1. โครงงานเรื่อง ไฟฟ้า ชื่อผู้ทำโครงงานนาย รัตนพล สินธุรัตน์ชั้น ม.6/3 เลขที่ 6อาจารย์ที่ปรึกษาอาจารย์ คเชนทร์ กองพิลาโรงเรียนฝางวิทยายน

2. ประวัติก่อนที่จะมีความรู้ทางด้านไฟฟ้า มีผู้คนตระหนักถึงภัยของปลาไฟฟ้า ในสมัยอียิปต์โบราณพบข้อความที่จารึกในช่วงประมาณ 250 ปีก่อนพุทธศักราช ว่าปลาไฟฟ้าเป็น "สายฟ้าแห่งแม่น้ำไนล์" และพรรณนาว่ามันเป็น "ผู้พิทักษ์" แก่ปลาอื่นๆ ทั้งมวล ทั้งนี้ยังค้นพบบันทึกอื่นๆ ทั้งในกรีกโบราณโรมันอาหรับ[1] ว่าการที่ถูกไฟช็อตโดยปลาดุกไฟฟ้า (Electric catfish) และปลากระเบนไฟฟ้า เม่นไฟฟ้า (torpedo ray หรือ Electric ray) จะทำให้รู้สึกตัวชา และยังทราบว่าการช็อตเช่นนั้น สามารถทำให้วัตถุเกิดการเคลื่อนที่ได้ด้วย[2]ผู้ป่วยที่ได้รับความเจ็บปวดจากการเป็นเกาต์หรือปวดหัว จะได้รับการรักษาโดยการสัมผัสปลาไฟฟ้า ซึ่งหวังว่าจะทำให้ผู้ป่วยกระตุกเป็นการรักษาฟื้นฟูอาการ ด้วยความบังเอิญจากการช็อตทำให้ค้นพบแหล่งกำเนิดแสงสว่าง

3. ไฟฟ้าไฟฟ้ามีหลากหลายสาขาย่อย อาทิเช่นศักย์ไฟฟ้า (Electric Potential) ว่าด้วยเรื่องของค่าแรงดึงดูดในแต่ละงานต่างๆ มีหน่วยเป็นโวลต์

4. ไฟฟ้ากระแส (Electric Current) ว่าด้วยการเคลื่อนไหวของการไหลในกระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์

5. สนามไฟฟ้า (Electric Field) ว่าด้วยผลที่เกิดขึ้นจากกระแสไฟฟ้าที่พยายามออกแรงเปลี่ยนแปลงสิ่งที่อยู่ใกล้เคียง

6. พลังงานไฟฟ้า (Electric Energy) ว่าด้วยพลังงานที่มีโดยเกิดจากกระแสไฟฟ้าที่กระทำต่อสื่อไฟฟ้าต่างๆ

7. ไฟฟ้ากำลัง (Electric Power) ว่าด้วยขนาดของพลังงานไฟฟ้าที่ไปทำการเปลี่ยนแปลงหรือมาจากพลังงานอื่นๆ เช่น แสง,ความร้อนหรือพลังงานของเครื่องกล เนื้อหา1 ประวัติ

8. 2 แนวคิดทางไฟฟ้า

9. 2.1 ประจุไฟฟ้า

10. 2.2 กระแสไฟฟ้า

11. 2.3 สนามไฟฟ้า

12. 2.4 ศักย์ไฟฟ้า

13. 2.5 แม่เหล็กไฟฟ้า

14. 3 วงจรไฟฟ้า

15. 3.1 วงจรอนุกรม

16. 3.1.1 กระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรม

17. 3.1.2 ความต้านทานรวมในวงจรอนุกรม

18. 3.1.3 แรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรม

19. 3.1.4 ลักษณะคุณสมบัติของวงจรอนุกรม

20. 3.2 วงจรขนาน

21. 3.2.1 แรงดันไฟฟ้าในวงจรขนาน

22. 3.2.2 กระแสไฟฟ้าในวงจรขนาน3.2.3 ลักษณะคุณสมบัติของวงจรขนาน

23. 4 การผลิตและการใช้งาน

24. 4.1 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและการส่ง

25. 4.2 การใช้งาน

26. 5 ไฟฟ้าในธรรมชาติ

27. 5.1 ปรากฏการณ์ในทางสรีรศาสตร์

28. 5.2 ไฟฟ้าในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

29. 6 อ้างอิงแนวคิดทางไฟฟ้า[ฟ้าผ่าเป็นตัวอย่างปรากฏการณ์ที่เกิดจากประจุไฟฟ้าประจุไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติของอนุภาคซึ่งเล็กกว่าอะตอม (Subatomic particle) ที่ชัดเจน ซึ่งแสดงให้เห็นและมีผลกระทบต่อแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่แรงพื้นฐาน (Fundamential Interaction) ในธรรมชาติ (แรงมูลฐานประกอบด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า,แรงโน้มถ่วง,แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน และแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม) ประจุไฟฟ้าเกิดจากอะตอมซึ่งมีปริมาณของอิเล็กตรอนและโปรตอน มันจะอนุรักษ์ประจุของมันเอาไว้ เพราะกลุ่มประจุจะอยู่ในระบบโดดเดี่ยว (Isolated system) ซึ่งจะทำให้ประจุยังคงอยู่ในระบบของมันตลอดเวลา ในระบบประจุสามารถถ่ายเทกันได้ระหว่างอะตอม ถ้าไม่เกิดจากการสัมผัสกันโดยตรงก็เกิดจากการนำประจุของโลหะอย่างเช่นเส้นลวด อาจกล่าวได้ว่าพฤติกรรมของประจุเหล่านี้เป็นไฟฟ้าสถิตก็ได้ โดยทั่วไปจะเกิดจากการขัดถูของวัตถุที่แตกต่างกันสองชนิด จะเกิดการถ่ายเทประจุจากวัตถุชนิดหนึ่งไปยังอีกชนิดหนึ่งพฤติกรรมของประจุจะทำให้เกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น แรงของมันเป็นที่รู้กันในอดีต แต่ในช่วงเวลานั้นยังไม่มีใครเข้าใจปรากฏการณ์ดังกล่าว

30. สนามไฟฟ้าสนามไฟฟ้า (electric field) คือปริมาณซึ่งใช้บรรยายการที่ประจุไฟฟ้าทำให้เกิดแรงกระทำกับอนุภาคมีประจุภายในบริเวณโดยรอบ หน่วยของสนามไฟฟ้าคือ นิวตันต่อคูลอมบ์ หรือโวลต์ต่อเมตร (มีค่าเท่ากัน) สนามไฟฟ้านั้นประกอบขึ้นจากโฟตอนและมีพลังงานไฟฟ้าเก็บอยู่ ซึ่งขนาดของความหนาแน่นของพลังงานขึ้นกับกำลังสองของความหนานแน่นของสนาม ในกรณีของไฟฟ้าสถิต สนามไฟฟ้าประกอบขึ้นจากการแลกเปลี่ยนโฟตอนเสมือนระหว่างอนุภาคมีประจุ ส่วนในกรณีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น สนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับสนามแม่เหล็ก โดยมีการไหลของพลังงานจริง และประกอบขึ้นจากโฟตอนจริง

31. กระแสไฟฟ้าการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าเราเรียกว่า กระแสไฟฟ้า ความเข้มของมันเราวัดในหน่วยแอมแปร์ กระแสไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้แม้ประจุเพียงเล็กน้อย ซึ่งประจุที่ว่านั้นโดยทั่วไปจะหมายถึงอิเล็กตรอน แต่ประจุที่ที่เคลื่อนที่ร่วมกันนั้นเรียกว่ากระแสมีการกำหนดแบบแผนการทิศทางของกระแสให้ประจุบวกเคลื่อนที่ หรือมีการเคลื่อนที่ของประจุจากส่วนที่เป็นขั้วบวกไปยังส่วนที่เป็นขั้วลบในวงจรไฟฟ้าอย่างชัดเจน การกำหนดแบบแผนทิศทางของกระแสไฟฟ้าดังกล่าวเรียกว่า กระแสสมมติ การเคลื่อนที่องประจุลบในวงจรไฟฟ้าเรียกว่า กระแสอิเล็กตรอน คือหนึ่งในรูปแบบที่นิยมในการกำหนดทิศทางของกระแส ดังนั้นจะเห็นได้ว่าทิศทางของกระแสสมมติ (ดูการเคลื่อนที่ของประจุบวก) จะเคลื่อนที่ตรงข้ามกับทิศทางของกระแสอิเล็กตรอน (ดูการเคลื่อนที่ของประจุลบ) อย่างไรก็ตามขึ้นอยู่ที่การใช้งาน กระแสอิเล็กตรอนใช้ในการรวมประจุให้ไปในทิศทางเดียวกัน ส่วนกระแสสมมติก๋ใช้วิเคราะห์ได้ง่ายและกว้าง

32. ศักย์ไฟฟ้าศักย์ไฟฟ้า 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

33. แม่เหล็กไฟฟ้าแม่เหล็กไฟฟ้า คือ แท่งแม่เหล็กที่เกิดจากอำนาจไฟฟ้า โดยการพันขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลรอบๆแกนแม่เหล็ก วงจรไฟฟ้าวงจรไฟฟ้า เป็นการนำเอาสายไฟฟ้าหรือตัวนำไฟฟ้าที่เป็นเส้นทางเดินให้กระแสไฟฟ้าสามารถ ไหลผ่านต่อถึงกันได้นั้นเราเรียกว่า วงจรไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่อยู่ภายในวงจรจะเริ่มจากแหล่งจ่ายไฟไปยัง อุปกรณ์ไฟฟ้า ดังการแสดงการต่อวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นโดยการต่อแบตเตอรี่ต่อเข้ากับหลอดไฟ หลอดไฟฟ้าสว่างได้เพราะว่ากระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรไฟฟ้าและเมื่อ หลอดไฟฟ้าดับก็เพราะว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจร เนื่องจากสวิตซ์เปิดวงจรไฟฟ้าอยู่นั่นเอง

34. วงจรอนุกรมวงจรอนุกรมหมายถึง การนำเอาอุปกรณ์ทางไฟฟ้ามาต่อกันในลักษณะที่ปลายด้านหนึ่งของอุปกรณ์ตัวที่ 1 ต่อเข้ากับอุปกรณ์ตัวที่ 2 จากนั้นนำปลายที่เหลือของอุปกรณ์ตัวที่ 2 ไปต่อกับอุปกรณ์ตัวที่ 3 และจะต่อลักษณะนี้ไปเรื่อยๆ ซึ่งการต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียวกระแสไฟฟ้าภายในวงจร อนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกๆจุด ค่าความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมนั้นคือการนำเอาค่าความต้านทานทั้งหมดนำมา รวมกันส่วนแรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้นแรงดันจะปรากฏคร่อมตัวต้านทานทุกตัว ที่จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าไม่เท่ากันโดยสา มารถคำนวณหาได้จากกฎของโอห์มRT = R1 + R2 + R3 + R4 + R5RT = ค่าความต้านทานรวมหรือค่าความต้านทานทั้งหมด R1 ค่าความต้านทานตัวที่ 1 R2 ค่าความต้านทานตัวที่ 2 R3 ค่าความต้านทานตัวที่ 3 R4 ค่าความต้านทานตัวที่ 4 R5 ค่าความต้านทานตัวที่ 5

35. กระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมเนื่องจากกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมมีการไหลในทิศทางเดียว ดังนั้นกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกจุดจากสมการIT = I1 = I2 = I3 ความต้านทานรวมในวงจรอนุกรมค่าความต้านทานรวมในวงจรอนุกรมนั้น คำนวณได้โดยนำค่าความต้านทานของตัวต้านทานแต่ละตัวมารวมกันจากสมการRT = R1 + R2 + R3 + R4 +…….

36. แรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมแรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมจะปรากฏคร่อมตัวต้านทานทุกตัวที่มี กระแสไฟฟ้าไหลผ่านซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับค่าความต้านทานที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ดังนั้นจึงทำให้แรงดันไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมแต่ละจุดจะมีค่าไม่เท่ากัน โดยสามารถที่จะคำนวณได้จากการใช้กฎของโอห์ม ลักษณะคุณสมบัติของวงจรอนุกรม1. ในวงจรหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจรอนุกรมจะมีกระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวเท่านั้น2. แรงดันตกคร่อมที่ความต้านทานแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันจะมีค่าเท่ากับแรงดันที่จ่ายให้กับวงจร3. ค่าความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจร เมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากับค่าความต้านทานรวมกันทั้งหมดในวงจร4. กำลังและพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจร เมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร

37. กระแสไฟฟ้าในวงจรขนานกระแสไฟฟ้าภายในวงจรขนานจะมีหลายค่าด้วยกัน ทั้งนี้เนื่องจากทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ามีมากกว่า 1 ทิศทาง ดังนั้น การคำนวณหาค่ากระแสไฟฟ้าจึงใช้กฎของ Kerchhoff,s Current Law โดยมีวิธีการคำนวณสองวิธีคือ1. กระแสไฟฟ้ารวมภายในวงจร ( IT ) จะมีค่าเท่ากับผลรวมของกระแสไฟฟ้าที่ไหลแยกในแต่ละทิศทาง ( I1 + I2 + I3 + I4+…..)2. กระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าสู่จุดๆ หนึ่งจะมีค่าเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากจุดๆ นั้นเสมอ ลักษณะคุณสมบัติของวงจรขนาน1. แรงดันที่ตกคร่อมที่อิลิเมนท์ หรือที่ความต้านทานทุกตัวของวงจรจะมีค่าเท่ากันเพราะว่าเป็นแรงดันตัวเดียวกันในจุดเดียวกัน2. กระแสที่ไหลในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านวงจรทั้งหมดหรือกระแสรวมของวงจร3. ค่าความนำไฟฟ้าในแต่ละสาขาย่อยของวงจร เมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับค่าความนำไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร4. กำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิลิเมนท์หรือค่าความต้านทานในแต่ละสาขาในวงจร เมื่อนำมาร่วมกันก็จะมีค่าเท่ากับกำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร

38. อ้างอิง^Moller, Peter (December 1991), "Review: Electric Fish",BioScience41 (11): 794–6 [794],doi:10.2307/1311732

39. ^Bullock,Theodore H. (2005),Electroreception, Springer, หน้า 5-7,ISBN 0387231927

40. ^3.03.1Stewart,Joseph (2001),Intermediate Electromagnetic Theory, World Scientific, หน้า 50,ISBN 9-8102-4471-1

41. ^Simpson, Brian (2003),Electrical Stimulation and the Reliefof Pain, Elsevier Health Sciences, หน้า 6-7,ISBN 0-4445-1258-6

42. ^Frood, Arran (27 February2003),Riddle of 'Baghdad's batteries', BBC,http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/2804257.stm, retrieved 2008-02-16

43. ^Baigrie, Brian (2006),Electricity and Magnetism: A HistoricalPerspective, Greenwood Press, หน้า 7-8,ISBN 0-3133-3358-0

44. ^Chalmers, Gordon (1937), "The Lodestone and the Understanding ofMatter in Seventeenth Century England",Philosophy of Science4 (1): 75-95,doi:10.1086/286445

45. ^Srodes, James (2002),Franklin: The Essential FoundingFather, Regnery Publishing, หน้า 92-94,ISBN 0895261634It is uncertain if Franklin personallycarried out this experiment, but it is popularly attributed to him.

46. ^Uman,Martin (1987) (PDF).All About Lightning. Dover Publications.ISBN 048625237X. http://ira.usf.edu/CAM/exhibitions/1998_12_McCollum/supplemental_didactics/23.Uman1.pdf.