2.2 การไหลของกระแสไฟฟ้า

      กระแสไฟฟ้าประกอบไปด้วยการล่องลอยของอิเล็กตรอนจากพื้นที่ของประจุลบไปถึงพื้นที่ของประจุบวก หน่วยการวัดของการไหลของกระแสก็คือ แอมแปร์ (Ampere: A)

      แอมแปร์ เป็นจำนวนของกระแสไฟฟ้าในตัวนำ เมื่อคูลอมบ์หนึ่งประจุเคลื่อนที่ผ่านจุดหนึ่งในหนึ่งวินาที ความสัมพันธ์ระหว่างแอมแปร์ และคูลอมบ์ต่อวินาทีสามารถอธิบายเป็นสมการได้ดังนี้

                        I = Q/t                          (2.2)

กำหนดให้ I = กระแสไฟฟ้า (A)

              Q = ปริมาณของประจุไฟฟ้า (C)

              t = เวลา (sec)

ตัวอย่างที่ 2.1 จะเกิดกระแสไฟฟ้ากี่แอมแปร์ ถ้ามีปริมาณประจุไฟฟ้า 9 คูลอมบ์ไหลผ่าน ณ จุดหนึ่งในวงจรไฟฟ้าเป็นเวลา 3 วินาที

วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ I =? , Q = 9 C และ t = 3 sec

I = Q/t

                         = 9 C / 3 sec = 3 A         ตอบ

ตัวอย่างที่ 2.2 วงจรไฟฟ้าหนึ่ง ใช้กระแสไฟฟ้า 5 แอมแปร์ ให้หาว่าจะใช้เวลาเท่าไหร่ที่ทำให้คูลอมป์หนึ่งไหลผ่านจุดหนึ่งในวงจร?

วิธีทำ โจทย์กำหนดให้ I =5 A , Q = 1 C และ t = ?

I = Q/t

5 A = (1C)/t

t = (1C)/(5A)

                         = 0.2 sec          ตอบ

                อิเล็กตรอน สถานะของพวกมันเป็นประจุลบ ถูกอธิบายเป็นการส่งประจุที่เคลื่อนที่ในวงจงไฟฟ้า เพราะฉะนั้น วงจรไฟฟ้าก็คือการไหลของประจุลบ นักวิทยาศาสตร์ และวิศวกรเคยคิดว่าการไหลของกระแสไหลในทิศทางตรงกันข้ามกับการไหลของอิเล็กตรอน

      จากการทำงาน เปิดเผยว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปสู่อะตอมหนึ่ง เป็นไปในลักษณะของการสร้างประจุบวก เรียกว่า หลุม (Hole) เป็นการเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม ดูที่รูปด้านล่าง

รูปอิเล็กตรอนเคลื่อนที่

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากอะตอมหนึ่งไปที่อื่น พวกมันสร้างลักษณะของประจุบวกที่เรียกว่า หลุม

รูปการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของหลุม

ดังนั้น การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน และกระแสพบว่ามันเหมือนกัน

      หากอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นที่ด้านหนึ่งของตัวนำ และปลายอีกด้านต้องการอิเล็กตรอนมันจึงไหลไป นั่นคือการไหลของกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ

      ซึ่งอิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่อย่างช้า ๆ ผ่านตัวนำ พวกมันจะปะทะกับอะตอมที่เป็นอิสระอื่น ๆ จะเกิดอิเล็กตรอนอิสระใหม่ ๆ พวกมันเหล่านี้จะเดินทางไปยังปลายด้านบวกของตัวนำ และชนกับอะตอมอื่น ๆ อีกต่อไป

      อิเล็กตรอนจะลอยจากขั้วลบไปสิ้นสุดที่ขั้วบวกของตัวนำ เพราะมีประจุขับ นอกจากนี้ ปลายด้านบวกของตัวนำ มีการขาดของอิเล็กตรอน มันจะดึงดูดอิเล็กตรอนอิสระ เพราะมีประจุดึงดูด

      การล่องลอยของอิเล็กตรอนช้า (ประมาณ หนึ่งในแปด นิ้วของวินาที (0.003175 m / s)) แต่อิเล็กตรอนในแต่ละตัวแฉลบออกจากอะตอม แล้วกระทบกับอิเล็กตรอนอื่น ๆ ที่อยู่อย่างหลวม ๆ ด้วยความเร็วแสง (186,000 mil/sec(3 x 10⁸ m / s)) ยกตัวอย่างเช่น ลองดูภาพท่อกลวงที่มีความยาวซึ่งภายในเต็มไปด้วยลูกปิงปอง ดูที่รูปด้านล่าง

รูปอิเล็กตรอนในตัวนำคล้ายกับลูกปิงปองที่อยู่ในท่อกลวง

ซึ่งลูกปิงปองที่ถูกเติมเข้ามาที่ปลายด้านหนึ่งของท่อ ก็จะทำให้ปิงปองที่อยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของท่อกระเด็นออกไป แม้ว่าแต่ละลูกมีเวลาที่เคลื่อนที่ไปในท่อ ความเร็วของการกระแทกของมันสามารถทำให้ไปได้ไกลมากขึ้น

      อุปกรณ์ที่ให้อิเล็กตรอนที่ปลายด้านหนึ่งของตัวนำ (ขั้วลบ) และขจัดพวกมันที่ปลายอีกด้านของตัวนำ (ขั้วบวก) เรียกว่า แหล่งแรงดันไฟฟ้า (Voltage source) ซึ่งอาจเปรียบเทียบได้กับการทำงานของปั๊มของไหล ดูที่รูปด้านล่าง

รูปแหล่งแรงดันไฟฟ้าสามารถพิจารณาได้จากปั๊ม ที่จ่ายอิเล็กตรอนเพื่อให้แก่โหลด และผันอิเล็กตรอนส่วนเกิน

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

ร่วมน้อมรำลึกถึง คำพ่อสอน เพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิต

“ถ้าทุกคนสนใจในความรักประเทศชาติ รักษาความดีเอาไว้

ไม่ต้องไปตามอย่าง ในสิ่งที่เราเห็นว่าไม่น่าที่จะเจริญ

ไม่น่าจะพัฒนา เราต้องรักษาแนวทางความคิดตามที่เรามีอยู่ 

แม้จะเป็นสิ่งที่ตกทอดมาแต่โบราณกาล จากปู่ย่าตายายของเรา แต่เป็นระเบียบการหรือเป็นวิธีการที่ดี จะไม่ล้าสมัย”

พระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ในโอกาสเสด็จฯ ไปทรงเยี่ยมวิทยาลัยวิชาการศึกษาประสานมิตร ๑๓ มีนาคม ๒๕๑๔

ขอน้อมส่งพระองค์สู่สวรรคาลัย

ด้วยเกล้าด้วยกระหม่อมขอเดชะ

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>