กระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้า (electric current)

 กระแสไฟฟ้า (electric current) กระแสไฟฟ้าคืออะไร ” จากปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าต่างๆ ที่เกิดขึ้น จะพบว่ามีสาเหตุมาจากการไหลของไฟฟ้า ไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ได้จะมีคุณสมบัติตรงข้ามกับไฟฟ้าสถิตย์ เรียกว่า ไฟฟ้าเคลื่อนไหว สายไฟทั่วไปทำด้วยลวดตัวนำ คือ โลหะทองแดงและอะลูมิเนียม อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนอิสระ ไม่ยึดแน่นกับอะตอม จึงเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ ถ้ามีประจุลบเพิ่มขึ้นในสายไฟ อิเล็กตรอนอิสระ ตัวจะถูกดึงเข้าหาประจุไฟฟ้าบวก แล้วรวมตัวกับประจุไฟฟ้าบวกเพื่อเป็นกลาง ดังนั้น อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ เมื่อเกิดสภาพขาดอิเล็กตรอนจึงจ่ายประจุไฟฟ้าลบออกไปแทนที่ ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟจนกว่าประจุไฟฟ้าบวกจะถูกทำให้เป็นกลาง หมด การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหรือการไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟนี้เรียกว่า กระแสไฟฟ้า (Electric Current)

กระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของ อิเล็กตรอนกับโปรตอน โดยจะเคลื่อนที่เข้าหาขั้วไฟฟ้าที่มีประจุตรงข้าม

สำหรับ ในตัวนำที่เป็นของแข็ง กระแสไฟฟ้าเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน โดยอิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วลบไปหาขั้วบวกเสมอ ในตัวนำที่เป็นของเหลวและก๊าซ

ถ้า จะเรียกว่า กระแสไฟฟ้าคือการไหลของอิเล็กตรอนก็ได้ แต่ทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะตรงข้ามกับการไหลของอิเล็กตรอน ขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ไหลในสายไฟฟ้านั้น กำหนดได้จากปริมาณของประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านจุดใดๆ ในเส้นลวดใน วินาที มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (Ampere ซึ่งแทนด้วย A) กระแสไฟฟ้า แอมแปร์ คือ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำไฟฟ้า ตัวที่วางขนานกันโดยมีระยะห่าง เมตร แล้วทำให้เกิดแรงในแต่ละตัวนำเท่ากับ 2 x 10 -7 นิวตันต่อเมตร หรือเท่ากับประจุไฟฟ้า คูลอมบ์ ซึ่งเทียบได้กับอิเล็กตรอน 6.24 x 10 18 ตัววิ่งผ่านใน วินาที

แรงดันไฟฟ้าคืออะไร กระแส ไฟฟ้าเกิดจากการที่มีอิเล็กตรอนไหลในสายไฟ ซึ่งการที่อิเล็กตรอนไหลหรือเคลื่อนที่ได้นั้นจะต้องมีแรงมากระทำต่อ อิเล็กตรอนทำให้เกิดกระแสไหล แรงดังกล่าวนี้เรียกว่า แรงดันไฟฟ้า (Voltage)
ศักย์ไฟฟ้า เป็นอีกคำหนึ่งที่คล้ายกับแรงดันไฟฟ้า จะหมายถึง ระดับไฟฟ้า เช่น ลูกกลมที่ มีประจุไฟฟ้าบวกจะมีศักย์ไฟฟ้าสูง ส่วนลูกกลมที่ มีประจุไฟฟ้าลบจะมีศักย์ไฟฟ้าต่ำ ดังนั้น ลูกกลมที่ และ จึงมีความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า เรียกว่า ความต่างศักย์ไฟฟ้า

แรง ขับเคลื่อนทางไฟฟ้า หมายถึง แรงที่สร้างให้เกิดแรงดันไฟฟ้าซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน อิสระตลอดเวลา กระแสไฟฟ้าจึงไหลตลอดเวลา แรงเคลื่อนไฟฟ้านี้อาจเกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แบตเตอรี่ ถ่านไฟฉาย และเซลล์เชื้อเพลิง ฯลฯ
หน่วยของแรงดันไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้า หรือแรงขับเคลื่อนทางไฟฟ้า มีหน่วยเดียวกัน คือ โวลต์ (Voltage ซึ่งแทนด้วย V) แรงดันไฟฟ้า โวลต์ คือ แรงดันที่ทำให้กระแสไฟฟ้า แอมแปร์ไหลผ่านเข้าไปในความต้านทาน โอห์ม

 ความต้านทาน ไฟฟ้าคือ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลย่อมหมายถึงมีการเคลื่อนไหว ของอิเล็กตรอนในสายไฟ และอิเล็กตรอนจะวิ่งชนกับอะตอมของเส้นลวด เกิดการต้านทานการไหลของอิเล็กตรอนขึ้น กระแสไฟฟ้าที่ไหลในสายไฟมีคุณสมบัติการไหลต่างกันเพราะมี ความต้านทานไฟฟ้า (Resistance) ความต้านทานไฟฟ้าเป็นสมบัติเฉพาะของวัตถุในการที่จะขวางหรือต้านทานการไหล ของกระแสไฟฟ้าที่จะไหลผ่านวัตถุนั้นๆ ไป

หน่วยของความต้านทานไฟฟ้าเป็น โอห์ม (Ohm แทนด้วยสัญลักษณ์ ? )
ความต้านทาน โอห์ม คือ ความต้านทานของเส้นลวดที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ แอมแปร์ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์
วัตถุแต่ละชนิดยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ แตกต่างกัน วัตถุที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย เรียกว่า ตัวนำไฟฟ้า (Conductor) เช่น ทองแดง เงิน อะลูมิเนียม สารละลายของกรดเกลือ กรดกำมะถัน และน้ำเกลือ ฯลฯ สำหรับวัตถุที่ไม่ยอมให้กระแสไหลผ่านได้หรือไหลผ่านได้ยาก เรียกว่า ฉนวนไฟฟ้า (Insulator) เช่น พลาสติก ยาง แก้ว และกระดาษแห้ง ฯลฯ นอกจากนี้ยังมีวัตถุอีกชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติระหว่างตัวนำไฟฟ้าและฉนวน ไฟฟ้า เรียกว่า สารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) เป็นวัตถุที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้และสามารถควบคุมการไหลผ่านได้ เช่น คาร์บอน , ซิลิคอน และเยอรมันเนียม ฯลฯ

ความต้านทานของตัวนำ ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปัจจัยที่สำคัญ คือ

ชนิดของวัตถุ วัตถุที่ต่างชนิดกันจะมีความต้านทานต่างกัน

อุณหภูมิของวัตถุ เมื่ออุณหภูมิของตัวนำไฟฟ้าหนึ่งๆ เปลี่ยนไป จะมีผลให้ความต้านทานของตัวนำนั้นเปลี่ยนตามไปด้วย

ไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็น ชนิดคือ ไฟฟ้าสถิตและไฟฟ้ากระแส

1. ไฟฟ้าสถิต (Static Electricity) เป็นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติ ไม่สามารถที่จะนำมายังประโยชน์แก่มนุษย์ได้โดยตรง เช่นไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดจากการเสียดสีของวัตถุ ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า ฯลฯ เมื่อวัตถุ อย่างสะสมประจุเอาไว้เยอะ ๆ โดยประจุที่สะสมนั้นเป็นประจุที่แตกต่างกัน จะมีการถ่ายเทประจุเข้าหากันได้ เพราะหลักการของประจุไฟฟ้ากล่าวไว้ว่า ประจุเหมือนกันจะผลักกัน ประจุต่างกันจะวิ่งเข้าหากันหรือดูดกัน

2. ไฟฟ้ากระแส (Current Electricity) เป็นไฟฟ้าที่มนุษย์สร้างขึ้นมาเพื่อใช้งานตามวัตถุประสงค์ โดยผลิตแรงเคลื่อนไฟฟ้าแล้วส่งกระแสไฟฟ้า ไปตามสายลวดตัวนำ วิธีการนี้แม้ว่าอุปกรณ์ที่สร้างไฟฟ้าจะอยู่คนละที่กับอุปกรณ์ที่ใช้กระแส ไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์นั้น ๆ ได้ ไฟฟ้ากระแสแบ่งออกเป็น ชนิดคือ

ไฟฟ้า กระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ
ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct current) เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลหรือขั้วของแหล่งจ่ายออกมาอย่างแน่นอน ไม่มีการสลับขั้วบวกลบแต่อย่างใด เช่นกระแสไฟฟ้าที่ออกมาจากถ่านไฟฉาย หรือแบตเตอรี่รถยนต์ เป็นต้น

ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating current) เป็นกระแสไฟฟ้าที่ได้จากเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า อย่างเช่นเครื่องปั่นไฟ เป็นต้น ไฟฟ้าประเภทนี้มีการเปลี่ยนทิศทางการไหลอยู่ตลอดเวลา โดยขั้วหรือประจุทางไฟฟ้าจะสลับบวก-ลบ อยู่ตลอดเวลา

กระแสไฟฟ้า (Current) กระแสไฟฟ้าคือปริมาณของอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่ผ่านจุดที่กำหนดให้ภายใน ช่วงเวลา วินาที หน่วยวัดกระแสเป็นแอมแปร์ (Ampare) หรือย่อว่า หนึ่งแอมแปร์มีค่าเท่ากับจำนวน 6,250,000,000,000,000,000 หรือ 6.25 X 10 16 อิเล็กตรอนที่ผ่านจุด ๆ หนึ่งใน วินาที

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (Voltage) แรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือเขียนย่อว่า เป็นความดัน (Pressure ) หรือแรง (Force) แรงเคลื่อนไฟฟ้าบางครั้งอ้างอิงเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าตกคร่อม (Potential Voltage Drop)ซึ่งเป็นความแตกต่างของแรงเคลื่อนไฟฟ้า ระหว่างปลายทั้งสองของตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ถ้าเราเปรียบเทียบกระแสไฟฟ้าเป็นปริมาณน้ำที่ไหลผ่านท่อ แรงเคลื่อนไฟฟ้าคือความดันของน้ำ ( Water Pressure)

กำลังไฟฟ้า (Power) กำลังไฟฟ้า เขียนย่อว่า เป็นงานที่เกิดจากการกระทำของกระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็น วัตต์(Watt) กำลังของไฟฟ้ากระแสตรงได้จาก

แรงเคลื่อน ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า (V x 1 = P)
ความต้านทาน (Resistance) ความต้านทางไฟฟ้าเขียนย่อว่า มีหน่วยเป็นโอห์ม ซึ่งความต้านทาน
โอห์ม ได้จากแรงเคลื่อนไฟฟ้า โวลท์ จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า แอมแปร์ไหลผ่าน
ค่าความต้านทาน โอห์ม

กฏของโอห์ม (Ohm,s Law) จากคำจำกัดความข้างต้น เราจะได้สูตรที่เรียกว่า “กฏของโอห์ม” ดังนี้

V = I x R
หรือ I = V/R
หรือ R = V/I
P = V x I
หรือ P = I2 R

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 

 

 

 




หน้าเว็บย่อย (1): หน้าแรก
Comments