การผลิตกระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้า เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน โดยอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำผ่านลวดตัวนำไปยังจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูง ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม คือ จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำ

ค่าความต่างศักย์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) เมื่อเกิดความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดจะมีพลังงานผลักดันให้กระแสไฟฟ้าไหล

การผลิตกระแสไฟฟ้า อาจได้จากปฏิกิริยาเคมีหรือพลังงานกลก็ได้

ความรู้เกี่ยวกับเซลล์ไฟฟ้าเคมี

เซลล์ไฟฟ้าเคมี ทำหน้าที่เปลี่ยนรูปพลังงานเคมีไปเป็นพลังงานไฟฟ้า

ส่วนประกอบของเซลล์ไฟฟ้าเคมี ได้แก่

  • แผ่นโลหะที่ต่างกัน 2 ชนิด ทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบ
  • สารละลายที่นำไฟฟ้าได้ ( อิเล็กโทรไลต์ ) ซึ่งจะมีไอออนบวกและไอออนลบ โดยจะต้องจุ่มแผ่นโลหะทั้ง 2 ชนิดลงในสารละลายที่นำไฟฟ้าได้

หลักการสร้างเซลล์ไฟฟ้า

จุ่มแผ่นโลหะต่างกัน 2 ชนิด ลงในสารละลายที่แตกตัวให้ไอออนบวกและไอออนลบ โลหะต่างชนิดกันจะแตกตัวให้อิเล็กตรอนได้ต่างกัน ดังนั้นเมื่อต่อแผ่นโลหะทั้งสองเข้าด้วยกันโลหะที่แตกตัวให้อิเล็กตรอนดีกว่า จะมีศักย์ไฟฟ้าต่ำ เรียกว่า ขั้วลบ ส่วนโลหะที่เสียอิเล็กตรอนยากกว่าจะมีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า เรียกว่า ขั้วบวก อิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำไปยังขั้วที่มีศักย์ไฟฟ้าสูง ส่วนกระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงไปยังขั้วที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำ กระแสไฟฟ้าจะไหลจนกระทั่งศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสองเท่ากัน จึงจะหยุดไหล แสดงว่าไฟหมด

เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ใช้แผ่นโลหะสังกะสีและแผ่นโลหะทองแดงจุ่มลงในสารละลายกรดซัลฟิวริก มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น ดังนี้

ปฏิกิริยาที่แผ่นสังกะสี Zn(s) ----> Zn2+(aq) + 2e-

ปฏิกิริยาที่แผ่นทองแดง คือ 2H +(aq) + 2e- ----> H2(g)

ดังนั้นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลล์ไฟฟ้าเคมีชนิดนี้ คือ Zn(s)+2H+(aq) ----> Zn2+(aq) + H2(g)

เมื่อขั้วสังกะสีแตกตัวให้สังกะสีไอออน ( Zn2+) และอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนจะไหลผ่านลวดตัวนำผ่านเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าไปยังขั้วทองแดง Zn2+ จะอยู่ในสารละลาย สังกะสีจึงกร่อนไป ส่วน H + จะเข้าไปรับอิเล็กตรอนที่แผ่นทองแดง จึงเกิดแก๊ส H2 เกาะอยู่ที่แผ่นทองแดง

ถ่านไฟฉาย

ถ่านไฟฉาย เป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ไม่ใช้สารละลายที่เป็นของเหลว จึงเรียกว่า เซลล์แห้ง (Dry cell) ผู้ที่สร้างเซลล์ไฟฟ้าเคมีชนิดนี้คือ เลอคังเช ดังนั้นจึงอาจเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า เซลล์เลอคังเช ถ่านไฟฉาย 1 ก้อนหรือ 1 เซลล์มีความต่างศักย์ประมาณ 1.5 โวลต์

ส่วนประกอบของถ่านไฟฉายและทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสอิเล็กตรอน

  • ถ่านไฟฉายเมื่อใช้ไปนาน ๆ ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดน้อยลง ( ความต่างศักย์ลดลง ) เนื่องจากสารเคมีที่ใช้ทำปฏิกิริยาเคมีเหลือน้อยลง ขณะเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีน้ำเกิดขึ้น ดังนั้นเมื่อใช้งานไปนาน ๆ ถ่านไฟฉายจะบวม เยิ้ม เปียก แสดงว่า ถ่านเสื่อมสภาพ ควรเลิกใช้ เพราะมีสารที่เป็นอันตรายต่อร่างกาย
  • แมงกานีสไดออกไซด์ (NnO2) เป็นสารที่ม ีอันตราย ถ้าเข้าสู่ร่างกาย จะไปทำลายระบบประสาทของร่างกาย

แบตเตอรี่

แบตเตอรี่ เป็นคำเรียกทั่ว ๆ ไป ใช้เรียกเซลล์ไฟฟ้าที่นำมาต่อกันแบบอนุกรมตั้งแต่ 2 เซลล์ขึ้นไป เช่น แบตเตอรี่รถยนต์ได้จากการนำเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วซึ่งมีความต่างศักย๋เซลล์ละ 2 โวลต์ มาต่อกันแบบอนุกรม 6 เซลล์ ได้ความต่างศักย์รวม = 6 x 2 = 12 โวลต์

•  เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead Storage Cell)

  1. ส่วนประกอบ ได้แก่ แผ่นตะกั่ว แผ่นตะกั่วออกไซต์สารละลายกรดซัลฟิวริก
  2. ให้ความต่างศักย์ 2 โวลต์ กระแสไฟฟ้าจะไหลจากแผ่นตะกั่วออกไซด์ไปยังแผ่นตะกั่ว
  3. เมื่อใช้ไปนาน ๆ จะเกิดตะกั่วซัลเฟต (PbSo4) จับที่ขั้วทั้งสอง ทำให้ไม่เกิดความต่างศักย์กระแสไฟฟ้าจึงหยุดไหล แต่สามารถนำไปประจุไฟฟ้าใหม่ ก็จะได้ตะกั่ว ตะกั่วออกไซต์ และกรดซัลฟิวริก ซึ่งนำมาใช้ได้อีก
  4. การประจุไฟฟ้าให้ต่อขั้วลบเข้ากับขั้วลบ ขั้วบวกเข้ากับขั้วบวก
  5. สารตะกั่วมีอันตราย เพราะไปทำลายเม็ดโลหิตแดงและระบบประสาทของร่างกาย ดังนั้นจึงต้องระวังทั้งในกระบวนการผลิต การใช้ และไม่ควรนำไปทิ้งในที่สาธารณะ

เซลล์แอลคาไล เซลล์เงิน เซลล์ปรอท

เซลล์แอลคาไล เซลล์เงิน เซลล์ปรอท มีขนาดเล็กมาก มีรูปร่างคล้ายเม็ดกระดุม ใช้กับนาฬิกาข้อมือ หูฟัง ซึ่งใช้งานได้นานกว่าถ่านไฟฉายธรรมดา

เซลล์ไฟฟ้าเคมี แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

  1. เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell) เมื่อใช้แล้วสารเคมีจะหมดไป และเมื่อใช้กระแสไฟฟ้าหมดแล้ว ไม่สามารถนำไปประจุไฟฟ้าเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก เช่น ถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไล เซลล์ปรอท เซลล์เงิน
  2. เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary Cell) เมื่อใช้กระแสไฟฟ้าหมดแล้ว สามารถนำไปประจุไฟฟ้าเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก เช่น เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว เซลล์ไฟฟ้าแบบนิกเกิล - แคดเมียม ( นิกแคด )

กระแสไฟฟ้า มี 2 ชนิด

  1. ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current = D.C.) มีทิศทางการไหลในวงจรทิศทางเดียวตลอดเวลา เช่น กระแสไฟฟ้าจากเซลล์ไฟฟ้าเคมีทุกชนิด กระแสไฟฟ้าจากไดนาโม
  2. ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current = A.C.) ม ีทิศทางการไหลกลับไปกลับมาในวงจร เป็นกระแสไฟฟ้าที่ได้จากไดนาโมเท่านั้น

การเกิดปฏิกิริยาเคมี สังเกตได้จากการเกิดฟองแก๊ส ตะกอน สารเปลี่ยนสี การเกิดความร้อน อุณหภูมิลดลง

 

 

 

หน่วยการเรียนที่ 1 ไฟฟ้า

หน่วยที่ 1 การผลิตกระแสไฟฟ้า

หน่วยที่ 2 ไดนาโม

หน่วยที่ 3 การวัดกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้า

หน่วยที่ 4 กระแสไฟฟ้ากับความต้านทาน

หน่วยที่ 5 สายไฟ

หน่วยที่ 6 ไฟฟ้าลัดวงจร

หน่วยที่ 7 ฟิวส์

หน่วยที่ 8 สะพานไฟ สวิตซ์ เต้ารับและเต้าเสียบ

หน่วยที่ 9 วงจรไฟฟ้า

หน่วยที่ 10 เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้แสงสว่าง

หน่วยที่ 11 เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้ความร้อน

หน่วยที่ 12 เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล

หน่วยที่ 13 เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานเสียง

หน่วยที่ 14 กำลังไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า มาตรไฟฟ้าและการคิดเงินนค่าพลังงานไฟฟ้า

หน่วยที่ 15 การใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างประหยัดและปลอดภัย

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด 2. เวกเตอร์
3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ
5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7.  งานและพลังงาน  8.  การดลและโมเมนตัม
9.  การหมุน   10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุ่น
13. กลศาสตร์ของไหล   14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน
15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก  16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17.  คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง
5.  ของไหลกับความร้อน 6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 
7. แม่เหล็กไฟฟ้า  8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง
9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์ 

กลับหน้าสารบัญ

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์