ไฟฟ้ากระแสตรง(DC) และกระแสสลับ(AC) แตกต่างกันอย่างไร? มาไขคำตอบกัน

     สวัสดีน้องๆ ทุกคน บทความนี้ พี่ TUTOR VIP จะมาแนะนำเกี่ยวกับ “ไฟฟ้ากระแสตรง(DC) และกระแสสลับ(AC)” ทำไมตามบ้านเรือนถึงใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ แล้วไฟฟ้ากระแสตรงใช้สำหรับอะไร ความแตกต่างของทั้งสองคืออะไร  มาหาคำตอบในบทความนี้กันเลย!

ไฟฟ้ากระแสตรง(DC)

    ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current หรือ DC) คือ ไฟฟ้าที่มีทิศทางไหลเพียงทิศทางเดียว หรือจากขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้า แล้วกลับเข้าไปยังขั้วบวกของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าอีกครั้ง ซึ่งการใช้งานจำเป็นต้องดูทิศทางของกระแสไฟขั้วบวกและลบให้ดีก่อน

คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสตรง(DC) 

1. กระแสไฟฟ้าไหลไปทิศทางเดียวกันตลอด
2. มีค่าแรงดันหรือแรงเคลื่อนเป็นบวกอยู่เสมอ 
3. สามารถเก็บประจุไว้ในเซลล์ หรือแบตเตอรี่ได้

ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสตรง(DC) 

1. ใช้ในการชุบโลหะต่าง ๆ 
2. ใช้ในการทดลองทางเคมี 
3. ใช้เชื่อมโลหะและตัดแผ่นเหล็ก 
4. ทำให้เหล็กมีอำนาจแม่เหล็ก 
5. ใช้ในการประจุกระแสไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่ 
6. ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ 
7. ใช้เป็นไฟฟ้าเดินทาง เช่น ไฟฉาย

ไฟฟ้ากระแสสลับ(AC)

   ไฟฟ้ากระแสสลับหรือ Alternating Current  (AC) คือ ไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าแบบกลับไปกลับมาอยู่ตลอดเวลา และไม่มีขั้วไฟฟ้าที่เป็นขั้วบวกหรือขั้วลบ ซึ่งอัตราการเปลี่ยนทิศทาง เรียกว่า ความถี่ของไฟกระแสสลับ มีหน่วยวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz) ซึ่งไฟฟ้าตามบ้านเรือนในประเทศเราจะใช้ความถี่อยู่ที่ 50Hz โดยสามารถใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ทุกชนิดในชีวิตประจำวัน รวมทั้งในโรงงานที่ต้องใช้กำลังไฟสูง ๆ

    ระบบไฟฟ้าที่ส่งมาในบ้านใช้ไฟฟ้ากระแสสลับเนื่องจากสามารถส่งไปได้ไกลกว่าโดยไม่สูญเสียพลังงานมาก ถ้าใช้กระแสตรงจะต้องใช้แรงดันสูง ซึ่งเสี่ยงอันตราย มีการสูญเสียพลังงานไประหว่างสายไฟ และยังเปลืองงบประมาณในการตั้งเสาไฟที่ใกล้กัน โรงไฟฟ้าจึงส่งไฟฟ้ากระแสสลับด้วยแรงดันสูงหลายหมื่นโวลต์ เพื่อให้สูญเสียพลังงานน้อยที่สุดในสายส่ง จากนั้นหม้อแปลงจะลดแรงดันไฟฟ้าให้เหลือ 220 โวลต์ หรือ 110 โวลต์ในบางประเทศ

    คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสสลับ(AC) 

1. สามารถส่งไปในที่ไกลได้ดี กำลังไม่ตก 
2. สามารถแปลงแรงดันให้สูงขึ้นหรือต่ำ ลงได้ตามต้องการโดยการใช้หม้อแปลง (Transformer)

ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสสลับ(AC) 

1. ใช้กับระบบแสงสว่างได้ดี 
2. ประหยัดค่าใช้จ่าย และผลิตได้ง่าย 
3. ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการกำลังมาก ๆ 
4. ใช้กับเครื่องเชื่อม 
5. ใช้กับเครื่องอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์ไฟฟ้าได้เกือบทุกชนิด

ความแตกต่างและข้อดีข้อเสียของ DC และ AC

    ความแตกต่างของไฟฟ้าแบบ DC และ AC สามารถสังเกตได้ง่ายจากฉลากของเครื่องใช้ไฟฟ้า หากมีการระบุความถี่เป็นเฮิร์ต (Hz) เช่น 50Hz หรือ 60Hz นั่นหมายความว่าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เพราะไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จะไม่มีค่าความถี่แบบนี้ 

   โดยทั่วไปไฟฟ้าแบบ AC มักมีแรงดัน (Voltage) สูงกว่า ตัวอย่างเช่น ไฟบ้านเรามีแรงดันประมาณ 220V ซึ่งถือว่าไม่สูงมากเมื่อเทียบกับสายส่งไฟฟ้าแรงสูงตามชานเมืองที่อาจมีแรงดันเป็นหลักหมื่นโวลต์ การส่งไฟฟ้าระยะไกลด้วยแรงดันสูงช่วยให้ไม่ต้องใช้สายไฟขนาดใหญ่ ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งระบบ 

    ส่วนระบบไฟฟ้าแบบ DC มักใช้แรงดันไม่สูงมาก เช่น 12V, 24V หรือ 48V และโดยทั่วไปแรงดันที่ไม่เกินประมาณ 30V มักไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ อย่างไรก็ตามในระบบขนาดใหญ่แรงดัน DC อาจสูงถึง 300–600V ซึ่งมีความอันตรายมาก การติดตั้งจึงควรดำเนินการโดยช่างผู้เชี่ยวชาญเท่านั้น

    DC เหมาะสำหรับ: อุปกรณ์พกพา และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น สมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต หรือคอมพิวเตอร์

    AC เหมาะสำหรับ: การส่งไฟฟ้าทางไกล และเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่ เช่น ตู้เย็น, เครื่องซักผ้า หรือเครื่องปรับอากาศ และมักใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม หรือ สำนักงานอาคารขนาดใหญ่

ประวัติผู้คิดค้น

• ทอมัส เอดิสัน (Thomas Edison) – ไฟฟ้ากระแสตรง (DC)

    ทอมัส เอดิสัน (ค.ศ. 1847–1931) นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน เป็นผู้สนับสนุนและพัฒนาระบบไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ผลงานสำคัญของเขาได้แก่ การจดสิทธิบัตรหลอดไฟไส้ (Incandescent) ในปี 1879 การสร้างสถานีไฟฟ้า DC แห่งแรกที่ Pearl Street, New York ในปี 1882 และการก่อตั้งบริษัท Edison Electric Light Company (ต่อมาคือ General Electric)

เหตุผลที่เอดิสันสนับสนุนกระแสตรง:

• ปลอดภัยกว่า (แรงดันต่ำ)
• เข้าใจง่าย เทคโนโลยีไม่ซับซ้อน
• ควบคุมได้ดี เหมาะกับหลอดไฟ
• กังวลว่ากระแสสลับ (AC) จะอันตรายเกินไป

• นิโคลา เทสลา (Nikola Tesla) – ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)

     นิโคลา เทสลา (ค.ศ. 1856–1943) นักประดิษฐ์และนักฟิสิกส์ชาวเซอร์เบีย-อเมริกัน เป็นผู้ค้นพบระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ผลงานสำคัญของเขาได้แก่ การประดิษฐ์มอเตอร์ AC แบบ Induction Motor ในปี 1888 การพัฒนาระบบไฟฟ้า AC แบบ Polyphase และการทำงานร่วมกับจอร์จ เวสติงเฮาส์ (George Westinghouse)

เหตุผลที่เทสลาสนับสนุนกระแสสลับ:

• ส่งไฟทางไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ปรับแรงดันได้ง่ายด้วยหม้อแปลง
• มองว่าเป็นอนาคตของระบบไฟฟ้าโลก
• ประหยัดต้นทุนในระยะยาว

สงครามกระแสไฟฟ้า (The War of Currents)

   สงครามกระแสไฟฟ้า (The War of Currents) เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1880 ถึงต้นคริสต์ทศวรรษ 1890 ซึ่งเป็นการแข่งขันระหว่างกลุ่มสนับสนุนไฟฟ้ากระแสตรง (DC) นำโดยบริษัทเอดิสันอิเลกทริกไลท์ และกลุ่มสนับสนุนไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) นำโดยบริษัทเวสติงเฮาส์อิเลกทริก

กลยุทธ์ของฝ่ายเอดิสัน

• โฆษณาว่ากระแสสลับ (AC) อันตราย เรียกว่า “Death Current”
• สาธิตการใช้ AC ฆ่าสัตว์ต่าง ๆ
• พัฒนาเก้าอี้ไฟฟ้าใช้ AC เพื่อสร้างความกลัว
• ใช้การตลาดแบบสร้างความกลัว

กลยุทธ์ของฝ่ายเทสลา-เวสติงเฮาส์

• เน้นประสิทธิภาพและประหยัด
• สาธิตว่า AC ปลอดภัยได้ (เทสลาให้ไฟฟ้า AC ช็อตตัวเองในงานแสดง)
• โชว์การส่งไฟทางไกลได้
• ชนะการประมูลจัดงาน World’s Columbian Exposition ปี 1893

เหตุผลที่ AC ชนะ

• งาน World’s Fair ปี 1893 ใช้ไฟ AC สำเร็จ จุดไฟได้ 200,000 หลอด!
• บริษัทของเวสติงเฮาส์รับงานสร้างระบบจ่ายไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่น้ำตกไนแองการา (Niagara Falls hydroelectric project) โดยใช้ระบบเดียวกันกับในงานนิทรรศการ ซึ่งประสบความสำเร็จด้วยดี
• พิสูจน์ว่า AC ส่งไฟทางไกลได้จริงและประหยัด

    ระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) กลายเป็นมาตรฐานโลก ไฟฟ้าในบ้านทุกหลังใช้ AC ระบบส่งจำหน่ายไฟฟ้าทั่วโลกเป็น AC และโรงไฟฟ้าผลิต AC เป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ก็ยังมีบทบาทสำคัญ โดยเฉพาะในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รถไฟฟ้า โซลาร์เซลล์ และระบบ High Voltage DC (HVDC) สำหรับส่งไฟระยะไกลมาก

    เป็นอย่างไรกันบ้าง? หวังว่าหลังอ่านบทความนี้แล้ว น้อง ๆ จะได้รับความรู้เกี่ยวกับ “ไฟฟ้ากระแสตรง(DC) และกระแสสลับ(AC)” กันมากขึ้นนะ 

    สำหรับใครที่กำลังมองหาที่ติวตัวต่อตัว หรือมีข้อสงสัยเพิ่มเติมก็มาปรึกษาพี่ TUTOR VIP ได้นะ พี่ ๆ ยินดีให้คำปรึกษาเสมอ

   บทความต่อไป TUTOR VIP จะมาแนะนำอะไรอีกนั้น ฝากติดตามกันด้วยนะ

ด้วยความร่วมมือของ TUTOR-VIP X Clearnote Thailand