สนุกกับพลังงานและการอนุรักษ์พลังงาน

เรื่องที่ 1 พลังงานไฟฟ้า

พลังงาน คือความสามารถในการทำงาน มีอยู่หลายรูปแบบ สามารถแบ่งได้เปีน 2 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ พลังงานที่ทำงานได้ และพลังงานที่เก็บสะสมไว้

พลังงานที่ทำงานได้ ที่สำคัญได้แก่ พลังงานไฟฟ้า พลังงานแสง และพลังงานเสียง ส่วนพลังงานที่เก็บสะสมไว้ ประกอบด้วย พลังงานเคมี หมายถึง พลังงานที่เก็บสะสมไว้ในสสารต่าง ๆพลังงานนิวเคลียร์ หมายถึง พลังงานที่เก็บสะสมไว้ในธาตุ และพลังงานศักย์หมายถึงพลังงานที่มีอยู่ใน วัตถุ ซึ่งขึ้นอยู่คับตำแหน่งของวัตถุนั้น ๆ แบ่งออกเปีน พลังงานศักย์โน้ม่วง และพลังงานศักย์ยืดหยุ่น

พลังงานไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้า หมายถึงพลังงานรูปแบบหนี้งซึ่งสามารถเปลี่ยนไปเป็นพลังงานอีกรูปแบบหนี้ง ได้เกิดจากแหล่งกำเนิดหลายประเภท ซึ่งการนำพลังงานไฟฟ้ามาใช้จะต้องมีการเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเช้าคับสิ่งที่จะนำพลังงานไฟฟ้าไปใช้ เรียกว่า วงจรไฟฟ้า โดยพลังงานไฟฟ้าที่ได้ก็จะถูกเปลี่ยน

เรื่องที่ 2 แหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้า

แหล่งกำเนิดพลังงานไฟฟ้า เป็นส่วนที่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่เครื่องใช้ไฟฟ้าในวงจรเพื่อให้เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านั้นทำงานได้โดยแหล่งกำเนิดไฟฟ้ามีอยู่หลายแหล่ง ซึ่งแต่ละแหล่งมี

หลักการทำให้เกิดและนำมาใช้ประโยชน์ได้แตกต่างคัน ดังนี้

1. ไฟฟ้าจากการขัดสี

เกิดจากการนำวัสดุต่างชนิดคันมาขัดถูแล้วทำให้เกิดอำนาจอย่างหนี้ง ขึ้นมา และสามารถดูดวัตถุอื่นๆที่เบาบางได้ เราเรียกอำนาจนั้นว่า ไฟฟ้าสถิต ซึ่งเมื่อเกิดขึ้นแล้วจะอยู่ใน วัตถุได้ชั่วขณะหนี้งแล้วหลังจากนั้นก็จะค่อยๆเสือมลงไปจนสุดท้ายก็หมดไปในที่สุด

2. ไฟฟ้าจากปฏิกิริยาเคมี

การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะทำให้ประจุไฟฟ้าในสารเคมีนั้นเคลื่อนที่ผ่านตัวนำทำให้เกิดเป็นไฟฟ้ากระแสขึ้นได้ เรานำหลักการนี้ไปประดิษฐ์ถ่านไฟฉาย และแบ็ตเตอร์รถยนต์

3. ไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็ก

เกิดขึ้นได้เมื่อมีการหมุนหรือเคลื่อนที่ผ่านขดลวดดัดคับสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวด ซึ่งเรานำหลักการนี้ไปสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เรียกว่าไดนาโม ซึ่งสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ทั้งไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ

4. ไฟฟ้าจากแรงกดดัน

แร่ธาตุบางชนิดเมื่อได้รับแรงกดดันมาก ๆจะปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมาได้ซึ่งเรานำแร่ธาตุเหล่านี้มาใช้ประโยชน์ในการทำไมโครโฟน หัวเข็มของเครื่องเล่นแผ่นเสียงเป็นด้น

5. กระแสไฟฟ้าจากสัตว์บางชนิด

สัตว์น้ำบางชนิดมีกระแสไฟฟ้าอยู่ในตัว เมื่อเราถูกต้องตัวสัตว์เหล่านั้นจะถูกไฟฟ้าจากสัตว์เหล่านั้นดูดได้ เช่น ปลาไหลไฟฟ้าเป็นด้น

6. กระแสไฟฟ้า จากความร้อน

เป็นกระแสไฟฟ้าที่ได้จากการนำโลหะไปเผาให้ร้อน

เรื่องที่ 3 การเปลี่ยนรูปพลังงาน

โดยปกติพลังงานสามารถเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานอีกรูปแบบหนี้งได้ซึ่งเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่น เช่น พลังงานแสงสว่าง พลังงานความร้อนพลังงานกล พลังงานเสียง เป็นด้น บางครั้งเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิดยังสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็น พลังงานรูปอื่นได้หลายรูปในเวลาเดียวกัน

1. การเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานแสงสว่าง

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงาน แสงสว่าง คือ หลอดไฟ ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

หลอดธรรมดาหรือหลอดแบบมีไส้

ซึ่งมีลักษณะเป็นรูปกระเปาะแก้วใสภายในมีไส้หลอดขดเป็นสปริง บรรจุอยู่ ปัจจุบันทำด้วยโลหะทังสเตนกับออสเมียมภายในหลอดบรรจุก๊าซไนโตรเจนและอาร์กอนเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไส้หลอดที่มีความด้านทานสูงไส้หลอดจะร้อนจนเปล่งแสงออกมาได้

หลอดฟลูออเรสเซนต์

เป็นหลอดเรืองแสงที่บุคคลทั่วไปเรียกว่าหลอดนีออนมีหลาย รูปแบบ ภายในเป็นสูญญากาศบรรจุไอปรอทไว้เล็กน้อย ผิวด้านในฉาบไว้ด้วยสารเรืองแสงเมื่อ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไอปรอทอะตอมของปรอทจะคายรังสีอัลตราไวโอเลตออกมาและเมื่อรังสีนี้ กระทบกับสารเรืองแสงจะเปล่งแสงสว่าง ปัจจุบันมีการผลิตออกมาหลายรูปแบบ เช่นหลอดชุปเปอร์ หรือหลอดผอม หลอดตะเกียบ ซึ่งช่วยประหยัดไฟฟ้าได้ดี

การเปลี่ยนรูปเป้นพลังงานความร้อน เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานความร้อน ภายในจะมีอุปกรณ์สำคัญ คือ ขดลวดต้านทานหรือขดลวด ความร้อนติดตั้งอยู่เมื่อไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดนี้จะทำให้ เกิดความร้อนขึ้น ขดลวดที่นิยมใช้มากที่สุดคือ ขดลวดนิโครมเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานความร้อน ได้แก่ เตารีดไฟฟ้า หม้อหุงข้าวไฟฟ้า กาต้มน้ำร้อนไฟฟ้าเครื่องปิ้งขนมปัง ไดร์เป่าผม เป็นต้น

การเปลี่ยนเป็นพลังงานกล เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล เรียกว่า มอเตอร์ ซึ่งมีส่วนประกอบที่สำคัญ คือ ไดนาโม แต่จะทำงานตรงข้ามคับไดนาโม นั่นคือมอเตอร์จะเปลี่ยนพลังงาน ไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกล เช่น พัดลม เครื่องปัน เครื่องดูดฝุ่น เครื่องเล่น VCD ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ เครื่องซักห้า เป็นต้น การเปลี่ยนเป็นพลังงานเสียง เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานเสียงมีอยู่มากมาย เช่นเครื่องรับ วิทยุ เครื่องบันทึกเสียง เครื่องขยายเสียง เป็นต้น

ไฟฟ้าในบ้าน วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย

วงจรไฟฟ้า หมายถึงเต้นทางสำหรับการไหลของกระแสไฟฟ้าโดยเริ่มจากแหล่งกำเนิดผ่านไป ยังเครื่องใช้ไฟฟ้า แล้วกลับมายังแหล่งกำเนิดอีกครั้ง วงจรไฟฟ้าภายในม้าน ส่วนใหญ่จะเป็นการต่อ แบบขนาน ซึ่งเป็นการต่อวงจรทำให้อุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดอยู่คนละวงจร ซึ่งถ้าเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดหนี้งเกิดขัดข้องเนื่องจากสาเหอุใดก็ตาม เครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดอื่นก็ยังคงใช้งานไต้ตามปกติเพราะไม่ไต้อยู่ในวงจรเดียวคัน

ไฟฟ้าที่ใช้ในบ้านเรือนทั่วไปเป็นไฟฟ้ากระแสสลับมีความต่างศักย์220 โวลต์ การส่งพลังงาน

ไฟฟ้าเช้าบ้านจะใช้สายไฟ 2 เส้น คือ

1. สายกลางหรือสาย N มีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์

2. สายไฟ หรือสาย L มีศักย์ไฟฟ้าเป็น 220 โวลต์

โดยปกติสาย L และสาย N ที่ต่อเช้าบ้านจะต่อเช้ากับแผงควบคุมไฟฟ้า

ซึ่งเป็นที่ควบคุมการจ่าย พลังงานไฟฟ้าทั่งหมดในบ้านอย่างมีระบบบนแผงควบคุมไฟฟ้ามักจะประกอบด้วย ฟิวส์รวม สะพาน ไฟรวม และสะพานไฟย่อยโดยสะพานไฟย่อยมีไว้เพื่อแยกและควบคุมการส่งพลังงานไฟฟ้าไปยัง วงจรไฟฟ้าย่อยตามส่วนต่าง ๆ ของบ้านเรือน เช่น วงจรชั้นล่าง วงจรชั้นบน วงจรในครัว เป็นด้น

รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างวงจรไฟฟ้าในบ้าน

ในวงจรไฟฟ้าในบ้าน กระแสไฟฟ้าจะผ่านมาตรไฟฟ้าทางสาย L เช้าสู่สะพานไฟผ่านฟิวส์และ สวิตช์ แล้วไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้า ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสาย N ออกมา ดังรูป

อุปกรณ์ที่ใช้ในวงจรไฟฟ้า

เครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นเครื่องอำนวยความสะดวกที่สามารถเปลี่ยนรูปพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปอื่นตามที่ต้องการได้ง่าย เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้กันอยู่ตามบ้านเรือน เช่น เตารดไฟฟ้าหม้อ , คุงข้าวไฟฟ้า พัดลม หลอดไฟฟ้า เครื่องซักผ้า เป็นต้น วงจรไฟฟ้าในบ้านนอกจากจะมีเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ แล้ว ยังต้องมีอุปกรณ์ที่จำเป็นอื่น ๆ อีกเช่นสายไฟฟิวส์สวิตช์ เต้ารับ-เต้าเสียบ เป็นต้น

สายไฟ สายไฟเป็นอุปกรณ์สำหรับส่งพลังงานไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง โดย

กระแสไฟฟ้าจะนำพลังงานไฟฟ้าผ่านไปตามสายไฟจนถึงเครื่องใช้ไฟฟ้า สายไฟทำด้วยสารที่มี

คุณสมปติเป็นตัวนำไฟฟ้า (ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไต้ดี) ได้แก่

1. สายไฟแรงสูง ทำด้วยอะลูมิเนียม เพราะอะลูมิเนียมมีราคาถูกและน้ำหนักเบากว่าทองแดง

2. สายไฟทั่วไป (สายไฟในบ้าน) ทำด้วยโลหะทองแดงเพราะทองแดงมีราคาถูกกว่าโลหะเงิน ฟิวส์

รูปที่ 3 แสดงฟิวส์ชนิดต่าง ๆ

เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้ามามากเกินไป ถ้ามีกระแสผ่านมามากฟิวส์จะตัดวงจรไฟฟ้าในบ้านโดยอัตโนมัติ ฟิวส์ทำด้วยโลหะผสมระหว่างตะกั่วกับดีบุกและบิสมัทผสมอยู่ ซึ่งเป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวตา มีความต้านทานสูง มีจุดหลอมเหลวตา และมีรูปร่างแตกต่างกันไปตามความต้องการใช้งาน

สวิตช์ เป็นอุปกรณ์ที่ตัดหรือต่อวงจรไฟฟ้าในส่วนที่ต้องการ ทำหน้าที่คล้ายสะพานไฟ โดยต่อ อนุกรมเข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า มี 2 ประเภท คือ สวิตช์ทางเดียว และสวิตช์สองทาง

สะพานไฟ เป็นอุปกรณ์สำหรับตัดหรือต่อวงจรไฟฟ้า ทั้งหมด ภายในบ้าน ประกอบด้วยฐาน

และคันโยกที่มีลักษณะเป็นขาโลหะ 2 ขา ซึ่งมีที่จับเป็นฉนวน เมื่อลับคันโยกลงไปในร่องที่ทำด้วย

ตัวนำไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจากมาตรไฟฟ้าจะไหลเข้าสู่วงจรไฟฟ้าในบ้าน และเมื่อยกคันโยกขึ้น

กระแสไฟฟ้าจะหยุดไหล เช่น การตัดวงจร

รูปที่ 4 แสดงสวิตช์แบบต่าง ๆ

ความปลอดภัยในการใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน

ไฟฟ้ามีอันตรายล้าใช้ไม่ถูกต้อง เพราะหากกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไปในร่ายกาย ของคนเราอาจ ทำให้ถึงตายได้ตังนั้นเราจึงควรระมัดระวังเมื่อใช้ไฟฟ้าเนื่องจากกระแสไฟฟ้าสามารถเดินทางผ่าน ฉนวนได้เราจึงใช้ฉนวนเป็นตัวป้องกันกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ร่างกายของเราเพื่อป้องกันอันตรายที่เกิดจาก ไฟฟ้า

จึงต้องปฏิบัติติตามกฎหรือข้อแนะนำในการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า ตังนี้

1. สายไฟฟ้าที่ใช้จะต้องมีฉนวนหุ้ม และหมั่นตรวจเช็คอยู่สมรเสมอ

2. ไม่ควรใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆในขณะที่มือเปียก เพราะน้ำในร่างกายของเรานำไฟฟ้าได้

3. ควรถอดปลั๊กไฟฟ้าออกทุกครั้งเมื่อเลิกใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านั้น

4. ไม่ปีนเสาไฟฟ้า หรือเล่นว่าวใกล้สายไฟฟ้า

5. เมื่อเห็นสายไฟฟ้าขาดห้อยอยู่ ควรหลีกไปให้ไกล

6. อย่าให้สายไฟอยู่ติดกับวัตถุที่เปีนเชื้อเพลิงนาน ๆ เพราะอาจสึกหรอได้ไนภายหลัง

7. อย่าแหย่นิ้ว หรือวัตถุต่าง ๆ เข้าไปในปลั๊กไฟฟ้า

8. เมื่อเปลี่ยนฟิวส์ควรเลือกขนาดของฟิวส์ให้ถูกต้อง ไม่ควรใช้ฟิวส์ที่มีขนาดเล็กเกินไป

9. ไม่เสียบปลั๊กเครื่องใช้ไฟฟ้าในที่เดียวกันมากเกินไป

10. ปิดโทรทัศน์และถอดปลั๊กออกทุกครั้งที่มีฝนฟ้าคะนอง

11. ไม่ใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่สายไฟชำเดหรือมีฉนวนทุ้มสายไฟฉีกขาด

12. ไม่เข้าใกล้บริเวณที่มีเครื่องหมาย "อันตราย ไฟฟ้าแรงสูง

การประหยัดและอนุรักษ์พลังงานไฟฟ้า

1. ปิดสวิตช์ไฟ และเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิดเมื่อเลิกใช้งาน

2. เลือกชื้อเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไต้มาตรฐาน ดูฉลากแสดงประสิทธิภาพให้แน่ใจทุกครั้งก่อนตัดสินใจ

3. ปิดเครื่องปรับอากาศทุกครั้งที่จะไม่อยู่ในห้องเกิน 1 ชั่วโมง

4. หมั่นทำความสะอาดแผ่นกรองอากาศของเครื่องปรับอากาศบ่อย ๆเพื่อลดการเปลืองไฟใน การทำงานของเครื่องปรับอากาศ

5. ตั้งอุณหภูมิเครื่องปรับอากาศที่ 25 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่กำลังสบายอุณหภูมิที่ เพิ่มชื้น 1 องศา ต้องใช้พลังงานเพิ่มชื้นร้อยละ 5

6. ไม่ควรปล่อยให้มีความเย็นรั่วไหลจากห้องที่ติดตั้งเครื่องปรับอากาศ

7. ลดและหลีกเลี่ยงการเก็บเอกสาร หรือวัสดุอื่นใดที่ไม่จำเป็นต้องใช้งานในห้องที่มีเครื่องปรับอากาศ เพื่อลดการสูญเสีย และใช้พลังงานในการปรับอากาศภายในอาคาร

8. ติดตั้งฉนวนกันความร้อนโดยรอบห้องที่มีการปรับอากาศเพื่อลดการสูญเสียพลังงานจาก การถ่ายเทความร้อนเข้าภายในอาคาร

9. ควรปลูกต้นไม้รอบ ๆ อาคาร เพราะต้นไม้ขนาดใหญ่ 1 ต้นให้ความเย็นเท่ากับเครื่องปรับอากาศ 1 ตัน หรือให้ความเย็นประมาณ 12,000 บีทียู

10. เลือกชื้อพัดลมที่มีเครื่องหมายมาตรฐานรับรอง เพราะพัดลมที่ไม่ไต้คุณภาพมักเสียง่าย

11. หากอากาศไม่ร้อนเกินไป ควรเปิดพัดลมแทนเครื่องปรับอากาศ

12. ใช้หลอดไฟประหยัดพลังงาน ใช้หลอดผอมจอมประหยัดแทนหลอดล้วน ใช้หลอดตะเกียบแทนหลอดไล้หรือใช้หลอดคอมแพคท์ฟลูออเรสเซนต์

13. ควรใช้บัลลาสต์ประหยัดไฟ หรือบัลลาสต์อิเล็กโทรนิคคู่กับหลอดผอมจอมประหยัดจะ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการประหยัดไฟไต้อีกมาก

14. ควรใช้โคมไฟแบบมีแผ่นสะท้อนแสงในห้องต่าง เพื่อช่วยให้แสงสว่างจากหลอดไฟ กระจายได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

15. หมั่นทำความสะอาดหลอดไฟที่บ้านเพราะจะช่วยเพิ่มแสงสว่างโดยไม่ต้องใช้พลังงานมาก ขึ้น ควรทำอย่างน้อย 4 ครั้งต่อปี

16. ควรใช้สีอ่อนตกแต่งอาคาร ทาผนังนอกอาคารเพื่อการสะท้อนแสงที่ดีและทาภายใน อาคารเพื่อทำให้ห้องสว่างได้มากกว่า

17. ใช้แสงสว่างจากธรรมชาติใบ้มากที่สุด

18. ปิดตู้เย็นให้สนิท ทำความสะอาดภายในตู้เย็น และแผ่นระบายความร้อนหลังตู้เย็นสมรเสมอ

19. ไม่ควรพรมน้ำจนแฉะเวลารดผ้า เพราะต้องใช้ความร้อนในการรดมากขึ้น

20. ดึงปลั๊กออกก่อนการรดเสื้อผ้าเสร็จ เพราะความร้อนที่เหลือในเตารดยังสามารถรดต่อได้

21. เสียบปลั๊กครั้งเดียว ต้องรดเสื้อให้เสร็จ ไม่ควรเสียบและถอดปลั๊กเตารดบ่อย ๆ

22. ปิดโทรทัศน์ทันทีเมื่อไม่มีคนดู เพราะการเปิดทิ้งไว้โดยไม่มีคนดูเป็นการสิ้นเปลืองไฟฟ้า

23. ใช้เตาแก๊สหุงต้มอาหาร ประหยัดกว่าใช้เตาไฟฟ้า

24. อย่าเสียบปลั๊กหม้อหุงข้าวไว้ เพราะระบบอุ่นจะทำงานตลอดเวลาทำให้สิ้นเปลืองไฟเกิน ความจำเป็น

25. กาต้มน้ำไฟฟ้า ต้องดึงปลั๊กออกทันทีเมื่อน้ำเดือด อย่าเสียบไฟไว้เมื่อไม่มีคน

26. แยกสวิตช์ไฟออกจากกัน ใบ้สามารถเปิดปิดไต้เฉพาะจุดไม่ใช้ปุ่มเดียวเปิดปิดทั้งชั้น ทำ ให้เกิดการสิ้นเปลืองและสูญเปล่า

27. การติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้า ที่ต้องมีการปล่อยความร้อนเช่น กาต้มน้ำ หม้อหุงต้มไว้ในห้องที่ มีเครื่องปรับอากาศ

28. ซ่อมบำรุงอุปกรณ์ไฟฟ้าให้อยู่ในสภาพที่ใช้งานไต้ และหมั่นทำความสะอาดเครื่องใช้ไฟฟ้าอยู่เสมอ จะทำให้ลดการสิ้นเปลืองไฟไต้