กำเนิดของกระแสไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้านเรือน
ในเชิงวิศวกรรมแล้ว กระแสไฟฟ้าเกิดจากการเหนี่ยวนำของเส้นตัวนำที่วิ่งตัดผ่านสนามแม่เหล็กทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในตัวนำ ลองจินตนาการว่าถ้าเราวางแม่เหล็กขั้วเหนือไว้ข้างหน้าเราและเอาแม่เหล็กขั้วใต้ไว้ฝั่งเดียวกับเรา เพื่อให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กพุ่งเข้าเรา (จากขั้วเหนือไปขั้วใต้) จากนั้นเราเอาแท่งตัวนำขนาดประมาณแท่งดินสอวางแนวขวางแล้วกวาดตรงช่องระหว่างขั้วแม่เหล็กทั้งสองจากบนลงล่าง เพื่อให้แท่งตัวนำวิ่งตัดผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดกระแสไฟฟ้าที่พยายามไหลจากปลายด้านขวาไปยังปลายด้านซ้ายของตัวนำ
แท่งตัวนำไฟฟ้าวิ่งตัดผ่านสนามแม่เหล็กจากบนลงล่าง
จากรูปแท่งตัวนำไฟฟ้าเปรียบเสมือนท่อน้ำที่พยายามดูดน้ำจากปลายด้านขวาแล้วพ่นไปยังปลายด้านซ้าย ยิ่งตัวนำไฟฟ้าวิ่งตัดเส้นแรงแม่เหล็กมากเส้นเท่าไหร่ (ตอนวิ่งผ่านบริเวณขั้วแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีความเข้มข้นของเส้นแรงแม่เหล็กสูง หรือวิ่งด้วยความเร็วสูง) แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งสูง ทำให้ปลายด้านซ้ายมีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าปลายด้านขวา ในทางกลับกันถ้าเรากวาดแท่งตัวนำไฟฟ้าจากล่างขึ้นบน กระแสไฟฟ้าจะพยายามไหลจากปลายด้านซ้ายไปยังปลายด้านขวา ทำให้แรงดันไฟฟ้าปลายด้านขวาสูงกว่าปลายด้านซ้าย
เพื่อให้เกิดความต่อเนื่องในการสร้างกระแสไฟฟ้า ลองจินตนาการว่าถ้าเราเอาทรงกระบอกขนาดความยาวพอๆกับแท่งตัวนำไฟฟ้าวางไว้ข้างหน้าเราตามขวาง จากนั้นนำแท่งตัวนำไฟฟ้าติดตามแนวขวางของทรงกระบอกแล้วทำการหมุนทรงกระบอกในทิศทางออกจากตัวเรา แท่งตัวนำไฟฟ้าจะเคลื่อนออกจากตัวเราจากบนลงล่าง ทำให้กระแสไฟฟ้าพยายามจะไหลจากปลายด้านขวาไปยังปลายด้านซ้าย จากนั้นแท่งตัวนำไฟฟ้าจะเคลื่อนที่เข้าหาตัวเราจากล่างขึ้นบนทำให้กระแสไฟฟ้าพยายามไหลจากปลายด้านซ้ายไปยังปลายด้านขวา
ถ้าเรานำเอาโหลดมาต่อ เช่น หลอดไฟฟ้า หลอดไฟจะสว่างมากที่สุดเมื่อแท่งตัวนำไฟฟ้าวิ่งผ่านขั้วแม่เหล็ก ดังนั้นในหนึ่งรอบของการหมุนทรงกระบอกหลอดไฟจะสว่างสองครั้ง ครั้งแรกบริเวณใกล้ขั้วเหนือแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าไหลจากปลายด้านขวาไปยังปลายด้านซ้ายของแท่งตัวนำผ่านหลอดไฟฟ้าแล้วกลับไปครบวงจรที่ปลายด้านขวา และครั้งที่สองบริเวณใกล้ขั้วใต้ของแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าไหลจากปลายด้านซ้ายไปยังปลายด้านขวาของแท่งตัวนำผ่านหลอดไฟฟ้าแล้วกลับไปครบวงจรที่ปลายด้านซ้าย
แท่งตัวนำไฟฟ้าหมุนเป็นวงกลมตัดผ่านสนามแม่เหล็ก
ถ้าเรากำหนดให้การวัดค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าระหว่างปลายด้านซ้ายกับปลายด้านขวาของแท่งตัวนำไฟฟ้า ให้ Vm เป็นขนาดแรงดันไฟฟ้าสูงสุด จะได้ว่าแรงดันเป็นบวกมากที่สุด (+Vm) เมื่อตัวนำไฟฟ้าวิ่งผ่านขั้วเหนือของแม่เหล็ก และแรงดันไฟฟ้าเป็นลบมากที่สุด (-Vm) เมื่อตัวนำไฟฟ้าวิ่งผ่านขั้วใต้ของแม่เหล็ก
ถ้าเราให้ทรงกระบอกหมุนรอบ 360 องศา โดยให้ตำแหน่งที่แท่งตัวนำไฟฟ้าอยู่บนสุดเป็น 0 องศา จะได้ว่าแรงดันไฟฟ้าในแต่ละตำแหน่งองศาการหมุนมีค่าเท่ากับ Vm sin(t) เมื่อ t คือตำแหน่งองศาการหมุน (แรงดันไฟฟ้าเป็นบวกมากที่สุดเมื่อ t = 90 องศา และแรงดันไฟฟ้าเป็นลบมากที่สุดเมื่อ t = 270 องศา หรือมุมเดียวกับ -90 องศา) ซึ่งถ้าเราหมุนทรงกระบอกอย่างต่อเนื่องจะได้แรงดันไฟฟ้าเป็นรูปคลื่น Sine Wave และอัตรารอบการหมุนใน 1 วินาทีคือความถี่ (Hz) นั่นเอง
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
