ธรรมชาติของไฟฟ้าและแนวคิดเกี่ยวกับไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้าเป็นรูปแบบของพลังงานที่พบมากที่สุด พลังงานไฟฟ้าถูกใช้ในหลากหลายแอปพลิเคชัน เช่น การให้แสงสว่าง การขนส่ง การทำอาหาร การสื่อสาร การผลิตสินค้าต่าง ๆ ในโรงงาน และอีกมากมาย เราไม่มีใครทราบแน่ชัดว่า ไฟฟ้าคืออะไร แนวคิดเกี่ยวกับ ไฟฟ้า และทฤษฎีเบื้องหลังสามารถพัฒนาได้จากการสังเกตพฤติกรรมที่แตกต่างกันของมัน เพื่อสังเกต ธรรมชาติของไฟฟ้า จำเป็นต้องศึกษาโครงสร้างของสารทุกชนิดในจักรวาลนี้ประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ที่เรียกว่าโมเลกุล โมเลกุลเป็นอนุภาคเล็กที่สุดของสารที่มีเอกลักษณ์ทั้งหมดของสารนั้นอยู่ โมเลกุลประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ที่เรียกว่า อะตอม อะตอมเป็นอนุภาคเล็กที่สุดของธาตุที่สามารถมีอยู่ได้

มีสองประเภทของสาร สารที่โมเลกุลทำด้วยอะตอมที่คล้ายกันเรียกว่าธาตุ ส่วนสารที่โมเลกุลประกอบด้วยอะตอมที่แตกต่างกันเรียกว่าสารประกอบ แนวคิดเกี่ยวกับ ไฟฟ้า สามารถได้มาจากการศึกษา โครงสร้างอะตอม ของสาร

โครงสร้างของอะตอม

อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสกลาง นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนบวกและนิวตรอนที่ไม่มีประจุ นิวเคลียสนี้ถูกโอบล้อมด้วยอิเล็กตรอนวงโคจรจำนวนมาก อิเล็กตรอนแต่ละตัวมีประจุลบ -1.602 × 10– 19 คูลอมบ์ และโปรตอนแต่ละตัวในนิวเคลียสมีประจุบวก +1.602 × 10 – 19 คูลอมบ์ เนื่องจากประจุตรงข้ามกันจึงมีแรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่โคจรรอบ มวลของอิเล็กตรอนมีน้อยมากเมื่อเทียบกับมวลของนิวเคลียส มวลของโปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวคือ 1840 เท่าของมวลของอิเล็กตรอน

เนื่องจากค่าโมดูลัสของอิเล็กตรอนและโปรตอนแต่ละตัวเท่ากัน จำนวนอิเล็กตรอนจะเท่ากับจำนวนโปรตอนในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้า อะตอมจะกลายเป็นไอออนบวกเมื่อสูญเสียอิเล็กตรอน และอะตอมจะกลายเป็นไอออนลบเมื่อรับอิเล็กตรอน

อะตอมอาจมีอิเล็กตรอนที่ผูกมัดอย่างหลวม ๆ ในวงโคจรด้านนอกสุด อิเล็กตรอนเหล่านี้ต้องการพลังงานเพียงเล็กน้อยในการแยกตัวออกจากอะตอมแม่ของตน อิเล็กตรอนเหล่านี้เรียกว่าอิเล็กตรอนอิสระที่เคลื่อนที่อย่างสุ่มภายในสารและถูกถ่ายโอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีก อะตอม หนึ่ง ชิ้นส่วนของสารใด ๆ ที่มีจำนวนอิเล็กตรอนและโปรตอนไม่เท่ากันจะถูกเรียกว่ามีประจุไฟฟ้า เมื่อมีจำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน สารนั้นจะถูกกล่าวว่ามีประจุลบ และเมื่อมีจำนวนโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอน สารนั้นจะถูกกล่าวว่ามีประจุบวก

ธรรมชาติพื้นฐานของไฟฟ้าคือ เมื่อเชื่อมต่อวัตถุที่มีประจุลบกับวัตถุที่มีประจุบวกโดยใช้ ตัวนำไฟฟ้า อิเล็กตรอนส่วนเกินของวัตถุที่มีประจุลบจะเริ่มไหลไปยังวัตถุที่มีประจุบวกเพื่อชดเชยการขาดแคลนอิเล็กตรอนในวัตถุที่มีประจุบวก
หวังว่าคุณจะได้ความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับ ไฟฟ้า จากคำอธิบายข้างต้น มีวัสดุบางประเภทที่มีอิเล็กตรอนอิสระอยู่มากที่อุณหภูมิห้องปกติ ตัวอย่างที่รู้จักกันดีของวัสดุประเภทนี้คือ เงิน ทองแดง อลูมิเนียม ซิงค์ เป็นต้น การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระเหล่านี้สามารถถูกกำหนดทิศทางได้ง่ายหากมี ความต่างศักย์ไฟฟ้า ถูกนำไปใช้กับชิ้นส่วนของวัสดุเหล่านี้ เนื่องจากมีอิเล็กตรอนอิสระอยู่มาก วัสดุเหล่านี้มีความนำไฟฟ้าที่ดี วัสดุเหล่านี้เรียกว่าตัวนำที่ดี การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในตัวนำในทิศทางเดียวเรียกว่า กระแสไฟฟ้า ที่จริงแล้วอิเล็กตรอนจะไหลจากศักย์ต่ำ (-Ve) ไปยังศักย์สูง (+Ve) แต่ทิศทางทั่วไปของกระแสไฟฟ้าได้ถูกพิจารณาเป็นจากจุดศักย์สูงสุดไปยังจุดศักย์ต่ำ ดังนั้นทิศทางทั่วไปของกระแสไฟฟ้าจะตรงข้ามกับทิศทางของการไหลของอิเล็กตรอน ในวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น แก้ว ไมกา หินสแลต พอร์ซเลน วงโคจรด้านนอกจะครบสมบูรณ์และแทบไม่มีโอกาสที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนจากวงโคจรด้านนอกสุด ดังนั้นมีอิเล็กตรอนอิสระอยู่น้อยมากในวัสดุประเภทนี้
ดังนั้น วัสดุเหล่านี้ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้หรือความนำไฟฟ้าของวัสดุเหล่านี้น้อยมาก วัสดุเหล่านี้เรียกว่าวัสดุไม่ตัวนำหรือ ตัวฉนวนไฟฟ้า ธรรมชาติของไฟฟ้าคือการไหลผ่านตัวนำเมื่อมีความต่างศักย์ไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับตัวนำ แต่ไม่ไหลผ่าน ตัวฉนวน แม้จะมีความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงถูกนำไปใช้กับตัวฉนวน

แหล่ง: Electrical4u

คำแถลง: ให้ความเคารพต่องานเขียนดั้งเดิม บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ