ใบความรู้เรื่อง การกำเนิดไฟฟ้า
- 1. 1.ธรรมชาติของไฟฟ้ า .... สสารที่มีในโลกนี้ประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ซึ่ งเราเรี ยกว่า อะตอมหรื อปรมาณู (Atoms)ภายในอะตอม จะประกอบไปด้วยอนุภาคไฟฟ้ าเล็กๆ 3 ชนิดคืออิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอน โดยที่อิเล็กตรอนจะมี ่ ประจุไฟฟ้ าเป็ นลบ โปรตอนมีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวก และในนิวตรอนมีประจุไฟฟ้ าเป็ นกลาง การอยูร่วมกัน ่ ของอนุ ภาคทั้งสามในอะตอมเป็ นลักษณะที่โปรตอนและนิวตรอนร่ วมกันอยูตรงกลาง เรี ยกว่า นิวเคลียส ่ และมีอิเล็กตรอนโคจรอยูรอบ ๆ 2.การไหลของอิเล็กตรอน ่ ่ .......ภายในอะตอมจะมีอิเล็กตรอนโคจรอยูรอบ ๆ นิวเคลียสเป็ นวง ๆ ซึ่ งอิเล็กตรอนที่อยูวงนอกสุ ดเรี ยกว่า ่ ่ อิเล็กตรอนอิสระและถ้าอิเล็กตรอนที่อยูวงนอกนี้ได้รับพลังงานก็จะทาให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปอยูใน อะตอมที่ถดไปทาให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนพลังงานที่จะทาให้อิเล็กตรอน ในวัตถุตวนาไหลได้ คือ ั ั ่ เครื่ องกาเนิดไฟฟ้ าซึ่ งจะทาหน้าที่ท้ งการรับและจ่ายอิเล็กตรอน ซึ่ งเราเรี ยกว่า ขั้วไฟฟ้ าโดยกาหนดไว้วาขั้วที่ ั รับอิเล็กตรอนเรี ยกว่า ขั้วบวกขั้ วที่จ่ายอิเล็กตรอนเรี ยกว่า ขั้วลบ ที่มา : http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm
- 2. 3.แหล่งกาเนิไไฟฟ้ า .........แหล่งกาเนิดไฟฟ้ ามีหลายชนิด ดังนี้ 3.1 แหล่ งกาเนิไไฟฟาทีเ่ กิไขึนจากการเสี ยไสี ของวัตถุ ้ ้ ั ุุ ........การนาวัตถุ 2 ชนิดมาเสี ยดสี กนจะเกิดไฟฟ้ า เรี ยกว่า ไฟฟ้ าสถิต...ผูคนพบไฟฟ้ าสถิตครั้งแรก คือ ้้ นักปราชญ์กรี กโบราณท่านหนึ่งชื่อเทลิส(Philosopher Thales) แต่ยงไม่ทราบอะไรเกี่ยวกับไฟฟ้ ามากนัก .. ั ั จนถึงสมัยเซอร์ วลเลี่ยมกิลเบอร์ ค(Sir William Gilbert)ได้ทดลองนาเอาแท่งอาพันถูกบผ้าขนสัตว์ปรากฏว่า ิ แท่งอาพันและผ้าขนสัตว์สามารถดูดผงเล็ก ๆ ได้ปรากฏการณ์น้ ีคือการเกิดไฟฟ้ าสถิตบน วัตถุท้ งสอง ั 3.2 แหล่งกาเนิไไฟฟ้ าทีเ่ กิไขึนจากพลังงานทางเคมี ้ แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าจากพลังงานทางเคมีเป็ นไฟฟ้ าชนิดกระแสตรง(Direct Current) สามารถแบ่งออกได้เป็ น 2 แบบ คือ 1) เซลล์ ปฐมภูมิ (Primary Cell) ......เป็ นแหล่งกาเนิดไฟฟ้ าที่ให้กระแสไฟฟ้ าตรง ผูที่คิดค้นได้คนแรกคือ เคานต์อาเลสซันโดรยูเซปเป ้ อันโตนีโออานัสตาซี โอวอลตานักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี โดยใช้แผ่นสังกะสี และแผ่นทองแดงจุ่มลงใน สารละลายของกรดกามะถันอย่างเจือจาง มีแผ่นทองแดงเป็ นขั้วบวกแผ่นสังกะสี เป็ นขั้วลบ เรี ยกว่า เซลล์ ั วอลเทอิก ...เมื่อต่อเซลล์กบวงจรภายนอกก็จะมีกระแสไฟฟ้ าไหลจากแผ่นทองแดงไปยังแผ่นสังกะสี ั ....... ขณะที่เซลล์วอลเทอิกจ่ายกระแสไฟฟ้ าให้กบหลอดไฟแผ่นสังกะสี จะค่อย ๆ กร่ อนไปทีละน้อยซึ่ งจะ เป็ นผลทาให้กาลังในการจ่ายกระแสไฟฟ้ าลดลงด้วย และเมื่อใช้ไปจนกระทังแผ่นสังกะสี กร่ อนมากก็ตอง ้ ่ เปลี่ยนสังกะสี ใหม่ จึงจะทาให้การจ่ายกระแสไฟฟ้ าได้ต่อไปเท่าเดิม .ข้อเสี ยของเซลล์แบบนี้คือ ผูใช้จะต้อง ้ คอยเปลี่ยนแผ่นสังกะสี ทุกครั้งที่เซลล์จ่ายกระแสไฟฟ้ าลดลงแต่อย่างไรก็ตามเซลล์วอลเทอิกนี้ ........ถือว่า เป็ นต้นแบบของการประดิษฐ เซลล์แห้ง (Dry Cell) หรื อถ่านไฟฉายในปั จจุบน ทั้งเซลล์เปี ยกและเซลล์แห้ง ั นี้เรี ยกว่า เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell) ข้อดีของเซลล์ปฐมภูมิน้ ี คือเมื่อสร้างเสร็ จสามารถนาไปใช้ได้ทนที ั ที่มา : http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm
- 3. 2) เซลล์ ทุติยภูมิ (Secondary Cell) เป็ นเซลล์ไฟฟ้ าสร้างขึ้นแล้วต้องนาไปประจุไฟเสี ยก่อนจึงจะนามาใช้ และเมื่อใช้ไฟหมดแล้วก็สามารถ นาไปประจุไฟใช้ได้อีกโดยไม่ตองเปลี่ยนส่ วนประกอบภายใน และเพื่อให้มีกระแสไฟฟ้ ามากจะต้องใช้ ้ เซลล ์์หลายแผ่นต่อกันแบบขนานแต่ถาต้องการให้แรงดันกระแสไฟฟ้ าสู งขึ้นก็ตองใช้เซลล์หลาย ๆแผ่น. ้ ้ แบบอนุกรมเซลล์ไฟฟ้ าแบบนี้มีชื่อเรี ยกอีกอย่างหนึ่งว่า สตอเรจเซลล์ หรื อสตอเรจแบตเตอรี่ (Storage Battery) 3.3 แหล่งกาเนิไไฟฟ้ าทีเ่ กิไขึนจากพลังงานแม่ เหล็กไฟฟา ้ ้ ........กระแสไฟฟ้ าที่ได้มาจากพลังงานแม่เหล็กโดยวิธีการใช้ลวดตัวนาไฟฟ้ าตัดผ่านสนามแม่เหล็ก หรื อการ นาสนามแม่เหล็กวิงตัดผ่านลวดตัวนาอย่างใดอย่างหนึ่ง ทั้งสองวิธีน้ ีจะทาให้มีกระแสไฟฟ้ าไหลในตัวนา ่ นั้น กระแสที่ผลิตได้มีท้ งกระแสตรงและกระแสสลับ ั 1) เครื่องกาเนิไไฟฟ้ ากระแสตรง ..... หลักการของเครื่ องกาเนิ ดไฟฟ้ ากระแสตรงอาศัยหลักการที่ตวนาเคลื่อนที่ตดสนามแม่เหล็กจะเกิดแรง ั ั เคลื่อนที่ไฟฟ้ าขึ้นในลวดตัวนานั้น โครงสร้ างของเครื่องกาเนิไไฟฟ้ ากระแสตรง มีดงนี้ ั ่ ั ก. ส่ วนที่อยูกบที่ ประกอบด้วย .... โครงและขั้วแม่เหล็ก ส่ วนนี้สร้างสนามแม่เหล็กหรื อเส้นแรงแม่เหล็กและส่ วนที่รับกระแสไฟออก ที่มา : http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm
- 4. ข. ส่ วนที่เคลื่อนที่ หรื อส่ วนที่หมุนเรี ยกว่า อาร์ มาเจอร์ (Armature)....ประกอบด้วย 1. แกนเพลา 2. แกน เหล็ก 3. คอมมิวเตเตอร์ 2) เครื่องกาเนิไไฟฟ้ ากระแสสลับ ..... .มีโครงสร้างเหมือนเครื่ องกาเนิดไฟฟ้ ากระแสตรง แต่ที่อาร์ มาเจอร์ มีวงแหวนแทนคอมมิวเตเตอร์ (Commutature) หลักการทางานของการเกิดมีข้ นตอนโครงสร้าง 9 ขั้นตอน ั ที่มา : http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm
- 5. 3.4 แหล่งกาเนิไไฟฟ้ าทีเ่ กิไขึนจากพลังงานแสง ้ ........ เกิดจากการที่แสงผ่านกระแสไฟฟ้ า จากพลังงานสารกึ่งตัวนา เพราะว่าเมื่อสารกึ่งตัวนาได้รับแสง ่ อิเล็กตรอนภายในสารหลุดออกมาและเคลื่อนที่ได้ แหล่งกาเนิดไฟฟ้ านี้ที่ใช้อยูปัจจุบนเรี ยกว่า โฟโตเซลล์ ั (Photo Cell) ใช้ในเครื่ องวัดแสงของกล้องถ่ายรู ป การปิ ดเปิ ดประตูลิฟต์และระบบนิรภัย เป็ นต้น 3.5 แหล่งกาเนิไไฟฟ้ าทีเ่ กิไขึนจากพลังงานความร้ อน .....กระแสไฟฟ้ าเกิดขึ้นจากพลังงานความร้อนโดย ้ การนาโลหะ 2 ชนิดมายึดติดกันแล้วให้ความร้อนจะเกิดกระแสไฟฟ้ าไหลในแท่งโลหะทั้งสอง เช่น ใช้ ทองคาขาวกับคอนสแตนตันยึดปลายข้างหนึ่งให้ติดกัน ...และปลายอีกด้านหนึ่งของโลหะทั้งสองต่อเข้ากับ เครื่ องวัดไฟฟ้ า กัลวานอร์ มิเตอร์ เมื่อใช้ความร้อนเผาปลายของโลหะที่ยดติดกันนั้น พลังงานความร้อนจะ ึ ทาให้เกิดพลังงานไฟฟ้ าขึ้น เกิดกระแสไฟฟ้ าไหลผ่านเครื่ องวัดไฟฟ้ า 3.6 แหล่งกาเนิไไฟฟ้ าทีเ่ กิไขึนจากแรงกไ ........กระแสไฟฟ้ าที่เกิดขึ้นจากแรงกด สารที่ถูกแรงกด หรื อดึง ้ จะเกิดกระแสไฟฟ้ าผลึกของควอตซ์ ทัวร์มาไลท์และเกลือโรเซลล์ เมื่อนาเอาผลึกดังกล่าวมาวางไว้ระหว่าง โลหะทั้งสองแผ่นแล้วออกแรงกด สารนี้จะมีไฟฟ้ าออกมาที่ปลายโลหะทั้งสอง พลังงานไฟฟ้ าที่เกิดขึ้นนี้ ต่า มาก นาไปใช้ทาไมโครโฟน หูฟัง โทรศัพท์ หัวปิ คอัพของเครื่ องเล่นจานเสี ยง เป็ นต้น ที่มา : http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm
- 6. 4.ชนิไของไฟฟ้ า .........ไฟฟ้ าที่เกิดขึ้นแบ่งออกเป็ น 2 ชนิด ดังนี้ ั ่ 4.1 ไฟฟาสถิต ไฟฟ้ าสถิตเกิดขึ้นจากการเสี ยดสี โดยการนาสารต่างชนิ ดมาถูกนอิเล็กตรอนที่อยูในวงจร ้ ั โคจรของสารทั้งสองอาจชนกันได้อาจทาให้สารชิ้นหนึ่งสู ญเสี ยอิเล็กตรอนไปให้กบสารอีกชนิดหนึ่ง แต่ ่ เนื่องจากว่าสารเหล่านี้ไม่ได้ต่อกับสารภายนอกอิเล็กตรอน ไม่มีโอกาสถ่ายเทได้จึงคงอยูที่สารนั้น เราจึง ่ เรี ยกไฟฟ้ าแบบนี้วาไฟฟ้ าสถิต ประโยชน์ ของไฟฟ้ าสถิต .............ไฟฟ้ าสถิตสามารถนาไปใช้ในวงการอุตสาหกรรม เกี่ยวกับการพ่นสี โลหะต่าง ๆ การกรองฝุ่ นและ เขม่าออกจากควันไฟการทากระดาษทราย เป็ นต้น โทษของไฟฟาสถิต ได้แก่ การเกิดฟ้ าผ่า ้ ่ 4.2 ไฟฟากระแส ไฟฟ้ ากระแส เป็ นไฟฟ้ าที่ใช้อยูในบ้านพักอาศัย และในโรงงานอุตสาหกรรมทัวไป ไฟฟ้ า ้ ่ กระแสสามารถแบ่งได้ 2 ชนิดคือ 1) ไฟฟากระแสตรง (Direct Current) ไฟฟ้ ากระแสตรงเป็ นไฟฟ้ ากระแสที่มีทิศทางการเคลื่อนที่ของ ้ กระแสไฟฟ้ าไปในทิศทางเดียวกันเป็ นวงจร เช่น กระแสไฟฟ้ าจากแบตเตอรี่ (Battery) ถ่านไฟฉายเซลล์ สุ ริยะ ไดนาโมกระแสตรง เป็ นต้น ที่มา : http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm
- 7. 2) ไฟฟากระแสสลับ (Alternating Current) เป็ นไฟฟ้ ากระแสที่มีทิศทางการเคลื่อนที่สลับกัน โดย ้ กระแสไฟฟ้ าที่เกิดขึ้นในขดลวดตัวนาของเครื่ องกาเนิดไฟฟ้ ากระแสสลับ ซึ่ งมีอยู่ 3 ชนิดคือ ไฟฟ้ า กระแสสลับ เฟสเดียว สองเฟส และสามเฟสในปัจจุบนนิยมใช้เพียง 2 ชนิดเท่านั้น คือ กระแสไฟฟ้ าสลับ ั เฟสเดียวกับสามเฟส .................... ก. ไฟฟ้ ากระแสสลับเฟสเไียว (Single Phase) ................ลักษณะการเกิดไฟฟ้ ากระแสสลับ คือ ขดลวดชุดเดียวหมุนตัดเส้นแรงแม่เหล็ก เกิดแรงดัน กระแสไฟฟ้ าทาให้กระแสไหลไปยังวงจรภายนอก โดยผ่านวงแหวน และแปลงถ่านดังกล่าวมาแล้ว จะเห็น ่ ได้วาเมื่อออกแรงหมุนลวดตัวนาได้ 1 รอบ จะได้กระแสไฟฟ้ าชุดเดียวเท่านั้น ถ้าต้องการให้ได้ปริ มาณ กระแสไฟฟ้ าเพิ่มขึ้น ก็ตองใช้ลวดตัวนาหลายชุดไว้บนแกนที่หมุน ดังนั้นในการออกแบบขดลวดของเครื่ อง ้ กาเนิดไฟฟ้ ากระแสสลับถ้าหากออกแบบชุดขดลวดบนแกนให้เพิ่มขึ้นอีก 1 ชุด แล้วจะได้กาลังไฟฟ้ าเพิ่มขึ้น ..........ข. ไฟฟากระแสสลับสามเฟส (Three Phase) ...................เป็ นการพัฒนามาจากเครื่ องกาเนิดไฟฟ้ า ้ กระแสสลับชนิดสองเฟส โดยการออกแบบจัดวางขดลวดบนแกนที่หมุนของเครื่ องกาเนิดนั้น เป็ น 3 ชุด ซึ่ง แต่ละชุดนั้นวางห่างกัน 120 องศาทางไฟฟ้ า ที่มา : http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm
- 8. ...............ไฟฟ้ ากระแสสลับที่ใช้ในบ้านพักอาศัย ส่ วนใหญ่ใช้ไฟฟ้ ากระแสสลับเฟสเดียว (SinglePhase)ระบบการส่ งไฟฟ้ าจะใช้สายไฟฟ้ า 2 สายคือ สายไฟฟ้ า 1 เส้น และสายศูนย์ (นิวทรอล) หรื อ เราเรี ยกกันว่า สายดินอีก 1 สาย สาหรับบ้านพักอาศัยในเมืองบางแห่ง อาจจะใช้เครื่ องใช้ไฟฟ้ าชนิดพิเศษ จะต้องใช้ไฟฟ้ าชนิดสามเฟส ซึ่ งจะให้กาลังมากกว่า เช่น มอเตอร์ เครื่ องสู บน้ าในการบาบัดน้ าเสี ย ลิฟต์ของ อาคารสู ง ๆ เป็ นต้น ที่มา : http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/electric/Elec-1.htm