+ เด็ก ม. 3 ปบ

+ พลังงานไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้ 2 แบบได้แก่
1. ไฟฟ้าสถิต
2. ไฟฟ้ากระแส
ไฟฟ้าสถิต
ในการดำเนินชีวิตประจำวันของเรา เราสามารถพบไฟฟ้าสถิตได้เสมอ เช่น เมื่อเรานำมือเข้าไปใกล้จอโทรทัศน์ที่เพิ่งปิดใหม่ ๆ หรือเมื่อเราหวีผม เส้นผมมักจะชูตามหวีขึ้นมาด้วย หรือการที่เรานำไม้บรรทัดพลาสติก มาถูที่ผมของเรา จากนั้นไม้บรรทัดจะมีพลังสามารถที่จะดูดเศษกระดาษชิ้นเล็กๆ ได้ เราเรียนพลังงานเหล่านี้ว่า ไฟฟ้าสถิต
ปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตนี้มนุษย์ค้นพบมานานแล้วเท่าที่มีการบันทึกไว้เริ่มมาตั้งแต่ 600 ปีก่อนคริสตศักราชหรือราว ๆ สมัยพุทธกาลนั่นเอง นักปราชญ์ชาวกรีกชื่อ ธาลีสแห่งเมืองมิเลตุล (Thales of Miletus)
นักปราชญ์เทลีส สังเกตว่าเมื่อเขาหยิบแท่งอำพันมาถูกับเสื้อคลุมซึ่งทำด้วยขนสัตว์ เมื่อเขาวางแท่งอำพันไว้บนโต๊ะดังเดิม เศษวัสดุต่าง ๆ เช่น เศษไม้เล็ก ๆ ต่างก็วิ่งเข้ามาเกาะแท่งอำพันนั้นได้เอง เขาทดลองถูอีกหลายครั้งจึงแน่ใจว่านั่นเป็นความจริง ไม่ใช่ภาพลวงตา เทลีส เรียนรู้ว่าถ้าเอาอำพันถูกับผ้าขนสัตว์แล้วแท่งอำพันจะดูดวัตถุเบา ๆ ได้

การเกิดไฟฟ้าสถิต
เมื่อมีวัสดุทั้งสองชนิดเป็นฉนวนที่มีการสัมผัสกันจะมีประจุบางส่วน (Electrons) ถูกถ่ายโอนจากวัสดุฉนวนชิ้นหนึ่งไปสู่วัสดุฉนวนอีกชิ้นหนึ่ง และเมื่อฉนวนทั้งสองชิ้นถูกแยกออกจากกัน ประจุดังกล่าวก็จะไม่สามารถย้อนกลับไปยังวัสดุฉนวนชิ้นเดิมได้ จึงทำให้ประจุดังกล่าวก็จะไม่สามารถเคลื่อนที่ในวัสดุฉนวนได้ ซึ่งถ้าวัสดุทั้งสองเป็นกลางแล้วก็จะเกิดประจุบวกขึ้นในวัสดุฉนวนชิ้นหนึ่งและเกิดประจุลบกับวัสดุอีกชิ้นหนึ่ง
ปรากฏการณ์ธรรมชาติฟ้าแลบ ฟ้าร้อง และฟ้าผ่าเกิดจากประจุไฟฟ้าสถิตในก้อนเมฆ มีจำนวนมากจนสามารถเคลื่อนที่จากเมฆก้อนหนึ่งไปยังอีกก้อนหนึ่ง เมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนองประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆจะเกิดการถ่ายเทไปยังอีกก้อนหนึ่งอย่างรวดเร็วทำให้เสียดสีกับอากาศจนอากาศร้อนจัด และลุกไหม้เห็นแสงสว่างราบเป็นทางที่เราเรียกว่า ฟ้าแลบ เมื่ออากาศร้อนจัดจึงขยายตัวและหดตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้อากาศสั่นสะเทือนกลายเป็นเสียง ฟ้าร้อง
ส่วนการเกิดฟ้าผ่า เกิดจากถ่ายเทประจุไฟฟ้าระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดินเป็น ถ้ามีสิ่งกีดขวางไม่ยอมให้ประจุผ่านไปได้สะดวก เช่น ต้นไม้ บ้าน รถยนต์ คน สัตว์ต่างๆ ก็จะเกิดความร้อนและลุกไหม้เป็นอันตรายอย่างมาก หรือที่เราเรียกกันว่า ฟ้าผ่า ดังนั้นจึงสังเกตได้ว่าตามอาคารสูงๆ จึงมักติดสายล่อฟ้า ทำด้วยเหล็กกล้ารูปสามง่ามไว้บนยอดสุดของอาคาร เชื่อมต่อกับสายทองแดงลงมาที่พื้นดินเพื่อถ่ายเทประจุไฟฟ้านำลงสู่พื้นดิน
เบนจามิน แฟรงคลิน นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ได้พิสูจน์ว่าฟ้าแลบฟ้าร้อง เป็นไฟฟ้าสถิตอย่างหนึ่งในปี พ.ศ. 2295 เขาได้ทดลองปล่อยว่าวขึ้นท่ามกลางพายุในฟ้าคะนอง เขาพบว่าไฟฟ้าไหลลงมาตามสายป่านที่เปียกฝน ก่อให้เกิดประกายไฟที่ลูกกุญแจโลหะที่แขวนไว้ใกล้ปลายสายป่าน การทดลองนี้มีอันตรายมากอาจถึงแก่ชีวิตโชคดีที่แฟรงคลินรอดชีวิตมาได้ ผู้ทดลองแบบเดียวกันในปีต่อมาถูกฟ้าผ่าเสียชีวิต การทดลองของแฟรงคลินก่อให้เกิดการประดิษฐ์สายล่อฟ้าเพื่อป้องกันฟ้าผ่าในเวลาต่อมา
แม้ว่าไฟฟ้าสถิตจากฟ้าผ่าจะก่อให้เกิดอันตรายถึงชีวิตก็ตามแต่เราได้ใช้ประโยชน์หลายอย่างจากไฟฟ้าสถิต เช่น ทำให้เกิดภาพบนจอโทรทัศน์ ทำให้เกิดภาพในเครื่องถ่ายเอกสาร เครื่องเอกซเรย์ ช่วยในการพ่นสีรถยนต์จนถึงการทำงานของไมโครชิพในเครื่องคอมพิวเตอร์ เป็นต้น
ไฟฟ้ากระแส
ไฟฟ้าที่เราใช้กันทั่วไป หรือที่เรียกว่า ไฟฟ้ากระแส เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง โดยแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแบบนี้มีมีหลายวิธี
1. เซลล์ไฟฟ้าเคมี จะเป็นกรรมวิธีการเปลี่ยนพลังงานจากปฏิกิริยาเคมีมาเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยถ้าเราจุ่มแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสีลงในกรดกำมะถันเจือจางโดยวางให้ห่างกันพอประมาณ ต่อหลอดไฟระหว่างแผ่นโลหะทั้งสอง หลอดไฟจะติดสว่าง เซลล์ไฟฟ้านี้เรียกว่า เซลล์เปียก โดยจะทำปฏิกิริยาเคมีระหว่างแผ่นโลหะกับกรดกำมะถัน จนทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรจากแผ่นทองแดงไปยังแผ่นสังกะสี
2. ไฟฟ้าจากไดนาโม หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยปกตินั้นไฟฟ้าที่ใช้ตามอาคารบ้านเรือนเป็นไฟฟ้าที่เกิดจากเครื่องไดนาโม (เจเนอเรเตอร์) ซึ่งภายในไดนาโม จะประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลื่อนที่ตัดเส้นแรงแม่เหล็กหรืออาจเคลื่อนที่แม่เหล็กตัดขวดลวดทองแดงที่อยู่กับที่ ก็จะเกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดไหลกลับไปกลับมาระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ เรียกว่า ไฟฟ้ากระแส-สลับ
เครื่องกำเนิดขนาดใหญ่ ใช้แรงดันไอน้ำเป็นตัวหมุนแม่เหล็ก ในโรงไฟฟ้าที่ใช้น้ำมัน ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ เป็นเชื้อเพลิงต้มน้ำ เพื่อให้เกิดไอน้ำที่มีแรงดันไปหมุนกังหันเทอร์-ไบน์ที่ต่อไปยังแม่เหล็ก ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดที่พันรอบแม่เหล็กนั้น
3. ไฟฟ้าที่มาจากพลังงานแสงอาทิตย์ โดยเราสามารถสร้าง Solar Cell ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งใช้ครั้งแรกในยานอวกาศ ปัจจุบันเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิดใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้ เช่น นาฬิกาข้อมือ เครื่องคิดเลข แต่ใช้จ่ายในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ค่อนข้างสูง