ผลต่างระหว่างรุ่นของ "ไฟฟ้า"

แก้ไขลิงก์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
เรียกดูประวัติแบบโต้ตอบ
← การแก้ไขก่อนหน้าการแก้ไขถัดไป →
เนื้อหาที่ลบ เนื้อหาที่เพิ่ม
เห็นภาพข้อความวิกิ
Roonie.02 (คุย | ส่วนร่วม)
การแก้ไข 2,628 ครั้ง
Roonie.02 (คุย | ส่วนร่วม)
การแก้ไข 2,628 ครั้ง
บรรทัด 34: บรรทัด 34:
บทความหลัก: ประวัติของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า, ประวัติของวิศวกรรมไฟฟ้า
บทความหลัก: ประวัติของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า, ประวัติของวิศวกรรมไฟฟ้า
นานก่อนที่จะมีความรู้ใด ๆ ด้านไฟฟ้า ผู้คนได้ตระหนักถึงการกระตุกของ[[ปลาไฟฟ้า]] ในสมัย[[อียิปต์โบราณ]]พบข้อความที่จารึกในช่วงประมาณ [[2750 ปีก่อนคริสตศักราช]] พูดถึงปลาเหล่านี้ว่าเป็น "สายฟ้าแห่ง[[แม่น้ำไนล์]]" และพรรณนาว่าพวกมันเป็น "ผู้พิทักษ์" ของปลาอื่น ๆ ทั้งมวล ปลาไฟฟ้ายังถูกบันทึกอีกครั้งในช่วงพันปีต่อมาโดย[[กรีกโบราณ]], [[อาณาจักรโรม|ชาวโรมัน]]และ[[ภูมิภาคทศาสนาอิสลาม|นักธรรมชาติวิทยาชาวอาหรับ]]และ[[การแพทย์อิสลาม|แพทย์มุสลิม]]<ref>{{citation|title=Review: Electric Fish|first=Peter|last=Moller|journal=BioScience|volume=41|issue=11|date=December 1991|pages=794–6 [794]|doi=10.2307/1311732|jstor=1311732|publisher=American Institute of Biological Sciences|last2=Kramer|first2=Bernd}}</ref> นักเขียนโบราณหลายคน เช่น [[Pliny the Elder]] และ [[Scribonius Largus]] ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงอาการชาจาก[[ไฟฟ้าช็อค]]ที่เกิดจาก[[ปลาดุกไฟฟ้า]]และ[[ปลากระเบนไฟฟ้า]] และยังรู้อีกว่าการช็อคเช่นนั้น สามารถเดินทางไปตามวัตถุที่นำไฟฟ้า<ref name=Electroreception>
นานก่อนที่จะมีความรู้ใด ๆ ด้านไฟฟ้า ผู้คนได้ตระหนักถึงการกระตุกของ[[ปลาไฟฟ้า]] ในสมัย[[อียิปต์โบราณ]]พบข้อความที่จารึกในช่วงประมาณ 2750 ปีก่อนคริสตศักราช ได้พูดถึงปลาเหล่านี้ว่าเป็น "สายฟ้าแห่ง[[แม่น้ำไนล์]]" และพรรณนาว่าพวกมันเป็น "ผู้พิทักษ์" ของปลาอื่น ๆ ทั้งมวล ปลาไฟฟ้ายังถูกบันทึกอีกครั้งในช่วงพันปีต่อมาโดย[[กรีกโบราณ]], [[อาณาจักรโรม|ชาวโรมัน]]และ[[ภูมิภาคทศาสนาอิสลาม|นักธรรมชาติวิทยาชาวอาหรับ]]และ[[การแพทย์อิสลาม|แพทย์มุสลิม]]<ref>{{citation|title=Review: Electric Fish|first=Peter|last=Moller|journal=BioScience|volume=41|issue=11|date=December 1991|pages=794–6 [794]|doi=10.2307/1311732|jstor=1311732|publisher=American Institute of Biological Sciences|last2=Kramer|first2=Bernd}}</ref> นักเขียนโบราณหลายคน เช่น [[Pliny the Elder]] และ [[Scribonius Largus]] ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงอาการชาจาก[[ไฟฟ้าช็อค]]ที่เกิดจาก[[ปลาดุกไฟฟ้า]]และ[[ปลากระเบนไฟฟ้า]] และยังรู้อีกว่าการช็อคเช่นนั้น สามารถเดินทางไปตามวัตถุที่นำไฟฟ้า<ref name=Electroreception>
{{citation
{{citation
| first = Theodore H. | last = Bullock
| first = Theodore H. | last = Bullock

รุ่นแก้ไขเมื่อ 12:46, 1 มิถุนายน 2559

สำหรับความหมายอื่น ดูที่ ไฟฟ้า (แก้ความกำกวม)
ฟ้าผ่าในเมืองตอนกลางคืนที่เกิดซ้ำ ๆ หลายครั้ง ฟ้าผ่าเป็นหนึ่งในผลกระทบที่ดราม่าที่สุดของไฟฟ้า
ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า
Solenoid
สถิตยศาสตร์ไฟฟ้า
สถิตยศาสตร์แม่เหล็ก
พลศาสตร์ไฟฟ้า
เครือข่ายไฟฟ้า
สูตรความแปรปรวนร่วม
นักวิทยาศาสตร์

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

พูดถึงไฟฟ้า ประจุจะผลิตสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งจะกระทำกับประจุอื่น ๆ ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้เนื่องจากหลายชนิดของฟิสิกซ์ดังต่อไปนี้

ใน วิศวกรรมไฟฟ้า คำว่าไฟฟ้าหมายถึง:

ปรากฏการณ์เกี่ยวกับไฟฟ้าได้มีการศึกษากันมานับตั้งแต่โบราณกาลแต่ความก้าวหน้าในความเข้าใจมางทฤษฎีก็ยังคงช้าอยู่จนกระทั่งคริสตศตวรรษที่ 17 และ 18 แม้ว่าในขณะนั้นการประยุกต์ใช้ไฟฟ้าในทางปฏิบัติจะยังมีน้อยและมันยังไม่ถึงเวลาจนกระทั่งปลายคริสตศตวรรษที่ 19 ที่วิศวกรไฟฟ้าจะสามารถนำมันไปใช้ในงานอุตสาหกรรมและตามบ้านเรือน การขยายตัวอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีไฟฟ้าในช่วงเวลานี้ได้เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมและสังคม ความหลากหลายที่เกินธรรมดาของไฟฟ้าทำให้มันสามารถถูกนำไปใช้ในงานที่เกือบจะไร้ขัดจำกัดซึ่งรวมถึงการขนส่ง การให้ความร้อน แสงสว่าง การสื่อสาร และคอมพิวเตอร์ พลังงานไฟฟ้าปัจจุบันได้เป็นกระดูกสันหลังของสังคมอุตสาหกรรมที่ทันสมัย[1]

ประวัติ

เธลีสแห่งมิเลทัส ชายที่มีหนวดและผมยุ่ง เขาเป็นนักค้นคว้าทางด้านไฟฟ้าที่รู้กันว่าเป็นคนเก่าแก่ที่สุด

บทความหลัก: ประวัติของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า, ประวัติของวิศวกรรมไฟฟ้า

นานก่อนที่จะมีความรู้ใด ๆ ด้านไฟฟ้า ผู้คนได้ตระหนักถึงการกระตุกของปลาไฟฟ้า ในสมัยอียิปต์โบราณพบข้อความที่จารึกในช่วงประมาณ 2750 ปีก่อนคริสตศักราช ได้พูดถึงปลาเหล่านี้ว่าเป็น "สายฟ้าแห่งแม่น้ำไนล์" และพรรณนาว่าพวกมันเป็น "ผู้พิทักษ์" ของปลาอื่น ๆ ทั้งมวล ปลาไฟฟ้ายังถูกบันทึกอีกครั้งในช่วงพันปีต่อมาโดยกรีกโบราณ, ชาวโรมันและนักธรรมชาติวิทยาชาวอาหรับและแพทย์มุสลิม[2] นักเขียนโบราณหลายคน เช่น Pliny the Elder และ Scribonius Largus ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงอาการชาจากไฟฟ้าช็อคที่เกิดจากปลาดุกไฟฟ้าและปลากระเบนไฟฟ้า และยังรู้อีกว่าการช็อคเช่นนั้น สามารถเดินทางไปตามวัตถุที่นำไฟฟ้า[3] ผู้ป่วยที่ต้องทนทุกข์ทรมาณจากการเจ็บป่วยเช่นเป็นโรคเกาต์หรือปวดหัว จะถูกส่งไปสัมผัสกับปลาไฟฟ้าซึ่งหวังว่าการกระตุกอย่างมีพลังอาจรักษาพวกเขาได้[4] เป็นไปได้ว่าวิธีการที่เก่าแก่ที่สุดและใกล้ที่สุดในการค้นพบตัวตนของฟ้าผ่าและไฟฟ้าจากแหล่งที่มาอื่น ๆ ควรที่จะอุทิศให้กับชาวอาหรับ ผู้ที่ก่อนศตวรรษที่ 15 พวกเขามีคำภาษาอารบิกสำหรับฟ้าผ่าว่า raad ที่หมายถึงปลากระเบนไฟฟ้า[5]

วัฒนธรรมโบราณรอบ ๆ ทะเลเมดิเตอร์เรเนียนจะรู้จักวัตถุบางอย่าง เช่นแท่งอำพัน เมื่อนำมาขัดถูกับขนแมว มันสามารถดึงดูดวัตถุที่เบาเช่นขนนก เธลีสแห่งมิเลทัสได้ทำข้อสังเกตุหลายอย่างเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตราว 600 ปีก่อนคริสตกาล จากข้อสังเกตุเหล่านั้นเขาเชื่อว่าการเสียดสีทำให้เกิดแม่เหล็กบนอัมพัน ซึ่งต่างกับสินแร่อื่นเช่นแมกนีไทต์ที่ไม่ต้องขัดถู [6][7] เธลีสผิดที่เชื่อว่าการดึงดูดเกิดจากแม่เหล็ก แต่วิทยาศาสตร์ต่อมาจะพิสูจน์ความเชื่อมโยงระหว่างแม่เหล็กและไฟฟ้า ตามทฤษฎีที่ขัดแย้งกัน ชาวพาเทียนอาจมีความรู้เกี่ยวกับการชุบด้วยไฟฟ้ามาก่อน เมื่ออ้างถึงการค้นพบแบตเตอรี่แบกแดดที่คล้ายคลึงกับเซลล์กัลวานีในปี ค.ศ. 1936 แม้จะยังไม่แน่นอนว่าสิ่งประดิษฐ์ที่ได้จะเป็นไฟฟ้าในธรรมชาติหรือไม่[8]

เบนจามิน แฟรงคลินได้ทำการทดลองอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับไฟฟ้าในคริสตศตวรรษที่ 18 ตามบันทึกของ โจเซฟ พรีสท์ลี่ (1767) ประวัติและสถานะปัจจุบันของไฟฟ้า ที่แฟรงคลินมีหนังสือโต้ตอบอย่างกว้างขวางกับเขาด้วย

ไฟฟ้ายังเป็นเรื่องไม่มากไปกว่าความอยากรู้อยากเห็นทางปัญญาเป็นเวลานับพันปีจนกระทั่งทศวรรษที่ 1600 เมื่อวิลเลียม กิลเบิร์ตนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ทำการศึกษาเรื่องแม่เหล็กและไฟฟ้าอย่างตั้งใจ เขาได้แยกความแตกต่างของผลกระทบจากแร่แแม่เหล็กออกจากไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการขัดสีแท่งอำพัน[6] เขาบัญญัติศัพท์คำภาษาละตินใหม่ว่า "electricus" ("ของอำพัน" หรือ "เหมือนอัมพัน" จาก ἤλεκτρον หรือ elektron คำกรีกโบราณสำหรับ "อัมพัน") เพื่อหมายถึงคุณสมบัติในการดึงดูดวัตถุเล็กๆหลังการขัดสี[9] การผสมกันนี้ทำให้เกิดคำในภาษาอังกฤษว่า "electric" และ "electricity" ซึ่งปรากฏขึ้นครั้งแรกในสิ่งพิมพ์ Pseudodoxia Epidemica ของโธมัส บราวน์ เมื่อปี ค.ศ. 1646[10]

ไมเคิล ฟาราเดย์

ผลงานชิ้นต่อมาถูกดำเนินการโดยอ็อตโต ฟอน เกียริก, โรเบิร์ต บอยล์, สตีเฟน เกรย์ และชาร์ล เอฟ. ดู เฟย์ ในคริสตศตวรรษที่ 18 เบนจามิน แฟรงคลิน ทำการวิจัยเรื่องไฟฟ้าอย่างกว้างขวาง เขาขายทรัพย์สมบัติของเขาที่มีเพื่อเป็นทุนวิจัยของเขา ในเดือนมิถุนายน ค.ศ. 1752 เขามีชื่อเสียงที่ได้ติดลูกกุญแจโลหะไว้ที่หางของเชือกว่าวที่เปียกชื้น แล้วปล่อยลอยขึ้นฟ้าในวันที่มีลมพายุรุนแรง[11] ประกายไฟที่กระโดดอย่างต่อเนื่องจากลูกกุญแจไปยังหลังมือของเขาได้แสดงให้เห็นว่าฟ้าผ่าคือไฟฟ้าในธรรมชาติอย่างแท้จริง[12] เขายังได้อธิบายถึงพฤฒิกรรมที่ผิดปกติและขัดแย้งกันเองที่ปรากฏอีกด้วย[13] เกี่ยวกับโถเลย์เดนที่ใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับเก็บประจุไฟฟ้าปริมาณมากในรูปของไฟฟ้าที่ประกอบด้วยทั้งประจุบวกและประจุลบ

ในปีพ.ศ. 2334 ลุยจิ กัลวานี นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีได้ตีพิมพ์การค้นพบไฟฟ้าชีวภาพ พิสูจน์ให้เห็นว่าไฟฟ้าอยู่ระหว่างเซลล์ประสาทผ่านสัญญาณไปสู่กล้ามเนื้อ [14] แบตเตอรี่ของอเล็กซานโดร โวลต้าในพุทธศตวรรษที่ 24 ทำมาจากชั้นที่สลับซ้อนกันของสังกะสีและทองแดง ซึ่งได้รับความเห็นจากนักวิทยาศาสตร์ว่าเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่เชื่อถือได้มากกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Generator) [14] 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 [14]

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[15]

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

RT = R1 + R2 + R3 + R4 + R5

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


กระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรม

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมมีการไหลในทิศทางเดียว ดังนั้นกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกจุด

จากสมการ

IT = I1 = I2 = I3


ความต้านทานรวมในวงจรอนุกรม

ค่าความต้านทานรวมในวงจรอนุกรมนั้น คำนวณได้โดยนำค่าความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัวมารวมกัน

จากสมการ

RT = R1 + R2 + R3 + R4 +…….

แรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรม

แรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้น คำนวณได้โดยการนำค่าแรงดันไฟฟ้าในวงจรมารวมกัน

จากสมการ

VT = 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 ( IT ) จะมีค่าเท่ากับผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลแยกในแต่ละทิศทาง ( I1 + I2 + I3 + I4+…..)

2. กระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าสู่จุดๆ หนึ่งจะมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากจุดๆ นั้นเสมอ

ลักษณะคุณสมบัติของวงจรขนาน

1. แรงดันที่ตกคร่อมที่อิลิเมนท์ หรือที่ความต้านทานทุกตัวของวงจรจะมีค่าเท่ากันเพราะว่าเป็นแรงดันตัวเดียวกันในจุดเดียวกัน

2. กระแสที่ไหลในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านวงจรทั้งหมดหรือกระแสรวมของวงจร

3. ค่าความนำไฟฟ้าในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับค่าความนำไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร

4. กำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิลิเมนท์หรือค่าความต้านทานในแต่ละสาขาในวงจร เมื่อนำมาร่วมกันก็จะมีค่าเท่ากับกำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของวงจรไฟฟ้าในตำนาน

การผลิตและการใช้งาน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและการส่ง

การใช้งาน

ไฟฟ้าจากธรรมชาติ

พลังงานน้ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้น้ำจากเขื่อนไปหมุนกังหัน

พลังงานจากน้ำขึ้นน้ำลง

การเคลื่อนที่ของน้ำขึ้นน้ำลงผ่านช่องแคบสามารถนำไปใช้หมุนกังหันได้

พลังงานลม

การเคลื่อนที่ของลม ทำให้กังหันลมหมุนโดยที่กังหันลม เชื่อมต่อกับตัวแปลงไฟฟ้า นะครับบบบบ

อ้างอิง

  1. ↑ Jones, D.A. (1991), "Electrical engineering: the backbone of society", Proceedings of the IEE: Science, Measurement and Technology, 138 (1): 1–10, doi:10.1049/ip-a-3.1991.0001
  2. ↑ Moller, Peter; Kramer, Bernd (December 1991), "Review: Electric Fish", BioScience, American Institute of Biological Sciences, 41 (11): 794–6 [794], doi:10.2307/1311732, JSTOR 1311732
  3. ↑ Bullock, Theodore H. (2005), Electroreception, Springer, pp. 5–7, ISBN 0-387-23192-7
  4. ↑ Morris, Simon C. (2003), Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe, Cambridge University Press, pp. 182–185, ISBN 0-521-82704-3
  5. ↑ The Encyclopedia Americana; a library of universal knowledge (1918), New York: Encyclopedia Americana Corp
  6. ↑ 6.0 6.1 Stewart, Joseph (2001), Intermediate Electromagnetic Theory, World Scientific, p. 50, ISBN 981-02-4471-1
  7. ↑ Simpson, Brian (2003), Electrical Stimulation and the Relief of Pain, Elsevier Health Sciences, pp. 6–7, ISBN 0-444-51258-6
  8. ↑ Frood, Arran (27 February 2003), Riddle of 'Baghdad's batteries', BBC, สืบค้นเมื่อ 2008-02-16
  9. ↑ Baigrie, Brian (2006), Electricity and Magnetism: A Historical Perspective, Greenwood Press, pp. 7–8, ISBN 0-3133-3358-0
  10. ↑ Chalmers, Gordon (1937), "The Lodestone and the Understanding of Matter in Seventeenth Century England", Philosophy of Science, 4 (1): 75–95, doi:10.1086/286445
  11. ↑ Srodes, James (2002), Franklin: The Essential Founding Father, Regnery Publishing, pp. 92–94, ISBN 0-89526-163-4 มันไม่แน่ว่าแฟรงคลินดำเนินการทดลองนี้ด้วยตัวเอง แต่นิยมที่จะอุทิศให้กับเขา
  12. ↑ Uman, Martin (1987), All About Lightning (PDF), Dover Publications, ISBN 0-486-25237-X
  13. ↑ Riskin, Jessica (1998), Poor Richard’s Leyden Jar: Electricity and economy in Franklinist France (PDF), p. 327
  14. ↑ 14.0 14.1 14.2 Kirby, Richard S. (1990), Engineering in History, Courier Dover Publications, pp. 331–333, ISBN 0486264122
  15. ↑ Marković, Dragana, The Second Industrial Revolution, สืบค้นเมื่อ 2007-12-09

158.108.71 p.6/3

Stub icon

บทความฟิสิกส์นี้ยังเป็นโครง คุณสามารถช่วยวิกิพีเดียได้โดยการเพิ่มเติมข้อมูล

เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=ไฟฟ้า&oldid=6490873"