ไฟฟ้า

สำหรับความหมายอื่น ดูที่ ไฟฟ้า (แก้ความกำกวม)

ฟ้าผ่าในเมืองตอนกลางคืนที่เกิดซ้ำ ๆ หลายครั้ง ฟ้าผ่าเป็นหนึ่งในผลกระทบที่ดราม่าที่สุดของไฟฟ้า

ไฟฟ้า (กรีก: ήλεκτρον; อังกฤษ: electricity) เป็นชุดของปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ มีที่มาจากภาษากรีกซึ่งในสมัยนั้นหมายถึงผลจากสิ่งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเนื่องจากการปรากฏตัวและการไหลของประจุไฟฟ้า เช่นฟ้าผ่า, ไฟฟ้าสถิต, การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ ไฟฟ้ายังทำให้เกิดการผลิตและการรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นคลื่นวิทยุ

พูดถึงไฟฟ้า ประจุจะผลิตสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งจะกระทำกับประจุอื่น ๆ ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้เนื่องจากหลายชนิดของฟิสิกซ์ดังต่อไปนี้

• ประจุไฟฟ้า (อังกฤษ: electric charge) เป็นคุณสมบัติของบางอนุภาคย่อยของอะตอม ที่กำหนดปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของพวกมัน สสารที่มีประจุไฟฟ้าจะอยู่ภายใต้อิทธิพลของ, และสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าอาจเป็นบวกหรือเป็นลบ
• สนามไฟฟ้า (อังกฤษ: electric field) (ดูไฟฟ้าสถิต) ว่าด้วยกลุ่มประจุที่ถูกล้อมรอบด้วยสนามไฟฟ้าหนึ่ง สนามไฟฟ้าจะสร้างแรงหนึ่งขึ้นบนประจุอื่น ๆ การเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าจะเดินทางด้วยความเร็วแสง
• ศักย์ไฟฟ้า (อังกฤษ: electric potential) เป็นความจุของสนามไฟฟ้าหนึ่งที่จะทำงามบนประจุไฟฟ้า ปกติมีหน่วยเป็นโวลต์
• กระแสไฟฟ้า (อังกฤษ: electric current) ว่าด้วยการเคลื่อนไหวหรือการไหลของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ทั่วไปมีหน่วยเป็นแอมแปร์
• พลังงานไฟฟ้า (อังกฤษ: electric energy) เป็นพลังงานที่ได้จากพลังงานศักย์หรือพลังงานจลน์ ไฟฟ้าเมื่อถูกใช้อย่างหลวมๆจะใช้เพื่ออธิบายพลังงานที่ถูกดูดซับหรือถูกนำส่งโดยวงจรไฟฟ้าหนึ่ง (ยกตัวอย่างเช่น พลังงานที่จัดหามาให้จากโรงไฟฟ้า)
• แม่เหล็กไฟฟ้า : กลุ่มประจุที่กำลังเคลื่อนที่จะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาขนาดหนึ่ง กระแสไฟฟ้าก็สร้างสนามแม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กที่กำลังเปลี่ยนแปลงก็สร้างกระแสไฟฟ้า

ใน วิศวกรรมไฟฟ้า คำว่าไฟฟ้าหมายถึง:

• * กำลังไฟฟ้า (อังกฤษ: electric power) เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกใชัเพื่อให้กำลังงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าเป็นอัตราที่พลังงานไฟฟ้าที่ถูกถ่ายโอนไปยังวงจรไฟฟ้า มีหน่วย SI เป็นวัตต์ซึ่งเท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที
• อิเล็กทรอนิกส์ เกี่ยวข้องกับวงจรไฟฟ้าที่ใช้ชิ้นส่วนที่แอคทีฟเช่นหลอดสูญญากาศ, ทรานซิสเตอร์, ไดโอดและวงจรรวม และเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่ใช้ในการเชื่อมต่อถึงกันแบบพาสซีฟที่เกี่ยวข้อง
• วิศวกรรมกำลังไฟฟ้า (อังกฤษ: Power engineering) หรือที่เรียกว่า วิศวกรรมระบบไฟฟ้า เป็นสาขาย่อยของวิศวกรรมพลังงานและวิศวกรรมไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกำลังไฟฟ้า, การจัดส่งกำลังไฟฟ้า, การกระจายกำลังไฟฟ้า, การใช้ให้เป็นประโยชน์ (อังกฤษ: utilization) และอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับระบบดังกล่าว

ปรากฏการณ์เกี่ยวกับไฟฟ้าได้มีการศึกษากันมานับตั้งแต่โบราณกาลแต่ความก้าวหน้าในความเข้าใจมางทฤษฎีก็ยังคงช้าอยู่จนกระทั่งคริสตศตวรรษที่ 17 และ 18 แม้ว่าในขณะนั้นการประยุกต์ใช้ไฟฟ้าในทางปฏิบัติจะยังมีน้อยและมันยังไม่ถึงเวลาจนกระทั่งปลายคริสตศตวรรษที่ 19 ที่วิศวกรไฟฟ้าจะสามารถนำมันไปใช้ในงานอุตสาหกรรมและตามบ้านเรือน การขยายตัวอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีไฟฟ้าในช่วงเวลานี้ได้เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมและสังคม ความหลากหลายที่เกินธรรมดาของไฟฟ้าทำให้มันสามารถถูกนำไปใช้ในงานที่เกือบจะไร้ขัดจำกัดซึ่งรวมถึงการขนส่ง การให้ความร้อน แสงสว่าง การสื่อสาร และคอมพิวเตอร์ พลังงานไฟฟ้าปัจจุบันได้เป็นกระดูกสันหลังของสังคมอุตสาหกรรมที่ทันสมัย

ประวัติ

เธลีสแห่งมิเลทัส

ก่อนที่จะมีความรู้ทางด้านไฟฟ้า มีผู้คนตระหนักถึงภัยของปลาดุกไฟฟ้า ในสมัยอียิปต์โบราณพบข้อความที่จารึกในช่วงประมาณ 250 ปีก่อนพุทธศักราช ว่าปลาไฟฟ้าเป็น "สายฟ้าแห่งแม่น้ำไนล์" และพรรณนาว่ามันเป็น "ผู้พิทักษ์" แก่ปลาอื่นๆ ทั้งมวล ทั้งนี้ยังค้นพบบันทึกอื่นๆ ทั้งในกรีกโบราณ โรมัน อาหรับ ว่าการที่ถูกไฟช็อตโดยปลาดุกไฟฟ้า (Electric catfish) และปลากระเบนไฟฟ้า เม่นไฟฟ้า (torpedo ray หรือ Electric ray) จะทำให้รู้สึกตัวชา และยังทราบว่าการช็อตเช่นนั้น สามารถทำให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่ได้ด้วย ผู้ป่วยที่ได้รับความเจ็บปวดจากการเป็นเกาต์หรือปวดหัว จะได้รับการรักษาโดยการสัมผัสปลาไฟฟ้า ซึ่งหวังว่าจะทำให้ผู้ป่วยกระตุกเป็นการรักษาฟื้นฟูอาการ ด้วยความบังเอิญจากการช็อตทำให้ค้นพบแหล่งกำเนิดแสงสว่าง

วัตถุที่เฉพาะเจาะจงอย่างมากคือแท่งอำพัน ที่นำมาขัดถูกับขนแมว ทำให้เกิดแสงเหมือนปกคลุมด้วยขนนก ซึ่งพบโดยอารยธรรมโบราณแถบเมดิเตอร์เรเนียน เธลีส แห่ง มิเลทัส ได้จัดลำดับการเกิดไฟฟ้าสถิตในสมัยพุทธกาล ซึ่งเป็นสิ่งที่เขาเชื่อว่าเมื่อเสียดสีกับอำพันแล้ว จะทำให้อำพันแสดงความเป็นแม่เหล็กออกมา ซึ่งในทางกลับกัน หินแร่ (minerals) กลับแสดงความเป็นแม่เหล็กโดยไม่ต้องขัดถู แต่ความเขื่อของเธลีสนั้นผิดที่การขัดสีอำพันไม่ได้แสดงความเป็นแม่เหล็กของอำพันเลย แต่ภายหลังวิทยาศาสตร์ก็พิสูจน์ได้ว่าเป็นความเชื่อมต่อระหว่างความเป็นแม่เหล็กกับความเป็นไฟฟ้า เป็นที่ยอมรับกันว่าในตะวันออกกลาง สมัยราชวงศ์ปาร์เธีย (Parthia) อาจจะมีความรู้ทางด้านแผ่นโลหะไฟฟ้า (Electroplating) เพราะในปี พ.ศ. 2479 มีการค้นพบแบตเตอรี่แบกแดด ซึ่งคล้ายคลึงกับเซลล์ไฟฟ้าเคมี ถึงแม้จะยังไม่ทราบแน่ใจว่าทั้งคู่จะใช่ไฟฟ้าจากธรรมชาติชนิดเดียวกันหรือไม่

ความรู้ทางด้านไฟฟ้ายังมีเล็กน้อยนับพันปีให้หลัง จนกระทั่งพุทธศตวรรษที่ 22 เมื่อวิลเลียม กิลเบิร์ต นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้ศึกษาแม่เหล็กและไฟฟ้าอย่างละเอียด ผลกระทบของแร่เหล็กจากไฟฟ้าสถิตนั้นเกิดขึ้นจากการขัดสีของอำพัน เขาบัญญัติศัพท์จากการค้นพบใหม่เป็นภาษาละตินใหม่ว่า "electricus" (แปลว่าอำพันในภาษากรีก) ซึ่งก็หมายถึงคุณสมบัติของการดึงดูดวัตถุเล็กๆหลังจากการขัดสี . ในภาษาอังกฤษเรียกว่า "electric" และ "electricity" ปรากฏขึ้นครั้งแรกใน Pseudodoxia Epidemica ของโธมัส บราวน์ เมื่อปี พ.ศ. 2189

ไมเคิล ฟาราเดย์

ชิ้นงานที่ให้การสนับสนุนต่อๆ มานำโดยอ็อตโต ฟอน เกียริก, โรเบิร์ต บอยล์, สตีเฟน เกรย์ และชาร์ล เอฟ. ดู เฟย์ ในพุทธศตวรรษที่ 23 เบนจามิน แฟรงคลิน ทำการวิจัยเรื่องไฟฟ้าอย่างกว้างขวาง เขาขายทรัพย์สมบัติที่มีเพื่อเป็นทุนวิจัยของเขา ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2295 เขาได้ติดลูกกุญแจโลหะไว้ที่หางว่าว แล้วปล่อยลอยขึ้นในวันที่ท้องฟ้ามีลมพายุรุนแรง เขาสังเกตประกายไฟที่ประโดดจากลูกกุญแจโลหะสู่หลังมือของเขา มันมีแสงซึ่งก็คือไฟฟ้าในธรรมชาติอย่างแท้จริง

ในปีพ.ศ. 2334 ลุยจิ กัลวานี นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีได้ตีพิมพ์การค้นพบไฟฟ้าชีวภาพ พิสูจน์ให้เห็นว่าไฟฟ้าอยู่ระหว่างเซลล์ประสาทผ่านสัญญาณไปสู่กล้ามเนื้อ แบตเตอรี่ของอเล็กซานโดร โวลต้าในพุทธศตวรรษที่ 24 ทำมาจากชั้นที่สลับซ้อนกันของสังกะสีและทองแดง ซึ่งได้รับความเห็นจากนักวิทยาศาสตร์ว่าเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่เชื่อถือได้มากกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Generator) ที่เคยใช้กันมาก่อนหน้านี้ มีการจำแนกทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetism) เป็นสาขาของปรากฏการณ์ไฟฟ้าและแม่เหล็ก โดยฮันส์ คริสเตียน เออสเตด และอังเดร มารี แอมแปร์ในปีพ.ศ. 2362-พ.ศ. 2363 ในปีพ.ศ. 2364 ไมเคิล ฟาราเดย์ได้ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้า (ไดนาโม) และจอร์จ ไซมอน โอห์มได้ใช้คณิตศาสตร์วิเคราะห์วงจรไฟฟ้า หรือเป็นที่รู้จักในชื่อ "กฎของโอห์ม" ในปีพ.ศ. 2370

ในศตววรษต่อมาวิทยาศาสตร์ด้านไฟฟ้าเจริญรุดหน้าอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะเห็นความก้าวหน้าของวิศวกรรมไฟฟ้าอย่างมาก ดังจะเห็นได้จากปูชนียบุคคลสำคัญเฉกเช่น นิโคลา เทสลา, โทมัส อัลวา เอดิสัน, อ็อตโต บราธี, จอร์จ สตีเฟนสัน, เอินสท์ เวอเทอ ฟอน ซีเมนส์, อเล็กซานเดอร์ เกรแฮม เบลล์ และวิลเลียม ทอมสัน บารอนเคลวินที่ 1 ไฟฟ้าได้แปลงโฉมหน้าวิถีชีวิตของคนสมัยใหม่ มีความจำเป็นและสมควรกับการเป็นแรงขับเคลื่อนในการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 2

แนวคิดทางไฟฟ้า

ประจุไฟฟ้า

บทความหลัก: ประจุไฟฟ้า

ฟ้าผ่าเป็นตัวอย่างปรากฏการณ์ที่เกิดจากประจุไฟฟ้า

ประจุไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติของอนุภาคย่อยของอะตอม (Subatomic particle) ที่ชัดเจน ซึ่งแสดงให้เห็นและมีผลกระทบต่อแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่อันตรกิริยาพื้นฐาน (Fundamential Interaction) ในธรรมชาติ (แรงมูลฐานประกอบด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงโน้มถ่วง, อันตรกิริยาอย่างอ่อน และอันตรกิริยาอย่างเข้ม) ประจุไฟฟ้าเกิดจากอะตอมซึ่งมีปริมาณของอิเล็กตรอนและโปรตอน มันจะอนุรักษ์ประจุของมันเอาไว้ เพราะกลุ่มประจุจะอยู่ในระบบโดดเดี่ยว (Isolated system) ซึ่งจะทำให้ประจุยังคงอยู่ในระบบของมันตลอดเวลา ในระบบประจุสามารถถ่ายเทกันได้ระหว่างอะตอม ถ้าไม่เกิดจากการสัมผัสกันโดยตรงก็เกิดจากการนำประจุของโลหะอย่างเช่นเส้นลวด อาจกล่าวได้ว่าพฤติกรรมของประจุเหล่านี้เป็นไฟฟ้าสถิตก็ได้ โดยทั่วไปจะเกิดจากการขัดถูของวัตถุที่แตกต่างกันสองชนิด จะเกิดการถ่ายเทประจุจากวัตถุชนิดหนึ่งไปยังอีกชนิดหนึ่ง

พฤติกรรมของประจุจะทำให้เกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น แรงของมันเป็นที่รู้กันในอดีต แต่ในช่วงเวลานั้นยังไม่มีใครเข้าใจปรากฏการณ์ดังกล่าว

ลูกบอลน้ำหนักเบาที่ถูกแขวนสามารถมีประจุไฟฟ้าได้จากการกระตุ้นโดยแท่งแก้วที่ขัดถูกับผ้ามาแล้ว ในทำนองเดียวกันลูกบอลที่มีประจุไฟฟ้าโดยการกระตุ้นจากแท่งแก้วเหมือนกันกับลูกบอลลูกแรก เมื่อมาเจอกันก็จะผลักกัน สามารถกล่าวได้ว่าวัตถุที่มีประจุเหมือนกันจะผลักกัน อย่างไรก็ตามถ้าลูกบอลลูกหนึ่งถูกกระตุ้นโดยแท่งแก้ว ส่วนอีกลูกหนึ่งถูกกระตุ้นโดยแท่งอำพัน ลูกบอลสองลูกนั้นจะดึงดูดกัน นั่นคือวัตถุที่มีประจุต่างกันจะดูดกัน ปรากฏการณ์นี้ค้นพบโดยชาร์ลส์ ออกัสติน เดอ คูลอมป์

หลักการก็คือจะเกิดแรงที่ประจุด้วยตัวของมันเอง ดังนั้นประจุจึงมีแนวโน้มที่จะกระจายไปทั่วบริเวณและเป็นไปได้ที่จะกระจายไปทั่วผิวหน้าวัตถุ ส่วนสำคัญของเรื่องแรงแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ว่าจะดูดหรือผลักกัน จะเป็นไปตามกฎของคูลอมป์ซึ่งเกี่ยวข้องกับแรงที่เกิดจากประจุและมีความเกี่ยวข้องกับกฎจัตุรัสตรงข้าม (Inverse-square Law) ระหว่างประจุที่เกิดแรงซึ่งกันและกัน แรงแม่เหล็กไฟฟ้านี้แข็งแรงมาก เป็นรองแค่แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มเท่านั้น

กระแสไฟฟ้า

การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าเราเรียกว่า กระแสไฟฟ้า ความเข้มของมันเราวัดในหน่วยแอมแปร์ กระแสไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้แม้ประจุเพียงเล็กน้อย ซึ่งประจุที่ว่านั้นโดยทั่วไปจะหมายถึงอิเล็กตรอน แต่ประจุที่ที่เคลื่อนที่ร่วมกันนั้นเรียกว่ากระแส

มีการกำหนดแบบแผนการทิศทางของกระแสให้ประจุบวกเคลื่อนที่ หรือมีการเคลื่อนที่ของประจุจากส่วนที่เป็นขั้วบวกไปยังส่วนที่เป็นขั้วลบในวงจรไฟฟ้าอย่างชัดเจน การกำหนดแบบแผนทิศทางของกระแสไฟฟ้าดังกล่าวเรียกว่า กระแสสมมติ การเคลื่อนที่ของประจุลบในวงจรไฟฟ้าเรียกว่า กระแสอิเล็กตรอน คือหนึ่งในรูปแบบที่นิยมในการกำหนดทิศทางของกระแส ดังนั้นจะเห็นได้ว่าทิศทางของกระแสสมมติ (ดูการเคลื่อนที่ของประจุบวก) จะเคลื่อนที่ตรงข้ามกับทิศทางของกระแสอิเล็กตรอน (ดูการเคลื่อนที่ของประจุลบ) อย่างไรก็ตามขึ้นอยู่ที่การใช้งาน กระแสอิเล็กตรอนใช้ในการรวมประจุให้ไปในทิศทางเดียวกัน ส่วนกระแสสมมติก็ใช้วิเคราะห์ได้ง่ายและกว้าง

ในการเกิดกระแสไฟฟ้าจะผ่านวัสดุที่เรียกว่าตัวนำไฟฟ้า มีวัสดุธรรมชาติมากมายที่สามารถก่อให้เกิดประจุได้ ตัวอย่างของกระแสไฟฟ้าที่อยู่ในวัตถุตัวนำก็คือ อิเล็กตรอนที่ไหลอยู่ในตัวนำไฟฟ้า อาทิโลหะ หรือการอิเล็กโตรไลซิส(คือการที่ไอออนไหลอยู่ในของเหลว) โดยปกติแล้วมันจะไหลช้ามากๆ บางทีเฉลี่ยเป็นแค่ความเร็วลอยเลื่อนเท่านั้น คิดเป็นเพียงเศษของมิลลิเมตรต่อวินาทีเลยทีเดียว สนามไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนด้วยตัวของมันเอง ด้วยการแพร่ไปด้วยความเร็วใกล้ความเร็วแสง ทำให้สัญญาณอิเล็กตรอนสามารถส่งผ่านไปยังสายตัวนำอย่างรวดเร็ว

กระแสไฟฟ้ามีกรณีที่สังเกตเห็นได้ในหลายเหตุการณ์ ตามประวัติศาสตร์นั่นหมายความว่ามันเป็นที่รู้จักมานานแล้ว น้ำสามารถถูกแยกได้โดยกระแสจากโวตาอิก ไพล์ (แบตเตอรี่ของโวลต้า) ซึ่งค้นพบโดยวิลเลี่ยม นิโคลสันกับเซอร์ แอนโธนี คาร์ลิเซิลสองนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เมื่อคริสต์ศตวรรษที่ 1800 โดยกระบวนการอิเล็กโตรไลซิส ในเรื่องของไฟฟ้ากระแสยังมีการกล่าวถึงความต้านทาน ซึ่งเกิดจากความร้อน ผลกระทบนี้เจมส์ เพรสคอต จูลได้ทำการศึกษามันทางคณิตศาสตร์ในปี พ.ศ. 2383 เรื่องสำคัญที่มีความเกี่ยวข้องกับกระแสเรื่องหนึ่งนั้นถูกค้นพบโดยบังเอิญโดยฮันส์ คริสเตียน เออร์สเตดในปีพ.ศ. 2363 เมื่อครั้งที่เขากำลังเตรียมการสอน เขาพบเห็นกระแสในเส้นลวดทำให้เกิดแม่เหล็กขึ้นล้อมรอบ เออร์สเตดจึงค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กกับไฟฟ้า ซึ่งต่อมาเรียกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า

ในทางวิศวกรรมหรือการใช้งานตามอาคารบ้านเรือน เรามักจะพบเจอกับกระแสไฟฟ้าอยู่บ่อยๆ ไม่ว่าจะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) หรือไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)อย่าเรียนเลยเชื่อกู

สนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้า (electric field) คือปริมาณซึ่งใช้บรรยายการที่ประจุไฟฟ้าทำให้เกิดแรงกระทำกับอนุภาคมีประจุภายในบริเวณโดยรอบ หน่วยของสนามไฟฟ้าคือ นิวตันต่อคูลอมบ์ หรือโวลต์ต่อเมตร (มีค่าเท่ากัน) สนามไฟฟ้านั้นประกอบขึ้นจากโฟตอนและมีพลังงานไฟฟ้าเก็บอยู่ ซึ่งขนาดของความหนาแน่นของพลังงานขึ้นกับกำลังสองของความหนาแน่นของสนาม ในกรณีของไฟฟ้าสถิต สนามไฟฟ้าประกอบขึ้นจากการแลกเปลี่ยนโฟตอนเสมือนระหว่างอนุภาคมีประจุ ส่วนในกรณีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น สนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับสนามแม่เหล็ก โดยมีการไหลของพลังงานจริง และประกอบขึ้นจากโฟตอนจริง

ศักย์ไฟฟ้า

ศักย์ไฟฟ้า หรือ เรียกว่าศักดาไฟฟ้า คือระดับของพลังงานศักย์ไฟฟ้า ณ จุดใดๆ ในสนามไฟฟ้า จากรูป ศักย์ไฟฟ้าที่ A สูงกว่าศักย์ไฟฟ้าที่ B เพราะว่าพลังงานศักย์ไฟฟ้าที่ A สูงกว่าที่ B ศักย์ไฟฟ้ามี 2 ชนิด คือ ศักย์ไฟฟ้าบวก เป็นศักย์ของจุดที่อยู่ในสนามของประจุบวก และศักย์ไฟฟ้าลบ เป็นศักย์ของจุดที่อยู่ในสนามของประจุลบ ศักย์ไฟฟ้าจะมีค่ามากที่สุดที่ประจุต้นกำเนิดสนาม และมีค่าน้อยลง เมื่อห่างออกไป จนกระทั่งเป็นศูนย์ที่ ระยะอนันต์ (infinity) ในการวัดศักย์ไฟฟ้า ณ จุดใดๆ วัดจากจำนวนพลังงานศักย์ไฟฟ้า ที่เกิดจากการเคลื่อนประจุทดสอบ +1 หน่วย ไปยังจุดนั้น ดังนั้น จึงให้นิยามของศักย์ไฟฟ้าได้ว่า ศักย์ไฟฟ้า ณ จุดใดๆ ในสนามไฟฟ้า คือ พลังงานนี้สิ้นเปลืองไปในการเคลื่อนประจุ ทดสอบ +1 หน่วยประจุจาก infinity มายังจุดนั้น หรือจากจุดนั้นไปยัง infinity ศักย์ไฟฟ้ามีหน่วยเป็นโวลต์

แม่เหล็กไฟฟ้า

แม่เหล็กไฟฟ้า คือ แท่งแม่เหล็กที่เกิดจากอำนาจไฟฟ้า โดยการพันขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลรอบๆแกนแม่เหล็ก

วงจรไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้า เป็นการนำเอาสายไฟฟ้าหรือตัวนำไฟฟ้าที่เป็นเส้นทางเดินให้กระแสไฟฟ้าสามารถ ไหลผ่านต่อถึงกันได้นั้นเราเรียกว่า วงจรไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่อยู่ภายในวงจรจะเริ่มจากแหล่งจ่ายไฟไปยัง อุปกรณ์ไฟฟ้า ดังการแสดงการต่อวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นโดยการต่อแบตเตอรี่ต่อเข้ากับหลอดไฟ หลอดไฟฟ้าสว่างได้เพราะว่ากระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรไฟฟ้าและเมื่อ หลอดไฟฟ้าดับก็เพราะว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจร เนื่องจากสวิตซ์เปิดวงจรไฟฟ้าอยู่นั่นเอง

วงจรอนุกรม

วงจรอนุกรมหมายถึง การนำเอาอุปกรณ์ทางไฟฟ้ามาต่อกันในลักษณะที่ปลายด้านหนึ่งของอุปกรณ์ตัวที่ 1 ต่อเข้ากับอุปกรณ์ตัวที่ 2 จากนั้นนำปลายที่เหลือของอุปกรณ์ตัวที่ 2 ไปต่อกับอุปกรณ์ตัวที่ 3 และจะต่อลักษณะนี้ไปเรื่อยๆ ซึ่งการต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียวกระแสไฟฟ้าภายในวงจร อนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกๆจุด ค่าความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมนั้นคือการนำเอาค่าความต้านทานทั้งหมดนำมา รวมกันส่วนแรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้นแรงดันจะปรากฏคร่อมตัวต้านทานทุกตัว ที่จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าไม่เท่ากันโดยสา มารถคำนวณหาได้จากกฎของโอห์ม

R_T = R₁ + R₂ + R₃ + R₄ + R₅

R_T = ค่าความต้านทานรวมหรือค่าความต้านทานทั้งหมด R₁ ค่าความต้านทานตัวที่ 1 R₂ ค่าความต้านทานตัวที่ 2 R₃ ค่าความต้านทานตัวที่ 3 R₄ ค่าความต้านทานตัวที่ 4 R₅ ค่าความต้านทานตัวที่ 5

กระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรม

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมมีการไหลในทิศทางเดียว ดังนั้นกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกจุด

จากสมการ

I_T = I₁ = I₂ = I₃

ความต้านทานรวมในวงจรอนุกรม

ค่าความต้านทานรวมในวงจรอนุกรมนั้น คำนวณได้โดยนำค่าความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัวมารวมกัน

จากสมการ

R_T = R₁ + R₂ + R₃ + R₄ +…….

แรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรม

แรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้น คำนวณได้โดยการนำค่าแรงดันไฟฟ้าในวงจรมารวมกัน

จากสมการ

V_T = V₁ + V₂ + V₃ + V₄ + V₅ + ......

ลักษณะคุณสมบัติของวงจรอนุกรม

1. ในวงจรหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจรอนุกรมจะมีกระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวเท่านั้น

2. แรงดันตกคร่อมที่ความต้านทานแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันจะมีค่าเท่ากับแรงดันที่จ่ายให้กับวงจร

3. ค่าความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจร เมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากับค่าความต้านทานรวมกันทั้งหมดในวงจร

4. กำลังและพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจร เมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร

วงจรขนาน

วงจรที่เกิดจากการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปให้ขนานกับแหล่งจ่ายไฟมีผลทำให้ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อม อุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าเท่ากัน ส่วนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าจะมีตั้งแต่ 2 ทิศทางขึ้นไปตามลักษณะของสาขาของวงจรส่วนค่าความต้านทานรวมภายในวงจรขนานจะ มีค่าเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของค่าความต้านทานทุกตัวรวมกัน ซึ่งค่าความต้านทานรวมภายในวงจรไฟฟ้าแบบขนานจะมีค่าน้อยกว่าค่าความต้านทาน ภายในสาขาที่มีค่าน้อยที่สุดเสมอ และค่าแรงดันที่ตกคร่อมความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวจะมีค่าเท่ากับแรงเคลื่อน ของแหล่งจ่าย

แรงดันไฟฟ้าในวงจรขนาน

สำหรับค่าแรงดันไฟฟ้าในวงจรขนานที่ตกคร่อมตัวต้านทานแต่ละตัวนั้น มีค่าเท่ากับค่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมความต้านทานแต่ละตัวซึ่งมีค่าเท่ากับ

VR₁ = VR₂ = VR₃ = VR₄ = VS = 9V

กระแสไฟฟ้าในวงจรขนาน

กระแสไฟฟ้าภายในวงจรขนานจะมีหลายค่าด้วยกัน ทั้งนี้เนื่องจากทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ามีมากกว่า 1 ทิศทาง ดังนั้น การคำนวณหาค่ากระแสไฟฟ้าจึงใช้กฎของ Kerchhoff,s Current Law โดยมีวิธีการคำนวณสองวิธีคือ

1. กระแสไฟฟ้ารวมภายในวงจร ( I_T ) จะมีค่าเท่ากับผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลแยกในแต่ละทิศทาง ( I₁ + I₂ + I₃ + I₄+…..)

2. กระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าสู่จุดๆ หนึ่งจะมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากจุดๆ นั้นเสมอ

ลักษณะคุณสมบัติของวงจรขนาน

1. แรงดันที่ตกคร่อมที่อิลิเมนท์ หรือที่ความต้านทานทุกตัวของวงจรจะมีค่าเท่ากันเพราะว่าเป็นแรงดันตัวเดียวกันในจุดเดียวกัน

2. กระแสที่ไหลในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านวงจรทั้งหมดหรือกระแสรวมของวงจร

3. ค่าความนำไฟฟ้าในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับค่าความนำไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร

4. กำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิลิเมนท์หรือค่าความต้านทานในแต่ละสาขาในวงจร เมื่อนำมาร่วมกันก็จะมีค่าเท่ากับกำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของวงจรไฟฟ้าในตำนาน

ไฟฟ้าจากธรรมชาติ

พลังงานน้ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้น้ำจากเขื่อนไปหมุนกังหัน

พลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลง

การเคลื่อนที่ของน้ำขึ้นน้ำลงผ่านช่องแคบสามารถนำไปใช้หมุนกังหันได้

พลังงานลม

การเคลื่อนที่ของลม ทำให้กังหันลมหมุนโดยที่กังหันลม เชื่อมต่อกับตัวแปลงไฟฟ้า นะครับบบบบ

อ้างอิง

158.108.71 p.6/3