บทที่14ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้ากระแส

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

   

 ไฟฟ้ากระแสแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
  -  ไฟฟ้ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C )
  -  ไฟฟ้ากระแสสลับ ( Alternating Current หรือ A.C. )

    

 ไฟฟ้ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C )
             เป็นไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลไปทางเดียวตลอดระยะเวลาที่วงจรไฟฟ้าปิดกล่าวคือกระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วบวก  ภายในแหล่งกำเนิด ผ่านจากขั้วบวกจะไหลผ่านตัวต้านหรือโหลดผ่านตัวนำไฟฟ้าแล้ว ย้อนกลับเข้าแหล่งกำเนิดที่ขั้วลบ วนเวียนเป็นทางเดียวเช่นนี้ตลอดเวลา 

ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกเป็น 2 ประเภท 
         ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทสม่ำเสมอ (Steady D.C) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง อันแท้จริง คือ เป็นไฟฟ้ากระแสตรง 
ที่ไหลอย่างสม่ำเสมอตลอดไปไฟฟ้ากระแสตรงประเภทนี้ได้มาจากแบตเตอรี่หรือ ถ่านไฟฉาย

     ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทไม่สม่ำเสมอ ( Pulsating D.C) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่เป็นช่วงคลื่นไม่สม่ำเสมอ 
ไฟฟ้ากระแสตรงชนิดนี้ได้มาจากเครื่องไดนาโมหรือ วงจรเรียงกระแส (เรคติไฟ )

คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสตรง 

(1) กระแสไฟฟ้าไหลไปทิศทางเดียวกันตลอด
(2) มีค่าแรงดันหรือแรงเคลื่อนเป็นบวกอยู่เสมอ
(3) สามารถเก็บประจุไว้ในเซลล์ หรือแบตเตอรี่ได้ 

    ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสตรง 
(1) ใช้ในการชุบโลหะต่างๆ 
(2) ใช้ในการทดลองทางเคมี 
(3) ใช้เชื่อมโลหะและตัดแผ่นเหล็ก 
(4) ทำให้เหล็กมีอำนาจแม่เหล็ก 
(5) ใช้ในการประจุกระแสไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่ 
(6) ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ 
(7) 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 ) 

    

คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสสลับ 
(1) สามารถส่งไปในที่ไกลๆได้ดี กำลังไม่ตก 
(2) สามารถแปลงแรงดันให้สูงขึ้นหรือต่ำลงได้ตามต้องการโดยการใช้หม้อแปลง(Transformer) 

 ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสสลับ 
(1) ใช้กับระบบแสงสว่างได้ดี 
(2) ประหยัดค่าใช้จ่าย และผลิตได้ง่าย 
(3) ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการกำลังมากๆ 
(4) ใช้กับเครื่องเชื่อม 
(5) ใช้กับเครื่องอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์ไฟฟ้าได้เกือบทุกชนิด

  การนำไฟฟ้า

ตัวนำไฟฟ้า เป็นตัวกลางให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

การนำไฟฟ้า เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระ

ไอออนบวก ไอออนลบ

กระแสไฟฟ้าในตัวนำ

  Q       =     จำนวนประจุที่ผ่านพื้นที่หน้าตัดไปในเวลา  t  วินาที   (คูลอมบ์ ; C)
        t        =      เวลาที่ประจุผ่านไป  (วินาที ; s)
      I        =     กระแสไฟฟ้าที่ไหลในตัวนำนั้น  (แอมแปร์ ; A  หรือ  คูลอมบ์ต่อวินาที)

กฎของโอห์ม

"เมื่ออุณหภูมิคงที่ ค่าของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน

ในตัวนำ จะแปรผันตรงกับความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง

ปลายทั้งสองของตัวนำนั้น"

V = ความต่างศักย์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)

I = กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A)

R = ความต่านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม 

ความต้านทานและสภาพต้านทานสภาพความต้านทาน

R  -  ความต้านทานไฟฟ้า

P  -  สภาพต้านทาน 

L  -  ความยาว

A  -  พื้นที่หน้าตัด (ตร.ม.)

ความนำไฟฟ้าและสภาพนำไฟฟ้า

อุณหภูมิกับความต้านทาน

R = ความต้านทานที่อุณหภูมิ t oC

R0 = ความต้านทานที่อุณหภูมิ 0 oC

t = อุณหภูมิ oC

= สัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน

การต่อตัวต้านทาน

การต่อตัวต้านทาน แบ่งออกเป็น 3 วิธีคือ

1. การต่อแบบอนุกรม เป็นการนำเอาตัวต้านทานมาต่อกันตามยาว

2. การต่อแบบขนาน เป็นการนำความต้านทานแต่ละ ตัวมาเรียงซ้อนกัน โดยจะไปรวมกันที่ปลายแต่ละข้าง

3. การต่อแบบ Wheatstone Bridge ประกอบด้วยความต้านทาน 5 ตัว ถ้าวงจรสมดุล จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล ผ่าน R5

แรงเคลื่อนไฟฟ้า

 E  -  แรงเคลื่อนที่ไฟฟ้า

R  -  ความต้านทานภายนอก

r  -  ความต้านทานภายใน

?autoplay=1