ธรรมชาติของไฟฟ้า ชนิดของไฟฟ้า แรงดันและกระแสไฟฟ้า แหล่งกำเนิดไฟฟ้า การส่งกระแสไฟฟ้า

1. 3000-1305 วิทยาศาสตร์เพื่องานธุรกิจและบริการ
Chapter 1
แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าและอุปกรณ์ไฟฟ้ า

2. สาระการเรียนรู้
ธรรมชาติของไฟฟ้ า
ชนิดของไฟฟ้ า
แรงดันและกระแสไฟฟ้ า
แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า
การส่งกระแสไฟฟ้ า...บรรยายโดย...
อ. นภษร จุ้ยอินทร์

3. ธรรมชาติของไฟฟ้ า
สสารที่มีในโลกนี้ประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ซึ่งเรา
เรียกว่า อะตอม หรือ ปรมาณู (Atoms) ภายในอะตอม
จะประกอบไปด้วยอนุภาคไฟฟ้ าเล็ก ๆ 3 ชนิด คือ
อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน
 อิเล็กตรอน มีประจุไฟฟ้ าเป็ นลบ
 โปรตอน มีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวก
 นิวตรอน มีประจุไฟฟ้ าเป็ นกลาง
การอยู่ร่วมกันของอนุภาคทั้งสามในอะตอมเป็ น
ลักษณะที่โปรตอนและนิวตรอนรวมกันอยู่ตรงกลาง
เรียกว่า นิวเคลียส และอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ ดังรูป

4. ธรรมชาติของไฟฟ้ า

5. กระแสไฟฟ้ า
เกิดจากการเคลื่อนที่ของ..อิเล็กตรอน..
 อิเล็กตรอน จะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้ าต่าผ่าน
ลวดตัวนาไปยังจุดที่มีศักย์ไฟฟ้ าสูง
 กระแสไฟฟ้ า จะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้ าสูงไปยัง
จุดที่มีศักย์ไฟฟ้ าต่า
ค่าความต่างศักย์ มีหน่วยเป็ นโวลต์ (V)
เมื่อเกิดความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุด
จะมีพลังงานผลักดันให้กระแสไฟฟ้ าไหล
ธรรมชาติของไฟฟ้ า

6. รูปแสดง: การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน และ กระแสไฟฟ้ า
ธรรมชาติของไฟฟ้ า

7. รูปแสดง: การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน และ กระแสไฟฟ้ า
ธรรมชาติของไฟฟ้ า

8. การกาเนิดของไฟฟ้ า
 เธลิส ได้ค้นพบไฟฟ้ าสถิต
 เซอร์ วิลเลี่ยม กิลเบิร์ต เรียกไฟฟ้ า สถิตว่า “Electricity”
 ไมเคิล ฟาราเดย์ ค้นพบกระแสไฟฟ้ าเหนี่ยวนา
 โธมัส เอลวา เอดิสัน ได้ประดิษฐ์หลอดไฟฟ้ าขึ้นมาใช้
สาเร็จ
 ในไทย เริ่มมีไฟฟ้ าใช้ เมื่อวันที่ 20 กันยายน พ.ศ. 2427 ใน
สมัยรัชกาลที่ 5 โดยเจ้าหมื่นไวยวรนารถไปซื้อเครื่องกาเนิด
ไฟฟ้ ามา 2 เครื่อง พร้อมทั้งเรียนวิชาไฟฟ้ ามาด้วย นาอุปกรณ์
ไปติดตั้งในพระที่นั่งจักรีมหาปราสาท ในท้องพระโรง

9. ชนิดของไฟฟ้ า
ไฟฟ้ าที่เกิดขึ้นจากแหล่งกาเนิดแบ่ง
เป็ น 2 ชนิด ดังนี้
1. ไฟฟ้ าสถิต (Static Electricity)
2. ไฟฟ้ ากระแส (Current Electricity)

10. ไฟฟ้ าสถิต (Static Electricity)
1. ไฟฟ้ าสถิต เกิดขึ้นจากการเสียดสี โดย
การนาสารต่างชนิดมาถูกัน อิเล็กตรอนที่อยู่ใน
วงจรโคจรของสารทั้งสองอาจชนกัน ทาให้สาร
ชิ้นหนึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนไปให้กับสารอีกชนิด
หนึ่ง แต่เนื่องจากว่าสารเหล่านี้ไม่ได้ต่อกับสาร
ภายนอก อิเล็กตรอนจึงไม่มีโอกาสถ่ายเทได้ จึง
คงอยู่ที่สารนั้น เราจึงเรียกไฟฟ้ าแบบนี้ว่าไฟฟ้ า
สถิต

11. ไฟฟ้ าสถิต (Static Electricity)
ประโยชน์ของไฟฟ้ าสถิต
ไฟฟ้าสถิตสามารถนาไปใช ้ในวงการอุตสาหกรรม
เกี่ยวกับการพ่นสีโลหะต่างๆ การกรองฝุ่ นและเขม่าออกจาก
ควันไฟ การทากระดาษทราย เป็นต ้น
โทษของไฟฟ้ าสถิต ได ้แก่ การเกิดฟ้าผ่า
เบนจามิน แฟรงคลิน ค้นพบ
ไฟฟ้ าขณะทดลองชักว่าวเวลา
ฟ้ าผ่า

12. ไฟฟ้ าสถิต (Static Electricity)
โทษของไฟฟ้ าสถิต ได ้แก่ การเกิดฟ้าผ่า

13. ไฟฟ้ ากระแส (Current Electricity)
2.ไฟฟ้ ากระแส เกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน
ภายในตัวนาไฟฟ้ าจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง เช่น ไหลจาก
แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าไปสู่แหล่งที่ต้องการใช้กระแสไฟฟ้ า
ซึ่งก่อให้เกิดแสงสว่าง หรือไหลผ่านลวดความต้านทานสูง
จะก่อให้ เกิดความร้อน เราใช้หลักการเกิดความร้อน เช่นนี้
มาประดิษฐ์เครื่องใช้ไฟฟ้ า เช่น เตาหุงต้ม เตารีดไฟฟ้ า
ไฟฟ้ ากระแสแบ่งออกเป็ น 2 ชนิด คือ
2.1 ไฟฟ้ ากระแสตรง (Direct Current หรือ D .C)
2.2 ไฟฟ้ ากระแสสลับ (Alternating Current หรือ A.C.)

14. ไฟฟ้ ากระแสตรง (Direct Current)
2.1 ไฟฟ้ ากระแสตรง (Direct Current)
เ ป็ น ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส ที่มีทิศ ท า ง ก า ร เ ค ลื่อ น ที่ข อ ง
กระแสไฟฟ้ าไปในทิศทางเดียวกันเป็ นวงจร เช่น
กระแสไฟฟ้ าจากแบตเตอรี่ (Battery) ถ่านไฟฉาย
เซลล์สุริยะ ไดนาโมกระแสตรง เป็ นต้น

15. ไฟฟ้ ากระแสสลับ (Alternating Current)
2.2 ไฟฟ้ ากระแสสลับ (Alternating Current)
เป็ นไฟฟ้ ากระแสที่มีทิศทางการไหลกลับทิศทางไปมาใน
ขดลวดตัวนาภายในเครื่องกาเนิดไฟฟ้ าตลอดเวลา โดย
กระแสไฟฟ้ าที่เกิดขึ้น ในขดลวดตัวนาของเครื่องกาเนิด
ไฟฟ้ ากระแสสลับ จะมีอยู่ 3 ชนิดคือ ไฟฟ้ ากระแสสลับ
เฟสเดียว สองเฟส และสามเฟส ในปัจจุบันนิยมใช้เพียง
2 ชนิดเท่านั้น คือ กระแสไฟฟ้ าสลับเฟสเดียวกับสามเฟส

16. ไฟฟ้ ากระแสสลับ (Alternating Current)
ไฟฟ้ ากระแสสลับเฟสเดียว
(Single Phase)
**ไฟฟ้ ากระแสสลับที่ใช้ในบ้านพักอาศัย ส่วนใหญ่ใช้ไฟฟ้ า
กระแสสลับเฟสเดียว (Single Phase) ระบบการส่งไฟฟ้ าจะใช้ สายไฟฟ้ า
2 สายคือ สายไฟฟ้ า 1 เส้น และสายศูนย์ (นิวทรอล) หรือเราเรียกกันว่า
สายดินอีก 1 สาย สาหรับบ้านพักอาศัยในเมืองบางแห่ง อาจจะใช้
เครื่องใช้ไฟฟ้ าชนิดพิเศษ จะต้องใช้ไฟฟ้ าชนิดสามเฟส ซึ่งจะให้กาลัง
มากกว่า เช่น โรงงานอุตสาหกรรม **
ไฟฟ้ ากระแสสลับสามเฟส
(Three Phase)

17. แรงดันและกระแสไฟฟ้ า
ไฟฟ้ าจะมีสมบัติบางประการคล้ายน้า
คือ มีแรงดัน และ ปริมาณ
แรงดันไฟฟ้ า หรือ แรงเคลื่อนไฟฟ้ า
หมายถึง แรงที่ดันให้กระแสไฟฟ้ าไหลผ่านความ
ต้านทานของวงจรไปได้ ใช้แทนด้วยตัว E มีหน่วย
เป็ น โวลท์ (V)
ปริมาณไฟฟ้ า หรือ กระแสไฟฟ้ าใช้แทนด้วย
ตัว I มีหน่วย วัดเป็ นแอมแปร์ (A)

18. แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า
1. จากการเสียดสีของวัตถุ
2. จากพลังงานความร้อน
3. จากพลังงานแสงอาทิตย์
4. จากพลังงานเคมี
5. จากไดนาโม
6. จากเซลล์เชื้อเพลิง

19. แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า
1. จากการเสียดสีของวัตถุ
เป็ นไฟฟ้ าที่ถูกค้นพบมานานกว่า 2,000 ปี แล้ว เกิดขึ้น
ได้จากการนาวัตถุต่างกัน 2 ชนิดมาขัดสีกัน เช่น จากแท่ง
ยางกับผ้าขนสัตว์ และหวีกับผม เป็ นต้น ผลของการขัดสี
ดังกล่าวทาให้เกิดความไม่สมดุลขึ้นของประจุไฟฟ้ า เนื่องจาก
เกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้ า วัตถุทั้งสองจะแสดงศักย์ไฟฟ้ า
ออกมาต่างกัน วัตถุชนิดหนึ่งแสดงศักย์ไฟฟ้ าบวก (+)
ออกมา วัตถุอีกชนิดหนึ่งแสดงศักย์ไฟฟ้ าลบ (-) ออกมา

20. แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า
2. จากพลังงานความร้อน
เกิดขึ้นได้โดยนาแท่งโลหะต่างชนิดกันมา 2 แท่ง
เช่น ทองแดง และเหล็ก นาปลายข้างหนึ่งของโลหะทั้ง
สองต่อติดกัน โดยการเชื่อมหรือยึดด้วยหมุด ปลายที่
เหลืออีกด้านนาไปต่อกับเข้ามิเตอร์วัดแรงดัน เมื่อให้
ความร้อนที่ปลายด้านต่อติดกันของโลหะทั้งสอง ส่งผล
ให้เกิดการแยกตัวของประจุไฟฟ้ า เกิดศักย์ไฟฟ้ าขึ้นที่
ปลายด้านเปิดของโลหะ แสดงค่าออกมาที่มิเตอร์ ดังรูป

21. แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า
ไฟฟ้ าเกิดจากความร้อนที่ถูกสร้างขึ้นมาใช้งาน
จริง เป็ นอุปกรณ์ที่มีชื่อเรียกว่า เทอร์โมคัปเปิ ล
(Thermocouple) ใช้เพื่อวัดเกี่ยวกับอุณหภูมิที่
เปลี่ยนแปลง โดยเทอร์โมคัปเปิ ลเป็ นตัวตรวจวัด
อุณหภูมิ ส่งแรงดันไปแสดงผลที่มิเตอร์ ลักษณะเทอร์
โมคัปเปิล แสดงในรูป

22. แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า
3. จากพลังงานแสงอาทิตย์
พลังงานที่ได้จากแสงอาทิตย์
หรือเรียกว่าเซลสุริยะ(Solar Cell) คือ
การเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็ น
พลังงานไฟฟ้ า โดยอาศัยวัสดุกึ่งตัวนา 2 ชั้น ประกอบด้วย
ซิลิคอนผสมฟอสฟอรัสอยู่ชั้นบน ส่วนชั้นล่างเป็ นซิลิคอน
ผสมโบรอน ชั้นบนจะบางกว่าชั้นล่างเพื่อให้แสงอาทิตย์
ส่องถึง เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบแผ่นสารจะทาให้เกิด
ความต่างศักย์ไฟฟ้ าขึ้น ถ้าเราต่อสายระหว่างแผ่นสารทั้ง
สองทาให้ได้กระแสไฟฟ้ าออกมา กระแสไฟฟ้ าที่ได้จะเกิด
การไหลจากแผ่นสารชั้นล่างขึ้นไปยังแผ่นสารชั้นบน

23. แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า
4. จากพลังงานเคมี
เมื่อนาโลหะ 2 ชนิดที่แตกต่างกันเช่น สังกะสีกับ
ทองแดง จุ่มลงในสารละลายอิเล็กโทรไลท์ โลหะทั้งสอง
จะทาปฏิกิริยาเคมี กับสารละลายอิเล็กโทรไลท์ โดย
อิเล็กตรอน(ประจุลบ)จากทองแดง จะถูกดูดเข้าไปยังขั้ว
ของสังกะสี เมื่อทองแดงขาดประจุลบจะเปลี่ยนความต่าง
ศักย์ไฟฟ้ าเป็ นบวกทันที เรียกว่า ขั้วบวก ส่วนสังกะสีจะ
เป็ นขั้วลบ ส่วนประกอบของไฟฟ้ าเกิดจากการทาปฏิกิริยา
ทางเคมีแบบเบื้องต้นนี้ เรียกว่า โวลตาอิกเซลล์ (Voltaic
Cell)

24. แหล่งกาเนิดไฟฟ้ าจากพลังงานทางเคมี เป็ นชนิด
ไฟฟ้ ากระแสตรง (Direct Current) สามารถแบ่งออกได้ 2
แบบ
4.1 เซลไฟฟ้ าเคมีที่ประจุไฟฟ้ าใหม่ไม่ได้ คือ
ถ่านไฟฉายแบบธรรมดา ถ่านอัลคาไลน์ เซลลิเทียม
4.2 เซลไฟฟ้ าเคมีที่ประจุไฟฟ้ าใหม่ได้ คือแบตเตอร์รี่
รถยนต์ แบตเตอร์รี่โทรศัพท์มือถือ โดยสังเกตจากคาว่า
Rechargeable
แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า

25. 5. จากไดนาโม
พลังงานไฟฟ้ าที่ได้จากไดมาโม (Electric Genearator)
คือ การเปลี่ยนแปลงพลังงานกลให้เป็ นพลังงานไฟฟ้ า เกิดจาก
ขดลวดทองแดงเคลื่อนที่ตัดกับสนามแม่เหล็ก ทาให้เกิดกระแส
เหนี่ยวนาในขดลวด ปริมาณกระแสไฟฟ้ าที่จะได้มากหรือน้อย
ขึ้นอยู่กับจานวนรอบขดลวด ความเร็วในการเคลื่อนที่ของ
ขดลวด กาลังของแม่เหล็กและพื้นที่ของขดลวด
*ไดนาโม (Dynamo) มีส่วนประกอบที่สาคัญ ได้แก่
สนามแม่เหล็ก ขดลวด วงแหวน หรือ วงแหวนลื่น แปรงถ่าน
*ไดนาโมแบ่งออกเป็ น 2 ประเภทคือ
5.1 ไดนาโมกระแสตรง (Direct Current Dynamo)
5.2 ไดนาโมกระแสสลับ (Alteranting Current Dynamo)
แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า

26. แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า
5.1 ไดนาโมกระแสตรง
(Direct Current Dynamo)
ประกอบด้วย วงแหวนครึ่งวงกลม หรือวงแหวนแยก
(Split Ring) ที่เรียกว่า คอมมิวเตเตอร์ (Commutator) แท่ง
แม่เหล็ก ขดลวดทองแดงและแปรงโลหะ (Brush) ทาหน้าที่
รับกระแสไฟฟ้ าจากขดลวดทองแดงออกสู่วงจรภายนอก
ดังรูป

27. 5.2 ไดนาโมกระแสสลับ
(Alteranting Current Dynamo)
ประกอบด้วย วงแหวนลื่น (Split Ring) แท่ง
แม่เหล็ก ขดลวดทองแดง และแปรงโลหะ (Brush) ทา
หน้าที่รับกระแสไฟฟ้ าจากขดลวดทองแดงออกสู่วงจร
ภายนอกดังรูป
แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า

28. 6. จากเซลล์เชื้อเพลิง
เซลเชื้อเพลิง หรือ ฟิ วเอลเซล (Fuel Cell)
เป็ นการเปลี่ยนพลังงานเคมีจากการสันดาปของเชื้อเพลิง
เป็ นพลังงานไฟฟ้ า โดยใช้ก๊าซไฮโดรเจนกับก๊าซ
ออกซิเจนเป็ นเชื้อเพลิง ใช้แท่งคาร์บอนเป็ นขั้วไฟฟ้ า และ
ใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็ นอิเล็กโทรไลต์
แหล่งกาเนิดไฟฟ้ า

29. การส่งกระแสไฟฟ้ า

30. การส่งกระแสไฟฟ้ า
เริ่มต้นจากโรงไฟฟ้ าที่ผลิตกระแสไฟฟ้ า
แล้วส่งผ่านไปตาม สายส่งไฟฟ้ าแรงสูงที่ทามา
จากลวดอะลูมิเนียมเปลือย (ไม่มีฉนวนหุ้ม)
เหตุที่ใช้เพราะเบา มีราคาถูกกว่าทองแดง
และไม่เป็ นสนิม
กระแสไฟฟ้ าที่ไหลผ่านสายส่งมีความ
ต่างศักย์สูงถึง 230,000 โวลต์ ทาให้เกิดความ
ร้อนที่สูงมากถึงจะมีฉนวนก็ไร้ประโยชน์ เพราะ
ฉนวนไม่สามารถทนความร้อนในระดับที่สูงได้

31. การส่งกระแสไฟฟ้ า
กระแสไฟฟ้ าที่ไหลผ่านสายไฟฟ้ า จะมี
อุปกรณ์ไฟฟ้ า ชนิดหนึ่งติดตั้งไว้เป็ นช่วงๆ
อุปกรณ์ที่ว่านี้ เราเรียกว่า หม้อแปลงไฟฟ้ า ทา
หน้าที่เพิ่มหรือลดความต่างศักย์ไฟฟ้ า ที่จ่าย
ออกมา ให้เหมาะสมกับอุปกรณ์ไฟฟ้ าที่ตาม
บ้าน

32. ..Thank you..
3000-1305 วิทยาศาสตร์เพื่องานธุรกิจและบริการ