หน้าแรก เว็บบอร์ด หาเพื่อน Chat หาเพื่อน Line หาเพื่อน Skype Pic Post ตรวจหวย ควิซ Page คำนวณ คำคม คลิปวิดีโอ สเปซ เกม Play ไดอารี่ อัลบั้ม แต่งรูป กริตเตอร์ ดาวน์โหลดรูปจาก IG
 
ติดต่อเว็บไซต์ติดต่อโฆษณาแจ้ง Report เนื้อหาเงื่อนไขการให้บริการ
 
เข้าสู่ระบบ สมัครสมาชิก
 
เว็บบอร์ด บอร์ดต่างๆค้นหาสร้างบอร์ด ตั้งกระทู้ใหม่

กระแสไฟฟ้า

เนื้อหาโดย มดตัวน้อยตัวนิด

ในทางไฟฟ้า กระแส (current) หมายถึง กระแสไฟฟ้า (electric current) คือ การไหลของอิเล็กตรอน ตัวอย่างของกระแสไฟฟ้า ได้แก่ ปรากฏการณ์ฟ้าผ่า, ลมสุริยะ (ทำให้เกิดแสงเหนือ-แสงใต้) คนส่วนใหญ่คุ้นเคยกับกระแสไฟฟ้าในรูปของการไหลของอิเล็กตรอนในตัวนำ เช่นในโลหะเป็นต้น ในวิชาอิเล็กทรอนิกส์นั้น กระแสไฟฟ้าหมายถึงการไหลของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำและอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ตัวต้านทาน และยังหมายถึงการไหลของไอออนในแบตเตอรี่ และการไหลของโฮลภายในสารกึ่งตัวนำด้วย

นิยามของกระแสไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าคือ ปริมาณประจุไฟฟ้าที่เลื่อนไหลในวงจรไฟฟ้าต่อหน่วยวินาที เรียกว่า ปริมาณกระแสไฟฟ้าไหล แอมแปร์ คือประจุไฟฟ้า 1 คูลอมบ์ เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่หน้าตัดของขดลวดในเวลา 1 วินาที และหน่วยของกระแสไฟฟ้าเป็นแอมแปร์ เพื่อให้เป็นเกียรติแก่ อองเดร เอ็ม.แอมแปร์ (Andre Marie Ampere) นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส

ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า กับประจุไฟฟ้า

สัญลักษณ์ที่ใช้แทนปริมาณกระแสไฟฟ้า (ปริมาณประจุไฟฟ้า Q ที่ไหลต่อหน่วยเวลา T) คือ I ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ผ่านพื้นที่ภาคตัดขวางใดๆ (เช่น ภาคตัดขวางในลวดทองแดง) นิยามจาก ปริมาณประจุไฟฟ้าที่ผ่านพื้นที่ผิวในหน่วยเวลา

I = {Q \over T}

โดยที่Qเป็นปริมาณประจุที่ผ่านพื้นที่ผิวหนึ่งในช่วงเวลาTในสมการข้างบนเป็นค่ากระแสไฟฟ้าเฉลี่ยIถ้าเวลาTเข้าใกล้ศูนย์ สามารถเขียนความสัมพันธ์อีกแบบในรูปกระแสไฟฟ้าขณะใดขณะหนึ่ง (instantaneous current)

i (t) = {dq (t) \over dt} หรือผันกลับได้ q (t) = \int_{-\infty}^{t} i (x) \, dx

หน่วยของกระแสไฟฟ้าในระบบ SI คือ แอมแปร์ (ampere, A)

แอมแปร์

 
 

แอมแปร์ หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่า แอมป์ (สัญลักษณ์ : A) เป็นหน่วยวัดกระแสไฟฟ้า หรือปริมาณของประจุไฟฟ้าต่อวินาที แอมแปร์เป็นหน่วยฐานเอสไอ ตั้งชื่อตาม อ็องเดร-มารี อ็องแปร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส หนึ่งในผู้ค้นพบแม่เหล็กไฟฟ้า

นิยาม

แอมแปร์ คือกระแสคงที่ ซึ่งหากคงอยู่ในตัวนำเป็นเส้นตรงขนานกัน 2 ตัว ที่มีความยาวไม่จำกัด มีภาคตัดขวางที่เล็กมาก และวางห่างกัน 1 เมตร ในสุญญากาศ ก็จะก่อให้เกิดแรงระหว่างตำแหน่งทั้งสองนี้เท่ากับ 2×10–7 นิวตันต่อความยาว 1 เมตร

กระแสไฟฟ้า คือ อัตราเวลาของประจุ หรือปริมาณกระจัดของประจุไฟฟ้า หนึ่งแอมแปร์แทนค่าอัตราประจุ 1 คูลอมบ์ต่อวินาที

\mathrm{1 \,A= 1 \,C/s} \,

ค่าแอมแปร์ได้นิยามขึ้นครั้งแรก (เป็นหน่วยฐาน เช่นเดียวกัน หน่วยเมตร วินาที และกิโลกรัม) โดยไม่มีการอ้างอิงกับปริมาณของประจุ หน่วยของประจุ คือ คูลอมบ์ นั้น นิยามว่ามีค่าเท่ากับปริมาณประจุที่ถูกแทนที่ด้วยกระแส 1 แอมแปร์ ในเวลา 1 วินาที

หน่วยพหุคูณ

พหุคูณเอสไอสำหรับหน่วยแอมแปร์ (A)
พหุคูณย่อย   พหุคูณใหญ่
ค่าสัญลักษณ์ชื่อค่าสัญลักษณ์ชื่อ
10–1 A dA เดซิแอมแปร์ 101 A daA เดคาแอมแปร์
10–2 A cA เซนติแอมแปร์ 102 A hA เฮกโตแอมแปร์
10–3 A mA มิลลิแอมแปร์ 103 A kA กิโลแอมแปร์
10–6 A µA ไมโครแอมแปร์ 106 A MA เมกะแอมแปร์
10–9 A nA นาโนแอมแปร์ 109 A GA จิกะแอมแปร์
10–12 A pA พิโกแอมแปร์ 1012 A TA เทระแอมแปร์
10–15 A fA เฟมโตแอมแปร์ 1015 A PA เพตะแอมแปร์
10–18 A aA อัตโตแอมแปร์ 1018 A EA เอกซะแอมแปร์
10–21 A zA เซปโตแอมแปร์ 1021 A ZA เซตตะแอมแปร์
10–24 A yA ยอกโตแอมแปร์ 1024 A YA ยอตตะแอมแปร์
หน่วยที่นิยมใช้แสดงเป็นตัวหนา

ประจุไฟฟ้า

ประจุไฟฟ้า เป็นคุณสมบัติพื้นฐานถาวรหนึ่งของอนุภาคซึ่งเล็กกว่าอะตอม   (subatomic particle) เป็นคุณสมบัติที่กำหนด สารที่มีประจุไฟฟ้านั้นจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็จะได้รับผลกระทบจากสนามด้วยเช่นกัน ปฏิกิริยาตอบสนองระหว่างประจุและสนาม เป็นหนึ่งในสี่ของแรงพื้นฐาน เรียกว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้า

เนื้อหาโดยย่อ

ประจุไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของอนุภาคซึ่งเล็กกว่าอะตอม และมีค่าเป็นขั้นๆ ไม่ต่อเนื่อง สามารถระบุค่าในรูปของค่าประจุพื้นฐาน (elementary particle) e โดยอิเล็กตรอนมีค่าประจุ -1 โปรตอนมีค่าประจุ +1 ควาร์กมีค่าประจุเป็นเศษส่วน -1/3 หรือ 2/3 และอนุภาคต่อต้าน (antiparticle) ของอนุภาคดังกล่าวมีค่าประจุตรงกันข้าม นอกจากนั้นแล้วยังมีอนุภาคที่ประจุอื่นๆ อีก

ค่าประจุไฟฟ้าของวัตถุขนาดใหญ่ มีค่าเท่ากับผลรวมของประจุไฟฟ้าของอนุภาคที่เป็นองค์ประกอบ โดยปกติแล้วค่าประจุของวัตถุมีค่ารวมเท่ากับศูนย์ เนื่องจากตามธรรมชาติแล้วอะตอมหนึ่งๆ มีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากับโปรตอน ค่าประจุจึงหักล้างกันไป ส่วนกรณีที่ค่าประจุรวมไม่เท่ากับศูนย์นั้นมักจะเรียกว่าไฟฟ้าสถิตย์ แต่ในกรณีที่ผลรวมของค่าประจุเท่ากับศูนย์ แต่การกระจายตัวของประจุนั้นไม่สม่ำเสมอ จะเรียกวัตถุนั้นว่ามีขั้ว (polarized) หากประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง นั้นจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า

หน่วย SI ของประจุไฟฟ้ามีค่าเป็นคูลอมบ์ มีค่าประมาณ 6.24 x 10^{18} เท่าของค่าประจุพื้นฐาน ค่าคูลอมบ์นั้นกำหนดขึ้นโดยเท่ากับปริมาณของประจุทั้งหมดที่วิ่งผ่าน พื้นที่ตัดขวางของตัวนำที่มีกระแสไหลผ่าน 1 แอมแปร์ ในช่วงเวลา 1 วินาที นิยมใช้สัญญลักษณ์ Q ในการแทนประจุ

ค่าประจุไฟฟ้าสามารถวัดได้โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าอิเล็กโตรมิเตอร์ (electrometer) โรเบิร์ต มิลลิแคน (Robert Millikan) เป็นบุคคลแรกที่แสดงให้เห็นว่าค่าของประจุไฟฟ้านี้ มีค่าไม่ต่อเนื่องเป็นขั้นๆ โดยการทดลองด้วยหยดน้ำมัน

ค่าของประจุนั้นมีค่าเป็นขั้น โดยเป็นจำนวนเท่าหรือทวีคูณของค่าประจุพื้นฐาน e แต่เนื่องจากค่าประจุของวัตถุขนาดใหญ่นั้นคือค่าเฉลี่ยของประจุพื้นฐานจำนวนมหาศาล ดังนั้นจึงเสมือนเป็นค่าที่ต่อเนื่อง

ประวัติ

การค้นพบประจุไฟฟ้านั้นสามารถสืบย้อนกลับไปได้ถึงยุคกรีกโบราณ โดยในช่วง 600 ปีก่อนคริสต์ศักราช เทลีส แห่งไมเลตัส นักปราชญ์ชาวกรีก ได้กล่าวถึงการสะสมของประจุไฟฟ้าจากการขัดถูวัสดุหลายชนิด เช่น อำพันกับผ้าขนสัตว์ วัสดุที่สะสมประจุเหล่านี้สามารถดึงดูดวัตถุที่มีน้ำหนักเบาอย่างเส้นผมได้ ยิ่งไปกว่านั้น หากวัสดุเหล่านี้ถูกขัดถูเป็นเวลานานพอ จะทำให้เกิดประกายไฟ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากไฟฟ้าจากการขัดถู (triboelectric effect) คำภาษาอังกฤษ electricity มาจากคำในภาษากรีก ηλεκτρον (electron) ซึ่งหมายถึงอำพัน

ในปี ค.ศ. 1733 ดูเฟย์ (C. F. Du Fay) ได้เสนอว่าไฟฟ้านั้นมีอยู่ 2 ชนิดซึ่งหักล้างกัน โดยนำเสนอในรูปทฤษฎีของของไหลสองชนิด เขาได้เสนอว่าเมื่อถูแก้วกับผ้าไหม แก้วจะมีประจุที่เรียกว่าไฟฟ้าวิเทรียส (vitreous electricity) ส่วนเมื่อถูอำพันกับผ้าขนสัตว์ อำพันจะมีประจุที่เรียกว่าไฟฟ้าเรซินัส (resinous electricity)

ต่อมาในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 18 การศึกษาเกี่ยวกับไฟฟ้านั้นเริ่มแพร่หลายมากขึ้น โดยที่เบนจามิน แฟรงกลิน ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้เชี่ยวชาญในยุคนั้นไม่เห็นด้วยกับทฤษฎีของไหลสองชนิด เขาได้ตั้งข้อโต้แย้งให้การสนับสนุน ทฤษฎีของไหลชนิดเดียว โดยจินตนาการไฟฟ้าเป็นเสมือนของไหลที่ไม่สามารถมองเห็นได้ และมีอยู่ในสสารทุกชนิด เช่น ในกรณีของไหไลเดน (Leyden jar) นั้น เนื้อแก้วเป็นส่วนที่เก็บสะสมประจุ เขาได้ตั้งสมมุติฐานว่า การขัดถูผิวของวัตถุฉนวนต่างชนิด ทำให้ของไหลที่ว่านี้เกิดการไหลเปลี่ยนตำแหน่งเกิดเป็นกระแสไฟฟ้า นอกจากนั้นแล้วเขายังได้ตั้งสมมุติฐานว่า หากวัตถุมีของเหลวนี้น้อยเกินไปจะทำให้มีค่าประจุเป็นลบ ถ้าหากมีมากเกินไปจะมีค่าประจุเป็นบวก ด้วยเหตุผลที่ไม่เป็นที่แน่ชัด แฟรงกลินได้ระบุว่าค่าประจุบวกคือไฟฟ้าวิเทรียส และค่าประจุลบคือไฟฟ้าเรซินัส ซึ่งวิลเลียม วัตสัน ก็ได้ค้นพบข้อสรุปเดียวกันนี้ในช่วงเวลาที่ใกล้เคียงกัน

แบบจำลองของแฟรงกลินและวัตสันนั้นใกล้เคียงกับแบบจำลองในปัจจุบันซึ่งมีความซับซ้อนมากกว่า ในปัจจุบันเราทราบว่าสสารนั้นจริงๆ แล้วประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุอยู่หลายชนิด เช่น โปรตอน และอิเล็กตรอน และกระแสไฟฟ้านั้นก็เกิดได้หลายแบบ เช่น เกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน เกิดจากการไหลของสิ่งที่เรียกว่าโฮล (ของอิเล็กตรอน) ซึ่งทำตัวเสมือนประจุบวก และในสารละลายอิเล็กโตรไลท์นั้น เกิดจากการไหลของอนุภาคที่เรียกว่าอิออน สองชนิดคือ อิออนบวก และอิออนลบ เพื่อความสะดวกในการทำงาน ผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับไฟฟ้าในปัจจุบันนั้นก็ยังใช้แบบจำลองกระแสไฟฟ้าของแฟรงกลิน โดยจำลองกระแสไฟฟ้าเป็นการไหลของประจุบวกเท่านั้น (กระแสแบบดั้งเดิม) ถึงแม้แบบจำลองอย่างง่ายนี้ช่วยลดความซับซ้อนในการทำความเข้าใจหลักการทางไฟฟ้าและการคำนวณต่างๆ แต่ก็ทำให้มองข้ามข้อเท็จจริงที่ในสารตัวนำบางชนิด เช่น อิเล็กโตรไลท์ สารกึ่งตัวนำ พลาสมา เป็นต้น นั้นมีการไหลของอนุภาคที่มีประจุอยู่หลายประเภท และนอกจากนั้นแล้ว ทิศทางการไหลของกระแสแบบดั้งเดิมนี้ ก็สวนทางกับทิศทางการไหลของอิเล็กตรอนในโลหะซึ่งใช้เป็นตัวนำ ซึ่งทำให้เกิดความสับสนสำหรับผู้เริ่มศึกษาอิเล็กทรอนิกส์

คุณสมบัติ

นอกจากคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่กล่าวข้างต้นแล้ว ประจุยังเป็นคุณสมบัติที่ไม่เปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ คือ หากอนุภาคมีประจุ q ไม่ว่าประจุนั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าไร ก็จะยังมีประจุ q คุณสมบัตินี้ได้รับการยืนยันโดยการแสดงให้เห็ว่า ค่าประจุในหนึ่งนิวเคลียสของฮีเลียม มี 2 โปรตอน และ 2 นิวตรอนในนิวเคลียสของฮีเลียม และเคลื่อนที่ไปมาด้วยความเร็วสูง มีค่าเท่ากับประจุของนิวเคลียส 2 นิวเคลียสของดิวเทอเรียม ซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละหนึ่งตัวในนิวเคลียส และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าที่อยู่ในนิวเคลียสของฮีเลียมมาก

กฎการอนุรักษ์ของประจุ

ประจุทั้งหมดของระบบโดดเดี่ยว (isolated system) มีค่าคงที่เสมอ โดยไม่ขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงของประจุภายในระบบ กฎดังกล่าวเป็นจริงในทุกกระบวนการทางฟิสิกส์ และสามารถเขียนในรูปสมการทางคณิตศาสตร์ได้จากสมการของแมกซ์เวลล์ เรียกว่าสมการของความต่อเนื่อง (continuity equation) ซึ่งระบุว่าการเปลี่ยนแปลงรวมของความหนาแน่นประจุ (charge density) \rho ในปริมาตรV มีค่าเท่ากับความหนาแน่นกระแส(current density) J รวมที่ผ่านพื้นผิว S ของปริมาตรนั้น ซึ่งก็คือกระแส I:

- \frac{\partial}{\partial t} \int_V \rho dV = \int_S \mathbf{J} \cdot \mathbf{dS} = I
 
 
 

หน่วยฐานเอสไอ

การขึ้นต่อการของนิยามในหน่วยฐานเอสไอทั้งเจ็ด

หน่วยฐานเอสไอ ( SI base unit) เป็นหน่วยที่ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศกำหนดไว้เป็นพื้นฐาน โดยหน่วย เอสไออื่นๆที่เรียกว่าหน่วยอนุพันธ์เอสไอ จะเกิดจากการนำหน่วยฐานเอสไอมาประกอบกันทั้งหมด หน่วยฐานเอสไอมีทั้งหมด 7 หน่วยได้แก่

  • เมตรสำหรับวัดความยาว
  • กิโลกรัมสำหรับวัดมวล
  • วินาทีสำหรับวัดเวลา
  • แอมแปร์สำหรับวัดกระแสไฟฟ้า
  • เคลวินสำหรับวัดอุณหภูมิอุณหพลวัติ
  • แคนเดลาสำหรับวัดความเข้มของการส่องสว่าง
  • โมลสำหรับวัดปริมาณของสาร

นิยามของหน่วยฐานเอสไอ

หน่วยฐานเอสไอ
ชื่อหน่วยสัญลักษณ์ปริมาณนิยามเอสไอนิยามดั้งเดิม
เมตร m ความยาว "หนึ่งเมตรคือความยาวที่แสงเดินทางได้ในสุญญากาศ ในช่วงเวลา 1/299 792 458 วินาที"

17th CGPM (1983, Resolution 1, CR, 97)

1/10,000,000 ของระยะทางจากเส้นศูนย์สูตรของโลกไปยังขั้วโลกเหนือวัดจากเส้นรอบวงที่ผ่านเมืองปารีส
กิโลกรัม kg มวล "หนึ่งกิโลกรัมคือมวลที่เท่ากับมวลต้นแบบกิโลกรัมสากล (ทรงกระบอกแพลทินัม-อิริเดียม) เก็บไว้ที่ Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), Sèvres, Paris"

(1st CGPM (1889), CR 34-38)

มวลของน้ำหนึ่งลิตรที่อุณหภูมิ 4 °C
วินาที s เวลา "หนึ่งวินาทีคือช่วงเวลา 9 192 631 770 เท่าของคาบการแผ่รังสีที่เกิดจากการเปลี่ยนสถานะระดับไฮเพอร์ไฟน์ของสถานะพื้นของอะตอมซีเซียม-133 ที่สถานะพื้น (ground state)"

(13th CGPM (1967-1968) Resolution 1, CR 103) "โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงซีเซียมอะตอมที่หยุดนิ่งในอุณหภูมิ 0 เคลวิน" (เพิ่มเติมใน CIPM ปี 1997)

นิยามมาจากหนึ่งวันแบ่งออกเป็น 24 ชั่วโมง หนึ่งชั่วโมงแบ่งออกเป็น 60 นาที และหนึ่งนาทีแบ่งออกเป็น 60 วินาที ดังนั้นหนึ่งวินาทีจึงเท่ากับ 1/(24 × 60 × 60) ของหนึ่งวัน
แอมแปร์ A กระแสไฟฟ้า "หนึ่งแอมแปร์เท่ากับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่คงที่ที่ให้กับลวดตัวนำตรงและขนานกัน 2 เส้น ที่มีความยาวไม่จำกัดและมีพื้นที่หน้าตัดน้อยจนไม่ต้องคำนึงถึง และวางห่างกัน 1 เมตรในสุญญากาศแล้ว จะมีแรงระหว่างตัวนำทั้งสองเท่ากับ 2×10 −7 นิวตันต่อความยาว 1 เมตร"

(9th CGPM (1948) Resolution 7, CR 70)

เดิมหนึ่งแอมแปร์ถูกนิยามจากไฟฟ้าเคมี ซึ่งเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่ทำให้เกิดโลหะเงินจำนวน 1.118 มิลลิกรัมต่อวินาทีจากสารละลายซิวเวอร์ไนเตรต ซึ่งแตกต่างจากแอมแปร์ตามนิยามของเอสไออยู่ประมาณ 0.015%
เคลวิน K อุณหภูมิอุณหพลวัติ หน่วยของอุณหภูมิอุณหพลวัติ (หรืออุณหภูมิสัมบูรณ์) มีค่าเท่ากับ 1/273.16 ของอุณหภูมิอุณหพลวัติของจุดร่วมสามสถานะของน้ำ

13th CGPM (1967/68, Resolution 4; CR, 104) "โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงน้ำที่มีประกอบด้วยไอโซโทปตามสัดส่วนดังนี้พอดี 2H 0.000 155 76 โมลต่อ 1H หนึ่งโมล, 17O 0.000 379 9 โมลต่อ 16O หนึ่งโมล, และ 18O 0.002 005 2 โมลต่อ16O หนึ่งโมล (เพิ่มเติมใน CIPM ปี 2005)

เคลวินนำการวัดอุณหภูมิแบบองศาเซลเซียสมาประยุกต์ใช้ โดยเพิ่มเติมให้ 0 เคลวินเท่ากับศูนย์องศาสัมบูรณ์ โดยใช้สเกลเดียวกับองศาเซลเซียส


ข้อสังเกต: เคลวินเป็นหน่วยวัดอุณหภูมิเดียวที่ไม่ใช้คำว่าองศานำหน้าเหมือนองศาเซลเซียส

โมล mol ปริมาณของสาร "1. หนึ่งโมลเท่ากับปริมาณของสารซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบมูลฐานที่มีจำนวนเท่ากับจำนวนของอะตอมคาร์บอน-12 ปริมาณ 0.012 กิโลกรัม  / 2. เมื่อใช้หน่วยโมล ต้องระบุชนิดองค์ประกอบมูลฐาน ซึ่งอาจเป็นอะตอม, โมเลกุล, ไอออน, อิเล็กตรอน, หรือ อนุภาคอื่นๆ"


(14th CGPM (1971) Resolution 3, CR 78)
"โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงอะตอมคาร์บอน-12 ที่เป็นอิสระ อยู่ในสถานะพื้น และหยุดนิ่ง
(เพิ่มเติมใน CIPM ปี 1980)

หนึ่งโมลหมายถึงปริมาณของสารที่มีมวล (ในหน่วยกรัม) เท่ากับมวลอะตอมหรือมวลโมเลกุล พอดี มีค่าประมาณ 6.02214199×1023 หน่วย (ดูเพิ่มที่ เลขอาโวกาโดร)
แคนเดลา cd ความเข้มของการส่องสว่าง "หนึ่งแคนเดลาเท่ากับความเข้มส่องสว่างในทิศที่กำหนดของแหล่งกำเนิดที่แผ่รังสีของแสงความถี่เดียวที่มีความถี่ 540×1012 เฮิรตซ์ และมีความเข้มของการแผ่รังสีในทิศทางนั้นเท่ากับ 1/683 วัตต์ต่อสเตอเรเดียน"

16th CGPM (1979, Resolution 3; CR, 100)

แคนเดลามาจากคำว่าแรงเทียน (Candle Power) ซึ่งประมาณความสว่างของเทียนหนึ่งเล่ม

การปรับปรุงนิยามในอนาคต

ตั้งแต่ปีการประชุมระบบเมตริกในปี 1875 เป็นต้นมามีการปรับปรุงนิยามของเอสไอและเพิ่มจำนวนหน่วยฐานเอสไอหลายครั้ง หลังจากที่มีการเปลี่ยนนิยามหน่วยเมตรใหม่ในปี 1960 หน่วยกิโลกรัม จึงเป็นหน่วยเดียวที่นิยามจากสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น ทั้งๆ ที่หน่วยอื่นๆ จะนิยามจากคุณสมบัติทางธรรมชาติ แต่ว่าหน่วยโมล แอมแปร์ และ แคนเดลา ก็มีนิยามที่ขึ้นต่อหน่วยกิโลกรัมด้วย ทำให้นักมาตรวิทยาหลายคนพยายามหาวิธีการนิยามหน่วยกิโลกรัมใหม่จากค่าคงที่พื้นฐานในธรรมชาติ เช่นเดียวกับการที่หน่วยเมตรถูกนิยามโดยผูกติดกับความเร็วของแสง

ในการประชุม CGMP ครั้งที่ 21 ในปี 1999 ได้พยายามค้นหาวิธีการในการนิยามหน่วยกิโลกรัมนี้ โดยแนะนำให้ผูกนิยามของกิโลกรัมติดกับค่าคงที่พื้นฐานทางธรรมชาติ ซึ่งน่าจะเป็นค่าคงที่ของพลังค์หรือค่าคงที่อาโวกราโดร

ในปี 2005 การประชุม CIPM ครั้งที่ 94 ได้รับรองการเตรียมการนิยามหน่วยกิโลกรัม แอมแปร์และเคลวินใหม่ และบันทึกการนิยามโมลในรูปแบบของเลขอโวกราโดร  ในการประชุม CGPM ครั้งที่ 23 ในปี 2007 ตัดสินว่าให้เลื่อนการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไปจนถึงการประชุมครั้งถัดไปในปี 2011

อิเล็กตรอนโวลต์

อิเล็กตรอนโวลต์ ( electron volt / electronvolt, สัญลักษณ์: eV) เป็นหน่วยการวัดพลังงาน เท่ากับปริมาณของพลังงานจลน์ ที่เกิดขึ้นจากการที่อิเล็กตรอนอิสระเดินทางผ่านความต่างศักย์จากไฟฟ้าสถิตขนาด 1 โวลต์ ในสุญญากาศ

พลังงานหนึ่งอิเล็กตรอนโวลต์เป็นพลังงานที่น้อยมาก คือ

1 eV = 1.602 176 53 (14) ×10−19 J (ที่มา: ค่าที่แนะนำให้ใช้จาก CODATA 2002)

หน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ได้รับการยอมรับ (แต่ไม่แนะนำ) ให้ใช้กับระบบ SI หน่วยนี้ได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในวงการโซลิดสเตต ปรมาณู นิวเคลียร์ และฟิสิกส์อนุภาค และมักใช้ร่วมกับตัวนำหน้าหน่วย m k M หรือ G

หน่วยพหุคูณ

พหุคูณเอสไอสำหรับหน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ (eV)
พหุคูณย่อย   พหุคูณใหญ่
ค่าสัญลักษณ์ชื่อค่าสัญลักษณ์ชื่อ
10–1 eV deV เดซิอิเล็กตรอนโวลต์ 101 eV daeV เดคาอิเล็กตรอนโวลต์
10–2 eV ceV เซนติอิเล็กตรอนโวลต์ 102 eV heV เฮกโตอิเล็กตรอนโวลต์
10–3 eV meV มิลลิอิเล็กตรอนโวลต์ 103 eV keV กิโลอิเล็กตรอนโวลต์
10–6 eV µeV ไมโครอิเล็กตรอนโวลต์ 106 eV MeV เมกะอิเล็กตรอนโวลต์
10–9 eV neV นาโนอิเล็กตรอนโวลต์ 109 eV GeV จิกะอิเล็กตรอนโวลต์
10–12 eV peV พิโกอิเล็กตรอนโวลต์ 1012 eV TeV เทระอิเล็กตรอนโวลต์
10–15 eV feV เฟมโตอิเล็กตรอนโวลต์ 1015 eV PeV เพตะอิเล็กตรอนโวลต์
10–18 eV aeV อัตโตอิเล็กตรอนโวลต์ 1018 eV EeV เอกซะอิเล็กตรอนโวลต์
10–21 eV zeV เซปโตอิเล็กตรอนโวลต์ 1021 eV ZeV เซตตะอิเล็กตรอนโวลต์
10–24 eV yeV ยอกโตอิเล็กตรอนโวลต์ 1024 eV YeV ยอตตะอิเล็กตรอนโวลต์
หน่วยที่นิยมใช้แสดงเป็นตัวหนา

โวลต์

โวลต์ (สัญลักษณ์ : V) คือหน่วยอนุพันธ์ในระบบเอสไอของความต่างศักย์ไฟฟ้า ปริมาณที่กำกับด้วยหน่วยโวลต์นั้นคือผลการวัดความเข้มของแหล่งจ่ายไฟฟ้าในแง่ที่ว่าจะสร้างพลังงานได้เท่าใดที่ระดับกระแสค่าหนึ่ง ๆ โวลต์ซึ่งเป็นชื่อของหน่วยนี้ตั้งขึ้นเพื่อเป็นเกียรติให้แก่ อาเลสซันโดร วอลตา (พ.ศ. 2288 - 2370) ผู้คิดค้น แบตเตอรี่ เคมีชนิดแรกที่เรียกว่าเซลล์โวลตาอิก (Voltaic Pile)

นิยาม

แผนผังวงจรรวมของอาร์เรย์รอยต่อแบบจอเซฟสัน พัฒนาขึ้นโดยสถาบันมาตรวิทยาและเทคโนโลยีแห่งชาติสหรัฐอเมริกา (NIST) ซึ่งถูกใช้เป็นค่าโวลต์มาตรฐาน

นิยามของโวลต์คือความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างตัวนำที่มีกระแสผ่านหนึ่งแอมแปร์และสูญเสียกำลังไฟฟ้าหนึ่งวัตต์ ดังนั้นหน่วยโวลต์จึงมีค่าเช่นเดียวกับหน่วยฐานเอสไอ ดังนี้ m2 · kg · s-3 · A-1 อันเท่ากับพลังงานหนึ่งจูลต่อประจุหนึ่งคูลอมบ์ (J/C)

1 V = 1 W/A = 1 m2·kg·s–3·A–1

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2533 เป็นต้นมา หน่วยโวลต์ที่ใช้อ้างอิงสำหรับการวัดในทางปฏิบัติ ได้รับการดูแลในระดับสากลโดยอาศัยอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยปรากฏการณ์จอเซฟสัน ซึ่งค่าที่วัดได้จากอุปกรณ์ดังกล่าวจะนำไปเทียบกับค่าคงตัวจอเซฟสัน ที่มีการกำหนดค่าตายตัวไว้แล้วในการประชุมนานาชาติว่าด้วยการชั่งตวงวัดครั้งที่ 18 (18th General Conference on Weights and Measures) ซึ่ง

K{J-90} = 0.4835979 GHz/µV.

หน่วยพหุคูณ

พหุคูณเอสไอสำหรับหน่วยโวลต์ (V)
พหุคูณย่อย   พหุคูณใหญ่
ค่าสัญลักษณ์ชื่อค่าสัญลักษณ์ชื่อ
10–1 V dV เดซิโวลต์ 101 V daV เดคาโวลต์
10–2 V cV เซนติโวลต์ 102 V hV เฮกโตโวลต์
10–3 V mV มิลลิโวลต์ 103 V kV กิโลโวลต์
10–6 V µV ไมโครโวลต์ 106 V MV เมกะโวลต์
10–9 V nV นาโนโวลต์ 109 V GV จิกะโวลต์
10–12 V pV พิโกโวลต์ 1012 V TV เทระโวลต์
10–15 V fV เฟมโตโวลต์ 1015 V PV เพตะโวลต์
10–18 V aV อัตโตโวลต์ 1018 V EV เอกซะโวลต์
10–21 V zV เซปโตโวลต์ 1021 V ZV เซตตะโวลต์
10–24 V yV ยอกโตโวลต์ 1024 V YV ยอตตะโวลต์
หน่วยที่นิยมใช้แสดงเป็นตัวหนา

 

สเตอเรเดียน

มุมในทรงตันขนาด 1 สเตอเรเดียน

สเตอเรเดียน (steradian) คือหน่วยวัดมุมในวัตถุทรงตันชนิดหนึ่ง ใช้อธิบายขนาดของการกวาดมุมแบบสองมิติ บนปริภูมิสามมิติ ในแนวความคิดเดียวกับการวัดมุมบนระนาบสองมิติของเรเดียน ชื่อของ สเตอเรเดียน มาจากภาษากรีก stereos แปลว่า ตัน สเตอเรเดียนยังเป็นหน่วยอนุพันธ์เอสไอและใช้สัญลักษณ์ "sr"

สเตอเรเดียนนั้นเป็นหน่วยที่ไร้มิติ เช่น 1 sr = m2·m-2 = 1 แต่ก็ควรใส่หน่วย "sr" ไว้เพื่อให้มีความแตกต่างจากหน่วยอนุพันธ์ที่ไร้มิติอื่นๆ หรือไม่มีเลย

นิยาม

หนึ่งสเตอเรเดียน คือ ขนาดของมุมในทรงตันที่วัดจากจุดศูนย์กลางของทรงกลมที่มีรัศมียาว r ที่กวาดไปบนพื้นที่ผิวของทรงกลมนั้น เป็นพื้นที่เท่ากับ

ภาพตัดตามยาวของกรวยและหมวกของทรงกลม บนพื้นที่ผิว A

ถ้าสมมติให้ A มีพื้นที่เท่ากับ r2 ที่อยู่บนหมวกของทรงกลมซึ่งมีพื้นที่ผิวเท่ากับ 2πrh
เราจะได้ความสัมพันธ์คือ h/r = 1/ ดังนั้นมุมในทรงตันของกรวยที่อยู่ภายในจะกวาดมุมออกไปเท่ากับ θ ดังนี้


\begin{align}
\theta & = \cos^{-1} \left( \frac{r-h}{r} \right)=\\
       & = \cos^{-1} \left( 1 - \frac{h}{r} \right)=\\
       & = \cos^{-1} \left( 1 - \frac{1}{2\pi} \right) \approx 0.572 \,rad \mbox{ or } 32.77^\circ
\end{align}

ซึ่งค่ามุมนี้แสดงให้เห็นว่าจุดยอดของกรวยนั้นกางออก 2θ ≈ 1.144 rad หรือ 65.54° เนื่องจากพื้นที่ผิวของทรงกลมนั้นมีค่า 4πr2 ดังนั้นมุมในทรงตันของทรงกลมจึงมีค่า 4π ≈ 12.56637 สเตอเรเดียน และมุมในทรงตันที่มากที่สุดที่เป็นไปได้ก็คือ 4π สเตอเรเดียนนั่นเอง สเตอเรเดียนสามารถเรียกอีกอย่างหนึ่งได้ว่า ตารางเรเดียน

หนึ่งสเตอเรเดียนยังมีค่าเท่ากับพื้นที่ของรูปหลายเหลี่ยมบนพื้นผิวทรงกลมที่มีมุมเกิน 1 เรเดียน หรือเท่ากับพื้นที่ 1/ ของพื้นที่ผิวทรงกลม หรือเท่ากับ (180/π)2 ≈ 3282.80635 ตารางองศา

สูตรของมุมตัน (ในหน่วยสเตอเรเดียน) ที่เกิดจากภาคตัดขวางของรูปทรงกรวย ที่รองรับมุมเรเดียน θ คือ

\Omega = 2\pi(1 - \cos\theta).\quad

ความคล้ายคลึงกับหน่วยเรเดียน

ในสองมิติ มุมเรเดียนมีความสัมพันธ์กับส่วนของเส้นโค้งที่รองรับดังนี้

\theta = \frac{l}{r} \,
เมื่อ
l แทนส่วนของเส้นโค้ง
r แทนรัศมีของวงกลม

ในสามมิติ มุมตันในหน่วยสเตอเรเดียนมีความสัมพันธ์กับพื้นที่ที่รองรับดังนี้

\Omega = \frac{S}{r^2} \,
เมื่อ
S แทนพื้นที่ผิว
r แทนรัศมีของทรงกลม

พหุคูณของเอสไอ

มุมสเตอเรเดียนมีค่าสูงสุดเพียงแค่ 4π ≈ 12.56637 ดังนั้นหน่วยสเตอเรเดียนจึงไม่ต้องอาศัยตัวคูณให้มากขึ้น แต่สำหรับตัวหารแล้ว เราสามารถเปรียบเทียบขนาดของพหุคูณเอสไอของสเตอเรเดียนได้ดังนี้

พหุคูณชื่อสัญลักษณ์ขนาดเมื่อเทียบกับโลก
101 เดคาสเตอเรเดียน dasr ใหญ่กว่าพื้นน้ำทั้งหมดบนโลกเล็กน้อย
100 สเตอเรเดียน sr ประมาณทวีปเอเชีย
10−1 เดซิสเตอเรเดียน dsr พื้นที่ของอาร์เจนตินารวมกับเปรู
10−2 เซนติสเตอเรเดียน csr พื้นที่ของโคลัมเบีย
10−3 มิลลิสเตอเรเดียน msr พื้นที่ของสวิสเซอร์แลนด์
10−6 ไมโครสเตอเรเดียน µsr พื้นที่ของแซนตามอนิกา (รัฐแคลิฟอรเนีย)
10−9 นาโนสเตอเรเดียน nsr พื้นที่ของสนามอเมริกันฟุตบอล 8 สนาม
10−12 พิโคสเตอเรเดียน psr พื้นที่ของอพาร์ตเมนต์ขนาดเล็ก
10−15 เฟมโตสเตอเรเดียน fsr พื้นที่ของกระดาษ A5
10−18 อัตโตสเตอเรเดียน asr พื้นที่ขนาด ¼ ตารางนิ้ว
10−21 เซปโตสเตอเรเดียน zsr พื้นที่หน้าตัดของสายไฟเบอร์ 32
10−24 ยอกโตสเตอเรเดียน ysr พื้นที่ผิวของเซลล์เม็ดเลือดแดง

 

 

เนื้อหาโดย: I Believe I Can Fly
⚠ Report เนื้อหา 
 
กระแสไฟฟ้า
Hot Topic ที่น่าสนใจอื่นๆ

สุดอาถรรพ์ สร้าง สะพานมิตรภาพไทย-ลาว ทำยังไงก็ไม่เสร็จ สังเวยไปหลายศพ พอดำลงไปดู เผ่นหนีแทบไม่ทัน

แชร์สนั่นโซเชียล!!! ลีลาฟูลเทิร์น “แคทรีโอน่า เกรย์” นางงามฟิลิปปินส์มิสยูนิเวิร์ส 2018

เผยโฉมงาม'ซากุระ' หลังศัลยกรรม ล่าสุด! ออกรายการช่อง 3

แชร์ช่วยชีวิต “2เต้า เป็นฝีเน่าเหม็น” หนูไม่มีนมให้ลูกกิน ขอบุญคนไทยช่วยลูกหนูด้วย

5 อันดับดาราดัง “เป็นคนลาวแต่มาดังที่ไทย” มากความสามารถขึ้นแท่นซุปตาร์!

อาณาจักร ‘สิงห์ คอมเพล็กซ์’ ธุรกิจใหม่ครอบครัว ‘ต๊อด ปิติ’ สามีนางเอกหน้าหวาน ‘นุ่น วรนุช’ มูลค่าหมื่นล้าน ตั้งใจกลางเมือง

หนักใจ4ปีเต็ม!!! เอิร์น เดอะสตาร์ คนมาปลูกบ้านในที่ดินตัวเอง

นางร้ายตัวแม่ ต้อม ณหทัย เผยภาพใบหน้าอันไร้เครื่องสำอางค์ ในวัย 49 ปี

คนภูเก็ตโพสต์ระบาย การท่องเที่ยวซบเซา โรงแรมร้านอาหารเงียบเหงา ถามหน้าไฮจริงหรือ!?

จบปัญหาการตีกันเพราะสถาบันการช่าง!!! เว็บชื่อดังขายหัวเข็มขัดทุกสถาบันช่างกล

“คิทตี้ ชิชา” ทำเอานางแบบรุ่นพี่ “กลัวตกงาน” เพราะว่าความใจถึงของคิตตี้

ระวังแร้งร่วง พบบินเข้าไทย 3 ตัวแล้ว “แร้งหิมาลัย” อพยพข้ามทวีป คาดหมดแรงแถบภาคใต้ พบเห็นแจ้งด่วน
Hot Topic อื่นๆของ มดตัวน้อยตัวนิด
พระอริยเจ้าการผังเมืองเหรียญรัตนาภรณ์เครื่องราชอิสริยาภรณ์ไทย
ตั้งกระทู้ใหม่