แสดงความคิดเห็น

การนำไฟฟ้า

การนำไฟฟ้า

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า  ซึ่งประจุไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ได้ในตัวกลางหลายๆชนิด เรียกสมบัติของตัวกลางที่ยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านได้ว่า “ตัวนำไฟฟ้า” ขณะที่มีกระแสไฟฟ้าในตัวนำแสดงว่า “มีการนำไฟฟ้า” 

การนำกระแสไฟฟ้าในโลหะ

       โลหะทุกชนิดเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี   เนื่องจากมี  “อิเล็กตรอนอิสระ” (Free electron)   โดยอิเล็กตรอนเหล่านี้จะเคลื่อนที่โดยเสรีไม่เป็นระเบียบ    ไม่มีทิศทางแน่นอน    เรียก  “การเคลื่อนที่แบบ Brownian”  ดังนั้นความเร็วเฉลี่ยของอิเล็กตรอนอิสระทุกตัวจึงเป็นศูนย์     แต่เมื่อทำให้ปลายทั้งสองของแท่งโลหะมีความต่างศักย์ไฟฟ้า   เช่น    ต่อไว้กับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า   จะทำให้เกิดสนามไฟฟ้าภายในแท่งโลหะ    แรงจากสนามไฟฟ้า   จะทำให้อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบ   โดยมีความเร็วเฉลี่ยไม่เป็นศูนย์   เรียกว่า“ความเร็วลอยเลื่อน”(drift   velocity)    จึงมีกระแสไฟฟ้าในแท่งโลหะ    ดังนั้น   กระแสไฟฟ้าในโลหะจึงเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระ

ลักษณะการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระในแท่งโลหะ

ลักษณะการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในแท่งโลหะ เมื่อปลายทั้งสองมีความต่างศักย์

 การนำไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ

หลอดสุญญากาศ   เป็นหลอดแก้วที่สูบอากาศภายในออกเกือบหมด  ภายในหลอดมีขั้วสำหรับให้อิเล็กตรอน เรียกว่า  แคโทด  (cathode)  ส่วนขั้วสำหรับรับอิเล็กตรอน   เรียกว่า  แอโนด  (anode)   โดยปกติมักมีรูปร่างเป็นแผ่นโลหะธรรมดา   เรียกว่า   เพลต  (plate)   การนำไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ   ทำได้โดยการทำให้ศักย์ไฟฟ้าของแอโนดสูงกว่า แคโทด

การนำไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ   ทำได้โดยการทำให้ศักย์ไฟฟ้าของแอโนดสูงกว่าแคโทดอิเล็กตรอนก็จะถูกเร่งจากแคโทดผ่านบริเวณสุญญากาศมายังแคโทด  จึงมีกระแสไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ แต่ถ้าทำให้แคโทดมีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าแอโนด   ก็จะไม่มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากแคโทดไปยังแอโนดเลย   เรียกหลอดสุญญากาศนี้ว่า   “หลอดไดโอด” (diode tube)  ดังนั้น  กระแสไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศจึงเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

การนำกระแสไฟฟ้าในสารละลายอิเล็กโทรไลต์

             ลักษณะเด่นของการนำไฟฟ้าอิเล็กโทรไลต์
1.  อิเล็กโทรไลต์  เป็นสารละลายที่สามารถนำไฟฟ้าได้
2.  อิเล็กโทรไลต์  เป็นสารละลายของกรด  เบส  หรอเกลือ
3.  การนำไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์  ทำให้เกิดได้โดยการจุ่มแผ่นโลหะ  2  แผ่น  ลงในอิเล็กโทรไลต์  แล้ว
ต่อเข้ากับขั้วของแบตเตอรี่  พบว่า
แผ่นโลหะทั้งสองจะทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าบวก  และขั้วไฟฟ้าลบ
สนามไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าบวก  และขั้วไฟฟ้าลบ  จะมีผลทำให้อิเล็กโทรไลต์  แตกตัวเป็น
ไอออนบวก  และไอออนลบ
ไอออนบวกเคลื่อนที่ไปยังขั้วไฟฟ้าลบ และไอออนลบเคลื่อนที่ไปยังขั้วไฟฟ้าบวก

แสดงว่า  กระแสไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์  จะเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าบวก (ไอออนบวก)  และประจุไฟฟ้าลบ  (ไอออนลบ)

 ารนำกระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส

หลอดบรรจุแก๊ส  (gas – filled  tube)  เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้อากาศหรือแก๊สนำไฟฟ้าได้กระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส  เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนบวก

  การนำกระแสไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำ

             ลักษณะเด่นของการนำไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำ  มีดังนี้
1.  โครงสร้างของสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์   เช่น   ซิลิคอนบริสุทธิ์   พบว่า   เวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมจะมีพันธะกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมข้างเคียง  จึงไม่มีอิเล็กตรอนอิสระ  ดังรูป


2.  ถ้าให้สนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงมากพอแก่สารกึ่งตัวนำบริสุทธ์       จะทำให้อิเล็กตรอนบางตัวใน
พันธะหลุดออกมากลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ  และเกิดที่ว่าง เรียกว่า 
“โฮล (Hole)” โดยที่โฮลจะมีพฤติกรรมคล้าย
กับอนุภาคที่มีประจุบวก

      

                    3.  แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้า    ทำให้อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ในทิศตรงข้ามกับสนามไฟฟ้า   และโฮล เคลื่อนที่ในทิศเดียวกับสนามไฟฟ้า

 สดงว่า  การนำไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำ   เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระและโฮล  

   ลักษณะเด่นของการนำไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส
1.  หลอดบรรจุแก๊ส  เป็นอุปกรณ์ที่สามารถทำให้แก๊ส  ซึ่งปกติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีนำไฟฟ้าได้
2.  หลอดบรรจุแก๊ส   เป็นหลอดแก้วที่สูบอากาศภายในออก    และบรรจุแก๊สบางชนิดเข้าไป     เช่น
ไฮโดรเจน  นีออน   อาร์กอนหรือไอปรอท  ลงไปในปริมาณเล็กน้อย  ทำให้ความดันของแก๊สในหลอดแก้วต่ำกว่า
ความดันบรรยากาศมาก ทำให้โมเลกุลของแก๊สสามารถแตกตัวได้ง่าย  เมื่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองของหลอดบรรจุแก๊ส
ต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงความต่างศักย์สูง
3.  ถ้าต่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองของหลอดบรรจุแก๊สกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงความต่างศักย์สูง  จะ
เกิดสนามไฟฟ้าที่ทำให้โมเลกุลของแก๊สแตกตัวเป็นไอออนบวกและอิเล็กตรอนอิสระ  โดยที่ไอออนบวกจะเคลื่อนที่
ไปยังขั้วไฟฟ้าลบ  เพื่อรับอิเล็กตรอน  และอิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วไฟฟ้าบวก

แสดงว่า  กระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส จะเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนบวก

หมายเหตุ   การเกิดแสงสีขึ้นอยู่กับชนิดของแก๊สที่บรรจุในหลอดแก้ว

About these ads

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

ติดตาม

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: