วัตถุใดที่ได้รับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนแล้วอิเล็กตรอนท่ีถูกถ่ายโอนไป

สามารถเคลื่อนที่ไปตลอดเนื้อวตัถุได้ง่าย คืออิเล็กตรอนมีอิสระในการ

เคลื่อนที่ในวัตถุนั้น เรียกวัตถุที่มีสมบัติเช่นนั้นว่า ตัวน าไฟฟ้า (electrical conductor) หรือเรียกสั้นๆ ว่า ตัวน า (conductor) ดังนัน้การน าไฟฟ้า หมายถึง การที่วัตถุสามารถยอมให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านเนือ้วัตถุได้ ซึ่ง

สมบัตินี้จะตรงกันข้ามกับฉนวน (insulator) ซึ่งไม่ยอมให้ประจุไฟฟ้าไหลผ่าน (electrical insulator)

1. การน าไฟฟ้าในโลหะ

เมื่อมีกระแสไฟฟ้าในตัวกลางใด เรากล่าวว่ามีการน าไฟฟ้าในตัวกลางนั้น

และเรียกตัวกลางนั้น ตัวน าไฟฟ้า การน าไฟฟา้ที่รู้จักดีที่สุด คือ การน าไฟฟ้า

ในโลหะ โลหะประกอบด้วยอะตอมที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1-3 ตัว ซ่ึง

อิเล็กตรอนเหลา่นี้จะหลุดจากอะตอมง่ายและเคลื่อนที่โดยไมอ่ยู่เป็นประจ า

อะตอมหนึ่งอะตอมใด จึงเรียกว่า อิเล็กตรอนอิสระ (free electron) ตามปกติการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระในตวัน านัน้เป็นการเคลื่อนที่อย่าง

ไร้ระเบียบคือไม่มีทิศทางแน่นอน ดังรูป ก.

รูป ก. การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสสระในตัวน าโลหะ

แบบไร้ระเบียบไม่มีทิศทางแน่นอน

แต่เมื่อท าให้มีสนามไฟฟ้า (E) ภายในโลหะนัน้ แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้าจะท าให้อิเล็กตรอนอิสระมีการเคลื่อนที่ลัพธ์ในทิศทางตรงกันข้าม

กับสนามไฟฟ้า เรียกว่า ความเร็วลอยเลื่อน (drift velocity ; v) ดังรูป ข. ท าให้มีกระแสไฟฟ้าในโลหะ ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในโลหะจึงเกิดการ

เคลื่อนที่ด้วยความเร็วลอยเลื่อนของอิเล็กตรอนอิสระ

รูป ข. การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสสระในตัวน าโลหะ

ภายหลังกระตุ้นด้วยสนามไฟฟ้า

1. การน าไฟฟ้าในโลหะ

ภาพตัวอย่างการน าไฟฟ้าในโลหะ

2. การน าไฟฟ้าในหลอดสญุญากาศ

หลอดสุญญากาศ เป็นหลอดแก้วที่สูบอากาศภายในออกเกือบหมด ภายใน

หลอดมีขั้วส าหรับให้ เล็กตรอน เรียกว่า แคโทด (cathode) ส่วน

ขั้วส าหรับรับอิเล็กตรอน เรียกว่า แอโนด (anode) โดยปกติมัก

มีรูปร่างเป็นแผ่นโลหะธรรมดา เรียกว่า เพลต (plate)

2. การน าไฟฟ้าในหลอดสญุญากาศ

การน าไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ ท าได้โดยการท าให้ศักย์ไฟฟา้

ของแอโนดสูงกว่า แคโทด การน าไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ ท าได้โดยการท า

ให้ศักย์ไฟฟ้าของแอโนดสูงกว่าแคโทดอิเล็กตรอนก็จะถูกเร่งจากแคโทดผ่าน

บริเวณสุญญากาศมายังแอโนด จึงมีกระแสไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ แต่ถ้า

ท าให้แคโทดมีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าแอโนด ก็จะไม่มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จาก

แคโทดไปยังแอโนดเลย เรียกหลอดสุญญากาศน้ีว่า “หลอดไดโอด”

(diode tube) ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศเกิดจาก

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเทา่นั้น

2. การน าไฟฟ้าในหลอดสญุญากาศ

กล่าวโดยสรุป กระแสไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ เกิดจากการเคลื่อนที่ของ

อิเล็กตรอนอสิระ

2. การน าไฟฟ้าในหลอดสญุญากาศ

ภาพตัวอย่างการน าไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ

3. การน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ มีลักษณะดังนี้

1. อิเล็กโทรไลต์ เป็นสารละลายที่สามารถน าไฟฟ้าได้

2. อิเล็กโทรไลต ์ เป็นสารละลายของกรด เบส หรือเกลือ

3. การน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์ ท าให้เกิดได้โดยการจุ่มแผ่น

โลหะ 2 แผ่น ลงในอิเล็กโทรไลต์ แล้วต่อเข้ากับขั้วของแบตเตอรี่ พบว่า

แผ่นโลหะท้ังสองจะท าหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าบวก และขั้วไฟฟ้าลบ

3. การน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์

สนามไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าบวก และขั้วไฟฟ้าลบ จะมีผลท าให้

อิเล็กโทรไลต์ แตกตัวเป็นไอออนบวก และไอออนลบ ไอออนบวกเคลื่อนท่ี

ไปยังขั้วไฟฟ้าลบ และไอออนลบเคลื่อนที่ไปยังขั้วไฟฟ้าบวก แสดงว่า

กระแสไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต ์จะเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าบวก

(ไอออนบวก) และประจุไฟฟ้าลบ (ไอออนลบ)

3. การน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์

กล่าวโดยสรุป กระแสไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์ เกิดจากการเคลื่อนที่ของ

ไอออนบวกและไอออนลบ

3. การน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์

ภาพตัวอย่างการน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์

4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส

หลอดบรรจุแก๊ส (gas - filled tube) เป็นอุปกรณ์ที่

ท าให้อากาศหรือแก๊สน าไฟฟ้าได้กระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส เกิดจากการ

เคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนบวก

4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส

การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส มีลักษณะ ดังน้ี

1. หลอดบรรจุแก๊ส เป็นอุปกรณ์ที่สามารถท าให้แก๊ส ซึ่งปกติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีน าไฟฟ้าได้

2. หลอดบรรจุแก๊ส เป็นหลอดแก้วที่สูบอากาศภายในออก และบรรจุแก๊สบางชนิดเข้าไป เช่น ไฮโดรเจน นีออน อาร์กอนหรือไอปรอท ลงไปในปริมาณเล็กน้อย ท าให้ความดันของแก๊สในหลอดแก้วต่ ากว่า ความดันบรรยากาศมาก ท าให้โมเลกุลของแก๊สสามารถแตกตัวได้ง่าย เมื่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองของหลอดบรรจุแก๊ส ต่อกับแหลง่ก าเนิดไฟฟ้ากระแสตรงความต่างศักย์สูง

4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส

3. ถ้าต่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองของหลอดบรรจุแก๊สกับแหล่งก าเนิดไฟฟ้า

กระแสตรงความต่างศักย์สูง จะเกิดสนามไฟฟ้าที่ท าให้โมเลกุลของแก๊สแตก

ตัวเป็นไอออนบวกและอิเล็กตรอนอิสระ โดยที่ไอออนบวกจะเคลื่อนที่ไปยัง

ขั้วไฟฟ้าลบ เพื่อรับอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่ไปยัง

ขั้วไฟฟ้าบวก แสดงว่า กระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส จะเกิดจากการ

เคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอสิระและไอออนบวก

4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส

กล่าวโดยสรุป กระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส เกิดจากการเคลื่อนที่ของ

อิเล็กตรอนอสิระและไอออน

4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส

ภาพตัวอย่างการน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส

5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า

การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า มีลักษณะดังนี้

1. โครงสร้างของสารกึ่งตัวน าบริสุทธิ์ เช่น ซิลิคอนบริสุทธ์ิ พบว่า

เวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมจะมีพันธะกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของ

อะตอมข้างเคียง จึงไม่มีอิเล็กตรอนอิสระ ดังรูป

5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า

โครงสร้างของสารกึ่งตัวน าบริสุทธิ์

5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า

2. ถ้าให้สนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงมากพอแก่สารกึ่งตัวน าบริสุทธ์ จะท าให้

อิเล็กตรอนบางตัวใน พันธะหลุดออกมากลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ และเกิดที่

ว่าง เรียกว่า "โฮล (Hole)" โดยทีโ่ฮลจะมีพฤติกรรมคล้ายกับอนุภาคท่ีมี

ประจุบวก

5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า

อิเล็กตรอนอิสระ และ"โฮล (Hole)”

5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า

3. แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้า ท าให้อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ในทิศตรงข้ามกับ

สนามไฟฟ้า และโฮล เคลื่อนที่ในทิศเดียวกับสนามไฟฟ้า แสดงว่า การน า

ไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอสิระและโฮล

5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า

สรุปได้ว่า กระแสไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า เกิดจากการเคลื่อนที่ของ

อิเล็กตรอนอสิระและโฮล

หนังสือสารอ้างอิง

นิรันดร์ สุวรัตน์. ฟิสิกส์ ม.6 เล่ม 1-2. ส านักพิมพ์ พ.ศ. พัฒนา : กรุงเทพฯ, 2552.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์

เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6. โรงพิมพ์คุรุสภา : กรุงเทพ, 2554. http://weerajit15.blogspot.com/p/blog-page.html

http://www.vcharkarn.com/lesson/view.php?id=1207