Mais conteúdo relacionado
Semelhante a ไฟฟ้ากระแส (20)
Mais de Worrachet Boonyong (17)
ไฟฟ้ากระแส
- 1. ฟิสิกส์ 4 ว30204 - Direct Current - มัธยมศึกษา 6
Weerawatyothin School WORRACHET BOONYONG
- 1 -
กระแสไฟฟ้า (Electric current : I) คือ อัตราการเคลื่อนที่ของ
ประจุไฟฟ้า โดยกระแสไฟฟ้าไหลจากที่มีศักย์ไฟฟ้าสูง ไปยังที่มี
ศักย์ไฟฟ้าต่่า มีทิศตามการเคลื่อนที่ของประจุบวก หรือ ทิศตรง
ข้ามกับการเคลื่อนที่ของประจุลบ
หมายเหตุ กระแสไฟฟ้าที่เรียนกันอยู่เป็น ส่วน เป็นกระแสสมมติ กระแสอิเล็กตรอน
เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระจากกระแสไฟฟ้าแท้จริง
ศักย์ไฟฟ้าต่่าไปหาศักย์ไฟฟ้าสูง
ถ้าเราน่าตัวน่าที่มีประจุและมีศักย์ไฟฟ้าต่างกัน มาวางติดกัน หรือใช้ลวดโลหะตัวน่าเชื่อมต่อกัน
ตัวน่าที่มีประจุทั้งสองก็จะเกิดการถ่ายเทประจุระหว่างตัวน่าทั้งสองผ่านลวดโลหะตัวน่า เรากล่าวว่ามี
ในลวดตัวน่านั้น จนกระทั่งศักย์ไฟฟ้าบนตัวน่าทั้งสองเท่ากัน ประจุหยุดถ่ายเท กระแสไฟฟ้ากระแสไฟฟ้า
ก็หมดไป เพื่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าในลวดตัวน่านั้นอย่างต่อเนื่องต้องใช้ แหล่งกาเนิดไฟฟ้า
แหล่งกาเนิดไฟฟ้า (Source of electromotive force) คือ แหล่งก่าเนิดที่ท่าให้เกิดความต่าง
ศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายทั้งสองของตัวน่าอยู่ตลอดเวลา เช่น ถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่ เครื่องก่าเนิดไฟฟ้า เป็นต้น
1. เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical) ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าบวก ขั้วไฟฟ้าลบ และสารเคมี
ภายในเซลล์ เซลล์ไฟฟ้าเคมี แบ่งออกเป็น 2 ประเภท
1.1 เซลล์ไฟฟ้าปฐมภูมิ (primary cell) เช่น เซลล์แห้ง หรือถ่านไฟฉาย เมื่อสารเคมีถูกใช้
หมดแล้วจะไม่สามารถน่ามาอัดไฟได้อีก
ส่วนประกอบของถ่านไฟฉายทั่วไป
สังกะสี แท่งคาร์บอนขั้วลบ ขั้วบวก
มังกานีสไดออกไซด์ และแอมโมเนียคลอไรด์ ลักษณะเปียกของผสม
เป็นผงถ่าน ให้แรงเคลื่อนไฟฟ้า ประมาณ 1.5 โวลต์
กระแสไฟฟ้า (Electric current)1
- 2. ฟิสิกส์ 4 ว30204 - Direct Current - มัธยมศึกษา 6
Weerawatyothin School WORRACHET BOONYONG
- 2 -
1.2 เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary cell) เช่น พวกแบตเตอรี่รถยนต์ เมื่อสารเคมีถูกใช้หมดแล้ว
สามารถน่ามาอัดไฟใหม่ได้ ส่วนประกอบของแบตเตอรี่รถยนต์
ส่วนประกอบของถ่านไฟฉายทั่วไป
แผ่นตะกั่วพรุน แผ่นตะกั่วเปอร์ออกไซด์ขั้วลบ ขั้วบวก
กรดก่ามะถันและน้่ากลั่นของผสม
ให้แรงเคลื่อนไฟฟ้า เซลล์ละ 2 โวลต์
หมายเหตุ อาจใช้นิเกิล แคดเมียม แทนตะกั่ว
2. เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเครื่องกาเนิดไฟฟ้า (Generator)
โดยอาศัยหลักการ เหนี่ยวน่าแม่เหล็กไฟฟ้า
3. ประกอบด้วยโลหะ 2 ชนิด ซึ่งโลหะหนึ่งพร้อมที่จะให้คู่ควบความร้อน (Thermocouple)
อิเล็กตรอนอิสระมากกว่าอีกโลหะหนึ่งความต่างอุณหภูมิระหว่างรอยต่อ ท่าให้เกิดความต่าง
ศักย์ไฟฟ้าระหว่างโลหะ ทั้งสอง
4. เซลล์สุริยะ (solar cell) เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยอาศัย
คุณสมบัติความไวแสงของโลหะกึ่งตัวน่า
5. แหล่งกาเนิดจากสิ่งมีชีวิต เช่น ปลาไหลไฟฟ้า สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เมื่อมีนตกใจ
ต่อศัตรู โดยมีเซลล์พิเศษสามารถท่าให้เกิดความต่างศักย์ ระหว่างหัวกับหางของมัน
คาถาม
1. เซลล์ไฟฟ้าชนิดใด ใช้แล้วไม่สามารถน่ามาใช้ได้อีก
___________________________________________________________________________________
2. แบตเตอรี่รถยนต์เป็นเซลล์ไฟฟ้าประเภทใด
___________________________________________________________________________________
3. ไดนาโม เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานจากอะไรเป็นอะไร
___________________________________________________________________________________
4. เซลล์สุริยะเป็นเครื่องก่าเนิดไฟฟ้ากระแสตรงหรือไฟฟ้ากระแสสลับ
___________________________________________________________________________________
5. เครื่องก่าเนิดไฟฟ้าเป็นไฟฟ้าชนิดใด
___________________________________________________________________________________
6. หัวปลาไหลไฟฟ้ามีศักย์ไฟฟ้าชนิดใด
___________________________________________________________________________________
- 3. ฟิสิกส์ 4 ว30204 - Direct Current - มัธยมศึกษา 6
Weerawatyothin School WORRACHET BOONYONG
- 3 -
กระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าซึ่งประจุไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ได้ใน ตัวกลาง
หลายๆ ชนิด และเรียกสมบัติของตัวกลางที่ยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านได้ว่า ตัวนาไฟฟ้า ขณะที่มี
กระแสไฟฟ้าในตัวน่า เรากล่าวว่ามี ปัจจุบันทราบแน่นอนแล้วว่า โลหะบางชนิด เช่นการนาไฟฟ้า
ทองแดง จะมีอิเล็กตรอนบางตัวที่ไม่ได้ติดกับอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ ซึ่งเราเรียกว่า อิเล็กตรอนอิสระ
ซึ่งจะเคลื่อนที่อย่างไร้ทิศทาง(free electron)
แต่เมื่อท่าให้มีสนามไฟฟ้า ⃑ ภายในโลหะนั้น แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้าจะท่าให้อิเล็กตรอนอิสระมี
การเคลื่อนที่ลัพธ์ในทิศทางตรงข้ามกับสนามไฟฟ้า เรียกว่า ความเร็วลอยเลื่อน (Drift Velocity)
การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งจะ
ตลอดเวลา ความเร็วเฉลี่ยเคลื่อนที่แบบบราวน์
ของอิเล็กตรอนอิสระทุกตัวเท่ากับศูนย์ เนื่องจาก
การเคลื่อนที่มีทิศทางไม่แน่นอน แต่ถ้าปลายทั้ง
สองของโลหะมีศักย์ไฟฟ้าต่างกันจะเกิด
สนามไฟฟ้าในแท่งโลหะ แรงจากสนามไฟฟ้าท่าให้
อิเล็กตรอนเคลื่อนที่แบบลอยเลื่อน ซึ่งจะเคลื่อนที่
เป็นระเบียบในทิศทางเดียวกัน และเป็นไปตามกฎ
ของโอหม์
การนาไฟฟ้า (Conductivity)2
กระแสไฟฟ้าในตัวนาไฟฟ้า3
- 4. ฟิสิกส์ 4 ว30204 - Direct Current - มัธยมศึกษา 6
Weerawatyothin School WORRACHET BOONYONG
- 4 -
กระแสไฟฟ้า (Electric current : I กระแสไฟฟ้าในตัวกลาง)
ใดๆ คือประจุที่เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ภาคตัดขวางของตัวกลางนั้น
ในหนึ่งหน่วยเวลา
คือ กระแสไฟฟ้า หน่วย แอมแปร์ (A)
คือ จ่านวนประจุไฟฟ้า (ตัว)
คือ ประจุของประจุแต่ละตัว หน่วย คูลอมบ์ (C)
คือ ปริมาณประจุไฟฟ้าทั้งหมด หน่วย คูลอมบ์ (C)
คือ เวลา หน่วย วินาที (s)
เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านตัวน่าที่มีพื้นที่หน้าตัด A โดย N แทนความหนาแน่นของ
อิเล็กตรอนอิสระ หรือจ่านวนอิเล็กตรอนอิสระในหนึ่งหน่วยปริมาตรของตัวน่า
ดังนั้น กระแสไฟฟ้าในตัวนาโลหะจึงมีทิศทางตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของ
อิเล็กตรอนอิสระหรือทิศทางของกระแสอิเล็กตรอน ซึ่งสามารถหาค่ากระแสได้จาก(electron current)
ความสัมพันธ์ (1) และ (2)
คาถาม
1. กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร
___________________________________________________________________________________
2. การน่าไฟฟ้าในโลหะเกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคชนิดใด
___________________________________________________________________________________
3. นักวิทยาศาสตร์ก่าหนดทิศทางของกระแสอย่างไร
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
4. กระแสไฟฟ้าและกระแสอิเล็กตรอนต่างกันอย่างไร
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
- 5. ฟิสิกส์ 4 ว30204 - Direct Current - มัธยมศึกษา 6
Weerawatyothin School WORRACHET BOONYONG
- 5 -
1. ถ้าประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านลวดตัวน่าหนึ่งในเวลา 2 นาที เท่ากับ 600 ไมโครคูลอมบ์ กระแสไฟฟ้าที่ไหล
ผ่านลวดตัวน่านี้จะมีค่ากี่แอมแปร์
วิธีทา
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
2. ถ้าปริมาณประจุไฟฟ้าที่ผ่านหลอดไฟใน 1 นาที เท่ากับ 120 ไมโครคูลอมบ์ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน
หลอดไฟมีค่ากี่แอมแปร์
วิธีทา
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
3. ถ้ามีกระแสไฟฟ้า1.25 แอมแปร์ ในเส้นลวดโลหะเส้นหนึ่ง ประจุไฟฟ้าทั้งหมดที่ผ่านพื้นที่หน้าตัดของ
เส้นลวดโลหะนั้นในเวลา 5 นาที จะมีค่าเท่าไร
วิธีทา
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
โจทย์ปัญหา กระแสไฟฟ้า
- 6. ฟิสิกส์ 4 ว30204 - Direct Current - มัธยมศึกษา 6
Weerawatyothin School WORRACHET BOONYONG
- 6 -
4. ถ้าต่อเส้นลวดโลหะกับแบตเตอรี่ปรากฏว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวดนี้ 3.20 แอมแปร์ จงหา
จ่านวนอิเล็กตรอนอิสระที่ผ่านพื้นที่หน้าตัดของลวดโลหะนี้ในเวลา 5 วินาที (อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้า
1.6 X 10-19
คูลอมบ์)
วิธีทา
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
5. ถ้าความหนาแน่นของอิเล็กตรอนอิสระในลวดทองแดง เป็น 5.0 X 1028
m-3
โดยลวดทองแดง
พื้นที่หน้าตัด 2.0 ตารางมิลลิเมตร มีกระแสไฟฟ้าผ่าน 1.5 แอมแปร์ อัตราเร็วลอยเลื่อนของ
อิเล็กตรอนในลวดนั้นจะเป็นเท่าใด (อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้า 1.6 X 10-19
คูลอมบ์)
วิธีทา
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
6. ในการทดลองครั้งหนึ่งสามารถเขียนกราฟระหว่างกระแสไฟฟ้า กับ
เวลา ดังรูป ถามว่าตั้งแต่เริ่มต้นจนกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 0 แอมแปร์
มีประจุเคลื่อนที่ผ่านเครื่องวัดเฉลี่ยวินาทีละกี่คูลอมบ์
วิธีทา
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________