พลังงานไฟฟ้า
ไฟฟ้าคืออะไร
อุปกรณ์ไฟฟ้าที่อยู่รอบๆ
ตัวเรา ไม่ว่าจะเป็น อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ภายในบ้าน อุปกรณ์สำนักงาน
ตลอดจนเครื่องมือ เครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรม
ล้วนแต่ต้องอาศัยพลังงานจากไฟฟ้าทั้งสิ้น ดังนั้น เราควรมาทำความเข้าใจเกี่ยวกับไฟฟ้าให้มากยิ่งขึ้น
"ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร"
วัตถุ ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก แล้ว "อะตอมคืออะไร"
คำถามนี้ต้องเกิดขึ้นแน่นอน ดังนั้นจะขออธิบายสั้นๆ ว่า อะตอมเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กมากๆ
เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณหนึ่งในร้อยล้านเซนติเมตร อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน
โดยอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส จำนวนอิเล็กตรอนของอะตอมแต่ละชนิดจะแตกต่างกัน
จึงทำให้คุณสมบัติของอะตอมนั้นๆ แตกต่างกันไปด้วย
ภายในนิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน
จำนวนโปรตอนจะเท่ากับจำนวนของอิเล็กตรอน
ทั้งอิเล็กตรอนและโปรตอนเป็นอนุภาคที่มีไฟฟ้า อิเล็กตรอนมีไฟฟ้าลบและปริมาณไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอนของอะตอมใดๆ
จะมีขนาดเท่ากันหมด ส่วนโปรตอนมีไฟฟ้าบวกและปริมาณไฟฟ้าบวกของโปรตอน 1 ตัวจะเท่ากับปริมาณไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอน 1 ตัว
อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสของอะตอมด้วยวงจรที่แน่นอน
เป็นเพราะมีแรงดึงดูดระหว่างไฟฟ้าบวกของโปรตอนและไฟฟ้าลบของอิเล็กตรอน
ด้วยแรงดึงดูดนี้เองที่ทำให้อิเล็กตรอนติดอยู่กับอะตอม
อิเล็กตรอนจึงหลุดไปจากอะตอมไม่ได้
แต่อิเล็กตรอนตัวที่อยู่วงโคจรนอกสุดซึ่งห่างจากนิวเคลียสมากมีแรงดึงดูดน้อย
เมื่อมีอิทธิพลจากภายนอกเข้ามารบกวน อิเล็กตรอนจึงหลุดพ้นจากวงโคจรนั้นได้
และสามารถเคลื่อนไหวอย่างอิสระระหว่างอะตอมได้ ซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์ต่างๆ
ทางไฟฟ้า วัตถุใดที่มีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมาก จะมีคุณสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้า
แต่ถ้ามีจำนวนน้อยจะมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้า
วัตถุทุกชนิดประกอบด้วยอะตอมที่มีไฟฟ้า ดังนั้น
วัตถุทุกชนิดควรมีไฟฟ้าด้วย ภายในอะตอมของวัตถุนั้นมีปริมาณไฟฟ้าบวกและลบเท่ากัน
แรงกระทำจากไฟฟ้าบวกและไฟฟ้าลบจึงหักล้างกันพอดี สภาพเช่นนี้เรียกว่า
สภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า (ทั้งไฟฟ้าบวกและไฟฟ้าลบยังคงมีอยู่ในจำนวนที่เท่ากัน)
เหตุการณ์ที่แสดงให้เห็นชัดเจนว่าวัตถุมีไฟฟ้า คือ การเกิดไฟฟ้าสถิตย์
เช่น เมื่อเรานำวัตถุสองชนิดมาถูกัน จะเกิดไฟฟ้าสถิตย์ขึ้น อธิบายได้ว่า
อิเล็กตรอนอิสระที่อยู่ภายในวัตถุชนิดหนึ่งเคลื่อนไหวรุนแรงมากขึ้นจนสามารถหลุดพ้นจากแรงยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสของอะตอมและกระโดดไปอยู่ในวัตถุอีกชนิดหนึ่ง
อิเล็กตรอนในวัตถุชนิดแรกมีจำนวนลดลง จึงแสดงความเป็นไฟฟ้าบวกออกมา
ในขณะเดียวกันวัตถุที่ได้รับอิเล็กตรอนอิสระจะทำให้มีไฟฟ้าลบมากกว่า
จึงแสดงความเป็นไฟฟ้าลบออกมา โดยทั่วไป
การที่วัตถุเกิดไฟฟ้าขึ้นเรียกว่า วัตถุนั้นมีประจุไฟฟ้า
ประจุไฟฟ้ามีทั้งประจุบวกและประจุลบ ประจุไฟฟ้าแสดงถึงปริมาณไฟฟ้า มีหน่วยเป็น
คูลอมบ์ (Coulomb)
การกำเนิดของไฟฟ้า
ราชบัณฑิตยสถานได้ให้ความหมายของคำว่า "ไฟฟ้า" ไว้ว่า "พลังงานรูปหนึ่งซึ่งเกี่ยวข้องกับการแยกตัวออกมา หรือการเคลื่อนที่ของอิเล้กตรอนหรือโปรตอนหรืออนุภาคอื่นที่มีสมบัติแสดงอำนาจคล้ายคลึงกับอิเล้กตรอนหรือโปรตอน ที่ก่อให้เกิดพลังงานอื่น เช่นความร้อนแสงสว่าง การเคลื่อนที่ "เป็นต้น โดยการกำเนิดพลังงานไฟฟ้าที่สำคัญๆ มี 5 วิธี ดังนี้
1. ไฟฟ้าที่เกิดจากการเสียดสีของวัตถุ เป็นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการนำวัตถุต่างกัน 2 ชนิดมาขัดสีกัน เช่น จากแท่งยางกับผ้าขนสัตว์ แท่งแก้วกับผ้าแพร แผ่นพลาสติกกับผ้าและหวีกับผม เป็นต้ ผลของการขัดสีดังกล่าวทำให้เกิดความไม่สมดุลขึ้นของประจุไฟฟ้าในวัตถุทั้งสอง เนื่องจากเกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้า วัตถุทั้งสองจะแสดงศักย์ไฟฟ้า ออกมาต่างกัน วัตถุชนิดหนึ่งแสดง ศักย์ไฟฟ้าบวก (+) ออก วัตถุอีกชนิดหนึ่งแสดงศักย์ไฟฟ้าลบ (-) ออกมา ซึ่งเรียกว่า " ไฟฟ้า" สถิตตามภาพ
ภาพอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกิดจากการเสียดสีของวัตถุ
2. ไฟฟ้าที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาทางเคมี เป็นไฟฟ้าที่เกิดจากการนำโลหะ 2 ชนิดที่แตกต่างกันโลหะทั้งสองจะทำปฏิกิริยาเคมีกับสารละลายอิเล็กโทรไลท์ ซึ่งปฏิกิริยาทางเคมีแบบนี้ เรียกว่า "โวลตาอิกเซลล์" เช่น สังกะสีกับทองแดงจุ่มลงในสารละลายอิเล้กโทรไลท์ จะเกิดปฏิกิริยาเคมีทำให้เกิดไฟฟ้าดังตัวอย่างในแบตเตอรี่ และถ่านอัลคาไลน์ (ถ่านไฟฉาย) เป็นต้น
แบตเตอรี่
ถ่านอัลคาไลน์ 1.5 โวล์
ถ่านอัลคาไลน์ 1.5 โวล์
ภาพอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาทางเคมี
3. ไฟฟ้าที่เกิดจากความร้อน เป็นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการนำแท่งโลหะหรือแผ่นโลหะต่างชนิดกัน 2 แท่ง โดยนำปลายด้านหนึ่งของโลหะทั้งสองต่อติดกันด้วยการเชื่อมหรือยืดด้วยหมุดปลายที่เหลืออีกด้านนำไปต่อกับมิเตอรืวัดแรงดัน เมื่อให้ความร้อนที่ปลายด้านต่อติดกันของโลหะทั้งสอง ส่งผลให้เกิดการแยกตัวของประจุไฟฟ้า เกิดศักย์ไฟฟ้าขึ้นที่ปลายด้านเปืดของโลหะ แสดงค่าออกมาที่มีมิเตอร์
ภาพการต่ออุปกรณ์ให้เกิดไฟฟ้าจากความร้อน
4. ไฟฟ้าที่เกิดจากพลังงานแสงอาทิตย์ โดสามารถสร้างเชลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ปัจจุบันเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิดใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้ เช่น นาฬิกาข้อมือ เครื่องคิดเลข เป็นต้น แต่ค่าใช้จ่ายในการผลิตประแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ค่อนข้างสูง
5. ไฟฟ้าที่เกิดจากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ได้มาจากพลังงานแม่เหล็กโดยวิธีการใช้ลวดตัวนำไฟฟ้าตัดผ่านสนามแม่เหล็กวิ่งตัดผ่านลวดตัวนำอย่างใดอย่างหนึ่ง ทั้งสองวิธีนี้จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในลวดตัวนำนั้น กระแสที่ผลิตได้มีทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ
อุปกรณ์กำเนิดไฟฟ้าจากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า
นอกจากนี้ไฟฟ้าไฟฟ้ายังมีกำเนิดจากวิธีอื่นๆ เช่น ไฟฟ้าจากแรงกดดัน โดยอาศัยผลึกของสารบางชนิด ที่มีคุณสมบัติทำให้เกิดไฟฟ้าได้เมื่อได้รับแรงกดอัด กระแสไฟฟ้าจะมากหรือน้อยขึ้นกับแรงกด กระแสไฟฟ้าที่ได้ จะมีกำลังต่ำ จึงนำมาใช้ได้กับอุปกรณ์บางประเภท เช่นไมโครโฟน หัวเข็มแผ่นเสียง เป็นต้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น