เครื่องใช้ไฟฟ้า

เครื่องใช้ไฟฟ้า คือ อุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานรูปอื่น เพื่อนำไปใช้ในชีวิตประจำวัน ได้แก่

1. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้แสงสว่าง

2. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้ความร้อน

3. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานกล

4. เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้พลังงานเสียง

นอกจากนี้ยังมีเครื่องใช้ไฟฟ้าที่สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปอื่นหลายรูปในเวลาเดียวกัน

16.3.1 เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้แสงสว่าง

หลอดไฟ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสว่างให้เราสามารถมองเห็นสิ่งต่างๆ ได้ ซึ่ง โธมัส เอดิสัน เป็นผู้ประดิษฐ์หลอดไฟเป็นครั้งแรก โดยใช้คาร์บอนเส้นเล็กๆ เป็นไส้หลอดและได้มีการพัฒนาเรื่อยมาเป็นลำดับ

รูป หลอดไฟของเอดิสัน

รูป พัฒนาการของหลอดไฟฟ้า

ประเภทของหลอดไฟ

1. หลอดไฟฟ้าธรรมดา มีไส้หลอดที่ทำด้วยลวดโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูง เช่น ทังสเตนเส้นเล็กๆ ขดเอาไว้เหมือนขดลวดสปริงภายในหลอดแก้วสูบอากาศออกหมดแล้วบรรจุก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน (Ar) ไว้ ก๊าซนี้ช่วยป้องกันไม่ให้หลอดไฟฟ้าดำ ลักษณะของหลอดไฟเป็นดังรูป

รูป ส่วนประกอบของหลอดไฟฟ้าแบบเขี้ยว

หลักการทำงานของหลอดไฟฟ้าธรรมดา

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไส้หลอดซึ่งมีความต้านทานสูง พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ทำให้ไส้หลอดร้อนจัดจนเปล่งแสงออกมาได้ การเปลี่ยนพลังงานเป็นดังนี้

พลังงานไฟฟ้า >>>พลังงานความร้อน >>>พลังงานแสง

2. หลอดเรื่องแสง หรือ หลอดฟลูออเรสเซนต์ (fluorescent) เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงสว่าง ซึ่งมีการประดิษฐ์ในปี ค.ศ. 1938 โดยมีรูปร่างหลายแบบ อาจทำเป็นหลอดตรง สั้น ยาว ขดเป็นวงกลมหรือครึ่งวงกลม เป็นต้น

ส่วนประกอบของหลอดเรืองแสง

ตัวหลอดมีไส้โลหะทังสเตนติดอยู่ที่ปลายทั้ง 2 ข้าง ของหลอดแก้ว ซึ่งผิวภายในของหลอดฉาบด้วยสารเรื่องแสง อากาศในหลอดแก้วถูกสูบออกจนหมดแล้วใส่ไอปรอทไว้เล็กน้อย ดังรูป

 

รูป หลอดเรืองแสง


อุปกรณ์ที่ใช้เพื่อให้หลอดเรืองแสงทำงาน

1. สตาร์ตเตอร์ (starter) ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์อัตโนมัติในขณะหลอดเรืองแสง ยังไม่ติดและหยุดทำงานเมื่อหลอดติดแล้ว

2. แบลลัสต์ (Ballast) ทำหน้าที่เพิ่มความต่างศักย์ เพื่อให้หลอดไฟเรืองแสงติดในตอนแรกและทำหน้าที่ ควบคุมกระแสไฟฟ้าที่ผ่านหลอด ให้ลดลงเมื่อหลอดติดแล้ว

รูป สตาร์ตเตอร์และแบลลัสต์

การใช้หลอดเรืองแสงต้องต่อวงจรเข้ากับสตาร์ตเตอร์และแบลลัสต์ แล้วจึงต่อเข้ากับสายไฟฟ้าในบ้าน

รูป ก. การต่อวงจรไฟฟ้าของหลอดเรืองแสง

ข. แผนภาพวงจรไฟฟ้าของรูป ก.

หลักการทำงานของหลอดเรืองแสง

เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไส้หลอดจะทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น ความร้อนที่เกิดทำให้ปรอทที่บรรจุไว้ในหลอดกลายเป็นไอมากขึ้น เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไอปรอทได้จะคายพลังงานไฟฟ้าให้ไอปรอท ทำให้อะตอมของไอปรอทอยู่ในภาวะถูกกระตุ้น และอะตอมปรอทจะคายพลังงานออกมาเพื่อลดระดับพลังงานของตนในรูปของรังสีอัลตราไวโอเลต เมื่อรังสีดังกล่าวกระทบสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ที่ผิวในของหลอดเรืองแสงนั้นก็จะเปล่งแสงได้ โดยให้แสงสีต่างๆ ตามชนิดของสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ภายในหลอดนั้น เช่น แคดเมียมบอเรทจะให้แสงสีชมพู ซิงค์ซิลิเคทให้แสงสีเขียว แมกนีเซียมทังสเตนให้แสงสีขาวอมฟ้า และยังอาจผสมสารเหล่านี้เพื่อให้ได้สีผสมที่แตกต่างออกไปอีกด้วย

ข้อดีของหลอดเรืองแสง

1. มีประสิทธิภาพสูงกว่าหลอดไฟฟ้าธรรมดา เสียค่าไฟฟ้าเท่ากัน แต่ได้ไฟที่สว่างกว่า

2. ให้แสงที่เย็นตา กระจายไปทั่วหลอด ไม่รวมเป็นจุดเหมือนหลอดไฟฟ้าธรรมดา

3. อาจจัดสีของแสงแปรเปลี่ยนได้ โดยการเปลี่ยนชนิดสารเรืองแสง

4. อุณหภูมิของหลอดเรืองแสงไม่สูงเท่ากับหลอดไฟธรรมดาขณะทำงาน


3.
หลอดนีออน หรือหลอดไฟโฆษณา เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสว่าง มีลักษณะเป็นหลอดแก้วที่ถูกลนไฟ ดัดเป็นรูปหรืออักษรต่างๆ สูบอากาศออกเป็นสูญญากาศ แล้วใส่ก๊าซบางชนิดที่ให้แสงสีต่างๆ ออกมาได้ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านหลอดชนิดนี้ไม่มีไส้หลอดไฟ แต่ใช้ขั้วไฟฟ้าทำด้วยโลหะติดอยู่ที่ปลายทั้ง 2 ข้าง แล้วต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูงประมาณ 10,000 โวลต์ ซึ่งมีความต่างศักย์ที่สูงมาก จะทำให้ก๊าซที่บรรจุไว้ในหลอดเกิดการแตกตัวเป็นนีออนและนำไฟฟ้าได้ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซเหล่านี้จะทำให้ก๊าซร้อนติดไฟให้แสงสีต่างๆ ได้

ตัวอย่างก๊าซชนิดต่างๆ ที่บรรจุในหลอดโฆษณา

ก๊าซนีออน ให้แสงสีแดง

ก๊าซฮีเลียม ให้แสงสีชมพู

ก๊าซอาร์กอน ให้แสงสีขาวอมน้ำเงิน และถ้าใช้ก๊าซต่างๆ ผสมกันก็จะได้สีต่างๆ ออกไป


ข้อแนะนำการใช้หลอดไฟอย่างประหยัด

1. ใช้หลอดเรืองแสงจะให้แสงสว่างมากกว่าหลอดธรรมดาประมาณ 4 เท่า เมื่อใช้พลังงานไฟฟ้าเท่ากัน และอายุการใช้งานจะทนกว่าประมาณ 8 เท่า

2. ใช้แสงสว่างให้เหมาะกับการใช้งาน ที่ใดต้องการแสงสว่างไม่มากนักควรติดไฟน้อยดวง

3. ทำความสะอาดโป๊ะไฟ จะให้แสงสว่างเต็มที่

4. ปิดไฟทุกครั้งที่ไม่จำเป็นต้องใช้