แหล่งกำเนิดไฟฟ้าและประเภทไฟฟ้า

ทฤษฎีอะตอม (Atom Theory) ภายในนั้นประกอบไปด้วย โมเลกุล(Molecule)อะตอม(Atom) นิวเคลียส(Nucleus) โปรตอน(Proton) นิวตรอน(Neutron) และอิเล็กตรอน (Electron) เหมือนกัน แต่สิ่งที่เรามองเห็นจากโครงสร้างภายนอกของวัตถุ ธาตุ หรือสสาร มีลักษณะที่แตกต่างกันไป เพราะสิ่งเหล่านี้มีส่วนประกอบของส่วนที่เล็กที่สุดที่เรียกว่าโมเลกุล จะมีจำนวนโปรตรอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนไม่เหมือนกัน ไม่เท่ากัน

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส

ชั้นวงโคจรอิเล็กตรอน

โครงสร้างอะตอม

1. อะตอมไฟฟ้า

1. โมเลกุล คือ ส่วนที่เล็กที่สุดของวัตถุ ธาตุ หรือสสาร ที่ยังคงแสดงคุณสมบัติเดิมอยู่ทั้งทางด้านเคมีและฟิสิกส์

2. อะตอม คือ ส่วนที่เล็กที่สุดของธาตุ แสดงโครงสร้างเดิมของธาตุนั้นๆ ออกมา

3. นิวเคลียส คือ ส่วนที่อยู่ใจกลางของอะตอม อยู่นิ่งไม่เคลื่อนไหว ภายในนิวเคลียสประกอบไปด้วย โปรตรอน และ นิวตรอน

4. นิวตรอน คือ ส่วนที่อยู่ภายในนิวเคลียส อยู่นิ่งไม่เคลื่อนไหว ไม่มีประจุไฟฟ้า ไม่มีส่วนสำคัญทางด้านไฟฟ้า

5. โปรตรอน คือ ส่วนที่อยู่ถายในนิวเคลียส อยู่นิ่งไม่เคลื่อนไหว มีประจุไฟฟ้าเปนบวก (+)

5. อิเล็กตรอน คือ ส่วนที่วิ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียส มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ (-)

ไฟฟ้าเกิดจากการเสียดสี เป็นไฟฟ้าที่ถูกค้นพบมาเป็นเวลายาวนานแล้ว เกิดขึ้นได้จากการนำวัตถุต่างกัน 2 ชนิดที่เหมาะสมกันมาขัดสีกันในบริเวณที่มีอากาศแห้ง ผลของการขัดสีดังกล่าวทำให้เกิดความไม่สมดุลขึ้นของประจุไฟฟ้าในวัตถุทั้งสอง เนื่องจากเกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้าในขณะเสียดสีกัน วัตถุทั้งสองจะแสดงศักย์ไฟฟ้าออกมาแตกต่างกัน

2. ไฟฟ้าเกิดจาดการเสียดสี

ไฟฟ้าเกิดจากแรงกดดัน เป็นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการใช้วัสดุที่สามารถเกิดไฟฟ้าขึ้นมาได้เมื่อมีแรงไปกดลงบนวัสดุนั้น วัสดุที่นิยมนำมาใช้งาน ได้แก่ ผลึกแร่ควอตซ์(Quartz Crystal) โดยนำผลึกแร่ควอตซ์ไปทำเป็นแผ่นบาง นำแผ่นโลหะประกบติดด้านบนและด้านล่างของผลึกแร่ควอตซ์ เชื่อมต่อสายไฟออกจากแผ่นโลหะทั้งสอง เป็นขั้วจ่ายไฟฟ้าออกมา ไฟฟ้าถูกกำเนิดขึ้นในผลึกแร่ควอตซ์ในขณะมีแรงกดดัน

3. ไฟฟ้าเกิดจากแรงกดดัน

ทดสอบการเกิดไฟฟ้าจากผลึกแร่ควอตซ์

ไฟฟ้าเกิดจากความร้อน เป็นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการใช้ลวดโลหะต่างชนิดกัน 2 เส้น หรือใช้แผ่นโลหะต่างชนิดกัน 2 แผ่น เช่น ทองแดง และเหล็ก นำปลายด้านหนึ่งของโลหะทั้งสองหมุนตีเกลียวหรือประกบติดกัน ยึดให้แน่นด้วยการเชื่อมหรือใช้หมุดยึดติด ปลายโลหะที่เหลืออีกด้านทำให้แยกห่างออกจากกัน เมื่อใช้ความร้อนเผาที่ปลายด้านติดกันของโลหะทั้งสอง ส่งผลให้โลหะทั้งสองบริเวณปลายด้านได้รับความร้อนเกิดการแยกตัวของประจุไฟฟ้า จ่ายศักย์ไฟฟ้าออก

4. ไฟฟ้าเกิดจากความร้อน

ทดสอบการเกิดไฟฟ้าจากเทอร์โมคัปเปิล

ไฟฟ้าเกิดจากปฎิกิริยาเคมี เป็นไฟฟ้าเกิดขึ้นจากการนำแท่งโลหะต่างกันมา 2 ชนิด เช่น ทองแดง และแท่งสังกะสี จุ่มลงในกรดกำมะถันเจือจาง(H₂SO₄)ที่บรรจุลงในถ้วยแก้ว

ไฟฟ้าเกิดจากปฎิกิริยาเคมีแบบพื้นฐานมีชื่อเรียกว่า โวลตาอิกเซลล์ (Voltaic Cell)

ไฟฟ้าเกิดจากปฎิกิริยาเคมีที่ผลิตออกมาใช้งานจริงมีชื่อเรียกว่า แบตเตอรี่ (Battery)

5. ไฟฟ้าเกิดจากปฎิกิริยาเคมี

ทดสอบการเกิดไฟฟ้าจากปฏิกิริยาเคมี

แบตเตอรี่

ไฟฟ้าเกิดจากแสงสว่าง เป็นไฟฟ้าเกิดขึ้นจากการใช้อุปกรณ์จำพวกสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) ที่มีความไวต่อแสงมาต่อใช้งาน เมื่อมีแสงมาตกกระทบบนสารกึ่งตัวนำ จะสามารถให้กำเนิดไฟฟ้าออกมาได้ อุปกรณ์ที่นำมาใช้งานอย่างแพร่หลายมีชื่อเรียกว่า เซลล์แสงอาทิตย์หรือโซลาร์เซลล์ (Solar Cell) โครงสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ ผลิตมาจากสารกึ่งตัวนำต่างชนิดกัน 2 ชนิด ต่อชนกัน

6. ไฟฟ้าเกิดจากแสงสว่าง

ทดสอบการเกิดไฟฟ้าจากแสงสว่าง

เซลล์แสงอาทิตย์

ไฟฟ้าเกิดจากสนามแม่เหล็ก เกิดขึ้นได้จากการใช้เส้นลวดตัวนำเคลื่อนที่ตัดผ่านสนามแม่เหล็ก หรือใช้สนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ตัดผ่านเส้นลวดตัวนำ ผลการเคลื่อนที่ตัดผ่านกันทำให้เส้นลวดตัวนำกำเนิดแรงดันขึ้นมา เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (Induced Electromotive Force ; Induced EMF) อุปกรณ์ที่ผลิตขึ้นมาใช้งานจริงมีชื่อเรียกว่า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator)

7. ไฟฟ้าเกิดจากสนามแม่เหล็ก

แบ่งไฟฟ้าออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ได้แก่ ไฟฟ้าสถิต (Static Electricity) และไฟฟ้ากระแส (Current Electricity) ไฟฟ้าทั้งสองประเภทมีคุณลักษณะของการให้กำเนิด และการนำไฟฟ้าไปใช้ประโยชน์ที่แตกต่างกัน

1. ไฟฟ้าสถิต

ไฟฟ้าสถิต เป็นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติ เช่น ฟ้าร้อง ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า และจากการเสียดสีของวัตถุแตกต่างกัน 2 ชนิด

การเกิดฟ้าแลบและฟ้าผ่า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแวนเดอร์กราฟ

8. ประเภทไฟฟ้า

2. ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้ากระแส เป็นไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นมาใช้งานจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแตกต่างกัน แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) และ ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current)

2.1 ไฟฟ้ากระแสตรง เป็นไฟฟ้าที่กำเนิดขึ้นมาจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ที่มีขั้วไฟฟ้าจ่ายศักย์ไฟฟ้าออกมาแน่นอนตายตัว คือ มีศักย์บวก (+) ขั้วหนึ่ง และมีศักย์ลบ (-) อีกขั้วหนึ่ง

แบตเตอรี่

สัญลักษณ์

ระดับแรงดันไฟฟ้าตรงจ่ายออกมา

2.2 ไฟฟ้ากระแสสลับ เป็นไฟฟ้าที่กำเนิดขึ้นมาจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ที่มีขั้วไฟฟ้าจ่ายศักย์ไฟฟ้าออกมาไม่แน่นอน แต่ละขั้วไฟฟ้าสามารถจ่ายศักย์ไฟฟ้าออกมาเปลี่ยนแปลงสลับไปมาทั้งศักย์ไฟฟ้าบวก (+) และศักย์ไฟฟ้าลบ (-)

สัญลักษณ์

ระดับแรงดันไฟฟ้าสลับจ่ายออกมา

แหล่งกำเนิดไฟฟ้าคือแหล่งให้กำเนิดพลังงานไฟฟ้า เพื่อใช้ป้อนอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดต่างๆ ไปทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานไปอยู่ในรูปพลังงานต่างๆ ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้จากแหล่งกำเนิดหลายชนิดแตกต่างกันออกไป แบ่งออกได้เป็น 6 ชนิด คือไฟฟ้าเกิดจากการเสียดสี เกิดจากการนำวัตถุต่างกัน 2 ชนิดมาเสียดสีกัน ไฟฟ้าเกิดจากการทำปฎิกิริยาทางเคมี ทำได้โดยใช้แท่งโลหะ 2 แท่ง จุ่มลงในกรดกำมะถันเจือจาง ไฟฟ้าเกิดจากความร้อน ทำได้โดยใช้โลหะ 2 ชนิดเชื่อมติดกันที่ปลายกด้านหนึ่ง และให้ความร้อนที่ปลายด้านเชื่อมติดกันนั้น ไฟฟ้าเกิดจากแรงกดดัน ผลิตได้จากแร่ควอตซ์ เมื่อมีแรงกดดันหรือแรงสั่นสะเทือนให้แร่ควอตซ์ และไฟฟ้าเกิดจากสนามแม่เหล็ก โดยการตัดผ่านกันของเส้นลวดตัวนำและสนามแม่เหล็ก

ไฟฟ้าสถิตเป็นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ หรือเกิดจากการเสียดสีของวัตถุ 2 ชนิดส่วนไฟฟ้ากระแสเกิดขึ้นจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าหลายชนิด ขณะเกิดไฟฟ้าต้องมีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนตลอดเวลา ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้าที่ทิศทางการไหลของกระแสมีทิศทางเดียว ส่วนไฟฟ้ากระแสสลับมีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าสลับไปสลับมาตลอดเวลา

9. บทสรุป