วิธีการกำเนิดเเรงดันไฟฟ้าแบบต่างๆ

     โดยทั่วไปไฟฟ้าเกิดขึ้นได้หลายวิธีด้วยกัน แต่วิธีที่สำคัญซึ่งทำให้เกิดไฟฟ้าได้นั้น พอจะสรุปได้ เช่น เกิดจากการขัดสี
ปฏิกิริยา ความร้อน แสงสว่าง แรงกดดัน และอำนาจแม่เหล็ก   ซึ่งลักษณะการเกิดไฟฟ้าในแต่ะวิธีดังนี้

ไฟฟ้าที่เกิดจากการขัดสี

     เกิดจากการที่วัตถุสองชนิดที่แตกต่างกันมาขัดสีกัน ทำให้วัตถุชนิดหนึ่งเสียอิเล็กตรอนให้แก่ วัตถุอีกชนิดหนึ่ง วัตถุที่
เสียอิเล็กตรอนจะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก วัตถุที่ได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจะมีประจุไฟฟ้าลบ ไฟฟ้าเกิดจากการขัดสีนี้เรียกว่า
ไฟฟ้าสถิต  วัตถุที่นำมาขัดสีให้เกิดประจุไฟฟ้าได้ง่าย เช่น แท่งแก้ว แท่งอำพัน แท่งยางแข็ง ผ้าไหม ผ้าขนสัตว์ ผ้าแพร
เป็นต้น

    จากการทดลองเอาแท่งยางแข็งถูกับผ้าขนสัตว์ อิเล็กตรอนจะไหลออกมาจากผ้าขนสัตว์ไปสู่แท่งยางแข็งเกิดประจุไฟฟ้า
ลบในแท่งยางแข็ง ถ้านำแท่งยางแข็งไปทดลองกับเครื่องมือตรวจไฟฟ้าสถิตที่เรียกว่า อิเล็กโทรสโคป (Electroscope)
จะพบว่าแท่งยางแข็งมีประจุไฟฟ้าลบเกิดขึ้นตัวอย่างเช่น คนตกใจโดยกระทันหันเนื่องจากเดินด้วยเท้าเปล่าบนพรมซึ่งทำ
ด้วยผ้าขนสัตว์ ทั้งนี้เพราะเกิดจากการขัดสีระหว่างเท้ากับพรม ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าไหลเข้าสู่ตัวคน ตัวอย่างไฟฟ้าที่เกิด
ขึ้นจากการ ขัดสี ตามปรากฏการณ์ธรรมชาติ ได้แก่ก้อนเมฆกับอากาศ ก้อนเมฆได้รับอิเล็กตรอนจากอากาศและสะสมไว้มาก
ๆ อิเล็กตรอนจึงหาทางถ่ายเทไปให้ก้อนเมฆอื่นๆ ขณะถ่ายเทจะทำให้เห็นเป็นฟ้าแลบเกิดขึ้นหากอิเล็กตรอนถ่ายเทให้กับพื้น
ดินก็จะทำให้เกิดฟ้าผ่า และถ้าอิเล็กตรอนที่ถ่ายเทจากก้อนเมฆผ่านลงมาถูกคน สัตว์ ต้นไม้ อาคาร หรือสถานที่ก็จะทำให้
้เกิดอันตรายแก่สิ่งที่อิเล็กตรอนนั้นผ่านได้

ไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี

    ได้มาจากการทดลองที่เรียกว่า วอลเทอิก เซลล์ซึ่งประกอบด้วยแท่งทองแดงกับสังกกะสีจุ่มลงในกรดกำมะถัน หรือกรด
ซัลฟิวริก ซึ่งใช้เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ โลหะสองชนิดนี้จะทำปฏิกิริยาเคมีกับกรดกำมะถัน เกิดไฟฟ้าขึ้นซึ่งเป็นกระแส
ตรงโดยมีสังกะสีเป็นขั้วลบและทองแดงเป็นขั้วบวกสามารถนำไป ทดลองกับหลอด ไฟฟ้าเล็กๆ ซึ่งจะทำให้หลอดไฟติดได้ ต่อมาภายหลังวิวัฒนาการมา เป็น เซลล์แห้ง (ถ่านไฟฉาย ) กับ (แบตเตอรี่)

    1. เซลล์แห้ง (Dry Cell )
     ประกอบด้วยกระป๋องสังกะสีซึ่งใช้เป็นขั้วลบ และมีแท่งคาร์บอนอยู่กลางซึ่งเป็นขั้วบวก ส่วนสารละลายอิเล็ก โทรไลต์
จะใช้สารละลายของแอมโมเนียคลอไรด์ผสมแมงกานีสไดออกไชด์ ที่ก้นกระป๋องจะมียางมะตอยกับยาง กั้นไม่ให้แท่งคาร์
์บอนแตะกับก้นกระป๋องส่วนด้านบนใส่ขี้เลื่อยหรือยางมะตอยแล้วปิดฝาครอบแท่งคาร์บอน เมื่อใช้เซลล์แห้งจนหมดกระป๋อง
แสดงว่าสังกะสีกับอิเล็กโทรไลต์จะทำปฏิกิริยากันจนหมดไม่สามารถจะทำให้เกิด ปฏิกิริยาได้อีกจึงไม่มีไฟฟ้าเกิดขึ้น ดังนั้น
เซลล์แห้งจึงมีช่วงเวลาการใช้งานได้น้อย
     2. เซลล์ปฐมภูมิ (primary cell)
     จากการทดลองของวอลตา นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาเลียนพบว่า เมื่อนำโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันเช่น สังกะสีกับทอง
แดงจุ่มลงในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ โดยอิเล็กตรอน(ประจุลบ) จากทองแดงจะถูกดูดเข้าไปยังขั้วของสังกะสีเมื่อทองแดง
ขาดประจุลบจะเปลี่ยนความต่างศักย์ไฟฟ้าเป็นบวกทันทีเรียกว่าขั้วบวกส่วนสังกะสีจะเป็นขั้วลบตามความต่างศักย์ที่ปรากฏ
ถ้าต่อวงจรไฟฟ้า ให้ครบวงจร การถ่ายเท อิเล็กตรอนก็จะเกิดขึ้น ซึ้งเรียกว่ามีการ ไหลของกระแสไฟฟ้านั่นเองและถ้าปล่อย
ให้มีการไหลของกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเช่นนั้นเลื่อยๆจะปรากฏว่าแท่งสังกะสีที่ เป็นขั้วลบจะเกิดการสึกกร่อนไปที่ละน้อยส่วน
ที่แท่งทองแดงที่เป็นขั้วบวกจะมีฟองก๊าซอยุ่รอบๆและการทำงานนี้จะไม่เกิดขึ้นอีกต่อไปไม่สามารถจะจ่ายกระแสไฟฟ้าออก
มาได้ เราเรียก วงจรแบบนี้ว่าเซลล์ตาย(Dead Cell) หรือ เซลล์ปฐมภูมิ (Primary  Cell) นั่นเอง
      3. เซลล์ทุติยภูมิ (Secondary Cell)
       เป็นเซลล์ที่เมื่อใช้ไฟหมด แล้วสามารถอัดไฟได้ใหม่โดยทั่วไปจะมีพื้นที่ที่เป็นแผ่นโลหะใหญ่มาก เพื่อทำให้ปฏิกิริยา
เคมีเกิดขึ้นมากที่สุดดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่เกิดก็จะมากด้วยตามพื้นที่โลหะระหว่างแผ่นและแผ่นบวกจะมีฉนวนกั้น ซึ่งอาจ
จะเป็นไม้หรือแก้วพรุนเพื่อให้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ผ่านไปได้ขั้วบวกและขั้วลบจะต่อยืดกับฝายางที่กันกรดได้และยังมีรู สำหรับเติมน้ำกลั่นให้กับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ได้อีกด้วย เพราะขณะที่ใช้สารละลายอิเล้กโทรไลต์จะระเหยไป นอกจาก
นี้ยังเป็นทางปล่อยให้ก๊าซที่เกิดจากแผ่นบวกออกไปสู่ภายนอกได้อีกด้วย
      4. แบตเตอรี่ (Battery)
       คือ เซลล์ทุติยภูมิตั้งแต่สองเซลล์ที่มาต่อเข้าด้วยกันเมื่อใช้ไฟหมดแล้วสามารถอัดไฟให้มีใหม่ได้อีกแบตเตอรี่ทั่วไป
มักจะใช้เซลล์สามช่องหรือหกช่องต่ออนุกรมกัน แต่ละช่องจะได้ไฟสองโวลต์ เช่นถ้าต่อ3 ช่องก็ได้ 6 โวลต์ ถ้าต่อ 6 ช่อง
ได้ 12 โวลต์ อิเล็กทรอนิกส์จะทำงานได้ต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้า เช่นเซลล์หรือแบตเตอรี่ซึ่งมีขนาดตั้งแต่เท่ากระดุมที่ใช้
กันในกล้องถ่ายรุปและเครื่องช่วยฟังโดยมีแรงดัน ประมาณ 1.3 โวลต์ จนถึงขนาดถ้วยแก้วที่ใช้ในห้องทดลอง เซลล์เปียก
หรือ แบตเตอรี่จะให้กระแสไฟฟ้า ได้สูงกว่าเซลล์แห้งจึงใช้ได้นานกว่า ด้วยเหตุนี้แบตเตอรี่ในรถยยนต์จึงสามารถใช้กับ
อุปกรณ์ทุกชนิด เช่นพัดลมละบายความร้อนมอเตอร์ปัดน้ำฝนมอเตอร์ เร่ง หรือมอเตอร์ฉุดหลอดไฟเป็นต้น แบตเตอรี่รถ
ยนต์เป็น ชนิดกรด   แต่ยังมีอีกชนิดหนึ่งคือชนิดด่างซึ่งมีข้อดีบางอย่างที่ดีกว่าชนิดกรด เช่น  ไม่กัดแบตเตอรี่และตัวรถ
แบตเตอรี่ทั้งสองชนิดรวมกั้นเรียกว่าแบตเตอรี่เปียก หรือแอคูบูเลเตอร์ เมื่อใช้ไฟหมดแล้ว สามารถอัดไฟเข้าไปใหม่ได้

ไฟฟ้าที่เกิดจากความร้อน

     เครื่องมือที่ใช้ในการทดลองนี้เรียกว่าเทอร์โมคัปเปิลซึ่งประกอบด้วยทองแดงและแผ่นเหล็กส่วนหนึ่งของ โลหะ เหล็ก
ทั้งสองนั้นใช้หมุดย้ำให้ติดแน่นเข้าด้วยกันตรงปลายของแท่ง โลหะทั้งสองมีสายต่อไปหาเครื่องมือวัดแรงดันไฟฟ้าหรือ
โวลต์มิเตอร์เมื่อใช้ความร้อนเผาอิเล็กตรอนจะไหลออกจาก ทองแดง แผ่นทองแดงผ่านโวลต์มิเตอร์กลับไปยังแผ่นเหล็กแล้ว
ไหลวน เวียนเช่นเดิมตราบที่ยังร้อนอยู่ซึ่งสังเกต จากเข็มของโวลต์มิเตอร์ จะเบนขึ้นนั่นแสดงว่ามีแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นใน
เทอร์โมคัปเปิล

ไฟฟ้าเกิดจากแสงสว่าง

     สารบางชนิดเมื่ออยู่ในที่มืดจะแสดงปฎิกิริยาใดๆออกมา แต่เมื่อถูกแสงแดดแล้วสารนั้นสามารถที่จะปล่อยอิเล็กตรอน
ได้ เป็นเวลาหลายสิบปีนักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะเปลี่ยนแปงพลังงานไฟฟ้าแต่ยังนำแสงสว่างมาใช้ประโยชน์ได้น้อยมาก
เช่น อุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่า โฟโตวอลเทอิก เซลล์   ซึ่งประกอบด้วยวัตถุวางเป็นชั้นๆ เมื่อถูกกับแสงสว่างอิเล็กตรอน
ที่เกิดขึ้นจะวิ่งจากด้านบนไป สู่โวลต์มิเตอร์แล้วไหลกลับมาชั้นล่างมื่อดูที่เข็มของโวลต์ โฟโต้เซลล์ มิเตอร์จะเห็นเได้อย่าง
ชัดเจนว่ามีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้น ยังมีหลอดอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า โฟโต-วอลเทอิก เซลล์(อิเล็กตริกอาย หรือ พี.อี.เซลล์)ซึ่งใช้
มากในวงการอุตสาหกรรม เช่น ในกล้องถ่ายรูปที่มีเครื่องวัดแสงโดยอัตโนมัติ   ระบบไฟฟ้าอัตโนมัติหน้ารถยนต์ เครื่อง
ฉายภาพยนตร์ เสียงสวิตช์ปิดเปิด ประตูอัตโนมัติ โดยจะมีหลักการทำงานแบบง่ายๆ เมื่อลำแสงมากระทบโฟโตเซลล์ก็จะ
เกิดอิเล็กตรอนไหลในวงจรนั้นๆได้

ไฟฟ้าที่เกิดจากแรงกดดัน

     เมื่อเราพูดไปในไมโครโฟนหรือโทรศัพท์แบบต่างๆคลื่นของความแรงกดดันของพลังงานเสียงจะทำให้แผ่นไดอะ
แฟรม เคลื่อนไหว ซึ่งแผ่นไดอะแฟรมจะทำให้ขดลวดเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กจึงทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าซึ่งถูกส่ง
ไปตามสายจนถึงเครื่องรับ   บางทีไมโครโฟนที่ใช้กับเครื่องขยายเสียงหรือเครื่อง วิทยุก็ใช้หลักการเช่นนี้เหมือนกัน
อย่างไรก็ตามไมโครโฟนทุกชนิดมีหลักการทำงานที่เหมือนกัน คือใช้เปลี่ยนคลื่นแรงกดของเสียงให้เป็นไฟฟ้าโดยตรง
นั่นเอง ผลึกของวัตถุบางอย่างถ้า ถูกกรดจะทำให้เกิดประจุไฟฟ้าขึ้นได้ เช่น หินเขี้ยวหนุมาน หินทูมาลีน และเกลือโรเลล์
ซึ่งแสดงให้ เห็นได้อย่างดีว่าแรงกดเป็นต้นกำเนิดไฟฟ้าถ้าเอาผลึกที่ทำจากวัสดุเหล่านี้สอดเข้าไประหว่างโลหะ ทั้งสอง
นั้นจะมากน้อยเพียงใดย่อมขึ้นอยู่กับแรงกดหรืออาจจะใช้ผลึกนี้เปลียนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลัง งานกลได้โดยจ่ายประจุ
เข้าที่แผ่นโลหะทั้งสองเพราะจะทำให้ผลึกนั้นหดตัวและขยายตัวออกได้ตาม ปริมาณของประจุ ต้นกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้แรง
กดนี้นำไปใช้ได้แต่มีขอบเขตจำกัดคือ ใช้ได้เฉพาะกับอุปกรณ์ ที่ใช้กำลังต่ำมาก เช่น ไมโครโฟนชนิดแร่ หูฟังชนิดแร่
หัวเข็มรับเครื่องเล่นจานเสียง และเครื่องโซน่าร์ซึ่งใช้ส่งคลื่นใต้น้ำ เหล่านี้ล้วนแต่ใช้ผลึกทำให้เกิดไฟฟ้าด้วยแรงกด
ทั้งสิ้น ดังนั้นเวลากรอกเสียงพูดลงในไมโครโฟนหรือเครื่องโทรศัพท์ แผ่นไดอะแฟรมซึ่งเชื่อมโยงติดกับครีสตอลจะเกิด
แรงดันไฟฟ้ามากน้อยแล้วแต่จังหวะพูด ในขณะที่เสียงพูดกระทบแผ่นไดอะแฟรมก็จะถูกเปลี่ยนเป็นอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้า
ไหลเข้าสู่เครื่องขยายเสียง เพื่อให้ออกมาเป็นเสียงดังทางลำโพงขยายเสียงต่อไป
 

ไฟฟ้าที่เกิดจากอำนาจแม่เหล็ก

     จากการทดลองของไมเคิล ฟาราเดย์นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษพบว่าเมื่อนำแท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่าน ขดลวดหรือนำ
ขดลวดเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นในขดลวดนั้นและยังสรุปต่อไปได้อีกว่ากระแสไฟฟ้า
จะเกิดได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ
     1.จำนวนขดลวด ถ้าขดลวดมีจำนวนมากก็จะเกิดแรงดัน ไฟฟ้าเหนี่ยวนำมากด้วย
     2.จำนวนเส้นแรงแม่เหล็ก ถ้าเส้นแรงแม่มีจำนวนมากก็จะ เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำมากด้วย
     3.ความเร็วในการเคลื่อนที่ของแม่เหล็ก ถ้าเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กเร็วขึ้นก็จะเกิดแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ซึ่งต่อมาได้
        นำหลักการนี้มาคิดประดิษฐ์เป็นเครื่องกำเนิด ไฟฟ้าหรือเยนเนอเรเตอร์

 

     ทราบมาแล้วว่าการทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้านั้นทำได้
หลายวิธี เช่น จากปฏิกิริยาเคมี  แรงกดดัน    ความร้อน
แสงสว่าง อำนาจแม่เหล็กเป็นต้นและในทำนองเดียวกัน
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวัตถุใดๆก็ตามอาจทำให้เกิด
ผลต่างๆขึ้นได้ดังต่อไปนี้คือ กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี

     เนื่องจากแรงระหว่างประจุไฟฟ้าเป็นแรงยึดเหนี่ยวทางเคมีของสารประกอบกระแสไฟฟ้าสามารถแยกสารประกอบออก
มาในสภาวะปกติ เรียกว่าการอิเล็กโตรไลซิสและนำหลักการนี้ไป ใช้ในการชุบโลหะเช่นการชุบโครเมียม นิกเกิล หรือเงินวัตถุ
ที่ต้องการชุบต้องทำความสะอาดให้หมดไขมันเพื่อให้ผิวโลหะจะเคลือบติดแน่น วิธีทำคือ เอาวัตถุที่ต้องการชุบแช่ในน้ำยา
โดยที่น้ำยาต้องมีส่วนประกอบของโลหะชนิดเดียวกับโลหะที่วัตถุจะสลายตัวออกมาหรือโลหะที่จะเคลือบ เช่น ชุบทองแดง
ใช้สารละลายทองแดงซัลเฟตเป็นน้ำยา และวัตถุที่จะชุบจะต้องแขวนไว้ที่ขั้วลบของวงจรไฟฟ้าเสมอ สำหรับขั้วบวกจะเป็น
โลหะ ที่จะสลายตัวออกมา