ในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง คุณเคยเห็นแสงวาบบนท้องฟ้าหรือไม่? สิ่งนี้เรียกว่า 'สายฟ้า' และเป็นตัวอย่างของพลังงานไฟฟ้า เป็นการปล่อยกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศที่มองเห็นได้ซึ่งเคลื่อนที่ระหว่างเมฆหรือจากเมฆสู่พื้นดิน เมื่อฟ้าแลบทำให้อากาศร้อนขึ้น มันจะสร้างคลื่นกระแทกที่ทำให้เกิดเสียงฟ้าร้อง
ในบทเรียนนี้ เราจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับ:
พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานจลน์ชนิดหนึ่งที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า อนุภาคที่มีประจุเหล่านี้เรียกว่าอิเล็กตรอน ปริมาณพลังงานขึ้นอยู่กับความเร็วของประจุ ยิ่งเคลื่อนที่เร็วเท่าใด พลังงานไฟฟ้าก็ยิ่งมีมากขึ้นเท่านั้น ลองนึกภาพว่าประจุไฟฟ้าถูกแทนด้วยลูกบอลที่ขว้างไปที่หน้าต่าง ถ้าคุณขว้างลูกบอลเร็วมาก มันจะมีพลังงานมากขึ้นเพื่อทำลายหน้าต่าง ถ้าคุณไม่ขว้างบอลเร็ว มันจะไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะทำให้หน้าต่างแตกได้
สายไฟใช้ในการส่งและกระจายพลังงานไฟฟ้า
ไฟฟ้าเป็นพลังงานชนิดหนึ่งที่มาจากพลังงานไฟฟ้า
พลังงานจลน์คือพลังงานของวัตถุที่เคลื่อนที่
รถไฟฟ้าใช้ไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้า ขับเคลื่อนล้อและให้การเคลื่อนที่
ตัวอย่างของพลังงานไฟฟ้าได้แก่:
พลังงานไฟฟ้าอาจเป็นพลังงานศักย์หรือพลังงานจลน์ก็ได้ เป็นผลมาจากการไหลของประจุไฟฟ้า พลังงานสามารถถูกมองว่าเป็นงานที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายวัตถุหรืออยู่ภายใต้บังคับ ลองยกตัวอย่างแบตเตอรี่ - ในแบตเตอรี่ พลังงานไฟฟ้ามักเป็นพลังงานศักย์จนกว่าจะใช้แรงบางอย่างเพื่อทำให้อนุภาคที่มีประจุทำงานและกลายเป็นพลังงานจลน์ เมื่อคุณเปิดไฟที่บ้าน พลังงานศักย์จะเคลื่อนที่ไปตามสายไฟและเปลี่ยนเป็นพลังงานแสงและความร้อน
ก่อนที่พลังงานไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังผู้ใช้ปลายทาง พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดคือพลังงานศักย์ เมื่อแปลงจากพลังงานศักย์แล้ว เราสามารถเรียกพลังงานไฟฟ้าว่าเป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้เสมอ เช่น แสง ความร้อน การเคลื่อนที่ เป็นต้น
ทีนี้ มาดูคำศัพท์สำคัญอีกสองคำที่เกี่ยวข้องกับพลังงานไฟฟ้า นั่นคือ ประจุไฟฟ้า สนามไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า
ประจุไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของสสารที่นำพาโดยอนุภาคของอะตอมบางชนิด (เช่น อิเล็กตรอนและโปรตอน) ซึ่งควบคุมว่าอนุภาคเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างไร ประจุไฟฟ้าสามารถเป็นค่าบวกหรือค่าลบ เกิดขึ้นในหน่วยที่ไม่ต่อเนื่องกัน และไม่มีการสร้างหรือทำลาย มันทำให้เกิดแรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างอนุภาค วัตถุที่มีประจุเหมือนกันจะผลักกันและวัตถุที่มีประจุตรงข้ามจะดึงดูดกัน กฎของคูลอมบ์กำหนดขนาดของแรงดึงดูดหรือแรงผลัก
สนามไฟฟ้าคือสนามทางกายภาพที่ล้อมรอบอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าและออกแรงบนอนุภาคที่มีประจุอื่นๆ ทั้งหมดในสนาม ไม่ว่าจะดึงดูดหรือขับไล่พวกมัน
กระแสไฟฟ้าคือการไหลของประจุไฟฟ้าในวงจร เป็นอัตราการไหลของประจุไฟฟ้าผ่านจุดที่กำหนดในวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้ามีหน่วยวัดเป็นคูลอมบ์ต่อวินาที และหน่วยที่ใช้กันทั่วไปคือแอมแปร์ (amp, A)
ภาพประกอบต่อไปนี้แสดงอนุภาคที่มีประจุลบซึ่งเคลื่อนที่ผ่านเส้นลวดในวงจรไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
พลังงานไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นเมื่อพลังงานกลถูกควบคุมและใช้เพื่อหมุนกังหัน พลังงานกลในการหมุนกังหันสามารถมาจากแหล่งต่างๆ รวมถึงน้ำที่ตกลงมา ลมหรือไอน้ำจากความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์หรือจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล
ตัวอย่างเช่น:
ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ พลังงานนิวเคลียร์จะทำให้น้ำร้อนขึ้นเป็นไอน้ำ ไอน้ำถูกใช้เพื่อหมุนใบพัดกังหัน ซึ่งจะยิงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อให้ประจุไฟฟ้าเป็นพลังงาน
ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ น้ำที่ตกลงมาจะถูกใช้เพื่อหมุนใบพัดของกังหัน ใบมีดหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า
พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่ผลิตโดยตรงจากดวงอาทิตย์ พลังงานแสงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าหรือใช้เพื่อให้ความร้อนแก่อากาศ น้ำ หรือของเหลวอื่นๆ
ในกังหันลม พลังงานลมจะเปลี่ยนใบพัดของกังหัน ซึ่งคุณเดาถูกแล้ว! – ทำให้ไดนาโมสร้างพลังงานไฟฟ้า
ด้านล่างเป็นภาพของกังหันลม:
หน่วยพื้นฐานของพลังงานไฟฟ้าคือจูล
หน่วยของพลังงานไฟฟ้าเชิงพาณิชย์คือกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh)
พลังงานไฟฟ้าสามารถแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ เช่น พลังงานความร้อน พลังงานแสง การเคลื่อนที่ เป็นต้น ตัวอย่างที่รู้จักกันดี ได้แก่
คุณนึกถึงตัวอย่างอื่นของการเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ไหม
