บทที่ 13 ไฟฟ้ากระแส

  ไฟฟ้ากระแส

     ไฟฟ้ากระแส คือ การไหลของอิเล็กตรอนภายใน ตัวนำไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งเช่น ไหลจาก แหล่งกำเนิดไฟฟ้าไปสู่แหล่ง ที่ต้องการใช้กระ แสไฟฟ้า ซึ่งก่อให้เกิด แสงสว่าง เมื่อกระแส ไฟฟ้าไหลผ่านลวด ความต้านทานสูงจะก่อให้ เกิดความร้อน เราใช้หลักการเกิดความร้อน เช่นนี้มาประดิษฐ์อุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น เตาหุงต้ม เตารีดไฟฟ้า เป็นต้น

แบ่งเป็น 2 ชนิด

- ไฟฟ้ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C )
- ไฟฟ้ากระแสสลับ ( Alternating Current หรือ A.C. )

  ไฟฟ้ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C )

     เป็นไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลไปทางเดียว ตลอดระยะเวลาที่วงจรไฟฟ้าปิดกล่าว คือ กระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วบวก ภายในแหล่งกำเนิด ผ่านจากขั้วบวกจะไหลผ่านตัวต้านหรือโหลดผ่านตัวนำไฟฟ้าแล้ว ย้อนกลับเข้าแหล่งกำเนิดที่ขั้วลบ วนเวียนเป็นทางเดียวเช่นนี้ตลอดเวลา การไหลของไฟฟ้ากระแสตรงเช่นนี้ แหล่งกำเนิดที่เรารู้จักกันดีคือ ถ่าน-ไฟฉาย ไดนาโม ดีซี เยนเนอเรเตอร์ เป็นต้นแบ่งออกเป็น 2 ประเภท

  ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทไม่สม่ำเสมอ( Pulsating D.C)

เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่เป็นช่วงคลื่นไม่สม่ำเสมอ ไฟฟ้ากระแสตรงชนิดนี้ได้มาจากเครื่องไดนาโมหรือ วงจรเรียงกระแส (เรคติไฟ )

  คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสตรง

• กระแสไฟฟ้าไหลไปทิศทางเดียวกันตลอด
• มีค่าแรงดันหรือแรงเคลื่อนเป็นบวกอยู่เสมอ
• สามารถเก็บประจุไว้ในเซลล์ หรือแบตเตอรี่ได้

  ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสตรง

• ใช้ในการชุบโลหะต่างๆ
• ใช้ในการทดลองทางเคมี
• ใช้เชื่อมโลหะและตัดแผ่นเหล็ก
• ทำให้เหล็กมีอำนาจแม่เหล็ก
• ใช้ในการประจุกระแสไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่
• ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์
• ใช้เป็นไฟฟ้าเดินทาง เช่น ไฟฉาย

  ไฟฟ้ากระแสสลับ ( Alternating Current หรือ A.C. )

     เป็นไฟฟ้าที่มีการไหลกลับไป กลับมา ทั้งขนาดของกระแสและแรงดันไม่คงที่ เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ คือ กระแสจะไหลไปทางหนึ่งก่อน ต่อมาก็จะไหลสวนกลับแล้ว ก็เริ่มไหลเหมือนครั้งแรก ครั้งแรกกระแสไฟฟ้าจะไหลจากแหล่งกำเนิดไปตามลูกศรเส้นหนัก เริ่มต้นจากศูนย์ แล้วค่อยๆเพิ่มขึ้นเรื่อยๆจนถึงขีดสุด แล้วมันจะค่อยๆลดลงมาเป็นศูนย์อีกต่อจากนั้นกระแสไฟฟ้าจะไหลจากแหล่งกำเนิดไปตามลูกศรเส้นปะลดลงเรื่อยๆจนถึงขีด ต่ำสุด แล้วค่อยๆ เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนถึงศูนย์ตามเดิมอีก เมื่อเป็นศูนย์แล้วกระแสไฟฟ้าจะไหลไปทางลูกศรเส้นหนักอีกเป็นดังนี้ เรื่อยๆไปการที่กระแสไฟฟ้าไหลไปตามลูกศร เส้นหนักด้านบนครั้งหนึ่งและไหลไปตามเส้นประด้านล่างอีกครั้งหนึ่ง เวียน กว่า 1 รอบ ( Cycle )

ความถี่

     หมายถึง จำนวนลูกคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับที่เปลี่ยนแปลงใน 1 วินาที กระแสไฟฟ้าสลับในเมืองไทยใช้ไฟฟ้าที่มี ความถี่ 50 เฮิรตซ์ ซึ่งหมายถึง จำนวนลูกคลื่นไฟฟ้าสลับที่เปลี่ยนแปลง 50 รอบ ในเวลา 1 วินาที

คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสสลับ

• สามารถส่งไปในที่ไกลๆได้ดี กำลังไม่ตก
• สามารถแปลงแรงดันให้สูงขึ้นหรือต่ำลงได้ตามต้องการโดยการใช้หม้อแปลง(Transformer)

ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสสลับ

• ใช้กับระบบแสงสว่างได้ดี
• ประหยัดค่าใช้จ่าย และผลิตได้ง่าย
• ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการกำลังมากๆ
• ใช้กับเครื่องเชื่อม
• ใช้กับเครื่องอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์ไฟฟ้าได้เกือบทุกชนิด

การนำไฟฟ้า

     ตัวนำไฟฟ้า เป็นตัวกลางให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน การนำไฟฟ้า เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเลคตรอนอิสระ ไอออนบวก ไอออนลบ

กระแสไฟฟ้าในตัวนำ

สำหรับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านนตัวนำนั้นสามารถคำนวณหาขนาดได้จากสมการ

สำหรับขนาดของประจุ ( Q ) ที่ไหลผ่านตัวนำเราสามารถหาได้จากสมการ

การคำนวณหาปริมาณกระแสไฟฟ้าซึ่งเกิดในเส้นลวดตัวนำนั้นยังอาจหาได้จากสมการ

      I = กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A)
      Q = จำนวนประจุทั้งหมด มีหน่วยเป็นคูลอมบ์
      t = เวลาที่อนุภาคเคลื่อนที่ผ่าน มีหน่วยเป็นวินาที
      n = จำนวนอิเลคตรอนอิสระในหนึ่งหน่วยปริมาตร ของตัวนำ
      e = ประจุไฟฟ้าของอิเลคตรอน = 1.6×10⁻¹⁹ คูลอมบ์
      v = ความเร็วของอิเลคตรอนในตัวนำ หน่วยเป็น เมตร/วินาที
      A = พื้นที่ภาคตัดขวางของตัวนำ หน่วยเป็น ตารางเมตร

ทิศของกระแสไฟฟ้าจะมีทิศทางไปทางเดียวกับสนามไฟฟ้า หรือจากจุด ที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำ แต่จะมีทิศทางตรงข้ามกับกระแสอิเลคตรอน(ประจุลบ)

กฎของโอห์ม

      เมื่ออุณหภูมิคงที่ ค่าของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านในตัวนำ จะแปรผันตรงกับความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง ปลายทั้งสองของตัวนำนั้น

     V = ความต่างศักย์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)
     I = กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A)
     R = ความต่านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม(Ω)

ความต้านทานและสภาพต้านทาน

     R = ความต้านทานไฟฟ้า
     P = สภาพต้านทาน
     L = ความยาว
     A = พื้นที่หน้าตัด (ตร.ม.)

อุปกรณ์วัดทางไฟฟ้า

แอมมิเตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ถูกดัดแปลงมาจากแกลแวนอมิเตอร์ จะมีความต้านทานน้อยเพื่อวัดกระแสได้มากๆ ใช้วัดกระแสไฟฟ้าโดยการต่อแบบอนุกรม

โวลต์มิเตอร์ ใช้วัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าโดยนำไปต่อแบบขนานกับวงจร โวลต์มิเตอร์ที่ดีจะต้องมีความต้านทานมากเพื่อกระแสไฟฟ้าจะได้ผ่านน้อย

หา'กระแสไฟฟ้า'กัน

หา'ความต้านทาน'กัน

หา'พลังงานไฟฟ้า'กัน

หา'กำลังไฟฟ้า'กัน

หา'ความต้านทานในตัวนำ'กัน

แบบทดสอบเรื่อง ไฟฟ้ากระแส

rmutphysics	Quizizz
Thai Physics Society	site.google

แหล่งที่มา

http://nitchara00.blogspot.com/

แหล่งที่มา แบบทดสอบ

http://www.rmutphysics.com/

https://quizizz.com/

http://www.thaiphysoc.org/

https://sites.google.com/site/

http://www.thaischool1.in.th/