การนำไฟฟ้า (Conductivity)
-
Upload
somporn-laothongsarn -
Category
Documents
-
view
15.944 -
download
0
Transcript of การนำไฟฟ้า (Conductivity)
![Page 1: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/1.jpg)
![Page 2: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/2.jpg)
วัตถุใดที่ได้รับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนแล้วอิเล็กตรอนท่ีถูกถ่ายโอนไป
สามารถเคลื่อนที่ไปตลอดเนื้อวตัถุได้ง่าย คืออิเล็กตรอนมีอิสระในการ
เคลื่อนที่ในวัตถุนั้น เรียกวัตถุที่มีสมบัติเช่นนั้นว่า ตัวน าไฟฟ้า (electrical conductor) หรือเรียกสั้นๆ ว่า ตัวน า (conductor) ดังนัน้การน าไฟฟ้า หมายถึง การที่วัตถุสามารถยอมให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านเนือ้วัตถุได้ ซึ่ง
สมบัตินี้จะตรงกันข้ามกับฉนวน (insulator) ซึ่งไม่ยอมให้ประจุไฟฟ้าไหลผ่าน (electrical insulator)
![Page 3: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/3.jpg)
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.
![Page 4: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/4.jpg)
รูป ก. การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสสระในตัวน าโลหะ
แบบไร้ระเบียบไม่มีทิศทางแน่นอน
![Page 5: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/5.jpg)
แต่เมื่อท าให้มีสนามไฟฟ้า (E) ภายในโลหะนัน้ แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้าจะท าให้อิเล็กตรอนอิสระมีการเคลื่อนที่ลัพธ์ในทิศทางตรงกันข้าม
กับสนามไฟฟ้า เรียกว่า ความเร็วลอยเลื่อน (drift velocity ; v) ดังรูป ข. ท าให้มีกระแสไฟฟ้าในโลหะ ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในโลหะจึงเกิดการ
เคลื่อนที่ด้วยความเร็วลอยเลื่อนของอิเล็กตรอนอิสระ
![Page 6: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/6.jpg)
รูป ข. การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสสระในตัวน าโลหะ
ภายหลังกระตุ้นด้วยสนามไฟฟ้า
![Page 7: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/7.jpg)
1. การน าไฟฟ้าในโลหะ
ภาพตัวอย่างการน าไฟฟ้าในโลหะ
![Page 8: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/8.jpg)
2. การน าไฟฟ้าในหลอดสญุญากาศ
หลอดสุญญากาศ เป็นหลอดแก้วที่สูบอากาศภายในออกเกือบหมด ภายใน
หลอดมีขั้วส าหรับให้ เล็กตรอน เรียกว่า แคโทด (cathode) ส่วน
ขั้วส าหรับรับอิเล็กตรอน เรียกว่า แอโนด (anode) โดยปกติมัก
มีรูปร่างเป็นแผ่นโลหะธรรมดา เรียกว่า เพลต (plate)
![Page 9: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/10.jpg)
2. การน าไฟฟ้าในหลอดสญุญากาศ
กล่าวโดยสรุป กระแสไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ เกิดจากการเคลื่อนที่ของ
อิเล็กตรอนอสิระ
![Page 11: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/11.jpg)
2. การน าไฟฟ้าในหลอดสญุญากาศ
ภาพตัวอย่างการน าไฟฟ้าในหลอดสุญญากาศ
![Page 12: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/12.jpg)
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
![Page 13: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/13.jpg)
3. การน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์
สนามไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าบวก และขั้วไฟฟ้าลบ จะมีผลท าให้
อิเล็กโทรไลต์ แตกตัวเป็นไอออนบวก และไอออนลบ ไอออนบวกเคลื่อนท่ี
ไปยังขั้วไฟฟ้าลบ และไอออนลบเคลื่อนที่ไปยังขั้วไฟฟ้าบวก แสดงว่า
กระแสไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต ์จะเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าบวก
(ไอออนบวก) และประจุไฟฟ้าลบ (ไอออนลบ)
![Page 14: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/14.jpg)
3. การน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์
กล่าวโดยสรุป กระแสไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์ เกิดจากการเคลื่อนที่ของ
ไอออนบวกและไอออนลบ
![Page 15: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/15.jpg)
3. การน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์
ภาพตัวอย่างการน าไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์
![Page 16: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/16.jpg)
4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส
หลอดบรรจุแก๊ส (gas - filled tube) เป็นอุปกรณ์ที่
ท าให้อากาศหรือแก๊สน าไฟฟ้าได้กระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส เกิดจากการ
เคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนบวก
![Page 17: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/17.jpg)
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
![Page 18: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/18.jpg)
4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส
3. ถ้าต่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองของหลอดบรรจุแก๊สกับแหล่งก าเนิดไฟฟ้า
กระแสตรงความต่างศักย์สูง จะเกิดสนามไฟฟ้าที่ท าให้โมเลกุลของแก๊สแตก
ตัวเป็นไอออนบวกและอิเล็กตรอนอิสระ โดยที่ไอออนบวกจะเคลื่อนที่ไปยัง
ขั้วไฟฟ้าลบ เพื่อรับอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่ไปยัง
ขั้วไฟฟ้าบวก แสดงว่า กระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส จะเกิดจากการ
เคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอสิระและไอออนบวก
![Page 19: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/19.jpg)
4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส
กล่าวโดยสรุป กระแสไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส เกิดจากการเคลื่อนที่ของ
อิเล็กตรอนอสิระและไอออน
![Page 20: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/20.jpg)
4. การน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส
ภาพตัวอย่างการน าไฟฟ้าในหลอดบรรจุแก๊ส
![Page 21: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/21.jpg)
5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า
การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า มีลักษณะดังนี้
1. โครงสร้างของสารกึ่งตัวน าบริสุทธิ์ เช่น ซิลิคอนบริสุทธ์ิ พบว่า
เวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมจะมีพันธะกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของ
อะตอมข้างเคียง จึงไม่มีอิเล็กตรอนอิสระ ดังรูป
![Page 22: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/22.jpg)
5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า
โครงสร้างของสารกึ่งตัวน าบริสุทธิ์
![Page 23: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/23.jpg)
5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า
2. ถ้าให้สนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงมากพอแก่สารกึ่งตัวน าบริสุทธ์ จะท าให้
อิเล็กตรอนบางตัวใน พันธะหลุดออกมากลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ และเกิดที่
ว่าง เรียกว่า "โฮล (Hole)" โดยทีโ่ฮลจะมีพฤติกรรมคล้ายกับอนุภาคท่ีมี
ประจุบวก
![Page 24: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/24.jpg)
5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า
อิเล็กตรอนอิสระ และ"โฮล (Hole)”
![Page 25: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/25.jpg)
5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า
3. แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้า ท าให้อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ในทิศตรงข้ามกับ
สนามไฟฟ้า และโฮล เคลื่อนที่ในทิศเดียวกับสนามไฟฟ้า แสดงว่า การน า
ไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอสิระและโฮล
![Page 26: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/26.jpg)
5. การน าไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า
สรุปได้ว่า กระแสไฟฟ้าในสารกึ่งตัวน า เกิดจากการเคลื่อนที่ของ
อิเล็กตรอนอสิระและโฮล
![Page 27: การนำไฟฟ้า (Conductivity)](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050808/55a35c791a28ab1d7d8b480f/html5/thumbnails/27.jpg)
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