1.ธรรมชาติของไฟฟ้า

.... สสารที่มีในโลกนี้ประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ซึ่งเราเรียกว่า อะตอมหรือ
ปรมาณู (Atoms)ภายในอะตอมจะประกอบไปด้วยอนุภาคไฟฟ้าเล็กๆ 3 ชนิด
คืออิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอน โดยที่อิเล็กตรอนจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ
โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก และในนิวตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง การอยู่ร่วม
กันของอนุภาคทั้งสามในอะตอมเป็นลักษณะที่โปรตอนและนิวตรอนร่วมกันอยู่
ตรงกลาง เรียกว่า นิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ

2.การไหลของอิเล็กตรอน

.......ภายในอะตอมจะมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส
เป็นวง ๆ ซึ่งอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกสุดเรียกว่า อิเล็กตรอนอิสระ
และถ้าอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกนี้ได้รับพลังงานก็จะทำให้อิเล็กตรอน
เคลื่อนที่ไปอยู่ในอะตอมที่ถัดไปทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอน
พลังงานที่จะทำให้อิเล็กตรอน ในวัตถุตัวนำไหลได้ คือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ซึ่งจะทำหน้าที่ทั้งการรับและจ่ายอิเล็กตรอน ซึ่งเราเรียกว่า ขั้วไฟฟ้า
โดยกำหนดไว้ว่าขั้วที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า ขั้วบวก
ขั้วที่จ่ายอิเล็กตรอนเรียกว่า ขั้วลบ

3.แหล่งกำเนิดไฟฟ้า

.........แหล่งกำเนิดไฟฟ้ามีหลายชนิด ดังนี้

3.1 แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการเสียดสีของวัตถุ
........การนำวัตถุ 2 ชนิดมาเสียดสีกันจะเกิดไฟฟ้า เรียกว่า
ไฟฟ้าสถิต
.........ผู้ค้นพบไฟฟ้าสถิตครั้งแรก คือ นักปราชญ์กรีกโบราณ
ท่านหนึ่งชื่อเทลิส(Philosopher Thales) แต่ยังไม่ทราบ
อะไรเกี่ยวกับไฟฟ้ามากนัก ..จนถึงสมัยเซอร์วิลเลี่ยมกิลเบอร์ค
(Sir William Gilbert)ได้ทดลองนำเอาแท่งอำพันถูกับ
ผ้าขนสัตว์ปรากฏว่าแท่งอำพันและผ้าขนสัตว์สามารถดูด
ผงเล็ก ๆ ได้ปรากฏการณ์นี้คือการเกิดไฟฟ้าสถิตบน
วัตถุทั้งสอง

3.2 แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานทางเคมี
แหล่งกำเนิดไฟฟ้าจากพลังงานทางเคมีเป็นไฟฟ้าชนิดกระแสตรง
(Direct Current) สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ

1) เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell)
......เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่ให้กระแสไฟฟ้าตรง ผู้ที่คิดค้น
ได้คนแรกคือ เคานต์อาเลสซันโดรยูเซปเปอันโตนีโออานัสตาซีโอวอลตา
นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี โดยใช้แผ่นสังกะสี และแผ่นทองแดงจุ่มลงใน
สารละลายของกรดกำมะถันอย่างเจือจาง มีแผ่นทองแดงเป็นขั้วบวกแผ่น
สังกะสีเป็นขั้วลบ เรียกว่า เซลล์วอลเทอิก ...เมื่อต่อเซลล์กับวงจรภายนอก
ก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลจากแผ่นทองแดงไปยังแผ่นสังกะสี
....... ขณะที่เซลล์วอลเทอิกจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับหลอดไฟแผ่นสังกะสี
จะค่อย ๆ กร่อนไปทีละน้อยซึ่งจะเป็นผลทำให้กำลังในการจ่ายกระแสไฟฟ้า
ลดลงด้วย และเมื่อใช้ไปจนกระทั่งแผ่นสังกะสีกร่อนมากก็ต้องเปลี่ยนสังกะสี
ใหม่ จึงจะทำให้การจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ต่อไปเท่าเดิม .ข้อเสียของเซลล์แบบ
นี้คือ ผู้ใช้จะต้องคอยเปลี่ยนแผ่นสังกะสีทุกครั้งที่เซลล์จ่ายกระแสไฟฟ้าลดลง
แต่อย่างไรก็ตามเซลล์วอลเทอิกนี้ ........ถือว่าเป็นต้นแบบของการประดิษฐ ์
เซลล์แห้ง (Dry Cell) หรือถ่านไฟฉายในปัจจุบัน ทั้งเซลล์เปียกและเซลล์แห้ง
นี้เรียกว่า เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell) ข้อดีของเซลล์ปฐมภูมินี้ คือ
เมื่อสร้างเสร็จสามารถนำไปใช้ได้ทันที
2) เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary Cell)
เป็นเซลล์ไฟฟ้าสร้างขึ้นแล้วต้องนำไปประจุไฟเสียก่อนจึงจะนำ
มาใช้ และเมื่อใช้ไฟหมดแล้วก็สามารถนำไปประจุไฟใช้ได้อีก
โดยไม่ต้องเปลี่ยนส่วนประกอบภายใน และเพื่อให้มีกระแสไฟฟ้า
มากจะต้องใช้เซลล ์หลายแผ่นต่อกันแบบขนานแต่ถ้าต้องการให้
แรงดันกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นก็ต้องใช้เซลล์หลาย ๆแผ่น.แบบอนุกรม
เซลล์ไฟฟ้าแบบนี้มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า สตอเรจเซลล์ หรือ
สตอเรจแบตเตอรี่(Storage Battery)
3.3 แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า
........กระแสไฟฟ้าที่ได้มาจากพลังงานแม่เหล็กโดยวิธีการใช้ลวดตัวนำไฟฟ้า
ตัดผ่านสนามแม่เหล็ก หรือการนำสนามแม่เหล็กวิ่งตัดผ่านลวดตัวนำอย่างใด
อย่างหนึ่ง ทั้งสองวิธีนี้จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในตัวนำนั้น กระแสที่ผลิตได้
มีทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ

1) เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
.....
หลักการของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
อาศัยหลักการที่ตัวนำเคลื่อนที่ตัดสนามแม่เหล็ก
จะเกิดแรงเคลื่อนที่ไฟฟ้าขึ้นในลวดตัวนำนั้น

โครงสร้างของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
มีดังนี้
ก. ส่วนที่อยู่กับที่ ประกอบด้วย
.... โครงและขั้วแม่เหล็ก ส่วนนี้สร้างสนามแม่เหล็กหรือ
เส้นแรงแม่เหล็กและส่วนที่รับกระแสไฟออก

ข. ส่วนที่เคลื่อนที่ หรือส่วนที่หมุนเรียกว่า อาร์มาเจอร์ (Armature)
....ประกอบด้วย 1. แกนเพลา 2. แกนเหล็ก 3. คอมมิวเตเตอร์
2) เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ
..... .มีโครงสร้างเหมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง แต่ที่อาร์มาเจอร์
มีวงแหวนแทนคอมมิวเตเตอร์ (Commutature) หลักการทำงานของ
การเกิดมีขั้นตอนโครงสร้าง 9 ขั้นตอน
3.4 แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานแสง
........
เกิดจากการที่แสงผ่านกระแสไฟฟ้า จากพลังงานสารกึ่งตัวนำ
เพราะว่าเมื่อสารกึ่งตัวนำได้รับแสง อิเล็กตรอนภายในสารหลุดออกมา
และเคลื่อนที่ได้ แหล่งกำเนิดไฟฟ้านี้ที่ใช้อยู่ปัจจุบันเรียกว่า โฟโตเซลล์
(Photo Cell) ใช้ในเครื่องวัดแสงของกล้องถ่ายรูป การปิดเปิดประตู
ลิฟต์และระบบนิรภัย เป็นต้น

3.5 แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากพลังงานความร้อน .....กระแสไฟฟ้า
เกิดขึ้นจากพลังงานความร้อนโดยการนำโลหะ 2 ชนิดมายึดติดกันแล้วให้ความร้อน
จะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในแท่งโลหะทั้งสอง เช่น ใช้ทองคำขาวกับคอนสแตนตันยึด
ปลายข้างหนึ่งให้ติดกัน ...และปลายอีกด้านหนึ่งของโลหะทั้งสองต่อเข้ากับเครื่องวัด
ไฟฟ้า กัลวานอร์มิเตอร์ เมื่อใช้ความร้อนเผาปลายของโลหะที่ยึดติดกันนั้น พลังงานความร้อนจะทำให้เกิดพลังงาน
ไฟฟ้าขึ้น เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเครื่องวัดไฟฟ้า

3.6 แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากแรงกด ........กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากแรงกด สารที่ถูกแรงกด หรือดึง จะเกิดกระแสไฟฟ้าผลึก
ของควอตซ์ ทัวร์มาไลท์และเกลือโรเซลล์ เมื่อนำเอาผลึกดังกล่าวมาวางไว้ระหว่างโลหะทั้งสองแผ่นแล้วออกแรงกด สารนี้จะมีไฟฟ้าออกมา
ที่ปลายโลหะทั้งสอง พลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้ต่ำมาก นำไปใช้ทำไมโครโฟน หูฟัง โทรศัพท์ หัวปิคอัพของเครื่องเล่นจานเสียง เป็นต้น
4.ชนิดของไฟฟ้า
.........ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้

4.1 ไฟฟ้าสถิต ไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นจากการเสียดสี โดยการนำสารต่างชนิดมาถูกันอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงจรโคจรของสารทั้งสองอาจชนกันได้อาจทำให้สารชิ้นหนึ่งสูญเสีย
อิเล็กตรอนไปให้กับสารอีกชนิดหนึ่ง แต่เนื่องจากว่าสารเหล่านี้ไม่ได้ต่อกับสารภายนอกอิเล็กตรอน ไม่มีโอกาสถ่ายเทได้จึงคงอยู่ที่สารนั้น เราจึงเรียกไฟฟ้าแบบนี้ว่า
ไฟฟ้าสถิต
ประโยชน์ของไฟฟ้าสถิต
.............ไฟฟ้าสถิตสามารถนำไปใช้ในวงการอุตสาหกรรม เกี่ยวกับการพ่นสีโลหะต่าง ๆ การกรองฝุ่นและเขม่าออกจากควันไฟ
การทำกระดาษทราย เป็นต้น

โทษของไฟฟ้าสถิต
ได้แก่ การเกิดฟ้าผ่า
4.2 ไฟฟ้ากระแส ไฟฟ้ากระแส เป็นไฟฟ้าที่ใช้อยู่ในบ้านพักอาศัย และในโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป ไฟฟ้ากระแสสามารถแบ่งได้ 2 ชนิดคือ
1) ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสที่มีทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า
ไปในทิศทางเดียวกันเป็นวงจร เช่น กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ (Battery) ถ่านไฟฉายเซลล์สุริยะ ไดนาโมกระแสตรง เป็นต้น
2) ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current) เป็นไฟฟ้ากระแสที่มีทิศทางการเคลื่อนที่สลับกัน โดยกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น
ในขดลวดตัวนำของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งมีอยู่ 3 ชนิดคือ ไฟฟ้ากระแสสลับ เฟสเดียว สองเฟส และสามเฟส
ในปัจจุบันนิยมใช้เพียง 2 ชนิดเท่านั้น คือ กระแสไฟฟ้าสลับเฟสเดียวกับสามเฟส

.................... ก. ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว (Single Phase)
................ลักษณะการเกิดไฟฟ้ากระแสสลับ คือ ขดลวดชุดเดียวหมุนตัดเส้นแรงแม่เหล็ก เกิดแรงดันกระแสไฟฟ้า
ทำให้กระแสไหลไปยังวงจรภายนอก โดยผ่านวงแหวน และแปลงถ่านดังกล่าวมาแล้ว จะเห็นได้ว่าเมื่อออกแรงหมุน
ลวดตัวนำได้ 1 รอบ จะได้กระแสไฟฟ้าชุดเดียวเท่านั้น ถ้าต้องการให้ได้ปริมาณกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ก็ต้องใช้ลวด
ตัวนำหลายชุดไว้บนแกนที่หมุน ดังนั้นในการออกแบบขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับถ้าหากออกแบบ
ชุดขดลวดบนแกนให้เพิ่มขึ้นอีก 1 ชุด แล้วจะได้กำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
..........ข. ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส (Three Phase) ...................เป็นการพัฒนามาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับชนิดสองเฟส โดยการออกแบบจัดวาง
ขดลวดบนแกนที่หมุนของเครื่องกำเนิดนั้น เป็น 3 ชุด ซึ่งแต่ละชุดนั้นวางห่างกัน 120 องศาทางไฟฟ้า
...............ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้ในบ้านพักอาศัย ส่วนใหญ่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว (SinglePhase)ระบบการส่งไฟฟ้าจะใช้
สายไฟฟ้า 2 สายคือ สายไฟฟ้า 1 เส้น และสายศูนย์ (นิวทรอล) หรือเราเรียกกันว่า สายดินอีก 1 สาย สำหรับบ้านพักอาศัยในเมืองบางแห่ง
อาจจะใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดพิเศษ จะต้องใช้ไฟฟ้าชนิดสามเฟส ซึ่งจะให้กำลังมากกว่า เช่น มอเตอร์เครื่องสูบน้ำในการบำบัดน้ำเสีย
ลิฟต์ของอาคารสูง ๆ เป็นต้น