หน่วยที่ 2 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไฟฟ้า
www.neutron.rmutphysics.com
จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม นักเรียนสามารถ........... 1. อธิบายโครงสร้างของอะตอมได้ 2. อธิบายแหล่งกําเนิดของไฟฟ้าได้ 3. บอกประเภทของไฟฟ้าได้
1. โครงสร้างของอะตอม 2. แหล่งกําเนิดของไฟฟ้า 2.1 เกิดจากการเสียดสีหรือขัดถู 2.2 เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี 2.3 เกิดจากความร้อน 2.4 เกิดจากแสง 2.5 เกิดจากแรงกดอัด 2.6 เกิดจากสนามแม่เหล็ก 3. ประเภทของไฟฟ้า 3.1 ไฟฟ้าสถิต 3.2 ไฟฟ้ากระแส
เนื้อหาสาระ
1_อะตอมและการค้นพบอิเล็กตรอน
2_อะตอมและโมเลกุล
3_โครงสร้างอะตอม ตอนที่ 1
4_โครงสร้างอะตอม ตอนที่ 2
ipodiplay.com
โครงสร้างของธาตุหรือสสาร ธาตุหรือสสาร โมเลกุล อะตอม นิวเคลียส นิวตรอน
โปรตรอน
อิเล็ตรอน
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียส อิเล็กตรอน
วงโคจรของอิเล็กตรอน
สสารต่างๆ จะประกอบด้วยโมเลกุลขนาดเล็กเป็นจํานวนมาก ซึ่งกล่าวได้ว่า โมเลกุลเป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสสารที่ยังแสดง คุณสมบัติของธาตุนั้นอยู่ได้ โมเลกุล จะประกอบด้วยส่วนที่เล็กลงไปอีกเรียกว่า อะตอม อะตอม ประกอบด้วยนิวเคลียส ซึ่งจะอยู่กึ่งกลางของอะตอม และมีอิเล็กตรอนวิ่งโคจรอยู่รอบๆ นิวเคลียส ซึ่งมีประจุเป็นลบ (-) นิวเคลียส ประกอบด้วยโปรตรอน มีประจุเป็นบวก (+) กับ นิวตรอน มีสภาวะเป็นกลางทางไฟฟ้า
วงโคจรของอิเล็กตรอน นิวตรอน อิเล็กตรอน นิวเคลียส โปรตรอน
วงโคจรของอิเล็กตรอน
นิวเคลียส K LM NO P Q
วงโคจรของอิเล็กตรอน
วงโคจรของอิเล็กตรอน จะมีตัวอักษรภาษาอังกฤษกํากับอยู่ โดยเริ่ม จากวงโคจรชั้นในสุด คือวงโคจรชั้น L , M , N , O , P , Q ตามลําดับ จํานวนอิเล็กตรอนที่วิ่งอยู่รอบๆ นิวเคลียส จะวิ่งเป็นวงๆ โดยแต่ ละวงโคจรจะมีจํานวนอิเล็กตรอนไม่เท่ากัน สามารถคํานวณได้ จากสูตร 2N2 โดย N คือ ลําดับวงโคจรที่ห่างจากนิวเคลียส โดยเริ่มจากวงในสุด เช่น วงโคจรชั้นที่ 2 แสดงว่า N = 2 ดังนั้น จํานวนอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรชั้นที่ 2 คือ 2(2)2 = 8 ตัว
วงโคจรของ อิเล็กตรอน นิวเคลียส อิเล็กตรอน
K L MN O P Q
K = 2 ตัว L = 8 ตัว M = 18 ตัว N = 32 ตัว O = 50 ตัว P และ Q น้อยกว่าสูตรที่ คํานวณได้
ตัวอย่าง ธาตุหรือสสารชนิดหนึ่ง มีอิเล็กตรอน จํานวน 70 ตัว แสดงว่า ธาตุหรือสสารนี้ มีวงโคจรของอิเล็กตรอนกี่ชั้น
2 8 18 32
นิวเคลียส
อิเล็กตรอนอิสระ
วาเลนซ์อิเล็กตรอน
วงโคจรชั้นนอกสุด เรียกว่า วาเลนซ์เซลล์ มีจํานวน อิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 8 ตัว และอิเล็กตรอนที่อยู่บนวงโคจร ชั้นนอกสุด เรียกว่า วาเลนซ์อิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงานไฟฟ้ารูปแบบใดๆ จะทํา ให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจร เรียกอิเล็กตรอนตัวนี้ว่า อิเล็กตรอนอิสระ
5_ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไฟฟ้า
6_แหล่งกําเนิดไฟฟ้า
7_กําเนิดพลังงานไฟฟ้า
8_แหล่งกําเนิดพลังงานไฟฟ้า
ipodiplay.com
แหล่งกําเนิดไฟฟ้า (Power Souse) คือ ต้นกําเนิดของกําลังไฟฟ้าหรือแรงเคลื่อนไฟฟ้าซึ่งมีวิธีการต่างๆ ตั้งแต่ยุคแรกๆ จนถึงยุคปัจจุบัน และพัฒนาตลอดเวลาเพื่อให้ได้แหล่ง กําเนิดที่มีคุณภาพ และประสิทธิภาพสูงสุด 1. เกิดจากการเสียดสีหรือขัดถู (Friction) 2. เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี (Chemicals) 3. เกิดจากความร้อน (Heat) 4. เกิดจากแสง (Light) 5. เกิดจากแรงกดอัด (Pressure) 6. เกิดจากสนามแม่เหล็ก (Magnetism)
1. ไฟฟ้าเกิดจากการเสียดสี คือ การนําวัตถุ 2 ชนิด มาเสียดสีกัน เช่น แท่งแก้วกับ ผ้าแพร แท่งพลาสติกกับผ้า หวีกับผม
ประจุไฟฟ้าและไฟฟ้าสถิต • เราสามารถทําการทดลองง่ายๆ ที่พิสูจน์ถึงการมีอยู่ของแรงทาง ไฟฟ้าสถิต • เช่น หวีที่สามารถดูดเศษ กระดาษเล็กๆ ได้หลังจากที่หวี ผมเสร็จใหม่ๆ • แรงที่เกิดขึ้นมีขนาดพอที่จะยึด เศษกระดาษนั้นๆ ไม่ให้ตกลง เป็นเวลาพอสมควร
2. ไฟฟ้าเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี คือ การนําแท่งสังกะสี กับ แท่งทองแดง มาจุ่มลงในกรด กํามะถัน จึงนํามาสร้าง แบตเตอรี่ และถ่านไฟฉาย
9_กําเนิดแบตเตอรี่
10_การผลิตแบตเตอรี่
3. ไฟฟ้าเกิดจากความร้อน คือ การนําเอาแผ่นโลหะ 2 แผ่น มายึดติดกันด้านหนึ่งและ ให้ความร้อน เช่นทองแดง และเหล็ก จึงนํามาสร้าง เทอร์โมคับเปิล
11_กําเนิดเครื่องจักรไอน้ํา(โรงไฟฟ้าพลังความร้อน)
4. ไฟฟ้าเกิดจากแสงสว่าง คือ การนําอุปกรณ์ที่ เรียกว่า โซลาเซลล์ ที่มีโครงสร้าง จากการนํา สารกึ่งตัวนําชนิดซิลิกอน ที่มีโปรตรอน (P) อิเล็กตรอน (N) มากกว่า ปกติ มาประกอบติดกัน
พลังงานแสงแดด : ทดแทนเชื้อเพลิงในปัจจุบัน - Solar cell (11.2 Watt/ft2): เซลลีเนียมเคลือบเหล็ก, โลหะเคลือบทองแดงออกไซด์ - เครื่องคิดเลข, นาฬิกา, ดาวเทียม, บ้าน - ไม่มีการถ่ายเทมวลสาร (อายุการใช้งานมาก) - ปัจจุบันทําได้ถึง 30,000 Watts
12_พลังงานทดแทน พลังงานแสงอาทิตย์ 13_การ์ตูนเรื่อง พลังงานทดแทน พลังงานลม พลังงานความร้อนใต้พิภพ
5. ไฟฟ้าเกิดจากแรงกดอัด คือ การนําแร่ควอตซ์หรือผลึก ควอตซ์ มาประกอบกับแผ่น โลหะด้านบนและล่าง
ไฟฟ้าพีโซ (Piezoelectric) - แร่ควอต, เกลือโรเชล (Rochell salt), PZT - ไมโครโฟน
6. ไฟฟ้าเกิดจากสนามแม่เหล็ก คือ การนําเอาเส้นลวดตัวนําเคลื่อนที่ตัดผ่านสนามแม่เหล็ก หรือ เอาสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ตัดกับเส้นลวดตัวนํา จึงนํามาสร้าง เจนเนอเรเตอร์
ความหมายของกระแสไฟฟ้า • กระแสไฟฟ้า หมายถึง การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระไปใน ทิศทางเดียวกันต่อระยะเวลาที่กําหนด
การไหลของกระแสไฟฟ้า • กระแสอิเล็กตรอนและกระแสนิยม (conventional current)
ประเภทของไฟฟ้า ไฟฟ้า แบ่งออกเป็น 2 ประเภท
ไฟฟ้าสถิตย์
ไฟฟ้ากระแส
ไฟฟ้าสถิต (Statics Electricity) ไฟฟ้าสถิต เป็นกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการเสียดสีของวัตถุ 2 ชนิด คือ แท่งแก้วนํามาขัดถูกับผ้าไหม จะมีผลทําให้อิเล็กตรอน ย้ายที่ แท่งแก้วจะมีอํานาจไฟฟ้าดึงดูดวัตถุเบาๆ เช่น เศษกระดาษ หรือไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากธรรมชาติ เช่น ฟ้าแล็บ ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า
14_ประโยชน์ของไฟฟ้าสถิต
การค้นพบทางไฟฟ้า • มนุษย์รู้จักปรากฏการณ์ฟ้าผ่ามา ตั้งแต่ดึกดําบรรพ์ โดยไม่ทราบว่า เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า • ปี 700 BC ชาวกรีกสังเกต ปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิต โดยการถู อําพัน สามารถทําให้อาํ พันนั้นดูด เศษฟางหรือขนนกเล็กๆได้ • คําว่า electric มาจากภาษากรีกที่ ใช้เรียกอําพัน (elektron)
ไฟฟ้ากระแส (Current Electricity) ไฟฟ้ากระแส คือ ไฟฟ้าที่เกิดจากการไหลของประจุไฟฟ้า ในตัวนําอย่างสม่ําเสมอต่อเนื่อง การที่ประจุไหลในตัวนํา เรียกว่า กระแสไฟฟ้า (electric current) ประจุไฟฟ้าที่วิ่งในตัวนําจะเป็น ประจุชนิดลบ ซึ่งก็คือ อิเล็กตรอนอิสระนั้นเอง ไฟฟ้ากระแส แบ่ง ได้ออกเป็น 2 ชนิด คือ
ชนิดของไฟฟ้ากระแส ไฟฟ้ากระแส ไฟฟ้ากระแสตรง
+
ไฟฟ้ากระแสสลับ +
_
_ DIRECT CURRENT
ALTERNATING CURRENT
ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current : DC) เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหล หรือขั้วของแหล่งจ่ายที่ แน่นอน ไม่มีการสลับขั้วบวกลบ เช่น กระแสไฟฟ้าจากถ่านไฟฉาย หรือแบตเตอรี่รถยนต์
ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current : AC) ไฟฟ้ากระแสสลับ เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนแปลงทิศทาง การไหลอยู่ตลอดเวลา โดยขั้วหรือประจุทางไฟฟ้าจะสลับบวก-ลบ ตลอดเวลา จากรูป เป็นการสร้างไฟฟ้ากระแสสลับโดยการหมุน ขดลวดตัดกับสนามแม่เหล็ก ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ออกมาจะมี ลักษณะเป็นสัญญาณรูปคลื่นซายน์ (Sinusoidal wave )
16_ระบบผลิตไฟฟ้าขนาดจิ๋ว พลังน้ําวนอิสระ
17_รอบรู้เรื่องไฟฟ้า (เขื่อนอเนกประสงค์)
18_วิวัฒนาการของเขื่อน (โรงไฟฟ้าพลังน้ํา)
19_กําเนิดถ่านหิน (การพัฒนาถ่านหินในประเทศ)
ipodiplay.com
20_ปรากฏการณ์เรือนกระจก (เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด)
21_รอบรู้เรื่องปิโตรเลียม (โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ)
22_นิวเคลียร์พลังงานทางเลือก แห่งอนาคต(โรงไฟฟ้านิวเคลียร์)
ipodiplay.com
แหล่งอ้างอิงข้อมูล บริษัท ลีโอนิค จํากัด. (ม.ป.ป.). ความรู้เกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์. [ระบบออนไลน์] จาก http://www.leonics.co.th/html/th/aboutpower/solar_knowledge.php สืบค้น เมื่อ 30 พฤษภาคม 2558