M , N , O , P , Q ตามลําดบั จํานวนอิเล็กตรอนท่วี ่งิ อย่รู อบๆ นวิ เคลยี ส จะวง่ิ เป็นวงๆ โดยแต่ ละวงโคจรจะมจี าํ นวนอิเลก็ ตรอนไม่เทา่ กนั สามารถคาํ นวณได้ จากสูตร 2N2 โดย N คอื ลาํ ดับวงโคจรท่หี ่างจากนวิ เคลียส โดยเริ่มจากวงในสุด เช่น วงโคจรช้นั ที่ 2 แสดงวา่ N = 2 ดงั นน้ั จํานวนอเิ ลก็ ตรอนทอ่ี ยใู่ นวงโคจรช้ันที่ 2 คอื 2(2)2 = 8 ตวั

วงโคจรของ อิเล็กตรอน นิวเคลยี ส K L MN O P Q K = 2 ตัว อิเลก็ ตรอน L = 8 ตัว M = 18 ตัว N = 32 ตัว O = 50 ตัว P และ Q น้อยกวา่ สตู รที่ คํานวณได้

ตวั อย่าง ธาตุหรอื สสารชนดิ หนึง่ มีอเิ ลก็ ตรอน จาํ นวน 70 ตัว แสดงวา่ ธาตุหรอื สสารนี้ มีวงโคจรของอิเลก็ ตรอนก่ีชั้น 2 8 18 32 



นิวเคลียส อเิ ล็กตรอนอสิ ระ วาเลนซอ์ ิเล็กตรอน

วงโคจรช้ันนอกสดุ เรียกวา่ วาเลนซ์เซลล์ มีจํานวน อเิ ล็กตรอนไดไ้ มเ่ กิน 8 ตวั และอิเล็กตรอนที่อยูบ่ นวงโคจร ชน้ั นอกสดุ เรยี กว่า วาเลนซอ์ ิเล็กตรอน เม่ืออิเลก็ ตรอนได้รับพลังงานไฟฟา้ รปู แบบใดๆ จะทาํ ให้อเิ ล็กตรอนหลดุ ออกจากวงโคจร เรยี กอเิ ล็กตรอนตัวนว้ี ่า อเิ ล็กตรอนอสิ ระ

5_ความรเู้ บ้ืองตน้ เกย่ี วกับไฟฟ้า 6_แหลง่ กาํ เนิดไฟฟ้า 7_กําเนดิ พลงั งานไฟฟา้ 8_แหล่งกําเนิดพลงั งานไฟฟ้า ipodiplay.com

แหล่งกําเนิดไฟฟา้ (Power Souse) คอื ต้นกําเนิดของกําลังไฟฟา้ หรือแรงเคล่อื นไฟฟา้ ซึ่งมวี ธิ ีการต่างๆ ต้ังแต่ยุคแรกๆ จนถงึ ยคุ ปัจจบุ ัน และพฒั นาตลอดเวลาเพื่อให้ได้แหล่ง กําเนดิ ท่ีมีคุณภาพ และประสทิ ธภิ าพสงู สดุ 1. เกิดจากการเสยี ดสหี รือขัดถู (Friction) 2. เกดิ จากปฏิกริ ิยาทางเคมี (Chemicals) 3. เกดิ จากความร้อน (Heat) 4. เกิดจากแสง (Light) 5. เกิดจากแรงกดอัด (Pressure) 6. เกิดจากสนามแม่เหล็ก (Magnetism)

1. ไฟฟา้ เกดิ จากการเสียดสี คือ การนาํ วัตถุ 2 ชนิด มาเสียดสกี ัน เช่น แท่งแกว้ กับ ผา้ แพร แท่งพลาสติกกบั ผ้า หวีกับผม

ประจุไฟฟา้ และไฟฟ้าสถิต • เราสามารถทาํ การทดลองง่ายๆ ท่ีพิสจู นถ์ ึงการมอี ยู่ของแรงทาง ไฟฟา้ สถติ • เช่น หวีท่สี ามารถดดู เศษ กระดาษเลก็ ๆ ได้หลังจากทีห่ วี ผมเสรจ็ ใหมๆ่ • แรงที่เกิดขนึ้ มขี นาดพอทจ่ี ะยดึ เศษกระดาษนัน้ ๆ ไมใ่ หต้ กลง เปน็ เวลาพอสมควร

2. ไฟฟา้ เกดิ จากปฏกิ ิริยาทางเคมี คอื การนาํ แทง่ สังกะสี กับ แท่งทองแดง มาจมุ่ ลงในกรด กาํ มะถนั จึงนาํ มาสร้าง แบตเตอรี่ และถ่านไฟฉาย

9_กําเนดิ แบตเตอร่ี 10_การผลติ แบตเตอร่ี

3. ไฟฟา้ เกดิ จากความร้อน คอื การนาํ เอาแผ่นโลหะ 2 แผน่ มายึดติดกันดา้ นหนึ่งและ ใหค้ วามรอ้ น เชน่ ทองแดง และเหลก็ จึงนํามาสร้าง เทอรโ์ มคบั เปิล

11_กาํ เนดิ เคร่อื งจักรไอน้ํา(โรงไฟฟา้ พลงั ความรอ้ น)

4. ไฟฟ้าเกดิ จากแสงสวา่ ง คอื การนาํ อปุ กรณท์ ่ี เรยี กว่า โซลาเซลล์ ทม่ี โี ครงสรา้ ง จากการนาํ สารกึ่งตัวนําชนิดซลิ ิกอน ทีม่ โี ปรตรอน (P) อเิ ล็กตรอน (N) มากกว่า ปกติ มาประกอบติดกัน

พลังงานแสงแดด : ทดแทนเชื้อเพลงิ ในปัจจุบนั - Solar cell (11.2 Watt/ft2): เซลลีเนยี มเคลือบเหล็ก, โลหะเคลอื บทองแดงออกไซด์ - เคร่ืองคดิ เลข, นาฬิกา, ดาวเทียม, บา้ น - ไมม่ ีการถา่ ยเทมวลสาร (อายุการใชง้ านมาก) - ปจั จุบนั ทําได้ถึง 30,000 Watts



12_พลังงานทดแทน พลงั งานแสงอาทติ ย์ 13_การต์ นู เร่อื ง พลงั งานทดแทน พลงั งานลม พลงั งานความรอ้ นใตพ้ ิภพ

5. ไฟฟ้าเกดิ จากแรงกดอดั คอื การนําแร่ควอตซห์ รอื ผลึก ควอตซ์ มาประกอบกับแผ่น โลหะด้านบนและลา่ ง

ไฟฟ้าพีโซ (Piezoelectric) - แร่ควอต, เกลอื โรเชล (Rochell salt), PZT - ไมโครโฟน

6. ไฟฟา้ เกิดจากสนามแมเ่ หล็ก คือ การนําเอาเส้นลวดตวั นําเคลื่อนท่ตี ัดผ่านสนามแม่เหลก็ หรอื เอาสนามแมเ่ หลก็ เคลอ่ื นที่ตดั กบั เส้นลวดตัวนํา จึงนาํ มาสร้าง เจนเนอเรเตอร์



ความหมายของกระแสไฟฟา้ • กระแสไฟฟา้ หมายถึง การเคล่ือนทีข่ องอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระไปใน ทิศทางเดียวกนั ตอ่ ระยะเวลาที่กําหนด

การไหลของกระแสไฟฟ้า • กระแสอิเลก็ ตรอนและกระแสนยิ ม (conventional current)

ประเภทของไฟฟ้า ไฟฟ้า แบ่งออกเปน็ 2 ประเภท ไฟฟ้าสถติ ย์ ไฟฟา้ กระแส

ไฟฟ้าสถิต (Statics Electricity) ไฟฟ้าสถติ เป็นกระแสไฟฟ้าทเี่ กิดจากการเสียดสีของวัตถุ 2 ชนิด คอื แท่งแกว้ นํามาขดั ถกู บั ผ้าไหม จะมผี ลทาํ ใหอ้ ิเลก็ ตรอน ย้ายท่ี แทง่ แก้วจะมอี ํานาจไฟฟา้ ดึงดูดวัตถุเบาๆ เช่น เศษกระดาษ หรอื ไฟฟ้าสถิตที่เกดิ จากธรรมชาติ เชน่ ฟา้ แลบ็ ฟา้ รอ้ ง ฟา้ ผา่

14_ประโยชน์ของไฟฟ้าสถติ

การคน้ พบทางไฟฟ้า • มนุษย์รจู้ ักปรากฏการณฟ์ า้ ผา่ มา ต้ังแต่ดึกดําบรรพ์ โดยไมท่ ราบวา่ เกย่ี วขอ้ งกบั ไฟฟ้า • ปี 700 BC ชาวกรกี สังเกต ปรากฏการณไ์ ฟฟา้ สถติ โดยการถู อําพัน สามารถทาํ ใหอ้ าํ พนั นัน้ ดดู เศษฟางหรอื ขนนกเล็กๆได้ • คําวา่ electric มาจากภาษากรกี ที่ ใชเ้ รียกอาํ พนั (elektron)

ไฟฟ้ากระแส (Current Electricity) ไฟฟ้ากระแส คือ ไฟฟ้าท่ีเกิดจากการไหลของประจุไฟฟ้า ในตัวนําอย่างสมํ่าเสมอต่อเน่ือง การที่ประจุไหลในตัวนํา เรียกว่า กระแสไฟฟ้า (electric current) ประจุไฟฟ้าที่ว่ิงในตัวนําจะเป็น ประจุชนิดลบ ซ่ึงก็คือ อิเล็กตรอนอิสระนั้นเอง ไฟฟ้ากระแส แบ่ง ได้ออกเปน็ 2 ชนดิ คอื

ชนิดของไฟฟ้ากระแส ไฟฟา้ กระแส ไฟฟ้ากระแสตรง ไฟฟา้ กระแสสลับ + + _ _ DIRECT CURRENT ALTERNATING CURRENT

ไฟฟา้ กระแสตรง (Direct Current : DC) เป็นกระแสไฟฟ้าทม่ี ที ศิ ทางการไหล หรือขั้วของแหล่งจ่ายท่ี แนน่ อน ไม่มีการสลบั ขั้วบวกลบ เช่น กระแสไฟฟ้าจากถ่านไฟฉาย หรือแบตเตอรรี่ ถยนต์

ไฟฟ้ากระแสสลบั (Alternating Current : AC) ไฟฟา้ กระแสสลบั เป็นกระแสไฟฟ้าท่มี ีการเปล่ยี นแปลงทศิ ทาง การไหลอยตู่ ลอดเวลา โดยข้ัวหรือประจุทางไฟฟ้าจะสลับบวก-ลบ ตลอดเวลา จากรูป เปน็ การสรา้ งไฟฟา้ กระแสสลับโดยการหมุน ขดลวดตดั กบั สนามแมเ่ หล็ก ค่าของแรงดนั ไฟฟ้าทอ่ี อกมาจะมี ลักษณะเปน็ สัญญาณรปู คลื่นซายน์ (Sinusoidal wave )





16_ระบบผลิตไฟฟ้าขนาดจ๋วิ 17_รอบรเู้ รือ่ งไฟฟ้า พลงั นา้ํ วนอิสระ (เข่อื นอเนกประสงค)์ 18_วิวฒั นาการของเขอื่ น 19_กาํ เนดิ ถ่านหิน (โรงไฟฟ้าพลงั นํา้ ) (การพฒั นาถ่านหนิ ในประเทศ) ipodiplay.com

20_ปรากฏการณเ์ รือนกระจก 21_รอบรเู้ ร่ืองปโิ ตรเลียม (เทคโนโลยถี ่านหนิ สะอาด) (โรงไฟฟา้ กังหนั กา๊ ซ) 22_นิวเคลยี รพ์ ลงั งานทางเลือก ipodiplay.com แห่งอนาคต(โรงไฟฟา้ นิวเคลยี ร์)

แหล่งอา้ งอิงข้อมูล บรษิ ัท ลีโอนิค จํากัด. (ม.ป.ป.). ความรู้เกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์. [ระบบออนไลน]์ จาก http://www.leonics.co.th/html/th/aboutpower/solar_knowledge.php สืบค้น เมอ่ื 30 พฤษภาคม 2558