วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย

ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร       นักเรียนเคยเห็นฟ้าแลบและฟ้าผ่าหรือไม่ ปรากฏการณ์ฟ้าแลบและฟ้าผ่าเกิดจากกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านก้อนเมฆและอากาศ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่กระแสไฟฟ้าไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในธรรมชาติเท่านั้น มนุษย์สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าขึ้นมาเพื่อใช้ประโยชน์ได้

เบนจามิน แฟรงคลิน ค้นพบไฟฟ้าขณะทดลองชักว่าวเวลาฟ้าผ่า        ไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่สามารถทำงานได้ เราใช้ประโยชน์จากกระแสไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้า โดยต่อสายไฟระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น พัดลม โทรทัศน์ วิทยุ เตารีด เมื่อเปิดสวิทช์แล้วเครื่องใช้ไฟฟ้าจะทำงานโดยเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปอื่น เช่น พลังงานแสง พลังงานเสียง พลังงานกล

วงจรไฟฟ้า       หมายถึง ทางเดินของกระแสไฟฟ้าซึ่งไหลมาจากแหล่งกำเนิดผ่านตัวนำ และเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโหลด แล้วไหลกลับไปยังแหล่งกำเนิดเดิม    จากปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าต่างๆ ที่เกิดขึ้น จะพบว่ามีสาเหตุมาจากการไหลของไฟฟ้า สายไฟทั่วไปทำด้วยลวดตัวนำ คือ โลหะทองแดงและอะลูมิเนียม อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนอิสระ ไม่ยึดแน่นกับอะตอม จึงเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ ถ้ามีประจุลบเพิ่มขึ้นในสายไฟ อิเล็กตรอนอิสระ 1 ตัวจะถูกดึงเข้าหาประจุไฟฟ้าบวก แล้วรวมตัวกับประจุไฟฟ้าบวกเพื่อเป็นกลาง ดังนั้น อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ เมื่อเกิดสภาพขาดอิเล็กตรอนจึงจ่ายประจุไฟฟ้าลบออกไปแทนที่ ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟจนกว่าประจุไฟฟ้าบวกจะถูกทำให้เป็นกลางหมด การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหรือการไหลของอิเล็กตรอนในสายไฟนี้เรียกว่า กระแสไฟฟ้า (Electric Current) สำหรับในตัวนำที่เป็นของแข็ง กระแสไฟฟ้าเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน โดยอิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วลบไปหาขั้วบวกเสมอ ในตัวนำที่เป็นของเหลวและก๊าซ กระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนกับโปรตอน โดยจะเคลื่อนที่เข้าหาขั้วไฟฟ้าที่มีประจุตรงข้าม ถ้าจะเรียกว่า กระแสไฟฟ้าคือการไหลของอิเล็กตรอนก็ได้ แต่ทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะตรงข้ามกับการไหลของอิเล็กตรอน วงจรไฟฟ้าประกอบด้วยส่วนที่สำคัญ 3 ส่วน คือ        1. แหล่งกำเนิดไฟฟ้า หมายถึง แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยังวงจรไฟฟ้า เช่นแบตเตอรี่        2. ตัวนำไฟฟ้า หมายถึง สายไฟฟ้าหรือสื่อที่จะเป็นตัวนำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้า ซึ่งต่อระหว่างแหล่งกำเนิดกับเครื่องใช้ไฟฟ้า         3. เครื่องใช้ไฟฟ้า หมายถึง เครื่องใช้ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่น ซึ่งจะเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า โหลด         สำหรับสวิตซ์ไฟฟ้านั้นเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า มีหน้าที่ในการควบคุมการทำงานให้มีความสะดวกและปลอดภัยมากยิ่งขึ้น ถ้าไม่มีสวิตซ์ไฟฟ้าก็จะไม่มีผลต่อการทำงานวงจรไฟฟ้าใดๆ เลย สัญลักษณ์แทนอุปกรณ์ไฟฟ้า        ตามที่เราได้รู้มาแล้วหลอดไฟฟ้าจะสว่างเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าผ่านได้ครบรอบ ซึ่งเราเรียกว่าจงจรไฟฟ้า ที่ประกอบไปด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งสามารถเขียนสัญญลักษณ์แทนได้ ดังนี้ อุปกรณ์ไฟฟ้า สัญญลักษณ์ ความหมาย ถ่านไฟฉายหรือเซลไฟฟ้า ขีดยาวแทนขั้วบวก ขีดสั้นแทนขั้วลบ  หรือ  หลอดไฟฟ้า มอเตอร์ ออดไฟฟ้า สวิทช์ สายไฟ เมื่อนำถ่านไฟฉาย สายไฟ หลอดไฟฟ้า มาต่อกันแล้ว หลอดไฟฟ้าสว่าง แสดงว่ามีกระแสไฟฟ้าผ่านหลอดไฟฟ้า โดยกระแสไฟฟ้ามีทิศทางจากขั้วบวกของถ่านไฟฉาย ผ่านสายไฟ และหลอดไฟฟ้า ไปยังขั้วลบของถ่านไฟฉาย จนครบวงจรแบบนี้เรียกว่า วงจรไฟฟ้าปิด (หลอดติด) แต่ถ้าต่อแล้วไม่ครบวงจรหลอดไฟฟ้าไม่สว่าง เรียกว่าวงจรไฟฟ้าเปิด (หลอดดับ) วงจรไฟฟ้าปิด        วงจรปิด คือวงจรที่กระแสไฟฟ้าไหลได้ครบวงจร ทำให้โหลดหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ในวงจรนั้นๆ ทำงาน วงจรไฟฟ้าเปิด        วงจรเปิด คือวงจรที่กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ครบวงจร ซึ่งเป็นผลทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ในวงจรไม่สามารถจ่ายพลังงาน ออกมาได้ สาเหตุของวงจรเปิดอาจเกิดจากสายหลุด สายขาด สายหลวม สวิตซ์ไม่ต่อวงจร หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าชำรุด เป็นต้น