อะตอมและอิเล็กตรอน

            จากทฤษฎีของอะตอมและอิเล็กตรอน เราสามารถสรุปได้ว่า

             

            อะตอมเป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสสาร ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ

            1. ส่วนที่อยู่กับที่ เรียกว่านิวเคลียส (Nucleus)

            2. ส่วนที่เคลื่อนที่ ซึ่งจะเคลื่อนที่อยู่รอบๆ นิวเคลียส เรียกว่า อิเล็กตรอน (Electron) มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ

             ส่วนที่อยู่กับที่ หรือนิวเคลียส ยังประกอบไปด้วย โปรตอน (Proton) ซึ่งจะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก และนิวตรอน (Neutron) ซึ่งจะมีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง

            ส่วนที่เคลื่อนที่ หรืออิเล็กตรอน จะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียส โดยจะแบ่งเป็นชั้นๆ แต่ละชั้นจะมีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากับ    2n²    โดย  n   คือชั้นที่ของอิเล็กตรอน  เช่น 

            ชั้นที่ 2 จะมีอิเล็กตรอนเท่ากับ  2 x 2²  = 2 x 4 = 8 ตัว     

            ชั้นที่ 3 จะมีอิเล็กตรอนเท่ากับ  2 x 3²  = 2 x 9 = 18 ตัว 

แต่ชั้นนอกสุด เราเรียกว่าวงวาเลนซ์จะมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 8 ตัว ส่วนอิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นนอกสุดเราเรียกว่า วาเลนซ์อิเล็กตรอน หรืออิเล็กตรอนอิสระ ( Free Electron)

ภาพที่ 1 แสดงส่วนประกอบของอะตอม

          

            โดยธรรมชาติของอะตอมของสารทุกชนิด  จะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน จึงจับคู่และดึงดูดซึ่งกันและกัน แต่อิเล็กตรอนจะไม่สามารถเข้ามาหาโปรตอนได้เนื่องจากมีแรงเหวี่ยงจากการหมุนรอบนิวเคลียสที่มีความสมดุลกันอยู่ มีลักษณะคล้ายกับระบบสุริยะจักรวาลที่ดาวเคราะห์หมุนรอบดวงอาทิตย์ ดังนั้นในธรรมชาติอิเล็กตรอนจะไม่สามารถเหวี่ยงตัวเองให้หลุดออกมาจากอะตอมของมันได้

            แต่เราสามารถทำให้อิเล็กตรอนในชั้นนอกสุดหลุดออกมาจากวงโคจรของมันได้ เพราะมันจะมีแรงดึงดูดจากโปรตอนน้อยที่สุด โดยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับมัน เมื่ออิเล็กตรอนหลุดจากอะตอมหนึ่ง โปรตอนของมันจะไปดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นมาแทนที่ และอะตอมที่ขาดอิเล็กตรอนก็จะไปดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นๆ อีกเป็นไปตามลำดับ การที่อิเล็กตรอนถูกดูดไปเรื่อยๆ นี้เอง เราเรียกว่าเกิดกระแสไฟฟ้าไหล 

            อะตอมของสารที่มีจำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุด 1 - 3 ตัว จะสามารถทำให้หลุดจากวงได้ง่าย เราเรียกว่าพวกตัวนำ ได้แก่อะตอมของโลหะต่างๆ

             อะตอมของสารที่มีจำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุด  4 ตัว จะสามารถทำให้หลุดจากวงได้ปานกลาง เราเรียกว่าพวกสารกึ่งตัวนำซึ่งจะนำมาทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น ทรานซิสเตอร์ ไดโอด เป็นต้น 

             อะตอมของสารที่มีจำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุด 5 - 7 ตัว จะสามารถทำให้หลุดจากวงได้ยาก เราเรียกว่าพวกฉนวน ในทางไฟฟ้าเราจะนำมาทำเป็นฉนวนหุ้มตัวนำ

             อะตอมของสารที่มีจำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุด 8 ตัว จะไม่สามารถทำให้หลุดจากวงได้ เราเรียกว่าพวกก๊าซเฉื่อย เนื่องจากจะเป็นอะตอมของก๊าซ ซึ่งเราจะใช้บรรจุในหลอดไฟต่างๆ 

            ดังนั้น ไฟฟ้าจึงหมายถึงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอนหนึ่งภายในตัวนำไฟฟ้า