ไฟฟ้าสถิต&ไฟฟ้ากระแส

หนังสือเล่มเล็ก

ไเฟรไื่อฟฟง้ฟา้สากถิรตะ&แส

นางสาวกนกวรรณ หิรัญวงศ์
ชั้นม.5 ห้อง1 เลขที่33

คือความไม่สมดุลของ ประจุไฟฟ้า
ภายในหรือบนพื้นผิวของวัสดุหนึ่ง ประจุ

ยังคงอยู่กับที่จนกระทั่งมันสามารถจะ
เคลื่อนที่โดยอาศัยการไหลของ

อิเล็กตรอน ( กระแสไฟฟ้า ) หรือมี การ
ปลดปล่อยประจุ ( อังกฤษ : electrical
discharge ) ไฟฟ้าสถิตมีชื่อที่ขัดกับ

ไฟฟ้ากระแส ที่ไหลผ่านเส้นลวดหรือ
ตัวนำอื่นและนำส่งพลังงาน

สาเหตุของการเกิดไฟฟ้าสถิต

วัสดุทั้งหลายประกอบขึ้นจากอะตอมที่ปกติแล้วจะ
เป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะพวกมันมีจำนวนของประจุ
บวก ( โปรตอน ใน นิวเคลียส ) และจำนวนของประจุลบ

( อิเล็กตรอน ใน " วงรอบ นิวเคลียส") เท่ากัน
ปรากฏการณ์ของไฟฟ้าสถิตจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีการแยก
ประจุบวกและลบออกจากกัน เมื่อวัตถุสองชนิดเสียดสี
หรือ สัมผัสกัน อิเล็กตรอนอาจย้ายจากวัตถุหนึ่งไปยัง
อีกวัตถุหนึ่ง ทำให้วัตถุหนึ่งมีประจุบวกเกิน และอีกวัตถุ
หนึ่งมีประจุลบเกินในจำนวนที่เท่ากัน เมื่อแยกวัตถุทั้ง

สองออกจากกัน จึงเกิดการไม่สมดุลของประจุขึ้นใน
วัตถุแต่ละตัว วัตถุที่มีประจุลบเกิน ก็ถือว่าเกิด

ไฟฟ้าสถิตประจุลบ วัตถุที่ประจุบวกเกิน ก็เรียกว่าเกิด
ไฟฟ้าสถิตประจุบวก

การแยกประจุที่เหนี่ยวนำจากการสัมผัส

การแยกประจุที่เหนี่ยวนำจากความดัน

ความเครียดเชิงกลที่จ่ายให้จะทำให้เกิดการแยกประจุในบางประเภท
ของ ผลึก และโมเลกุล เซรามิกส์

การแยกประจุที่เหนี่ยวนำจากความร้อน

ความร้อนจะทำให้เกิดการแยกประจุในอะตอมหรือโมเลกุลของวัสดุบาง
อย่าง วัสดุไพโรอิเล็กตริกทั้งหมดยังเป็นไพโซอิเล็กตริกอีกด้วย

คุณสมบัติของอะตอมหรือโมเลกุลของการตอบสนองต่อความร้อนและ
ความดันจะสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด

การแยกประจุที่เหนี่ยวนำจากประจุ

วัตถุที่มีประจุเมื่อถูกนำมาใกล้กับวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้​าจะทำให้เกิด
การแยกประจุภายในวัตถุที่เป็นกลาง ประจุขั้วเดียวกันจะผลักกันและ
ประจุขั้วตรงข้ามกันจะดูดกัน เมื่อแรงอันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ของ
ประจุไฟฟ้าตกลงไปอย่างรวดเร็วตามระยะห่างที่เพิ่มขึ้น ประจุ (ขั้วตรง
ข้าม) ที่อยูใกล้มากกว่าจะส่งผลกระทบมากกว่าและวัตถุทั้งสองจะรู้สึกถึง

แรงดึงดูด

การกำจัดและการป้องกันไฟฟ้าสถิต

การกำจัดหรือการป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิตอาจทำได้ง่ายๆ
แค่เปิดหน้าต่างหรือใช้เครื่องทำความชื้น (อังกฤษ: humidifier) เพื่อเพิ่ม
ความชิ้นของอากาศ ทำให้อากาศเป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามากขึ้น เครื่องสร้าง

ไอออนจากอากาศ

อุปกรณ์ที่ไวเฉพาะต่อการปลดปล่อยประจุไฟฟ้า(โดยรวดเร็ว)อาจจะได้
รับแก้ไขด้วยการใช้ ตัวแทนต้านไฟฟ้าสถิตย์ ซึ่งจะเพิ่มชั้นพิ้นผิวการนำ
ไฟฟ้าเพื่อให้ประจุส่วนเกินมีการกระจายออกไปทั่วผิวหน้า น้ำยาปรับผ้า
นุ่ม และแผ่นเป่าแห้งที่ใช้ใน เครื่องซักผ้า และ เครื่องอบผ้า เป็นตัวอย่าง
หนึ่งของตัวแทนต้านไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในการป้องกันและกำจัด การยึดติด

ของประจุ

อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ จำนวนมากที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีความไว
เฉพาะต่อการปลดปล่อยประจุไฟฟ้า ถุงต้านไฟฟ้าสถิต มักใช้ห่ออุปกรณ์
เพื่อปกป้องอุปกรณ์ดังกล่าว คนที่ทำงานกับวงจรที่มีอุปกรณ์เหล่านี้มักจะ

ลงดินตัวเขาเองด้วย สายรัดข้อมือต้านไฟฟ้าสถิต

การปลดปล่อยไฟฟ้าสถิต

ประกายไฟที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตจะเกิดจากการปลดปล่อยไฟฟ้าสถิต เมื่อ
ประจุส่วนเกินจะถูกเป็นกลางโดยการไหลของประจุจากหรือไปยังสภาพ

แวดล้อม

ฟ้าผ่า

ฟ้าผ่าเป็นตัวอย่างของการปลดปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดตามธรรมชาติ
ในขณะที่รายละเอียดยังไม่ชัดเจนและยังคงเป็นเรื่องหนึ่งของการอภิปราย มี
การคิดกันว่าการแยกประจุในช่วงเริ่มต้นถูกน่าจะเชื่อมโยงกับการสัมผัสกัน
ระหว่างอนุภาคน้ำแข็งด้วยกันภายในเมฆพายุ โดยทั่วไปการสะสมประจุอย่าง
มีนัยสำคัญจะสามารถคงอยู่ในภูมิภาคของการนำไฟฟ้าที่ต่ำเท่านั้น (มีประจุ
อิสระน้อยมากที่เคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ) ด้วยเหตุนี้การไหลของประจุที่เป็นกลาง
มักจะเป็นผลมาจากอะตอมและโมเลกุลที่เป็นกลางในอากาศที่ถูกฉีกออกเพื่อ
แยกประจุบวกและประจุลบออกจากกัน ซึ่งจะเดินทางไปในทิศทางตรงข้าม

เหมือนเป็นกระแสไฟฟ้าหนึ่งซึ่งจะทำให้การสะสมเดิมของประจุเป็นกลาง

การปลดปล่อยไฟฟ้าสถิตในการสำรวจอวกาศ

เนื่องจากความชื้นที่ต่ำอย่างรุนแรงในสภาพแวดล้อมต่างดาว ประจุไฟฟ้า
สถิตขนาดใหญ่มากสามารถสะสมขึ้นได้ ก่อให้เกิดอันตรายอย่างใหญ่หลวง

กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนที่ใช้ในยานพาหนะการสำรวจอวกาศ
ไฟฟ้าสถิตถูกคิดว่าจะเป็นอันตรายโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับนักบินอวกาศ

ในภารกิจการวางแผนไปยังดวงจันทร์และดาวอังคาร

การแตกร้าวจากโอโซน

การปลดปล่อยไฟฟ้าสถิตในบริเวณที่มีการปรากฏตัวของอากาศหรือ
ออกซิเจนสามารถสร้าง โอโซน ขึ้นได้ โอโซนสามารถลดคุณภาพชิ้นส่วนที่
เป็นยาง สารที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นแบบยางธรรมชาติ จำนวนมากมีความไว
ต่อการแตกร้าวจากโอโซน การเปิดรับต่อโอโซนจะสร้างรอยแตกทะลุลึกลงไป

ในองค์ประกอบที่สำคัญเช่น ปะเก็น และ โอริง

การนำไปใช้ประโยชน์

1.ใช้ในเครื่องถ่ายเอกสาร มีหลักการทำงานที่สำคัญคือ แผ่นฟิล์มที่ฉาบ
ด้วยวัสดุตัวนำ ที่มีคุณสมบัติเป็นตัวนำเมื่อถูกแสงและเป็นฉนวนเมื่อไม่

ได้ถูกแสง เมื่อเครื่องเริ่มทำงาน

2.ใช้ในการพ่นสี เครื่องพ่นสีใช้สำหรับพ่นผงหรือละอองสี เพื่อให้สีเกาะ
ติดชิ้นงานได้ดีกว่าการพ่นแบบธรรมดา ใช้หลักการทำผงหรือละอองสี

กลายเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าขณะผงถูกพ่นออกจากเครื่องพ่น

3.ใช้ในเครื่องพิมพ์ Inkjet



4.ใช้กับไมโครโฟนแบบตัวเก็บประจุ หลักการของไมโครโฟนแบบตัวเก็บ
ประจุคือ ประกอบด้วยแผ่นโลหะ 2 แผ่นที่ขนานกัน แผ่นหนึ่งทำหน้าที่เป็น

ไดอะแฟรมรับคลื่นเสียง ส่วนแผ่นที่สองยึดติดกับฐาน

ไฟฟ้ากระแส

คือ การไหลของอิเล็กตรอนภายใน ตัวนำไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งเช่น
ไหลจาก แหล่งกำเนิดไฟฟ้าไปสู่แหล่ง ที่ต้องการใช้กระ แสไฟฟ้า ซึ่งก่อให้
เกิด แสงสว่าง เมื่อกระแส ไฟฟ้าไหลผ่านลวด ความต้านทานสูงจะก่อให้

เกิดความร้อน เราใช้หลักการเกิดความร้อน เช่นนี้มาประดิษฐ์อุปกรณ์
ไฟฟ้า เช่น เตาหุงต้ม เตารีดไฟฟ้า เป็นต้น

ไฟฟ้ากระแสแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ
– ไฟฟ้ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C )
– ไฟฟ้ากระแสสลับ ( Alternating Current หรือ A.C. )

ไฟฟ้ากระแสตรง

เป็นไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลไปทางเดียว ตลอดระยะเวลาที่วงจรไฟฟ้าปิด
กล่าว คือ กระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วบวก ภายในแหล่งกำเนิด ผ่านจากขั้วบวก
จะไหลผ่านตัวต้านหรือโหลดผ่านตัวนำไฟฟ้าแล้ว ย้อนกลับเข้าแหล่งกำเนิดที่
ขั้วลบ วนเวียนเป็นทางเดียวเช่นนี้ตลอดเวลา การไหลของไฟฟ้ากระแสตรง

เช่นนี้ แหล่งกำเนิดที่เรารู้จักกันดีคือ ถ่าน-ไฟฉาย ไดนาโม ดีซี
เยนเนอเรเตอร์ เป็นต้นแบ่งออกเป็น 2 ประเภท

ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทสม่ำเสมอ (Steady D.C) เป็นไฟฟ้ากระแสตรง อัน
แท้จริง คือ เป็นไฟฟ้ากระแสตรง ที่ไหลอย่างสม่ำเสมอตลอดไปไฟฟ้ากระแส

ตรงประเภทนี้ได้มาจากแบตเตอรี่หรือ ถ่านไฟฉาย

ไฟฟ้ากระแสตรงประเภทไม่สม่ำเสมอ ( Pulsating D.C) เป็นไฟฟ้ากระแส
ตรงที่เป็นช่วงคลื่นไม่สม่ำเสมอ ไฟฟ้ากระแสตรงชนิดนี้ได้มาจากเครื่อง

ไดนาโมหรือ วงจรเรียงกระแส (เรคติไฟ )

ไฟฟ้ากระแส

คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสตรง
กระแสไฟฟ้าไหลไปทิศทางเดียวกันตลอด
มีค่าแรงดันหรือแรงเคลื่อนเป็นบวกอยู่เสมอ
สามารถเก็บประจุไว้ในเซลล์ หรือแบตเตอรี่ได้

ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสตรง
ใช้ในการชุบโลหะต่างๆ
ใช้ในการทดลองทางเคมี
ใช้เชื่อมโลหะและตัดแผ่นเหล็ก
ทำให้เหล็กมีอำนาจแม่เหล็ก
ใช้ในการประจุกระแสไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่
ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์
ใช้เป็นไฟฟ้าเดินทาง เช่น ไฟฉาย

ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้ากระแสสลับ ( Alternating Current หรือ A.C. )
เป็นไฟฟ้าที่มีการไหลกลับไป กลับมา ทั้งขนาดของกระแสและแรงดันไม่
คงที่ เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ คือ กระแสจะไหลไปทางหนึ่งก่อน ต่อมาก็จะไหล
สวนกลับแล้ว ก็เริ่มไหลเหมือนครั้งแรก ครั้งแรกกระแสไฟฟ้าจะไหลจาก
แหล่งกำเนิดไปตามลูกศรเส้นหนัก เริ่มต้นจากศูนย์ แล้วค่อยๆเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
จนถึงขีดสุด แล้วมันจะค่อยๆลดลงมาเป็นศูนย์อีกต่อจากนั้นกระแสไฟฟ้าจะ
ไหลจากแหล่งกำเนิดไปตามลูกศรเส้นปะลดลงเรื่อยๆจนถึงขีด ต่ำสุด แล้ว
ค่อยๆ เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนถึงศูนย์ตามเดิมอีก เมื่อเป็นศูนย์แล้วกระแสไฟฟ้า
จะไหลไปทางลูกศรเส้นหนักอีกเป็นดังนี้ เรื่อยๆไปการที่กระแสไฟฟ้าไหลไป
ตามลูกศร เส้นหนักด้านบนครั้งหนึ่งและไหลไปตามเส้นประด้านล่างอีกครั้ง
หนึ่ง เวียน กว่า 1 รอบ ( Cycle )

ไฟฟ้ากระแส

ความถี่

หมายถึง จำนวนลูกคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับที่เปลี่ยนแปลงใน 1 วินาที กระแส
ไฟฟ้าสลับในเมืองไทยใช้ไฟฟ้าที่มี ความถี่ 50 เฮิรตซ์ ซึ่งหมายถึง จำนวนลูก

คลื่นไฟฟ้าสลับที่เปลี่ยนแปลง 50 รอบ ในเวลา 1 วินาที

คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสสลับ

สามารถส่งไปในที่ไกลๆได้ดี กำลังไม่ตก
สามารถแปลงแรงดันให้สูงขึ้นหรือต่ำลงได้ตามต้องการโดยการใช้
หม้อแปลง(Transformer)

ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสสลับ

ใช้กับระบบแสงสว่างได้ดี
ประหยัดค่าใช้จ่าย และผลิตได้ง่าย
ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการกำลังมากๆ
ใช้กับเครื่องเชื่อม
ใช้กับเครื่องอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์ไฟฟ้าได้เกือบทุกชนิด

ไฟฟ้ากระแส

การนำไฟฟ้า

ตัวนำไฟฟ้า เป็นตัวกลางให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน การนำไฟฟ้า เกิดจาก
การเคลื่อนที่ของอิเลคตรอนอิสระ ไอออนบวก ไอออนลบ

กระแสไฟฟ
้าในตัวนำ

สำหรับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านนตัวนำนั้นสามารถคำนวณหาขนาด
ได้จากสมการ




สำหรับขนาดของประจุ ( Q ) ที่ไหลผ่านตัวนำเราสามารถหาได้จากสมการ

การคำนวณหาปริมาณกระแสไฟฟ้าซึ่งเกิดในเส้นลวดตัวนำนั้นยังอาจหาได้
จากสมการ

I = กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) Q = จำนวนประจุทั้งหมด มีหน่วยเป็นคู
ลอมบ์ t = เวลาที่อนุภาคเคลื่อนที่ผ่าน มีหน่วยเป็นวินาที n = จำนวนอิเลคตรอน
อิสระในหนึ่งหน่วยปริมาตร ของตัวนำ e = ประจุไฟฟ้าของอิเลคตรอน = 1.6x10-
19 คูลอมบ์ v = ความเร็วของอิเลคตรอนในตัวนำ หน่วยเป็น เมตร/วินาที
A = พื้นที่ภาคตัดขวางของตัวนำ หน่วยเป็น ตารางเมตร

ไฟฟ้ากระแส

กฎของโอห์ม

เมื่ออุณหภูมิคงที่ ค่าของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านในตัวนำ จะแปรผันตรงกับความ
ต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง ปลายทั้งสองของตัวนำนั้น
V = ความต่างศักย์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)
I = กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A)
R = ความต่านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม

ความต้านทานและสภาพต้านทาน

R = ความต้านทานไฟฟ้า
P = สภาพต้านทาน
L = ความยาว
A = พื้นที่หน้าตัด (ตร.ม.)

อุปกรณ์วัดทางไฟฟ้า
แอมมิเตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ถูกดัดแปลงมาจากแกลแวนอมิเตอร์ จะมีความต้านทาน

น้อยเพื่อวัดกระแสได้มากๆ ใช้วัดกระแสไฟฟ้าโดยการต่อแบบอนุกรม
โวลต์มิเตอร์ ใช้วัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าโดยนำไปต่อแบบขนานกับวงจร โวลต์

มิเตอร์ที่ดีจะต้องมีความต้านทานมากเพื่อกระแสไฟฟ้าจะได้ผ่านน้อย