พลังงานเป็นสิ่งที่มีอยู่แล้วตามธรรมชาติ และมีความเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด เพื่อใช้ในการดำเนินชีวิตในแต่ละวัน โดยเฉพาะพลังงานจากไฟฟ้า ที่ถูกใช้เป็นจำนวนมากในแต่ละวัน โดยการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ผ่านตัวนำไฟฟ้า ซึ่งส่วนใหญ่จะทำจากวัสดุที่เป็นโลหะ และนำไฟฟ้าได้ดีอย่างทองแดงหรืออะลูมิเนียม
การนำไฟฟ้า คือความสามารถที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำไฟฟ้า จะมีค่าต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้าอยู่ทุกตัวนำ ค่านี้มีชื่อเรียกกว่า ค่าความต้านทาน โดยนำโลหะแต่ละชนิดไปทดลองหาค่าการนำไฟฟ้า โดยให้อุณหภูมิ พื้นที่หน้าตัด และความยาวที่เท่ากัน ผลปรากฎว่า โลหะแต่ละชนิด จะมีค่าการนำไฟฟ้าแตกต่างกัน เนื่องจากคุณสมบัติบางประการ ที่โลหะแต่ละชนิดนั้นๆ มีอยู่ นั่นก็คือ สภาพการต้านทานไฟฟ้า สภาพต้านทานไฟฟ้า คือปริมาณการวัดของการต่อต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าในวัสดุ ค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าต่ำบ่งชี้ว่า วัสดุยินยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้ง่าย หน่วยในระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศของสภาพต้านทานไฟฟ้าคือ โอห์ม เมตร (Ωm)
ตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด คือความสามารถของวัสดุในการส่งผ่านกระแสไฟฟ้าซึ่งเกิดจากการไหลของประจุ วัสดุที่มีความต้านทานต่ำ มีอิเล็กตรอนอิสระอยู่มากกว่าวัสดุอื่นๆ จะสามารถนำไฟฟ้าได้ดี โดยวัสดุที่มีความต้านทานต่ำที่สุด และนำไฟฟ้าได้ดีที่สุดก็คือ โลหะเงิน รองลงมาคือ ทองแดง ทองคำ และอะลูมิเนียม ตามลำดับ โดยมีค่าความต้านทานดังนี้
Material | Resistivity(ohm•meter) |
เงิน | 1.59 x 10-8 |
ทองแดง | 1.7 x 10-8 |
ทองคำ | 2.2 x 10-8 |
อะลูมิเนียม | 2.8 x 10-8 |
เงิน คือตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด แต่ไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้าที่นิยมใช้กันทั่วไป เนื่องจากเงินมีการกระจายของกระแสไฟฟ้าที่ไม่คงที่ โดยเฉพาะในกระแสไฟฟ้าที่มีความถี่สูง และที่สำคัญราคาค่อนข้างสูงหากเปรียบเทียบกับอลูมิเนียมและทองแดง ที่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าได้ใกล้เคียงกันอีกทั้งยังหมอง
ได้ง่าย เพราะมีความไวต่อการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ดังนั้น หากไม่ใช่อุปกรณ์พิเศษที่จำเพาะเจาะจงใช้โลหะเงินเป็นตัวนำไฟฟ้าอย่างพวกดาวเทียมหรือแผงวงจร โดยทั่วไปก็จะใช้วัสดุที่นำไฟฟ้าได้ดีรองลงมา นั่นคือทองแดง
ทองแดง คือโลหะที่ใช้กันมากที่สุดชนิดหนึ่งในการนำไฟฟ้า เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นง่ายต่อการพันหรือบัดกรี ซึ่งทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อจำเป็นต้องใช้สายไฟจำนวนมาก นิยมใช้ในงานส่งกระแสไฟฟ้าและการผลิตไฟฟ้า ใช้ในมอเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหม้อแปลงและบุชบาร์ เมื่อติดตั้งอย่างถูกต้อง จะเป็นโลหะที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสูงสุดในการผลิตไฟฟ้า นอกจากนี้ ทองแดงมักใช้เป็นตัวนำที่มีประสิทธิภาพในเครื่องใช้ในครัวเรือนและในอุปกรณ์ไฟฟ้าโดยทั่วไปสายไฟส่วนใหญ่จะด้วยชุบทองแดงเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ
ทองคำ เป็นตัวนำไฟฟ้าที่มีสมบัติที่ดีรองลงมาจากทองแดงนั้น แม้จะนำไฟฟ้าได้ดี และไม่เป็นสนิมเช่นเดียวกับโลหะอื่น แต่ก็มีราคาสูงเกินไป จึงถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์เฉพาะบางอย่างเท่านั้น โดยอาจจะใช้ในการชุบหรือเป็นเพียงส่วนประกอบเล็กๆ ในวัสดุอื่น
อะลูมิเนียม เป็นโลหะที่สามารถนำไฟฟ้าได้ดีเช่นกัน นอกจากนี้มันยังมีราคาถูกกว่าเงิน ทองแดง และทองคำด้วย แต่อะลูมิเนียมกลับไม่ได้รับความนิยมใช้เป็นวัสดุประกอบเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน เนื่องจากทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้ง่าย ซึ่งจะทำให้ผิวของมันค่อยๆ มีความต้านทานที่สูงขึ้น และส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งเป็นอันตรายต่อการใช้งาน โดยปกติอะลูมิเนียม นิยมใช้ในการนำส่งสายไฟทางไกล และการจ่ายไฟฟ้าแรงสูงบนโครงข่ายไฟฟ้า
ตัวนำไฟฟ้าที่ดีก็คือ วัสดุที่ไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย เพราะมีค่าความต้านทานไฟฟ้าต่ำ เมื่อนำมาเป็นตัวนำไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้าก็จะทำงานได้ตามปกติ แต่ถ้านำวัสดุที่ไฟฟ้าไหลผ่านได้ไม่ดี หรือมีความต้านทานไฟฟ้ามากมาต่อวงจรไฟฟ้า ไฟฟ้าก็จะไหลผ่านวงจรได้น้อยลง อุปกรณ์ไฟฟ้าอาจทำงานได้ไม่ดีหรืออาจไม่ทำงาน แต่ในบางครั้ง เราก็ต้องการใช้วัสดุที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง มาต่อวงจรไฟฟ้า เพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานความร้อน หรือเพื่อลดกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม
HOTLINE-061-417-5732
https://www.facebook.com/changfidotcom
Line: @changfi
ผู้เขียน มิ่งสุดา โสมะฐิติ
ช่างไฟดอทคอม
ช่างไฟที่ดีที่สุดในกรุงเทพฯ