ไฟฟ้าคืออะไร

ในการทำความเข้าใจเรื่องของไฟฟ้า สิ่งที่ควรรู้ในเบื้องต้น ก็น่าจะเป็นความหมายของไฟฟ้าว่าไฟฟ้ามันคืออะไรกันแน่?

- ตามหนังสือวิทยาศาสตร์ หรือเว็บไซต์ต่างๆ มักจะให้ความหมายที่แตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่น
         ไฟฟ้า คือ พลังงานรูปหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปอื่นได้ เช่น พลังงานกล พลังงานความร้อน
         ไฟฟ้า คือ สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อประจุเคลื่อนที่ผ่านตัวนำไฟฟ้า ในหนึ่งหน่วยพื้นที่หน้าตัด ในหนึ่งหน่วยเวลา

- ตามศัพท์บัญญัติของราชบัณฑิตยสถาน
          ไฟฟ้า (คำนาม) คือ พลังงานรูปหนึ่งซึ่งเกี่ยวข้องกับการแยกตัวออกมา หรือการ เคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน หรือโปรตอน หรืออนุภาคอื่นที่มีสมบัติแสดงอํานาจคล้ายคลึงกับอิเล็กตรอนหรือโปรตอน ใช้ประโยชน์ ก่อให้เกิดพลังงานอื่น เช่น ความร้อน แสงสว่าง การเคลื่อนที่

ประวัติการค้นพบไฟฟ้า

ไฟฟ้า หรือ Electricity ในภาษาอังกฤษ มาจากคำว่า ēlectricus ในภาษากรีก เป็นสิ่งที่เราพบเห็นได้ในชีวิตประจำวัน ซึ่งประวัติความเป็นมาของไฟฟ้านั้น เท่าที่ได้ทราบกันมาเชื่อว่ามีมาตั้งแต่สมัยอียิปต์โบราณ ที่กล่าวถึงปลาไฟฟ้า และการรักษาโรคด้วยปลาไฟฟ้าแต่ในเรื่องราวของไฟฟ้าที่จะขอกล่าวอย่างจริงจังก็คือเรื่องราวการค้นพบไฟฟ้าของเทลีส (Thales) เมื่อประมาณ 600 ปีก่อนคริสตกาล โดยเทลีสได้ค้นพบไฟฟ้าสถิตจากแท่งอำพัน เขาได้ให้ข้อสังเกตว่าเมื่อนำแท่งอำพันถูกับผ้าขนสัตว์ แล้ววางแท่งอำพันไว้ใกล้กับวัตถุชิ้นเล็กๆเช่น เศษไม้ จะทำให้เศษไม้เคลื่อนที่เข้าหาแท่งอำพัน นั่นคือแท่งอำพันจะมีอำนาจอย่างหนึ่งที่ดึงดูดวัตถุได้

     

                                        ภาพรูปปั้นของเทลีส ผู้ที่ได้ชื่อว่าค้นพบไฟฟ้าสถิตเป็นคนแรก

ต่อมาในราวปี พ.ศ.2143 (ซึ่งถ้าเทียบระยะเวลาการค้นพบของเทลีส นับว่าเป็นเวลานานมากเลยทีเดียว) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อว่า วิลเลี่ยม กิลเบิร์ต (William Gilbert) ได้ทำการศึกษาผลที่เกิดจากการขัดสีแท่งอำพันอย่างละเอียด เขาจึงให้ชื่ออำนาจนี้ว่า Electricus ซึ่งมีความหมายถึง คุณสมบัติของการดึงดูดวัตถุเล็กๆ หลังจากการขัดสี และเรียกในภาษาอังกฤษว่า Electric/Electricity ที่แปลเป็นไทย คือไฟฟ้านั่นเอง

                                               ภาพวาดแสดงการทดลองของเบนจามิน แฟรงคลิน

        (ซึ่งทุกคนไม่ควรเอาเป็นแบบอย่าง เพราะมีนักวิทยาศาสตร์เสียชีวิตมากมายหลังจากการทำตามแฟรงคลิน)

ในปี พ.ศ.2295 เบนจามิน แฟรงคลินได้ทำการทดลองติดลูกกุญแจโลหะไว้ที่หางว่าว แล้วปล่อยลอยขึ้นในวันที่ท้องฟ้ามีลมพายุรุนแรง เขาพบว่าประกายไฟกระโดดจากลูกกุญแจ โลหะสู่หลังมือของเขา (มีเอกสารออนไลน์ที่สรุปเรื่องราวของเขาสามารถเข้าไปอ่านได้ที่ [2]) ซึ่งถือว่าเป็นการค้นพบไฟฟ้าในธรรมชาติ ซึ่งประโยชน์ของการทดลองของแฟรงคลินที่เราพบเห็นได้ในปัจจุบันคือ สายล่อฟ้า ที่ช่วยชีวิตมนุษย์จากการถูกฟ้าผ่ามาจนถึงทุกวันนี้

ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร

สสารที่มีในโลกนี้ประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ซึ่งเราเรียกว่า อะตอม (Atoms) ภายในอะตอมจะประกอบไปด้วยอนุภาคไฟฟ้าเล็กๆ 3 ชนิด คืออิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอน โดยที่อิเล็กตรอนจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก และในนิวตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง การอยู่ร่วมกันของอนุภาคทั้งสามในอะตอมเป็นลักษณะที่โปรตอนและนิวตรอนรวมกันอยู่ตรงกลาง เรียกว่า นิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ ภายในอะตอมจะมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส เป็นวง ๆ ซึ่งอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกสุดเรียกว่า อิเล็กตรอนอิสระ และถ้าอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกนี้ได้รับพลังงานก็จะทาให้อิเล็กตรอน เคลื่อนที่ไปอยู่ในอะตอมที่ถัดไปทาให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน พลังงานที่จะทาให้อิเล็กตรอน ในวัตถุตัวนำไหลได้ คือเครื่องกาเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะทาหน้าที่ทั้งการรับและจ่ายอิเล็กตรอนเรียกว่า ขั้วไฟฟ้า โดยกาหนดไว้ว่าขั้วที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า ขั้วบวก ขั้วที่จ่ายอิเล็กตรอนเรียกว่าขั้ว ลบ

แหล่งกาเนิดไฟฟ้าคือแหล่งกาเนิดพลังงานไฟฟ้า เพื่อใช้ป้อนให้อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ เป็นการให้พลังงานแก่อิเล็กตรอนอิสระ ทาให้อิเล็กตรอนอิสระวิ่งเคลื่อนที่ไปตามอะตอมต่าง ๆ ได้ เกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานไปในรูปต่าง ๆ เช่น พลังงานกล พลังงานความร้อน พลังงานแสง เป็นต้น ซึ่งไฟฟ้าเกิดขึ้นได้จากแหล่งกาเนิดหลายชนิดแตกต่างกันไป

ที่มาhttps://sites.google.com/site/mechatronicett09/1
ถาม-ตอบ
1. ประวัติการค้นพบไฟฟ้าคือ...
ตอบไฟฟ้า หรือ Electricity ในภาษาอังกฤษ มาจากคำว่า ēlectricus ในภาษากรีก เป็นสิ่งที่เราพบเห็นได้ในชีวิตประจำวัน ซึ่งประวัติความเป็นมาของไฟฟ้านั้น เท่าที่ได้ทราบกันมาเชื่อว่ามีมาตั้งแต่สมัยอียิปต์โบราณ ที่กล่าวถึงปลาไฟฟ้า และการรักษาโรคด้วยปลาไฟฟ้าแต่ในเรื่องราวของไฟฟ้าที่จะขอกล่าวอย่างจริงจังก็คือเรื่องราวการค้นพบไฟฟ้าของเทลีส (Thales) เมื่อประมาณ 600 ปีก่อนคริสตกาล โดยเทลีสได้ค้นพบไฟฟ้าสถิตจากแท่งอำพัน เขาได้ให้ข้อสังเกตว่าเมื่อนำแท่งอำพันถูกับผ้าขนสัตว์ แล้ววางแท่งอำพันไว้ใกล้กับวัตถุชิ้นเล็กๆเช่น เศษไม้ จะทำให้เศษไม้เคลื่อนที่เข้าหาแท่งอำพัน นั่นคือแท่งอำพันจะมีอำนาจอย่างหนึ่งที่ดึงดูดวัตถุได้

2.ใครค้นพบไฟฟ้าสถิตเป็นคนแรก

ตอบ เทลีส

3.ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร

ตอบ  สสารที่มีในโลกนี้ประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ซึ่งเราเรียกว่า อะตอม (Atoms) ภายในอะตอมจะประกอบไปด้วยอนุภาคไฟฟ้าเล็กๆ 3 ชนิด คืออิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอน โดยที่อิเล็กตรอนจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก และในนิวตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง การอยู่ร่วมกันของอนุภาคทั้งสามในอะตอมเป็นลักษณะที่โปรตอนและนิวตรอนรวมกันอยู่ตรงกลาง เรียกว่า นิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ ภายในอะตอมจะมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส เป็นวง ๆ ซึ่งอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกสุดเรียกว่า อิเล็กตรอนอิสระ และถ้าอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกนี้ได้รับพลังงานก็จะทาให้อิเล็กตรอน เคลื่อนที่ไปอยู่ในอะตอมที่ถัดไปทาให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน พลังงานที่จะทาให้อิเล็กตรอน ในวัตถุตัวนำไหลได้ คือเครื่องกาเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะทาหน้าที่ทั้งการรับและจ่ายอิเล็กตรอนเรียกว่า ขั้วไฟฟ้า โดยกาหนดไว้ว่าขั้วที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า ขั้วบวก ขั้วที่จ่ายอิเล็กตรอนเรียกว่าขั้ว ลบ

4.จงหารูปวงโคจรของอิเล็กตรอน

ตอบ 

5.จงหารูปอิเล็กตรอนอิสระ

ตอบ