ปัจจุบันไฟฟ้ามีบทบาทกับชีวิตประจำวันของมนุษย์มากขึ้น ประเทศที่จะพัฒนาได้นั้นต้องใช้พลังงานไฟฟ้ามาก เพราะว่าเครื่องมือหรือสิ่งประดิษฐ์ใหม่ ๆ ต้องใช้ไฟฟ้าถึงแม้ว่าไฟฟ้าจะมีประโยชน์แต่มีโทษแก่มนุษย์เหมือนกันถ้าใช้ไฟฟ้าอย่างประมาท
ความหมายทางไฟฟ้า
- แรงดันไฟฟ้าหรือแรงเคลื่อนไฟฟ้า หมายถึง แรงที่ดันให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านความต้านทานของวงจรไปได้ ใช้แทนด้วยตัว E มีหน่วยวัดเป็นโวลท์ (V)
- กระแสไฟฟ้า หมายถึง การเคลื่อนที่ของอิเลคตรอนอิสระจากอะตอมหนึ่งไปยังอะตอมหนึ่ง จะไหลมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความต้านทานของวงจร ใช้แทนด้วยตัว I มีหน่วยวัดเป็นแอมแปร์ (A)
- ความต้านทานไฟฟ้า หมายถึง ตัวที่ต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าให้ไหลในจำนวนจำกัด ซึ่ง อยู่ในรูปของเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิด เช่น แผ่นลวดความร้อนของเตารีด หม้อหุงข้าว หลอดไฟฟ้า เป็นต้น เครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านี้ต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าให้ไหลในจำนวนจำกัด ใช้แทนด้วยตัว R มีหน่วยวัดเป็นโอห์ม (W )
- กำลังงานไฟฟ้า หมายถึง อัตราการเปลี่ยนแปลงพลังงาน หรืออัตราการทำงาน ได้จากผลคูณของแรงดันไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้า ใช้แทนด้วยตัว P มีหน่วยวัดเป็นวัตต์ (W)
- พลังงานไฟฟ้า หมายถึง กำลังไฟฟ้าที่นำไปใช้ในระยะเวลาหนึ่ง มีหน่วยวัดเป็นวัตต์ชั่วโมง (Wh) หรือยูนิต ใช้แทนด้วยตัว W
- ไฟฟ้าลัดวงจรหรือไฟฟ้าช็อต หมายถึง การที่ไฟฟ้าไหลผ่านจากสายไฟฟ้าเส้นหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่ง โดยไม่ผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลดใดๆ สาเหตุส่วนใหญ่เกิดจากฉนวนของสายไฟฟ้าชำรุด และมาสัมผัสกันจึงมีความร้อนสูง มีประกายไฟ ทำให้เกิดเพลิงไหม้ได้ถ้าบริเวณนั้นมีวัสดุไวไฟ
- ไฟฟ้าดูด หมายถึง การที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย ซึ่งจะทำให้เกิดอาการกล้ามเนื้อแข็งเกร็ง หัวใจทำงานผิดจังหวะ เต้นอ่อนลงจนหยุดเต้น และเสียชีวิตในที่สุด แต่อย่างไรก็ตาม ความรุนแรงของอันตราย จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณของกระแส เวลาและเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
- ไฟฟ้ารั่ว หมายถึง สายไฟฟ้าเส้นที่มีไฟจะไหลไปสู่ส่วนที่เป็นโลหะของเครื่องใช้ไฟฟ้า ถ้าไม่มีสายดินก็จะทำให้ได้รับอันตราย แต่ถ้ามีสายดินก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลอยู่นั้นไหลลงดินแทน
- ไฟฟ้าเกิน หมายถึง การใช้ไฟฟ้าเกินกว่าขนาดของอุปกรณ์ตัดตอนทางไฟฟ้า ทำให้มีการปลดวงจรไฟฟ้า อาการนี้สังเกตได้คือจะเกิดหลังจากที่ได้เปิดใช้ไฟฟ้าสักครู่หรืออาจนานหลายนาทีจึงจะตรวจสอบเจอ
ชนิดของไฟฟ้ามี 2 ชนิด ได้แก่
ไฟฟ้าสถิต
ซึ่งเกิดจากการนำวัตถุ 2 ชนิด มาขัดถูหรือเสียดสีกัน วัตถุแต่ละชนิดจะมีประจุไฟฟ้าบวก ( + ) และประจุไฟฟ้าลบ ( - ) อยู่ในตัวเท่า ๆ กัน เรียกว่า เป็นกลาง เมื่อเกิดเสียดสีขึ้นประจุไฟฟ้าลบ ( - ) ที่เบากว่าประจุไฟฟ้าบวก ( + ) ก็จะเคลื่อนที่ระหว่างวัตถุทั้งสอง ทำให้แสดงอำนาจไฟ-ฟ้าขึ้นประจุไฟฟ้าในวัตถุทั้งสอบก็จะไม่เป็นกลางอีกต่อไป วัตถุชนิดหนึ่งแสดงประจุไฟฟ้าบวกและอีกชนิดหนึ่งแสดงประจุไฟฟ้าลบ พลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดแรงดูดหรือแรงผลัก ถ้านำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันมาใกล้กันจะเกิดแรงผลักแต่ถ้ามีประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันจะเกิดแรงดูดซึ่งกันและกัน
ไฟฟ้ากระแส
เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสมีหลายวิธี ได้แก่
- ไฟฟ้าจากปฏิกิริยาถ้าเราจุ่มแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสีลงในกรดกำมะถันเจือจางโดยวางให้ห่างกัน ต่อหลอดไฟระหว่างแผ่นโลหะทั้งสองหลอดไฟจะติดสว่าง เซลล์ไฟฟ้านี้เรียกว่า เซลล์เปียก หรือเซลล์ไฟฟ้าของโวลตาซึ่งเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างแผ่นโลหะกับกรดกำมะถันจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ไหลในวงจรจากแผ่นทองแดงไปยังแผ่นสังกะสี เช่น การใช้ทำถ่านไฟฉายมีหลักการทำงานเช่นเดียวกับเซลล์ของโวลตา แต่เปลี่ยนสารละลายมาเป็นกาวที่ชุ่มด้วยปงถ่านแมงกานีสไดออกไซด์และแอมโมเนียมคลอไรด์บรรจุใน ภาชนะสังกะสีและใช้แท่งคาร์บอนแทนแผ่นทองแดง เราเรียกว่า เซลล์แห้ง
ไฟฟ้าที่ได้จากปฏิกิริยาเคมีมีทิศทางการไหลแน่นอนจากขั้วบวกไปยังขั้วลบ เช่น ไฟฟ้าจากถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่รถยนต์ เราเรียกการไหลเช่นนี้ว่า ไฟฟ้ากระแสตรง เมื่อใช้ถ่านไฟฉายไปนานๆ กระแสไฟจะค่อยลดลงเรื่อย ๆ จนหมดไปแต่มีถ่านไฟฉายบางชนิดซึ่งทำมาจากนิเกิลกับแคดเมียมสามารถนำมาประจุไฟใหม่ได้
- ไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไฟฟ้าที่เราใช้ตามอาคารบ้านเรือนเป็นไฟฟ้าที่
เกิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือที่เรียกว่า ไดนาโมหรือเจเนอเรเตอร์ซึ่งภายใน ประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลื่อนที่ตัดเส้นแรงแม่เหล็ก หรืออาจเคลื่อนที่แม่เหล็กตัดขวดลวดทองแดงที่อยู่กับที่ ก็จะเกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดไหลกลับไปกลับมาระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ เรียกว่า ไฟฟ้ากระแส-สลับ
- เซลล์สุริยะ เป็นการนำแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ ดังได้กล่าวมาแล้ว แต่เนื่องจากเซลล์สุริยะผลิตไฟฟ้า ได้เฉพาะในช่วงเวลาที่แสงว่างเท่านั้น จึงต้องเก็บสะสมพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ก่อน แล้วจึงจ่ายกระแสไฟฟ้าเมื่อต้องการใช้ โดยทั่วไปการนำพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์สุริยะไปใช้กับเครื่องใช้ต่าง ๆ ตามครัวเรือนจะต้องแปลงกระแสไฟฟ้าที่เก็บสะสมไว้ในแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นกระแสตรงให้เป็นกระแสไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้านเรือน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกระแสสลับเสียก่อน
พลังงานไฟฟ้าที่ใช้กันตามบ้านเรือนส่วนใหญ่มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า ซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า พบว่าเมื่อนำแท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่เข้าใกล้ขดลวดที่ปลายทั้งสองต่อเข้ากับเครื่องกัลวานอมิเตอร์ เข็มกัลวานอมิเตอร์จะกระดิกได้ แสดงว่ามีกระแสไฟฟ้าผ่าน แต่เมื่อแท่งแม่เหล็กหยุดเข็มกัลวานอมิเตอร์จะกระดิกอีกแต่คนละทาง ถ้าเคลื่อนที่แท่งแม่เหล็กเข้าออกด้วยความเร็วที่ไม่เท่ากันปริมาณกระแสไฟฟ้าก็จะแตกต่างกันด้วย คือ ถ้าแม่เหล็กเคลื่อนที่เร็วกระแสไฟฟ้าที่เกิดในขดลวดก็จะมีปริมาณมากกว่าแท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่ช้า ถ้ากลับขั้วแท่งแม่เหล็กที่เคลื่อนที่เข้าหาขดลวดทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะตรงกันข้ามกับตอนแรก จากหลักการนี้นักวิทยาศาสตร์ใช้ประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ 2 ประเภท คือ
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดกระแสไฟฟ้าตรง (Direct current generators) ประกอบด้วยขดลวดทองแดงที่สามารถหมุนได้คล่องตัวในสนามแม่เหล็ก โดยที่ปลายทั้งสองของขดลวดสัมผัสกับวงแหวนผ่าซีก ซึ่งเป็นจุดที่จะนำกระแสไฟฟ้าไปใช้กับเครื่องใช้ต่าง ๆ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดนี้มักคุ้นเคย เพราะเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เป็นแหล่งผลิตกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในรถยนต์ เรียกว่า D.C. generator แต่ในปัจจุบันไม่ค่อยใช้ เพราะข้อเสียที่ต้องใช้เวลานานมากที่ให้ประจุไฟฟ้ากับหม้อแบตเตอรี่
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดกระแสไฟฟ้าสลับ (Alternating current generator) ใช้หลักการเดียวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดกระแสไฟฟ้าตรง แตกต่างกันที่ใช้วงแหวนสองวงต่อเข้าที่ปลายลวดทั้งสอง ของขดลวดทองแดงแทนวงแหวนฝ่าซีก ถ้าต่อไฟฟ้าที่ได้จากเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าชนิด นี้ให้กับหลอดไฟจะเห็นว่าหลอดไฟจะสว่างสลับกับมืดเป็นจังหวะ ทั้งนี้เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ออกมามีปริมาณทั้งบวกและลบในช่วงเวลาหนึ่ง ถ้าหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเร็วการกระพริบของหลอดไฟจะเร็วตามไปด้วย ถ้าหมุนช้าหลอดไฟก็จะกระพริบช้า การเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจาก ไฟฟ้ากระแสสลับเปลี่ยนมาเป็นกระแสไฟฟ้า ตรงทำได้ง่ายกว่ากระแสไฟฟ้าตรงมาเป็นกระแสไฟฟ้าสลับ
อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ควรรู้จัก
การเดินทางของไฟฟ้าภายในบ้านเรือนนั้นต้องไหลผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายชนิด ดังนี้
- มิเตอร์ไฟฟ้า ไฟฟ้าที่ต่อจากเสาไฟฟ้าหน้าบ้านเราจะต้องเดินทางผ่านมิเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งเป็นเครื่องวัดพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในบ้าน
- แผงไฟ เป็นศูนย์รวมของสายไฟในบ้านและฟิวส์
- สะพานไฟ หรือ สวิตช์ตัดตอน ( Cut Out ) เมื่อกระแสไฟฟ้าในบ้านมากเกินไป เครื่องจะตัดไฟโดยอัตโนมัติ
- ฟิวส์เป็นลวดหรือแผ่นโลหะที่เป็นตัวนำไฟฟ้าแต่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น ดีบุกผสมตะกั่ว ต่อไว้ในวงจรไฟฟ้า ถ้ากระแสไฟฟ้า ถ้ากระแสไฟฟ้าเกินกำหนดหรือไฟฟ้าลัดวงจรฟิวส์จะขาดทำให้วงจรเปิดซึ่งเป็นการป้องกันอุบัติเหตุเพลิงไหม้
- ปลั๊กไฟฟ้าเป็นส่วนเชื่อมจากสายไฟสู่เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทต่างๆ ประกอบด้วย เต้าเสียบหรือปลั๊กตัวผู้และเต้ารับหรือปลั๊กตัวเมีย
- สวิตช์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ปิดเปิดวงจรไฟฟ้า มีรูปร่างลักษณะหลายแบบ
- หลอดไฟ เป็นอุปกรณ์ให้ความสว่างมีหลายชนิด เช่น หลอดไส้ หลอดฟลูออเรสเซนต์ (นีออน) หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ (หลอดชนิดนี้กันไฟน้อยกว่าหลอดไส้ อายุการใช้งานนานกว่าและมีความร้อนน้อยกว่าจึงไม่ถ่ายเทความร้อนให้สิ่งแวดล้อมเท่าหลอดไส้แต่มีราคาค่อนข้างแพง)
http://www.baanjomyut.com/library_2/energy_and_quality_of_life/12.html
|