ไฟฟ้าเดินทางผ่านกลวดทองแดงเป็นการไหลของประจุไฟฟ้า ซึ่งมีอิเล็กตรอนเป็นหลัก ทองแดงเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเนื่องจากมีโครงสร้างอะตอมซึ่งช่วยให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านได้ง่าย ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายทีละขั้นตอนว่ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดทองแดงได้อย่างไร:
อะตอมของทองแดงมีอิเล็กตรอนชั้นนอกที่เป็นอิสระหรือเกาะกันอย่างหลวมๆ (วาเลนซ์อิเล็กตรอน) อิเล็กตรอนเหล่านี้ไม่ได้เกาะติดแน่นกับอะตอมใดๆ และสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในโลหะ ในลวดทองแดงจะมี "ทะเล" ของอิเล็กตรอนอิสระที่สามารถเคลื่อนที่ไปทั่ววัสดุได้ แม้ว่าจะไม่มีแรงดันไฟฟ้าภายนอกก็ตาม
ไฟฟ้าคือการไหลของประจุไฟฟ้า ในโลหะเช่นทองแดง ประจุนี้ถูกพาไปโดยอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อย่างอิสระ เมื่อแรงดันไฟฟ้า (ความต่างศักย์ไฟฟ้า) ถูกจ่ายไปทั่วเส้นลวด มันจะสร้างสนามไฟฟ้าซึ่งออกแรงกับอิเล็กตรอนอิสระ
- แรงดันไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าคือแรงผลักดันที่ผลักอิเล็กตรอนผ่านเส้นลวด เหมือนกับแรงดันที่ส่งน้ำผ่านท่อ
- กระแสไฟฟ้า: กระแสไฟฟ้าคืออัตราที่อิเล็กตรอนไหลผ่านเส้นลวด โดยทั่วไปจะวัดเป็นแอมแปร์ (A)
เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า สนามไฟฟ้าภายในลวดทองแดงจะทำให้อิเล็กตรอนอิสระลอยไปทางขั้วบวกของแหล่งพลังงาน การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนนี้ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า
- ความเร็วดริฟท์: ในขณะที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่แบบสุ่มเนื่องจากพลังงานความร้อน สนามไฟฟ้าจะทำให้พวกมันมีการเคลื่อนที่ของตาข่ายในทิศทางเดียว การเคลื่อนที่สุทธิเฉลี่ยของอิเล็กตรอนนี้เรียกว่าความเร็วดริฟท์ และโดยทั่วไปจะค่อนข้างช้า
- ความเร็วของสัญญาณไฟฟ้า: ในขณะที่ความเร็วดริฟท์ช้า สนามไฟฟ้าจะแพร่กระจายผ่านเส้นลวดด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง ทำให้สามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าได้เกือบจะในทันที
เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านลวดทองแดง บางครั้งพวกมันจะชนกับอะตอมของทองแดง ทำให้เกิดความต้านทาน ความต้านทานคือการต่อต้านการไหลของอิเล็กตรอน และอาจทำให้พลังงานไฟฟ้าบางส่วนถูกแปลงเป็นความร้อน
- กฎของโอห์ม: กฎนี้กำหนดความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน (V) กระแส (I) และความต้านทาน (R) ในตัวนำ:
\[ V = ฉัน \คูณ R \]
สำหรับความต้านทานที่กำหนด กระแสจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น
ทองแดงมักใช้ในการเดินสายไฟฟ้าเนื่องจากมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากและมีความต้านทานต่ำเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ ส่วนใหญ่ ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการนำไฟฟ้าโดยมีการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด
6. กระแสสลับ (AC) กับกระแสตรง (DC)
- DC (กระแสตรง): ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง อิเล็กตรอนจะไหลไปในทิศทางเดียวจากขั้วลบไปยังขั้วบวก
- ไฟฟ้ากระแสสลับ (ไฟฟ้ากระแสสลับ): ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ทิศทางการไหลของอิเล็กตรอนจะสลับไปมา โดยทั่วไปที่ความถี่ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับภูมิภาค
สรุป
ในลวดทองแดง ไฟฟ้าเดินทางโดยการไหลของอิเล็กตรอนอิสระที่ถูกผลักโดยสนามไฟฟ้าที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้า อะตอมของทองแดงช่วยให้อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่โดยมีความต้านทานน้อยที่สุด ทำให้เป็นตัวนำที่ดีเยี่ยม กระแสไฟฟ้าคือการเคลื่อนที่สุทธิของอิเล็กตรอน ในขณะที่สนามไฟฟ้าแพร่กระจายอย่างรวดเร็วผ่านเส้นลวด ทำให้สามารถส่งสัญญาณไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว
HANGZHOU TONGGE ENERGY TECHNOLOGY CO.LTD เป็นผู้จัดจำหน่ายผลิตภัณฑ์เม็ดสีและการเคลือบจีนแบบมืออาชีพ ยินดีต้อนรับสู่การสอบถามเราที่ penny@yipumetal.com
