แวเลนซ์อิเล็กตรอน คืออะไร?
เวเลนซ์อิเล็กตรอน
เวเลนซ์อิเล็กตรอน (English: valence electron) คือ อิเล็กตรอนในอะตอมที่สามารถมีส่วนร่วมในการสร้างพันธะเคมี[1] สำหรับธาตุหมู่หลัก เวเลนซ์อิเล็กตรอนจะเป็นอิเล็กตรอนในวงนอกสุด (outermost shall) เท่านั้น ส่วนโลหะแทรนซิชัน เวเลนซ์อิเล็กตรอนสามารถเป็นอิเล็กตรอนในวงใน (inner shell) ได้
เวเลนซ์
สถานะออกซิเดชันนั้นพิจารณาการสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนเมื่ออะตอมเกิดพันธะเคมี โดยพิจารณาประจุได้จากการประมาณแบบไอออนิก (ionic apprximation) ซึ่งพิจารณาการมีส่วนร่วมของแต่ละอะตอมในออร์บิทัลเชิงโมเลกุล (MO) หรือพิจารณาได้จากค่าอิเล็กโตรเนกาทิวิตีแบบอัลเลน (Allen's electronegativity) ซึ่งสถานะออกซิเดชันของอะตอมอาจจะมีค่าเป็นบวกหรือลบ และอาจเป็นจำนวนเต็มหรือไม่ก็ได้ ในขณะที่เวเลนซ์เป็นค่าจำนวนเต็มบวกเท่านั้น  มักซ์ บอร์น
ค.ศ. 1926 เขาได้ร่วมงานกับ โวล์ฟกัง เพาลี และ แวร์เนอร์ ไฮเซนแบร์ก เพื่อสร้างทฤษฎีควอนตัม และเขาก็ได้พิสูจน์ให้ไฮเซนแบร์ก เห็นว่าคณิตศาสตร์ที่ไฮเซนแบร์กใช้นั้น คือ สิ่งที่นักคณิตศาสตร์เรียกว่า เมทริกซ์ (matrix) จากนั้นเขา Pascual Jordan และไฮเซนแบร์กได้ร่วมกันปรับปรุงทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมที่ใช้เมทริกซ์ในการคำนวณให้เป็นระบบยิ่งขึ้น และผลที่ได้จากทฤษฎีนี้คือ ในโลกของอะตอม การทำนายผลต่างๆ จะอยู่ในลักษณะของโอกาสความเป็นไปได้ เช่น โอกาสการพบอิเล็กตรอน ณ ตำแหน่งต่างๆ จะขึ้นกับแอมพลิจูดของฟังก์ชันคลื่นที่ตำแหน่งและเวลานั้นๆ เป็นต้น กระแสเอ็ดดี้
อีกวิธีหนึ่งที่จะเข้าใจในกระแสก็คือการที่จะเห็นว่า พาหะของประจุไฟฟ้า อิสระ (อิเล็กตรอน) ในแผ่นโลหะกำลังจะย้ายไปทางขวา ดังนั้นสนามแม่เหล็กจะออกแรงด้านข้างกับอิเล็กตรอนเนื่องจาก แรงลอเรนซ์ เนื่องจากความเร็ว v ของประจุไปทางขวาและสนามแม่เหล็ก B ชี้ลงด้านล่าง จาก กฎมือข้างขวา แรงลอเรนซ์บนประจุบวก F = "Q"(v × B) ไปทางด้านหลัง นี้ทำให้เกิดกระแส "I" ไปทางด้านหลังใต้แม่เหล็กซึ่งเป็นวงรอบผ่านส่วนของแผ่นนอกสนามแม่เหล็ก ตามเข็มนาฬิกาไปทางขวาและทวนเข็มนาฬิกาไปทางซ้าย ไปด้านหน้าของแม่เหล็กอีกครั้ง พาหะของประจุไฟฟ้า ที่เคลื่อนที่ได้ในแผ่นโลหะ, อิเล็กตรอน, จริง ๆ แล้วมีประจุลบ ("q" < 0) ดังนั้นการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนจะไปในทิศทางตรงข้ามกับ กระแสตามความธรรมเนียมปฏิบัติ () ตามที่แสดง
เนื่องจาก กฎวงจรของแอมแปร์ แต่ละกระแสรูปวงกลมเหล่านี้จะสร้างสนามแม่เหล็กที่มีทิศทางตรงกันข้าม ("blue arrows") ซึ่งเนื่องจาก กฎของเลนซ์ สนามนี้จะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กที่สร้างมันขึ้นมา เป็นการสร้างแรงหน่วงขึ้นบนแผ่น. ที่ขอบนำของแม่เหล็ก "(ด้านซ้าย)" กระแสทวนเข็มนาฬิกาจะสร้างสนามแม่เหล็กที่ชี้ขึ้นข้างบนโดย กฎมือขวา ต้านกับสนามของแม่เหล็ก ก่อให้เกิดแรงผลักระหว่างแผ่นและขอบนำของแม่เหล็ก ในทางตรงกันข้าม ที่ขอบท้าย "(ด้านขวา)", กระแสตามเข็มนาฬิกาจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่ชี้ลงข้างล่างในทิศทางเดียวกับสนามของแม่เหล็ก ช่วยสร้างแรงดึงดูดระหว่างแผ่นและขอบท้ายของแม่เหล็ก ทั้งสองแรงเหล่านี้จะต่อต้านการเคลื่อนที่ของแผ่น แต่ พลังงานจลน์ ของแผ่นจะสามารถเอาชนะแรงหน่วงนี้ กระแสเอ็ดดี้ที่ไหลผ่าน ความต้านทาน ของโลหะทำให้เกิดความร้อน ดังนั้นแผ่นโลหะจะอุ่นขึ้นภายใต้แม่เหล็ก วิลเฮ็ล์ม วีน
เมื่อ พ.ศ.2439 วิลเฮ็ล์ม วีน ค้นพบกฎการแผ่รังสีของวัตถุดำโดยการทดลอง ซึ่งต่อมาเรียกว่า กฎของวีน เพื่อนร่วมงานของเขาคือ มักซ์ พลังค์ ไม่เชื่อถือการทดลองของวิลเฮ็ล์มจนต้องพยายามใช้ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและอุณหพลศาสตร์เพื่อสร้างทฤษฎีประกอบผลการทดลอง ได้เป็นกฎของวีน-พลังค์ ซึ่งใช้ได้เฉพาะที่ความถี่สูง ๆ และไม่ถูกต้องที่ความถี่ต่ำ มัคส์ พลังค์พยายามแก้ไข และต่อมาได้เสนอกฎของพลังค์ซึ่งว่า พลังงานแปรผันตรงกับความถี่ของแม่เหล็กไฟฟ้า อันนำไปสู่การพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม อย่างไรก็ดีนั้นน กฎของวีนยังมีรูปแบบที่ใช้ได้อยู่คือ formula_1 ซึ่งว่า สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะมียอดที่ความยาวคลื่น "λ" ซึ่งแปรผกผันกับอุณหภูมิ T ต่อมาในปี พ.ศ. 2454 วิลเฮ็ล์ม วีน ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในฐานะผู้คนพบกฎการแผ่รังสีของวัตถุร้อน เซลล์แสงอาทิตย์
GOLD STONE ENERGY เซลล์แสงอาทิตย์ หรือ โซลาร์เซลล์ (English: solar cell) หรือ เซลล์แสงสุริยะ หรือ GSENERGY เซลล์โฟโตโวลตาอิก (Photovoltaic cell) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งทำหน้าที่แปลงพลังงานแสงหรือโฟตอนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยตรงโดยปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิก[1] นั่นก็คือ คุณสมบัติของสารเช่น ค่าความต้านทาน แรงดัน และกระแส จะเปลี่ยนไปเมื่อมีแสงตกกระทบโดยไม่ต้องอาศัยแหล่งจ่ายไฟภายนอก และเมื่อต่อหลอดไฟ จะทำให้เกิดกระแสไหลผ่านหลอดนั้นได้ รังสีแคโทด
รังสีแคโทด () คือกระแสของอิเล็กตรอนที่สังเกตได้ในท่อสุญญากาศ ถ้าเราติดตั้งอิเล็กโทรดสองชุดเข้ากับท่อแก้วที่เป็นสุญญากาศแล้วจ่ายโวลต์เข้าไป จะสังเกตได้ว่าแก้วทางฝั่งตรงข้ามของอิเล็กโทรดขั้วลบจะเรืองแสง ซึ่งเกิดจากการปลดปล่อยอิเล็กตรอนและเดินทางตั้งฉากกับแคโทด (คือขั้วอิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วลบของแรงดันจ่าย) ปรากฏการณ์นี้สังเกตพบครั้งแรกโดย โจฮันน์ ฮิตทอร์ฟ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันเมื่อปี ค.ศ. 1869 ต่อมาในปี ค.ศ. 1876 ยูจีน โกลด์สไตน์ ตั้งชื่อให้ว่า "kathodenstrahlen" หรือรังสีแคโทด ไฟฟ้า
ไฟฟ้ายังเป็นเพียงความอยากรู้อยากเห็นทางปัญญาเป็นเวลานับพันปี กระทั่งทศวรรษที่ 1600 เมื่อวิลเลียม กิลเบิร์ตนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ทำการศึกษาเรื่องแม่เหล็กและไฟฟ้าอย่างจริงจัง เขาได้แยกความแตกต่างของผลกระทบจากแร่แแม่เหล็กออกจากไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการขัดสีแท่งอำพัน[6] เขาบัญญัติศัพท์คำภาษาละตินใหม่ว่า "electricus" ("ของอำพัน" หรือ "เหมือนอัมพัน" จาก ἤλεκτρον หรือ elektron คำกรีกโบราณสำหรับ "อัมพัน") เพื่อหมายถึงคุณสมบัติในการดึงดูดวัตถุเล็กๆหลังการขัดสี[9] การผสมกันนี้ทำให้เกิดคำในภาษาอังกฤษว่า "electric" และ "electricity" ซึ่งปรากฏขึ้นครั้งแรกในสิ่งพิมพ์ Pseudodoxia Epidemica ของโธมัส บราวน์ เมื่อปี ค.ศ. 1646[10] วิศวกรรมไฟฟ้า
สาขาย่อยอิเล็กทรอนิกส์นี้ เดิมทีเป็นสาขาที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ และ ทดสอบวงจรไฟฟ้า ซึ่งสร้างจากอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะทางแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่หลอดสุญญากาศ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ขดลวดเหนี่ยวนำ จนถึง อุปกรณ์จากสารกึ่งตัวนำเช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ และ อื่น ๆ เพื่อให้เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานตามจุดประสงค์ที่ต้องการ เช่น เป็นวงจรรับวิทยุ วงจรเครื่องขยายเสียง ถือเริ่มจากการประดิษฐ์หลอดสุญญากาศ Audion ในปี ค.ศ. 1907 ทฤษฎีการผลักกันของคู่อิเล็กตรอนวงเวเลนซ์
โมเลกุลที่มีลักษณะเป็น AXE บางชนิดเช่นไอออนลบของ Te(IV)และ Bi(III) ได้แก่ TeCl, TeBr, BiCl, BiBr และ BiI, มีรูปร่างเป็นรูปทรงแปดหน้าปรกติและอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวนั้นก็ไม่ได้มีผลต่อโครงสร้างของโมเลกุลเลย เหตุผลหนึ่งที่อาจจะนำไปอธิบายได้คือ ความหนาแน่นของอะตอมที่เข้ามาล้อมรอบนั้นไม่สามารถมีช่องให้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวส่งแรงกระทำได้เลย เหตุผลอีกประการที่น่าจะเป็นไปได้คือเกิดจากปรากฏการณ์คู่อิเล็กตรอนเฉื่อย () วิศวกรรมศาสตร์
วิศวกรรมไฟฟ้าสามารถกล่าวได้ว่ามีจุดเริ่มต้นมาจากการทดลองของอาเลสซันโดร วอลตาในช่วง 1800s การทดลองของ เกออร์ก ซีโมน โอห์ม และ ไมเคิล ฟาราเดย์ และการประดิษฐ์มอร์เตอร์ไฟฟ้าใน ค.ศ. 1872 สำหรับงานของเจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์และเฮนริค เฮิรต์ในช่วงปลายศตวรรตที่ 19 ทำให้วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ได้ถือกำเนิดขึ้นมา มากไปกว่านั้น การค้นพบหลอดสุญญากาศและทรานซิสเตอร์ในช่วงเวลาต่อมาทำให้ความรู้ในสาขาไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดเด่นล้ำเหนือวิศวกรรมสาขาอื่นๆ[4] ไฟฟ้า
แนวคิดของศักย์ไฟฟ้าจะเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับแนวคิดของสนามไฟฟ้า ประจุขนาดเล็กที่วางอยู่ภายในสนามไฟฟ้าจะประสบกับแรงหนึ่ง และก่อนหน้านั้น ในการที่จะนำประจุนั้นไปที่จุดนั้นโดยต้านกับแรงดังกล่าวได้ มันจำเป็นต้องมีงานเชิงกล ศักย์ไฟฟ้าที่จุดใด ๆ จะถูกกำหนดเป็นพลังงานที่ใช้เพื่อนำประจุทดสอบหนึ่งหน่วยจากระยะอนันต์อย่างช้า ๆ ไปยังจุดนั้น มันมักจะถูกวัดเป็นค่าโวลต์ และหนึ่งโวลต์เป็นศักย์ภาพสำหรับหนึ่งจูลของการทำงานจะต้องจ่ายไปเพื่อนำประจุหนึ่งคูลอมบ์จากอนันต์มาที่จุดนั้น[17]:494–498 นิยามของศักย์นี้ ในขณะที่เป็นทางการ มีการใช้ในทางปฏิบัติเล็กน้อย และแนวคิดที่มีประโยชน์มากกว่าคือความต่างศักย์ไฟฟ้า และมันเป็นพลังงานที่จำเป็นในการย้ายหนึ่งหน่วยประจุระหว่างจุดสองจุดที่กำหนด สนามไฟฟ้าจะมีคุณสมบัติพิเศษที่มันเป็นอนุรักษ์, ซึ่งหมายถึงว่าเส้นทางที่ใช้โดยประจุทดสอบจะไม่เกี่ยวข้อง นั่นคือทุกเส้นทางระหว่างสองจุดที่กำหนดจะใช้พลังงานเท่ากัน และดังนั้นค่าหนึ่งเดียวสำหรับความต่างศักย์อาจถูกระบุ[17]:494–498 คำว่าโวลต์ได้ถูกระบุอย่างแข็งแรงอย่างมากว่าเป็นหน่วยของทางเลือกสำหรับการวัดและคำอธิบายของความต่างศักย์ไฟฟ้า คำว่าโวลเตจจะเห็นมากขึ้นในการใช้ประจำวัน ไฟฟ้า
ในศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสตกาล นักปรัชญาชาวกรีก ธาลีสแห่งไมลิตัส ได้ทำการทดลองหลายครั้งกับแท่งอำพัน และการทดลองเหล่านี้เป็นการศึกษาครั้งแรกในการผลิตพลังงานไฟฟ้า ในขณะที่ใช้วิธีการนี​​้ ในปัจจุบันเรียกว่าผลกระทบไทรโบอิเล็กตริก สามารถยกวัตถุเบาและสร้างประกายไฟ แต่ก็ไม่มีประสิทธิภาพอย่างมาก[48] มันต้องรอต่อไปอีกจนกระทั่งมีการประดิษฐ์เซลล์ซ้อนของโวลตาในศตวรรษที่สิบแปดได้กลายเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่มีศักยภาพที่พร้อมให้ใช้งานได้ เซลล์ซ้อนของโวลตา ​​และลูกหลานของมันที่ทันสมัย-แบตเตอรี่ สามารถเก็บพลังงานด้วยวิธีการทางเคมีและทำให้มันพร้อมสนองความต้องการใช้งานในรูปแบบของพลังงานไฟฟ้า[48] แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานที่หลากหลายและพบบ่อยมากซึ่งเหมาะที่จะใช้งานได้หลายอย่าง แต่การจัดเก็บพลังงานของมันมี จำกัด และเมื่อมันถูกใช้งานหมดแล้ว มันจะต้องถูกกำจัดหรือชาร์จใหม่ สำหรับความต้องการใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่ พลังงานไฟฟ้าจะต้องถูกผลิตและส่งกำลังอย่างต่อเนื่องไปตามสายส่งตัวนำกระแสไฟฟ้า วิลเลียม ชอกลีย์
ชอกลีย์ ร่วมกับ "จอห์น บเตน" ได้ประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ได้เป็นผลสำเร็จ ทำให้นักประดิษฐ์ทั้งสามคนได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี พ.ศ. 2499 ความพยายามของชอกลีย์ในการผลิตทรานซิสเตอร์ทางการค้าระหว่างช่วง พ.ศ. 2493 - พ.ศ. 2512 ทำให้เกิด “ซิลิคอนแวลเลย์” ขึ้นที่รัฐแคลิฟอร์เนียซึ่งกลายเป็น “ดง” แห่งนวัตกรรมทางอีเลกทรอนิกส์ดังที่เห็นในปัจจุบัน ในช่วงชีวิตหลังๆ ชอกลีย์หันกลับมาทางด้านการศึกษาและวิจัยโดยเข้าเป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและต่อมากลายเป็นผู้สนับสนุนด้านสุพันธุศาสตร์ (eugenics) หรือวิชาว่าด้วยการบำรุงพันธุ์มนุษย์อย่างแข็งขัน อิเล็กตรอน
ในช่วงต้นปี ค.ศ. 1700, แฟรนซิส ฮาร์คบี (Francis Hauksbee) และ ซี. เอฟ. ดู เฟย์ (C. F. du Fay) นักเคมีชาวฝรั่งเศส ได้ค้นพบด้วยตนเองถึงสิ่งที่พวกเขาเชื่อว่าจะเป็นสองชนิดของการเสียดสีกันทางไฟฟ้า; อันหนึ่งคือการเสียดสีกับแก้ว, ส่วนอีกอันหนึ่ง ได้จากการเสียดสีกับเรซิ่น จากนี้ ดู เฟย์ ได้สร้างทฤษฎีเกี่ยวกับไฟฟ้าที่ประกอบด้วยของเหลวไฟฟ้าสองชนิดที่มีลักษณะคล้าย "แก้ว" และ "ยาง" ที่จะแยกตัวออกจากกันและกันด้วยการเสียดสีและที่เป็นกลางเมื่อนำมารวมกัน [2] ทศวรรษต่อมา เบนจามิน แฟรงคลิน เสนอว่าการผลิตไฟฟ้าไม่ได้มาจากประเภทที่แตกต่างกันของของเหลวไฟฟ้าเท่านั้น, แต่ของเหลวไฟฟ้าเดียวกันนี้ยังสามารถผลิตไฟฟ้าขึ้นมาได้ภายใต้ความดันที่แตกต่างกัน เขาได้ตั้งชื่อตามที่เรียกกันในศัพท์สมัยใหม่ว่า ประจุ ที่มีทั้งบวกและลบ ตามลำดับ [3] แฟรงคลินคิดว่าอนุภาคสื่อพาหะการนำไฟฟ้านั้นมีประจุไฟฟ้าที่เป็นบวก แต่เขาก็ระบุไม่ได้อย่างถูกต้องกับสถานการณ์ที่เป็นส่วนเกินของสื่อพาหะตัวนำประจุไฟฟ้าและสถานการณ์ที่ซึ่งเป็นการสูญเสียหรือขาดดุลของสื่อพาหะตัวนำประจุไฟฟ้า [4] อาเลสซานโดร โวลตา
แบตเตอรีที่โวลตาผลิตได้รับยกย่องเป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีเซลล์แรก ประกอบด้วยสองอิเล็กโทรด อันหนึ่งทำจากสังกะสี อีกอันหนึ่งทำจากทองแดง อิเล็กโทรไลต์เป็นกรดซัลฟิวริกผสมน้ำหรือน้ำเกลือเข้มข้นทะเลรูปหนึ่ง อิเล็กโทรไลต์มีอยู่ในรูป 2H+ และ SO42− สังกะสีซึ่งมีศักยะอิเล็กโทรต (electrode potential) สูงกว่าทองแดงและไฮโดรเจน ทำปฏิกิริยากับซัลเฟต (SO42−) ซึ่งมีประจุลบ ไอออนไฮโดรเจน (โปรตอน) ซึ่งมีประจุบวกจับอิเล็กตรอนจากทองแดง ก่อให้เกิดฟองแก๊สไฮโดรเจน H2 ทำให้แท่งสังกะสีเป็นอิเล็กโทรตลบและแท่งทองแดงเป็นอิเล็กโทรดบวก ฉะนั้น มีสองปลาย และกระแสไฟฟ้าจะไหลหากเชื่อมต่อกัน ปฏิกิริยาเคมีในเซลล์โวตาอิกนี้เป็นดังนี้ แม่เหล็ก
แกลแวนอมิเตอร์เป็นเครื่องมือวัดไฟฟ้าประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลือบน้ำยาที่หมุนรอบแกน มีลักษณะเป็นขดขวดสี่เหลี่ยมมีแกนหมุนที่หมุนได้คล่องซึ่งจะใช้วัตถุที่มีความแข็งมาก เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดจะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบบิดขดขวดให้หมุนไป ทำให้เข็มชี้ (ตัดกับแกนหมุนของชดลวด) เบนตามไปด้วย มุมเบนของเข็มชี้แปรผันตรงกับขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวด การสร้างสเกลเพื่ออ่านกระแสไฟฟ้าทำได้โดยผ่านกระแสไฟฟ้าขนาดต่าง ๆ มอเตอร์กระแสตรง เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ประกอบด้วยขดลวดที่หมุนได้รอบแกนวางอยู่ในสนามแม่เหล็ก มีคอมมิวเทเตอร์และแปรงสัมผัสช่วยให้ขดลวดหมุนอย่างต่อเนื่องในทิศทางเดียวเมื่อมีกระแสจากแบตเตอรี่ผ่านเข้าขดลวด เวเลนซ์
เวเลนซ์อาจจะแตกต่างจากค่าสัมบูรณ์ของสถานะออกซิเดชันเนื่องจากความแตกต่างของสภาพขั้วของโมเลกุล เช่น ไดคลอโรมีเทน (CHCl) คาร์บอนมีเวเลนซ์เท่ากับ 4 แต่มีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ 0 เป็นต้น อำพัน
ภาษากรีกเรียกอำพันว่า "ηλεκτρον" ("อิเล็กตรอน") และถูกเชื่อมโยงไปที่เทพแห่งดวงอาทิตย์ซึ่งอีกฉายาหนึ่งของท่านคือ "อิเล็กเตอร์" หรือ "อะเวกเคนเนอร์" มันถูกกล่าวถึงโดยธีโอฟาสตุสที่เป็นไปได้ว่าวัตถุลักษณะนี้เคยมีผู้กล่าวถึงมาแล้วเป็นครั้งแรกเมื่อศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาล คำว่า "อิเล็กตรอน" ในยุคปัจจุบันถูกนำมาใช้ในปี ค.ศ. 1891 โดยนักฟิสิกส์ชาวไอริช ยอร์จ จอห์นสโตน สโตนี โดยใช้เป็นคำศัพท์ภาษากรีกสำหรับเรียกอำพัน (ซึ่งถูกแปลให้เป็นอิเล็กตรัม) ตามคุณสมบัติทางไฟฟ้าสถิตของมันเป็นครั้งแรก การลงท้ายด้วย "-on" ทั่วไปจะใช้สำหรับอนุภาคในอะตอมทั้งหมดและใช้ในความหมายเดียวกับ "ion"  กล้องจุลทรรศน์ของไฮเซนเบิร์ก
การที่ผู้สังเกตได้รับภาพจากอิเล็กตรอน นั่นคือลำแสงไปตกกระทบอิเล็กตรอนแล้วสะท้อนกลับเข้ามาที่กล้องจุลทรรศน์แล้วผ่านเข้าสู่ตา แต่เรารู้ว่าโฟตอนมีโมเมนตัมมีค่าแปรผันตาม formula_5 เมื่อ formula_6 เป็นค่าคงตัวของพลังค์ ดังนั้นการที่โฟตอนพุ่งชนทำให้อิเล็กตรอนย่อมทำให้เกิดแรงถีบขึ้น ภายหลังเรียกปรากฏการณ์คอมพ์ตัน แต่ขนาดของแรงถีบไม่สามารถทราบได้แน่ชัด และทิศทางที่กระเจิงไปของโฟตอนก็ไม่แน่นอน สุดท้ายจะได้ว่าอิเล็กตรอนมีโมเมนตัมในทิศทาง formula_1 คลาดเคลื่อนดังนี้ อิเล็กทรอนิกส์กำลัง
ในยานพาหนะไฟฟ้าแบบไฮบริด (HEVs) อิเล็กทรอนิกส์กำลังถูกใช้ในสองรูปแบบ: ไฮบริดอนุกรมและไฮบริดคู่ขนาน ความแตกต่างระหว่างทั้งสองแบบเป็นความสัมพันธ์ของมอเตอร์ไฟฟ้ากับเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) อุปกรณ์ที่ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าจะประกอบด้วยตัวแปลง DC/DC เป็นส่วนใหญ่สำหรับชาร์จแบตเตอรี่และตัวแปลง DC/AC เพื่อจ่ายไฟให้มอเตอร์ขับเคลื่อน รถไฟไฟฟ้าใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าเช่นเดียวกับสำหรับการควบคุมด้วยเวกเตอร์โดยใช้วงจรเรียงกระแสแบบ pulse-width modulation (PWM) รถไฟไฟฟ้าได้รับกำลังไฟฟ้าจากสายไฟฟ้า การใช้งานใหม่อีกทางหนึ่งสำหรับอิเล็กทรอนิกส์กำลังอยู่ในระบบลิฟท์ ระบบเหล่านี้อาจใช้ thyristors, อินเวอร์เตอร์, มอเตอร์แม่เหล็กถาวร หรือระบบไฮบริดต่าง ๆ ที่รวมระบบ PWM ระบบและมอเตอร์มาตรฐานเข้าด้วยกัน[30] วิลเลียม กิลเบิร์ต
ในหนังสือเล่มนี้ เขายังได้ศึกษาถึงไฟฟ้าสถิต โดยการใช้แท่งอำพัน (อำพัน เป็นยางไม้แข็ง สีเหลืองอมน้ำตาล ในภาษากรีกเรียกว่า เอเล็กตรอน (elektron) ด้วยเหตุนี้ กิลเบิร์ตจึงเรียกปรากฏการณ์ที่ตนค้นพบว่า "electric force" (แรงไฟฟ้า) เออร์เนสต์ ลอว์เรนซ์
เมื่อสงครามโลกครั้งที่สองในยุโรปปะทุขึ้นในปีค.ศ. 1939 เขาถูกดึงตัวไปทำงานให้กับโครงการทางทหาร เขาเป็นผู้เสาะหาบุคลากรเข้าทำงานในห้องปฏิบัติการใต้น้ำเพื่อพัฒนาเครื่องมือและวิธีตรวจจับเรือดำน้ำเยอรมัน พร้อมกับทำงานพัฒนาเครื่องไซโคลตรอนควบคู่ไปด้วย ในปลายปี 1940 เครื่องไซโคลตรอนขนาด 60 นิ้ว สามารถยิงยูเรเนียม-238เข้าปะทะกับดิวเทอเรียมจนได้ธาตุใหม่คือ เนปทูเนียม-238 ซึ่งเมื่อสลายให้อนุภาคบีตาแล้วจะได้เป็นพลูโตเนียม-238 หนึ่งในไอโซโทปของมัน คือพลูโตเนียม-239 มีความเป็นไปได้ที่จะต่อยอดและพัฒนาเป็นอาวุธนิวเคลียร์ของสหรัฐ ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน
ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน () หรือ พลังงานนิวตรอน () จะแสดง พลังงานจลน์ ของ นิวตรอนอิสระ มีหน่วยเป็น อิเล็กตรอนโวลท์ คำว่า "อุณหภูมิ" ถูกใช้เพราะนิวตรอนร้อน(), นิวตรอนความร้อน () และนิวตรอนเย็น () ถูก หน่วง ในตัวกลางหนึ่งที่มีอุณหภูมิระดับหนึ่ง จากนั้นการกระจายพลังงานของนิวตรอนจะถูกปรับให้เป็นไปตาม การกระจายตัวแบบแมกซ์เวลล์-โบลส์แมนน์ หรือ Maxwellian distribution ที่เรียกว่าการเคลื่อนที่เชิงความร้อน () ในเชิงปริมาณ อุณหภูมิยิ่งสูง พลังงานจลน์ของนิวตรอนอิสระก็ยิ่งมาก พลังงานจลน์, ความเร็ว และ ความยาวคลื่นของนิวตรอน มีความสัมพันธ์ที่เป็นไปตาม ความสัมพันธ์ของเดอเบรย ()  เวเลนซ์อิเล็กตรอน
เวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบอะตอมฮีเลียม แบบฮีเลียม (He) นี้ แสดง 2 เวเลนซ์อิเล็กตรอน อยู่ในชั้นนอกสุดของระดับพลังงาน ฮีเลียมเป็นธาตุในหมู่ ก๊าซมีตระกูล (noble gases) และมี 2 โปรตอน, 2 นิวตรอน, และ 2 อิเล็กตรอน. อิเล็กตรอนโวลต์
อิเล็กตรอนโวลต์ (, สัญลักษณ์: eV) เป็นหน่วยการวัดพลังงาน เท่ากับปริมาณของพลังงานจลน์ ที่เกิดขึ้นจากการที่อิเล็กตรอนอิสระเดินทางผ่านความต่างศักย์จากไฟฟ้าสถิตขนาด 1 โวลต์ในสุญญากาศ เซลล์กัลวานี
พูดอีกอย่างอะตอมโลหะของหนึ่งครึ่งเซลล์สามารถชักนำให้เกิดการรีดักชันของไอออนบวกโลหะของอีกหนึ่งครึ่งเซลล์; เมื่อระบุกลับกันไอออนบวกโลหะของหนึ่งครึ่งเซลล์สามารถออกซิไดซ์อะตอมโลหะของอีกหนึ่งครึ่งเซลล์ เมื่อโลหะ B มี อิเล็กโทรเนกาติวิตี (ความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนของธาตุต่าง ๆ ในโมเลกุลของสารประกอบที่ยึดกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ [พจนานุกรมศัพท์ สสวท.]) มากกว่าโลหะ A, ดังนั้นโลหะ B มีแนวโน้มที่จะขโมยอิเล็กตรอนจากโลหะ A (นั่นคือโลหะ B มีแนวโน้มที่จะออกซิไดซ์โลหะ A) ดังนั้นปฏิกิริยาจะพอใจที่จะเกิดในทิศทางเดียวตามสมการ: ทฤษฎีการผลักกันของคู่อิเล็กตรอนวงเวเลนซ์
อีกตัวอย่างหนึ่งคือ O(SiH) ซึ่งมีมุม Si-O-Si angle เท่ากับ 144.1° ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับมุมในพันธะอื่นๆ เช่น ClO (110.9°), (CH)O (111.7°) และ N(CH) (110.9°) ซึ่งกิลเลสพายได้ให้เหตุผลว่าเกิดจากการอยู่ประจำที่ของอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวและความสามารถในการผลักกับอิเล็กตรอนคู่อื่นๆ จะมีค่ามากที่สุดเมื่ออะตอมที่เข้ามาล้อมรอบนั้นมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีใกล้เคียงหรือสูงกว่าอะตอมกลาง เมื่ออะตอบกลางมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูง อย่างเช่นออกซิเจนใน O(SiH) อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวจะไม่สามารถอยู่ประจำที่ได้ดีนักจึงส่งผลให้เกิดแรงผลักที่อ่อน อีกทั้งกลุ่มอะตอมที่มาล้อมรอบก็ยังมีการผลักกันที่แรง (-SiH เป็นลิแกนด์ที่ใหญ่มากเมื่อเทียบกับตัวอย่างอื่นๆ ด้านบน) จึงทำให้มุมของพันธะ Si-O-Si นั้นมีขนาดใหญ่ผิดปกติจากที่ทำนายได้ เวเลนซ์อิเล็กตรอน
หมวดหมู่:พันธะเคมี หมวดหมู่:อิเล็กตรอน ตารางธาตุ
ใน พ.ศ. 2401 นักเคมีชาวเยอรมัน ออกุสต์ คีคูเล สังเกตว่าคาร์บอนส่วนใหญ่มักจะอยู่ในรูปของอะตอมสี่ตัวทำพันธะต่อกัน เช่น มีเทน ซึ่งมีอะตอมคาร์บอน 1 ตัวและอะตอมของไฮโดรเจน 4 ตัว แนวคิดในลักษณะนี้ภายหลังรู้จักกันว่าเป็นเวเลนซ์ ซึ่งระบุไว้ว่าพันธะของธาตุต่างชนิดกันก็มีจำนวนอะตอมต่างกันด้วย[39] นิวเคลียสของอะตอม
อิเล็กตรอน อิเล็กตรอนโวลต์
หน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ได้รับการยอมรับ (แต่ไม่แนะนำ) ให้ใช้กับระบบ SI หน่วยนี้ได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในวงการโซลิดสเตต ปรมาณู นิวเคลียร์ และฟิสิกส์อนุภาค และมักใช้ร่วมกับตัวนำหน้าหน่วย m k M หรือ G ไฟฟ้า
วันนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะใช้ชิ้นส่วนสารกึ่งตัวนำเพื่อการควบคุมอิเล็กตรอน การศึกษาอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องได้รับการพิจารณาว่าเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์สถานะของแข็ง ในขณะที่การออกแบบและสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในการแก้ปัญหาที่เกิดตอนปฏิบัติจะมาภายใต้วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ไฟฟ้ากระแสตรง
เครื่องมือวัดทางไฟฟ้าประเภทที่หนึ่งคือ -แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ และโอห์มมิเตอร์ เป็นเครื่องวัดทางไฟฟ้า เพื่อใช้วัดปริมาณต่างๆ ทางไฟฟ้าเครื่องวัดทางไฟฟ้าต่างๆนี้สามารถสร้างขึ้นโดยดัดแปลงมาจาก แกลแวนอมิเตอร์ (Galvanometer) ชนิดขดลวดเคลื่อนที่ ซึ่งประกอบด้วยขดลวดวางระหว่างขั้วแม่เหล็กและประเภทที่สองคือ-แกลแวนอมิเตอร์ (Galvanometer) คือ เครื่องมือวัดพื้นฐานทางไฟฟ้าที่สามารถวัดได้ทั้งกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้า แต่จะวัดได้ปริมาณน้อยๆ ดังนั้นจึงนิยมนำไปดัดแปลงใช้วัดกระแสไฟฟ้าความต่างศักย์ไฟฟ้าและความต้านทาน
ครั้งหนึ่งเมื่อ พ.ศ. 2430 ยุคที่ไฟฟ้าเริ่มแพร่หลายสู่ภาคส่วนต่าง ๆ ของสังคม ไฟฟ้ากระแสตรงเคยถูกใช้ส่งไปตามครัวเรือน โดยการผลิตของสถานีผลิตไฟฟ้าจำนวน 121 แห่งทั่วสหรัฐอเมริกา ระบบดังกล่าวพัฒนาโดยทอมัส เอดิสัน (พ.ศ. 2389–2474) แต่ด้วยข้อจำกัดที่ไฟฟ้ากระแสตรงจะสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว เมื่อถูกส่งออกจากสถานีผลิตไฟฟ้าไกลเกินหนึ่งไมล์ ทำให้ต่อมาได้มีการคิดค้นไฟฟ้ากระแสสลับขึ้นโดยจอร์จ เวสติงเฮาส์ (พ.ศ. 2389–2457) ซึ่งสามารถส่งไฟฟ้าไปได้ไกลหลายร้อยไมล์โดยสูญเสียพลังงานน้อยมาก การแข่งขันระหว่างบุคคลสองท่านดังกล่าวถูกขนานนามว่าเป็น "สงครามกระแสไฟฟ้า" ที่ในที่สุดผู้คนจึงหันมาใช้ไฟฟ้ากระแสสลับจนถึงทุกวันนี้
ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ โวลเตจ
แรงดันไฟฟ้าอาจเกิดจากสนามไฟฟ้าสถิต หรือจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็ก หรือจากสนามแม่เหล็กที่แปรตามเวลาหรือทั้งสามอย่างรวมกัน โวลต์มิเตอร์สามารถใช้ในการวัดแรงดันไฟฟ้า (หรือความต่างศักย์) ระหว่างจุดสองจุดในระบบ; บ่อยครั้งที่ศักย์อ้างอิงทั่วไปเช่นกราวด์ของระบบจะถูกนำมาใช้เป็นหนึ่งในจุดที่ใช้วัด แรงดันไฟฟ้าอาจหมายถึงแหล่งที่มาของพลังงาน (แรงเคลื่อนไฟฟ้า) หรือพลังงานที่หายไป, ที่ถูกใช้หรือที่ถูกเก็บไว้ (แรงดันตกคร่อม) กฎออกเตต
กฎออกเตตคือกฎที่อะตอมพยายามที่จะทำให้เวเลนซ์อิเล็กตรอนของตัวมันเองให้ครบแปดซึ่งเป็นสภาพที่เสถียรที่สุด ยกเว้น ตารางธาตุ
ธาตุในหมู่เดียวกันจะมีความคล้ายคลึงกันในรัศมีอะตอม พลังงานไอออไนเซชัน และอิเล็กโทรเนกาติวิตี จากธาตุบนสุดของหมู่ลงมาถึงธาตุล่างสุดของหมู่ รัศมีอะตอมจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีระดับพลังงานและวาเลนซ์อิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้น โดยมันจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน ในส่วนของพลังงานไอออไนเซชัน ธาตุในหมู่เดียวกันจะมีพลังงานไอออไนเซชันที่คล้ายกัน แต่ธาตุในคาบเดียวกันจากซ้ายไปขวาจะมีพลังงานไอออไนเซชันเพิ่มขึ้น เนื่องจากมันง่ายที่จะดึงอิเล็กตรอนออกไป เนื่องจากอะตอมไม่มีพันธะระหว่างอิเล็กตรอนที่แน่นหนา เช่นเดียวกันอิเล็กโทรเนกาติวิตีจะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง เนื่องจากธาตุที่อยู่ล่างกว่ามีระยะห่างระหว่างนิวเคลียสกับวาเลนซ์อิเล็กตรอนมากกว่าธาตุที่อยู่ด้านบน[14] แต่ก็ยังมีข้อยกเว้น เช่น ในหมู่ 11 สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนจะมีการเพิ่มขึ้นจากล่างขึ้นบน[15] วิศวกรรมไฟฟ้า
ไฟฟ้าได้เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 17 วิศวกรไฟฟ้าคนแรกอาจจะเป็น วิลเลียม กิลเบิร์ต ผู้ที่ออกแบบ versorium: อุปกรณ์ที่ตรวจพบการปรากฏตัวของวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าสถิต เขายังเป็นคนแรกที่แยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจนระหว่างอำนาจแม่เหล้กและไฟฟ้าสถิต และได้รับเครดิตในการจัดตั้งคำว่าไฟฟ้า[1] การค้นพบไฟฟ้าสถิตนั้นมีมาตั้งแต่ยุคกรีกโบราณ แต่จุดเริ่มของทฤษฎีทางไฟฟ้ายุคใหม่ นั้นนับเริ่มต้นจากผลงานของ เบนจามิน แฟรงกลิน ในการทดลองชักว่าวผ่านเมฆฝน ในปี ค.ศ. 1752 เพื่อเก็บประจุไฟฟ้าจากเมฆฝน และใช้ในการพิสูจน์ว่าฟ้าผ่านั้นเป็นกระแสไฟฟ้า เบนจามิน แฟรงกลิน (หรืออาจเป็น Ebenezer Kinnersley) นั้นได้สร้างแนวความคิดของประจุบวก และ ประจุลบ ทฤษฎีการผลักกันของคู่อิเล็กตรอนวงเวเลนซ์
สารประกอบของธาตุเหล่านี้ไม่สามารถอธิบายโครงสร้างทางเคมีด้วยทฤษฎีนี้ได้เนื่องจากเกิดแรงกระทำจากอิเล็กตรอนใน d-ออร์บิทัลของอะตอมกลาง โครงสร้างของสารประกอบเหล่านี้รวมทั้งโลหะไฮไดรด์และโลหะแอลคิล เช่น เฮกซะเมทิลทังสเตน สามารถทำนายได้ถูกต้องด้วยการใช้ทฤษฎีพันธะวาเลนซ์ ซึ่งอ้างถึงการไฮบริไดเซชัน และแบบจำลอง หรืออีกวิธีหนึ่งคือการใช้ทฤษฎีสนามผลึกเพื่อทำนายโครงสร้างของโมเลกุลของสารประกอบเหล่านี้ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
นอกเหนือจากทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและทฤษฎีเครือข่าย รายการอื่น ๆ ในหลักสูตรเป็นหลักสูตรวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะ หลักสูตรวิศวกรรมไฟฟ้ามีบทเรียนทีมีความเชี่ยวชาญพิเศษอื่น ๆ เช่น machine, เครื่องผลิตกระแสไฟฟ้าและการจัดจำหน่าย โปรดทราบว่ารายการต่อไปนี้จะไม่รวมถึงชุดวิชาคณิตศาสตร์วิศวกรรมภาคขยายที่จำเป็นขั้นต้นสำหรับการจบระดับปริญญา.
ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์: แถบพลังงานในซิลิคอน, ซิลิคอนภายในและภายนอก, ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดผลกระทบที่สังเกตเห็นได้หลายอย่าง ซึ่งตามประวัติศาสตร์ผลกระทบเหล่านั้นเป็นวิธีการเพื่อการรับรู้การปรากฏตัวของมัน ที่ว่าน้ำสามารถถูกแยกสลายได้โดยกระแสจากเซลล์กัลวานี ผลกระทบนี้ถูกค้นพบโดยวิลเลี่ยม นิโคลสันกับเซอร์ แอนโธนี คาร์ลิเซิล สองนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในปีคริสต์ศักราช 1800 กระบวนการนี้ปัจจุบันเรียกว่า[[การแยกสลายด้วยไฟฟ้า]หรืออิเล็กโตรไลซิส งานของพวกเขาถูกขยายออกไปอย่างมหาศาลโดยไมเคิล ฟาราเดย์ในปี 1833 กระแสไฟฟ้าเมื่อไหลผ่านความต้านทาน มันทำให้เกิดความร้อนอยู่ภายใน ผลกระทบนี้เจมส์ เพรสคอต จูลได้ทำการศึกษามันทางคณิตศาสตร์ในปี 1840[24]:23–24 หนึ่งในการคันพบที่เกี่ยวข้องกับกระแสที่สำคัญที่สุดถูกค้นพบโดยบังเอิญโดยฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตดในปี 1820 เมื่อครั้งที่เขากำลังเตรียมการสอน เขาพบเห็นกระแสในเส้นลวดไปรบกวนเข็มของเข็มทิศแม่เหล็ก[34] เขาได้ค้นพบทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นปฏิสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างแม่เหล็กกับไฟฟ้า ระดับของการปลดปล่อยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยการอาร์กด้วยไฟฟ้าจะสูงพอที่จะสร้างการรบกวนจากแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถก่อให้เกิดอันตรายกับการทำงานของอุปกรณ์ใกล้เคียง[35] อิเล็กโตรเนกาทิวิตี
เมื่อ พลังงานพันธะ, "E" ของพันธะ A–B, A–A และ B–B ในหน่วย อิเล็กตรอนโวลต์, ค่า (eV) แสดงเพื่อเลี่ยงการพิจารณาหน่วย เช่น ความต่างของอิเล็กโทรเนกาทิวิตีโดยเพาลิงระหว่างไฮโดรเจนและโบรมีน เท่ากับ 0.73 (พลังงานพันธะ: H–Br, 3.79 eV; H–H, 4.52 eV; Br–Br 2.00 eV) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) เป็นรูปแบบเดิมของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน มันใช้ลำแสงอิเล็กตรอนไฟฟ้าแรงสูงในการสร้างภาพ ลำแสงอิเล็กตรอนถูกผลิตโดยปืนอิเล็กตรอนที่ทั่วไปแล้วได้ติดตั้งแคโทดที่มีไส้หลอดเป็นทังสเตนเพื่อเป็นแหล่งที่มาของอิเล็กตรอน ลำแสงอิเล็กตรอนถูกเร่งความเร็วโดยขั้วบวกปกติที่ 100 กิโลอิเล็กตรอนโวลท์ (kev) (40-400 kev) เมื่อเทียบกับแคโทด จากนั้นลำแสงจะถูกโฟกัสโดยเลนส์ไฟฟ้าสถิตและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและส่องผ่านชิ้นงานที่มีบางส่วนที่โปร่งใสกับอิเล็กตรอนและบางส่วนกระจายลำแสงออกไป เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนผ่านพ้นออกมาจากชิ้นงานมันจะเก็บข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของชิ้นงานออกมาด้วยซึ่งจะมีการขยายโดยระบบเลนส์ใกล้วัตถุ () ของกล้องจุลทรรศน์นั้น การเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่ในข้อมูลนี้ ("ภาพ") อาจสามารถดูได้โดยการฉายภาพอิเล็กตรอนที่ถูกขยายแล้วนี้ลงบนหน้าจอดูเรืองแสงที่เคลือบด้วยวัสดุสารเรืองแสงหรือ scintillator เช่นสังกะสีซัลไฟด์ หรืออีกทางเลือกหนึ่งภาพสามารถถูกบันทึกได้แบบการถ่ายรูปโดยการฉายแสงอิเล็กตรอนโดยตรงลงบนแผ่นฟิล์มถ่ายรูป หรือสารเรืองแสงความละเอียดสูงอาจต่อเข้ากับตัวรับแสงของกล้องถ่ายรูปที่ใช้ CCD (อุปกรณ์ถ่ายเทประจุ) ด้วยระบบเลนส์ออปติคอลหรือตัวนำแสงแบบใยแก้ว ภาพที่จับได้โดย CCD อาจจะแสดงบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ วิลเลียม ไฮด์ วูลลาสตัน
ในปี ค.ศ. 1800 วูลลาสตันทำธุรกิจเคมีภัณฑ์กับสมิธสัน เทนแนนต์และคิดค้นวิธีผลิตแพลตินัมแท่งจากสินแร่ ทำให้เขามีฐานะร่ำรวยและผูกขาดการผลิตแพลตินัมแท่งในอังกฤษนานกว่า 20 ปี การศึกษาธาตุแพลตินัมทำให้วูลลาสตันค้นพบธาตุแพลเลเดียมในปี ค.ศ. 1802 และธาตุโรเดียมในปี ค.ศ. 1804 นอกจากนี้วูลลาสตันยังมีผลงานด้านอื่น ๆ เช่น ค้นพบการเหนี่ยวนำไฟฟ้าก่อนไมเคิล ฟาราเดย์ 10 ปี, การศึกษาเส้นทึบในเส้นฟรอนโฮเฟอร์, ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่เรียกว่า camera lucida ปริซึมวูลลาสตันและไครโอฟอรัส เป็นต้น ไดโอด
LED เป็นไดโอดที่ใช้สารประเภทแกลเลี่ยมอาร์เซ็นไนต์ฟอสไฟต์ (Gallium Arsenide Phosphide ; GaAsP) หรือสารแกลเลี่ยมฟอสไฟต์ (Gallium Phosphide ; GaP) มาทำเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด p และ n แทนสาร Si และ Ge สารเหล่านี้มีคุณลักษณะพิเศษ คือ สามารถเรืองแสงได้เมื่อได้รับไบอัสตรง การเกิดแสงที่ตัว LED นี้เราเรียกว่า อิเล็กโทรลูมินิเซนต์ (Electroluminescence) ปัจจุบันนิยมใช้ LED แสดงผลในเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ เช่น เครื่องคิดเลข, นาฬิกา เป็นต้น เลเซอร์
ในมุมมองแบบฟิสิกส์คลาสสิก, พลังงานของอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสมีขนาดใหญ่สำหรับวงโคจรที่ห่างจากนิวเคลียสของอะตอม อย่างไรก็ตาม, ผลลัพธ์ทางกลศาสตร์ควอนตัมบังคับให้อิเล็กตรอนอยู่ในตำแหน่งที่ทำให้เกิดความไม่ต่อเนื่องในวงโคจร ดังนั้นอิเล็กตรอนจะถูกพบว่าอยู่ในระดับพลังงานที่เฉพาะเจาะจงของอะตอมสองแห่งดังที่แสดงอยู่ด้านล่าง: พลังงานทดแทน
ดวงอาทิตย์ให้พลังงานจำนวนมหาศาลแก่โลกของเรา พลังงานจากดวงอาทิตย์จัดเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญที่สุด เป็นพลังงานสะอาดไม่ทำปฏิกิริยาใดๆอันจะทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นพิษ เซลล์แสงอาทิตย์จึงเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็คทรอนิคส์ชนิดหนึ่ง ที่ถูกนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า เนื่องจากสามารถเปลี่ยนเซลล์แสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง ส่วนใหญ่เซลล์แสงอาทิตย์ทำมาจากสารกึ่งตัวนำพวกซิลิคอน มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูงถึง 44 เปอร์เซนต์[3] การแปลงภายใน
ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัมสำหรับกระบวนการการแปลงภายใน, wavefunction ของอิเล็กตรอนที่เปลือกชั้นใน (ปกติจะเป็น "s" อิเล็กตรอน) จะแทรกซึมเข้าไปในเนื้อของ นิวเคลียส ซึ่งหมายความว่ามีความเป็นไปได้ที่แน่นอนของการค้นหาอิเล็กตรอนภายในนิวเคลียส เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ อิเล็กตรอนอาจเชื่อมไปยังสภาวะของพลังงานที่ถูกกระตุ้นของนิวเคลียสและใช้พลังงานจากการเปลี่ยนผ่านนิวเคลียสโดยตรง โดยปราศจากรังสีแกมมาช่วงกลางที่ถูกผลิตในครั้งแรก พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจะเท่ากับพลังงานการเปลี่ยนผ่านในนิวเคลียส, ลบด้วยพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนที่ยึดเหนี่ยวเข้ากับอะตอม เวเลนซ์
นิยามตามหนังสือเล่มสีทอง (Gold Book) ของสหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) ได้ให้นิยามคำว่าเวเลนซ์ว่า "เวเลนซ์ คือ จำนวนอะตอมยูนิเวเลนซ์ (มีที่มาจากอะตอมไฮโดรเจนหรืออะตอมคลอรีน) สูงสุดที่อาจรวมกับอะตอมหนึ่งๆของธาตุที่กำลังพิจารณา โดยที่อะตอมของธาตุนั้นๆจะสามารถถูกแทนที่ได้"  เรดอน
เรดอนจัดเป็นสมาชิกของกลุ่มธาตุวาเลนซ์เป็นศูย์หรือถูกเรียกว่ากลุ่มก๊าซมีตระกูล ในการดึงอีเล็กตรอนหนึ่งๆออกจากเปลือกต้องใช้พลังงานไอออไนเซชัน 1037 กิโลจูล/โมล เรดอนมีอิเล็กโตรเนกาทิวิตีต่ำกว่าซีนอนอ้างอิงจากตารางธาตุ ดังนั้นจีงเกิดปฏิกิริยาได้มากกว่า  ตารางธาตุ
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนทั่วไปจะเพิ่มขึ้นตามคาบ ซึ่งเป็นผลมาจากการเติมเต็มวงเวเลนซ์ของอะตอม อะตอมของธาตุหมู่ 17จะคายพลังงานออกมามากกว่าอะตอมของธาตุในหมู่ 1 ในการดึงดูดอิเล็กตรอน เนื่องด้วยความง่ายในการเติมเต็มวงวาเลนซ์และความเสถียร[34] เวเลนซ์
อย่างไรก็ตาม มีการนิยามคำว่าเวเลนซ์ในหนังสืออื่นๆเช่น "เวเลนซ์ คือ จำนวนอะตอมไฮโดรเจนที่สามารถรวมตัวกับธาตุหนึ่งๆในสารประกอบธาตุคู่ไฮไดรด์ (binary hydride) หรือสองเท่าของจำนวนอะตอมออกซิเจนที่รวมกับธาตุนั้นๆในสารประกอบออกไซด์ชนิดหนึ่งๆหรือหลายชนิด" ซึ่งจะเห็นได้ว่านิยามอย่างหลังได้ขยายความอีกนัยหนึ่งว่าเวเลนซ์ของอะตอมธาตุชนิดหนึ่งๆอาจมีได้หลายค่านั่นเอง  ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก
ในปี 1887 เฮิร์ตซ์พบว่าเมื่อฉายแสงอัลตราไวโอเล็ตไปยังขั้วไฟฟ้าซึ่งอยู่ในวงจร จะมีประจุไฟฟ้าหลุดออกมา ต่อมาฮอลล์วอชส์ (Wilhelm Hallwachs) พบว่าเมื่อมีแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงตกกระทบผิวโลหะ จะมีอิเล็กตรอนหลุดออกจากผิวโลหะนั้น ปรากฏการณ์เช่นนี้เรียกว่า ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (photoelectric effect) และเรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกจากผิวโลหะที่ถูกแสงว่าโฟโตอิเล็กตรอน (photoelectron)  เลปตอน
เลปตอนมีคุณสมบัติที่เป็นเนื้อแท้หลายอย่าง รวมทั้ง ประจุไฟฟ้า สปิน และ มวล อย่างไรก็ตาม มันแตกต่างจากควาร์ก เพราะไม่อยู่ภายใต้ อันตรกิริยาอย่างเข้ม แต่อาจอยู่ภายใต้อันตรกิริยาพื้นฐานอื่นอีกสามอย่าง ซึ่งได้แก่ แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (ไม่รวมพวกนิวทริโนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า) และ อันตรกิริยาอย่างอ่อน สำหรับทุกเฟลเวอร์ของเลปตอน พวกมันมี ปฏิยานุภาค เรียกว่า ปฏิเลปตอน ที่แตกต่างกันเฉพาะบางส่วนของคุณสมบัติ ซึ่งปฏิเลปตอนจะมี 'ขนาดเท่ากันแต่เครื่องหมายตรงข้าม' และบางทฤษฎีกล่าวว่านิวทริโนอาจเป็นตัวปฏิปักษ์ของมันเอง ซึ่งปัจจุบันยังไม่มีใครรู้ว่าเป็นเช่นนั้นจริงหรือไม่ การหมุนควงลาร์เมอร์
การหมุนควงลาร์เมอร์ของอิเล็กตรอนโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอก อธิบายได้ตามสมการบาร์กมันน์-มิเชล-เทเลกดิ หรือสมการบีเอ็มที (Bargmann–Michel–Telegdi equation; BMT equation) ซึ่งเขียนได้ว่า
โดยที่ formula_20, formula_21, formula_12, and formula_23 แทนเวกเตอร์สี่มิติแทนโพลาไรเซชัน, ประจุ, มวล และโมเมนต์แม่เหล็ก formula_24 เป็นความเร็วสี่มิติของอิเล็กตรอน formula_25, formula_26, และ formula_27 แทนเทนเซอร์ขนาดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ต่อไป จากสมการการเคลื่อนที่ 
ทำให้ได้ว่า พจน์แรกของด้านขวาสมการบีเอ็มที สามารถเขียนใหม่ได้เป็น formula_29โดยที่ formula_30 เป็นเวกเตอร์สี่มิติของความเร่ง อนึ่ง พจน์แรกด้านขวาสมการบีเอ็มที แสดงถึงปรากฎการณ์ขนส่งแฟร์มี-วอล์กเกอร์ (Fermi–Walker transport) ซึ่งทำให้เกิดการหมุนควงโทมัส ส่วนพจน์ที่สองแสดงถึงการหมุนควงลาร์เมอร์ เซลล์แสงอาทิตย์
คำว่า "Photovoltaic" มาจากภาษากรีก φῶς ( Phos ) หมายถึง "แสง" และคำว่า "โวลต์" ซึ่งเป็นหน่วยของแรงเหนี่ยวนำ, คำว่าโวลต์มาจากนามสกุลของนักฟิสิกส์ชาวอิตาเลียนชื่อ อเลสซานโดร Volta ซึ่งเป็นนักประดิษฐ์แบตเตอรี่ (เซลล์ไฟฟ้าเคมี ) คำว่า "Photovoltaic" ถูกใช้ใน ภาษาอังกฤษตั้งแต่ปี 1849[2] ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก
โดยปกติอิเล็กตรอนนำไฟฟ้าในโลหะนั้นอยู่ในแถบนำไฟฟ้า (conduction band) อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ในแถบนำไฟฟ้าได้อย่างอิสระ โดยอิเล็กตรอนจะไม่หลุดออกจากโลหะที่อุณหภูมิห้อง ทั้งนี้เนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสซึ่งมีประจุบวกกับอิเล็กตรอนภายในโลหะ ดังนั้นจึงเปรียบเสมือนกับว่าอิเล็กตรอนอยู่ภายในโลหะโดยมีกำแพงศักย์ (potential barrier) กั้นอยู่ที่ผิวโลหะ ระดับพลังงานสูงสุดที่มีอิเล็กตรอนคือระดับแฟร์มี (fermi level)  สถานะออกซิเดชัน
วิธีการกำหนดสถานะออกซิเดชันทำได้โดยกำหนดให้สถานะออกซิเดชันเท่ากับประจุของอะตอมหลังจากการแบ่งแยกพันธะอย่างเสมอภาคระหว่างอะตอมชนิดเดียวกันและการแบ่งแยกพันธะระหว่างอะตอมต่างชนิดกันด้วยการพิจารณาค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่วัดโดยวิธีของอัลเลน ยกเว้น กรณีที่อะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาทิวิตีสูงกว่าอะตอมนั้นสร้างพันธะแบบกลับในฐานะลิแกนด์แบบกรดลิวอิสซึ่งอะตอมนั้นไม่ได้รับอิเล็กตรอนที่สร้างพันธะนั้นๆ หรืออาจจะใช้การคำนวณผลรวมพันธะเวเลนซ์ (Bond Valence Sum Calculation; BVS) และวิธีอื่น ๆ ตัวอย่างการกำหนดสถานะออกซิเดชันโดยใช้โครงสร้างลิวอิสแสดงดังรูป 3 แคลคูลัสเวกเตอร์
แคลคูลัสเวกเตอร์ เป็นแขนงหนึ่งของคณิตศาสตร์ ว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงของของเวกเตอร์ในมิติที่สูงกว่าหรือเท่ากับสองมิติ เนื้อหาประกอบด้วยเทคนิคในการแก้ปัญหาและสูตรคำนวณที่เกี่ยวข้องต่าง ๆ ซึ่งมีประโยชน์ใช้งานมากในทางวิศวกรรมและฟิสิกส์ วิศวกรรมไฟฟ้า
คำว่า mechatronics โดยปกติจะถูกใช้ในการอ้างถึงระบบ macroscopic แต่นักอนาคตศึกษาได้คาดการณ์การเกิดขึ้นของอุปกรณ์ไฟฟ้าเครื่องกลขนาดเล็กมาก อุปกรณ์ขนาดเล็กดังกล่าว ที่เรียกว่า ไมโครเทคโนโลยี (English: Microelectromechanical systems (MEMS)) ถูกนำมาใช้ในรถยนต์เพื่อบอก ถุงลมนิรภัย เมื่อไรมีการทำงาน[11] ใน เครื่องฉายภาพ เพื่อสร้างภาพที่คมชัดขึ้น และใน เครื่องพิมพ์แบบพ่นหมึก เพื่อสร้างหัวฉีดสำหรับการพิมพ์ความละเอียดสูง ในอนาคตมีการคาดหวังว่าอุปกรณ์ต่าง ๆ จะช่วยสร้างอุปกรณ์ทางการแพทย์ปลูกถ่ายขนาดเล็กและช่วยปรับปรุง การสื่อสารด้วยแสง (English: optical communication)[12] ไฟฟ้าสถิต
ไฟฟ้าสถิต (English: Static electricity) คือความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้าภายในหรือบนพื้นผิวของวัสดุหนึ่ง ประจุยังคงอยู่กับที่จนกระทั่งมันสามารถจะเคลื่อนที่โดยอาศัยการไหลของอิเล็กตรอน (กระแสไฟฟ้า) หรือมีการปลดปล่อยประจุ (English: electrical discharge) ไฟฟ้าสถิตมีชื่อที่ขัดกับไฟฟ้ากระแสที่ไหลผ่านเส้นลวดหรือตัวนำอื่นและนำส่งพลังงาน[1] ทฤษฎีการผลักกันของคู่อิเล็กตรอนวงเวเลนซ์
สารประกอบเหล่านี้ไม่สามารถอธิบายโครงสร้างได้ด้วยทฤษฎี VSEPR สถิตยศาสตร์ไฟฟ้า
เนื่องจากฟิสิกส์แบบคลาสสิก เป็นที่รู้กันว่าวัสดุบางอย่างเช่นอำพันสามารถดูดอนุภาคน้ำหนักเบาหลังจากมีการขัดถูกัน ในภาษากรีกคำว่าอัมพัน หรือ "อิเล็กตรอน" เป็นที่มาของคำว่า 'ไฟฟ้า' ปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นจากแรงที่ประจุไฟฟ้ากระทำต่อประจุไฟฟ้าอื่น แรงดังกล่าวจะอธิบายได้ตามกฎของคูลอมบ์  กล้องจุลทรรศน์ของไฮเซนเบิร์ก
ข้อเสนอฉบับเต็มสามารถดูได้ที่นี่ (Heisenberg 1930) โดยสรุปได้ดังนี้ ไฮเซนเบิร์กสมมติว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคปกติซึ่งจะถูกสังเกตโดยกล้องจุลทรรศ์ และกำลังเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปในทิศทาง formula_1 ดังภาพประกอบจะเห็นว่าลำแสงสองลำผ่านเลนส์ของกล้องและเกิดโฟกัสที่อิเล็กตรอนและทำมุมกัน formula_2 กำหนดให้ formula_3 เป็นความยาวคลื่นของลำแสง ดังนั้นความสามารถในการแยกแยะวัตถุของกล้องจุลทรรศน์จะมีค่า เซลล์กัลวานี
เซลล์กัลวานี หรือ เซลล์วอลตา (English: Galvanic cell หรือ Voltaic cell) เป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ตั้งชื่อตาม ลุยจิ กัลวานี หรือ อาเลสซานโดร โวลตาตามลำดับ เซลล์นี้จะให้พลังงานไฟฟ้าจากปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นเองภายในเซลล์ โดยทั่วไปมันจะประกอบด้วยโลหะที่ต่างกันสองชนิดเชื่อมต่อกันด้วยสะพานเกลือ หรือสองครึ่งเซลล์ที่คั่นด้วยเยื่อที่มีรูพรุน ประจุไฟฟ้า
แบบจำลองของแฟรงกลินและวัตสันนั้นใกล้เคียงกับแบบจำลองในปัจจุบันซึ่งมีความซับซ้อนมากกว่า ในปัจจุบันเราทราบว่าสสารนั้นจริงๆ แล้วประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุอยู่หลายชนิด เช่น โปรตอน และอิเล็กตรอน และ[[กระแสไฟฟ้า]]นั้นก็เกิดได้หลายแบบ เช่น เกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน เกิดจากการไหลของสิ่งที่เรียกว่าโฮล (ของอิเล็กตรอน) ซึ่งทำตัวเสมือนประจุบวก และในสารละลาย[[อิเล็กโตรไลท์]]นั้น เกิดจากการไหลของอนุภาคที่เรียกว่า[[อิออน]] สองชนิดคือ อิออนบวก และอิออนลบ เพื่อความสะดวกในการทำงาน ผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับไฟฟ้าในปัจจุบันนั้นก็ยังใช้แบบจำลองกระแสไฟฟ้าของแฟรงกลิน โดยจำลองกระแสไฟฟ้าเป็นการไหลของประจุบวกเท่านั้น ([[กระแสแบบดั้งเดิม]]) ถึงแม้แบบจำลองอย่างง่ายนี้ช่วยลดความซับซ้อนในการทำความเข้าใจหลักการทางไฟฟ้าและการคำนวณต่างๆ แต่ก็ทำให้มองข้ามข้อเท็จจริงที่ในสารตัวนำบางชนิด เช่น อิเล็กโตรไลท์ [[สารกึ่งตัวนำ]] [[พลาสมา]] เป็นต้น นั้นมีการไหลของอนุภาคที่มีประจุอยู่หลายประเภท และนอกจากนั้นแล้ว ทิศทางการไหลของกระแสแบบดั้งเดิมนี้ ก็สวนทางกับทิศทางการไหลของอิเล็กตรอนในโลหะซึ่งใช้เป็นตัวนำ ซึ่งทำให้เกิดความสับสนสำหรับผู้เริ่มศึกษาอิเล็กทรอนิกส์ ลอสแอนเจลิส แวเรียนต์
ลอสแอนเจลิส แวเรียนต์ () หรือเขียนแบบทันสมัยว่า VΛLIΛNT เป็นทีมกีฬาอีสปอร์ตโอเวอร์วอตช์สัญชาติอเมริกัน มีฐานอยู่ที่เมืองลอสแอนเจลิส รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ทีมแกลดิเอเตอส์เข้าร่วมการแข่งขันในการแข่งขันโอเวอร์วอตช์ลีก (OWL) ในฐานะสมาชิกของลีกดิวิชั่นแปซิฟิก โดยเป็นหนึ่งในสิบสองทีมสมาชิกก่อตั้งโอเวอร์วอตช์ลีก ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
การแปลงแบบลอเรนซ์ของ สนามไฟฟ้า ของประจุซึ่งเคลื่อนที่ไปในกรอบอ้างอิงของผู้สังเกตซึ่งไม่ได้เคลื่อนที่ ให้ผลการปรากฏของเทอมทางคณิตศาสตร์ที่รู้จักกันทั่วไปในนาม สนามแม่เหล็ก ในทางกลับกัน สนาม "แม่เหล็ก"ที่เกิดขึ้นจากประจุซึ่งเคลื่อนที่จะหายไปและกลายเป็นสนาม "ไฟฟ้าสถิต" ทั้งหมดในกรอบอ้างอิงที่เคลื่อนที่ไปกับประจุ สมการของเแมกซ์เวลล์ จึงเข้ากันอย่างเห็นไห้ชัดกับผลเชิงสัมพัทธภาพพิเศษในแบบจำลองคลาสสิกของเอกภพ เมื่อสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิงและสัมพันธ์กัน จึงเรียกว่าสนาม "แม่เหล็กไฟฟ้า" ทั้งนี้ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษได้ให้กฎการแปลงสำหรับวิธีที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าในกรอบอ้างอิงเฉื่อยหนึ่งไปยังอีกกรอบอ้างอิงเฉื่อยอีกอันหนึ่ง  วิศวกรรมกำลังไฟฟ้า
ไฟฟ้า กลายเป็นเรื่องที่น่าสนใจทางวิทยาศาสตร์ในช่วงปลายศตวรรษที่ 17 กับงานของ วิลเลียม กิลเบิร์ต อีกสองศตวรรษ มีการค้นพบที่สำคัญจำนวนมากรวมทั้ง หลอดไฟแบบมีไส้ และแบตเตอรีของโวลตาที่เรียกว่า voltaic pile บางทีการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เกี่ยวกับวิศวกรรมกำลังไฟฟ้าอาจมาจาก ไมเคิล ฟาราเดย์ ผู้ที่ในปี 1831 ได้ค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำให้เกิด แรงเคลื่อนไฟฟ้า ในขดลวด เป็นหลักการที่รู้จักกันว่าเป็น การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ช่วยอธิบายถึงการที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงทำงานได้อย่างไร กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน () เป็นชนิดของกล้องจุลทรรศน์แบบหนึ่งที่ใช้อิเล็กตรอนที่ถูกเร่งความเร็วเป็นแหล่งที่มาของการส่องสว่าง เนื่องจากอิเล็กตรอนมีความยาวคลื่นสั้นกว่าโฟตอนของแสงที่มนุษย์มองเห็นได้ถึง 100,000 เท่า กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงมีกำลังขยายสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและสามารถเปิดเผยให้เห็นโครงสร้างของวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆได้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านสามารถให้รายละเอียดได้สูงถึง 50 picometre และมีกำลังการขยายได้ถึงประมาณ 10,000,000 เท่า ขณะที่ส่วนใหญ่ของกล้องจุลทรรศน์แบบแสงจะถูกจำกัดโดยการเลี้ยวเบนของแสงที่ให้ความละเอียดประมาณ 200 นาโนเมตรและกำลังขยายที่ใชการได้ต่ำกว่า 2000 เท่า เซลล์กัลวานี
ในปั 1780 นายลุยจิ กัลวานี ค้นพบว่าเมื่อโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน (เช่นทองแดงและสังกะสี) ถูกนำมาแตะกับส่วนต่าง ๆ ของเส้นประสาทของขากบในเวลาเดียวกัน ขาของกบจะหดตัว[2] เขาเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "ไฟฟ้าจากสัตว์" ต่อมานายแอเลสซานโดร โวลตา ได้ประดิษฐ์เซลล์โวลตาวางซ้อน (English: voltaic pile) ในปี 1800 มันประกอบด้วยหลายเซลล์ที่คล้ายกับเซลล์กัลวานีวางซ้อนกันเป็นชั้น อย่างไรก็ตาม โวลตาสร้างมันขึ้นมาทั้งหมดจากวัสดุที่ไม่ใช่ชีวภาพเพื่อที่จะท้าทายทฤษฎีไฟฟ้าจากสัตว์ของกัลวานี (และนักทดลองต่อมานาย Leopoldo Nobili) เพื่อตอบสนองกับความพอใจในทฤษฎีสัมผัสไฟฟ้าโลหะต่อโลหะของตัวเขาเอง[3] นายคาร์โล Matteucci ได้เปลี่ยนมาสร้างแบตเตอรี่ที่ปราศจากวัสดุชีวภาพโดยสิ้นเชิงเพื่อสนองตอบต่อนายโวลตา[4] การค้นพบเหล่านี้ปูทางไปสู่แบตเตอรี่ไฟฟ้าทั้งหลาย; เซลล์ของโวลตาเป็นชื่อในลำดับเหตุการณ์ที่สำคัญของ IEEE ในปี 1999[5] ประจุไฟฟ้า
ต่อมาในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 18 การศึกษาเกี่ยวกับไฟฟ้านั้นเริ่มแพร่หลายมากขึ้น โดยที่[[เบนจามิน แฟรงกลิน]] นักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้เชี่ยวชาญในยุคนั้นไม่เห็นด้วยกับทฤษฎีของไหลสองชนิด เขาได้ตั้งข้อโต้แย้งให้การสนับสนุน ทฤษฎีของไหลชนิดเดียว โดยจินตนาการไฟฟ้าเป็นเสมือนของไหลที่ไม่สามารถมองเห็นได้ และมีอยู่ในสสารทุกชนิด เช่น ในกรณีของสิ่งประดิษฐ์[[แก้วไลเดน]] (Leyden jar) นั้น เนื้อแก้วเป็นส่วนที่เก็บสะสมประจุ เขาได้ตั้งสมมุติฐานว่า การขัดถูผิวของวัตถุฉนวนต่างชนิด ทำให้ของไหลที่ว่านี้เกิดการไหลเปลี่ยนตำแหน่งเกิดเป็นกระแสไฟฟ้า นอกจากนั้นแล้วเขายังได้ตั้งสมมุติฐานว่า หากวัตถุมีของเหลวนี้น้อยเกินไปจะทำให้มีค่าประจุเป็นลบ ถ้าหากมีมากเกินไปจะมีค่าประจุเป็นบวก ด้วยเหตุผลที่ไม่เป็นที่แน่ชัด แฟรงกลินได้ระบุว่าค่าประจุบวกคือไฟฟ้าวิเทรียส และค่าประจุลบคือไฟฟ้าเรซินัส ซึ่ง[[วิลเลียม วัตสัน]] นักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ก็ได้ค้นพบข้อสรุปเดียวกันนี้ในช่วงเวลาที่ใกล้เคียงกัน  เวเลนซ์
ความสามารถในการรวมตัวหรือสัมพรรคภาพ (affinity) ของอะตอมสามารถพิจารณาได้จากจำนวนอะตอมไฮโดรเจนที่รวมตัวกับธาตุนั้นๆ ตัวอย่าง มีเทน (CH) อะตอมคาร์บอนมีเวเลนซ์เท่ากับ 4 แอมโมเนีย (NH) อะตอมไนโตรเจนมีเวเลนซ์เท่ากับ 3 น้ำ (HO) อะตอมออกซิเจนมีเวเลนซ์เท่ากับ 2 และในไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) อะตอมคลอรีนจะมีเวเลนซ์เท่ากับ 1 ในขณะที่ฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ (PCl) อะตอมฟอสฟอรัสมีเวเลนซ์เท่ากับ 5 เป็นต้น แผนภาพเวเลนซ์ (valence diagram) เป็นการแสดงการเชื่อมต่ออะตอมต่างๆโดยใช้เส้นเชื่อมระหว่าง 2 อะตอม (บางครั้งเรียกว่า "พันธะ") ตัวอย่างเวเลนซ์ของอะตอมต่างๆแสดงดังตาราง ทฤษฎีการผลักกันของคู่อิเล็กตรอนวงเวเลนซ์
สารประกอบแฮไลด์ของโลหะแอลคาไลเอิร์ทที่เป็นธาตุหนัก (ได้แก่ แคลเซียม สตรอนเชียม แบเรียม และเรเดียม) นั้นไม่ได้มีโครงสร้างเป็นรูปเส้นตรงตามที่ทฤษฎีนี้ได้อธิบายไว้ แต่กลับมีรูปร่างเป็นมุมงอ ดังนี้
กิลเลสพายเสนอว่าน่าจะเกิดจากแรงกระทำระหว่างอิเล็กตรอนภายในอะตอม ก่อให้เกิดการโพลาไรเซชันจนทำให้รูปร่างของออร์บิทัลของอิเล็กตรอนชั้นในไม่ได้สมมาตรเป็นทรงกลม ซึ่งส่งผลต่อโครงสร้างโมเลกุล ความหนาแน่นกระแสสี่มิติ
เวกเตอร์ความหนาแน่นกระแสสี่มิติ formula_1 () ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทั่วไป คือเวอร์ชันซึ่งเป็นลอเรนซ์โคแวเรียนต์ (Lorentz covariant) ของเวกเตอร์ความหนาแน่นกระแสแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic current density) formula_2 ไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้า (English: electric power) เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกใชัเพื่อให้กำลังงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าเป็นอัตราที่พลังงานไฟฟ้าที่ถูกถ่ายโอนไปยังวงจรไฟฟ้า มีหน่วย SI เป็นวัตต์ซึ่งเท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที อิเล็กทรอนิกส์ เกี่ยวข้องกับวงจรไฟฟ้าที่ใช้ชิ้นส่วนที่แอคทีฟเช่นหลอดสูญญากาศ, ทรานซิสเตอร์, ไดโอดและวงจรรวม และเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่ใช้ในการเชื่อมต่อถึงกันแบบพาสซีฟที่เกี่ยวข้อง วิศวกรรมกำลังไฟฟ้า (อังกฤษ: Power engineering) หรือที่เรียกว่า วิศวกรรมระบบไฟฟ้า เป็นสาขาย่อยของวิศวกรรมพลังงานและวิศวกรรมไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฟฟ้า, การส่งกำลังไฟฟ้า, การกระจายกำลังไฟฟ้า, การใช้ให้เป็นประโยชน์ (อังกฤษ: utilization) และอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับระบบดังกล่าว กลศาสตร์ดั้งเดิม
ซึ่ง f คือความถี่ของอนุภาคประจุ (เช่น อิเล็กตรอน) ในกลศาสตร์ดั้งเดิมด้วยพลังงานจลน์ "T" และมวลที่อยู่นิ่ง "m" วิ่งวนอยู่รอบสนามแม่เหล็ก ซึ่งมวลที่อยู่นิ่งของอิเล็กตรอนมีค่าเท่ากับ 511 keV ดังนั้นความถูกต้องความถี่ของอิเล็กตรอนเท่ากับร้อยละ 1 ของท่อแม่เหล็กสูญญากาศด้วยกระแสตรงที่มีค่าความต่างศักย์ 5.11 kV ลำดับสิ่งประดิษฐ์ของสหรัฐ (หลัง ค.ศ. 1991)
เลเซอร์ที่ลดหลั่นแบบควอนตัมเป็นเศษไม้ของวัสดุกึ่งตัวนำที่มีขนาดเท่าเห็บ. ภายใน, อิเล็กตรอนถูกจำกัดภายในชั้นของสารประกอบแกลเลียมและอะลูมิเนียม, เรียกว่าบ่อควอนตัมหนาเป็นนาโนเมตร, เล็กกว่าความหนาของเส้นผมมาก. อิเล็กตรอนกระโดดจากระดับพลังงาน หนึ่งไปยังอีกระดับพลังงานหนึ่ง, มากกว่าจะย้ายอย่างราบรื่นระหว่างระดับและอุโมงค์จากเลเยอร์หนึ่งไปยังอีกเลเยอร์หนึ่งข้างหน้า โดยการวิ่ง "ผ่าน" มากกว่า "ข้าม" แนวกั้นพลังงานที่แยกแต่ละบ่อ. เมื่ออิเล็กตรอนกระโดด, พวกมันปล่อยโฟตอนของแสง. เลเซอร์ลดหลั่นแบบควอนตัมได้รับการร่วมคิดค้นโดย Alfred Y. Cho, Claire F. Gmachl, Federico Capasso, Deborah Sivco, Albert Hutchinson, และ Alessandro Tredicucci ที่ Bell Laboratories ในปี 1994.[14] วันที่ 4 เมษายน ค.ศ. 1994 ทีมเบลล์แล็บยื่น สิทธิบัตร สหรัฐอเมริกา # 5457709 ทีได้รับการอนุมัติ เมื่อวันที่ 10 ตุลาคม ค.ศ. 1995.[15] วาแรกเตอร์
ในทางอิเล็กทรอนิกส์ วาแรกเตอร์ หรือ วาริแคป หรือ จูนนิ่ง ไดโอด (varicap, varactor, tuning diode) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ประเภทไดโอด มีความสามารถแปรค่าความจุได้  แรงเคลื่อนไฟฟ้า
คำถามที่ว่าแบตเตอรี่ (เซลล์กัลวานิก) สามารถสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้อย่างไรเป็นคำถามหนึ่งที่ครอบงำนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากในช่วงศตวรรษที่ 19 "แปลงของแรงเคลื่อนไฟฟ้​​า" ในที่สุดก็ถูกกำหนดโดยนายวอลเธอร์ เนินส์ ให้เป็นเบื้องแรกที่จะสัมผัสกันระหว่างขั้วไฟฟ้าและอิเล็กโทรไลต์ แกรฟีน
แกรฟีนแตกต่างจากวัสดุสามมิติทั่วไป แกรฟีนที่แท้จริงเป็นสารกึ่งตัวนำแบบกึ่งโลหะหรือแบบช่องว่างเป็นศูนย์ การทำความเข้าใจโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของแกรฟีน เป็นจุดเริ่มต้นในการหาแถบโครงสร้างของแกรไฟท์ ในปี 1947 พีอาร์ วอลเลซ ได้รับรู้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับโมเมนตัม (ความสัมพันธ์แบบกระจาย) เป็นเส้นตรง สำหรับ พลังงานต่ำ ใกล้มุมทั้งหกของ Brillouin โซนหกเหลี่ยมสองมิติ นำไปสู่มวลที่มีประสิทธิภาพเป็นศูนย์สำหรับอิเล็กตรอนและโฮล อิเล็กตรอนและโฮลใกล้จุดทั้งหกเหล่านี้ มีสองตัวที่ไม่เสมอกัน, ทำตัวเหมือนอนุภาคสัมพันธ์ ที่อธิบายได้โดยสมการ Dirac สำหรับ อนุภาค สปิน 1/2 ดังนั้น อิเล็กตรอนและโฮลจึงถูกเรียกว่า Dirac fermions และหกมุมของ Brillouin โซน จะถูกเรียกว่าจุด Dirac สมการที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างการกระจายตัวของอิเล็กตรอนเชิงเส้นคือ formula_1; เมื่อ ความเร็ว Fermi "v" ~ และ wavevector "k" จะวัดจากจุด Dirac (พลังงานเป็นศูนย์จะถูกเลือกที่นี่ให้ตรงกับจุด Dirac)
ผลการทดลองจากการวัดการขนส่งแสดงให้เห็นว่า กราฟีนมีความสามารถในการเคลื่อนย้าย อิเล็กตรอนที่สูงอย่างน่าทึ่งที่อุณหภูมิห้อง โดยมีค่าตามรายงาน มากกว่า นอกจากนี้ สัดส่วนของค่าการนำกระแสโดยการวัดจากการทดลองแสดงให้เห็นว่า ความสามารถในการเคลื่อนที่ สำหรับโฮลและอิเล็กตรอนเกือบจะเป็นค่าเดียวกัน การเคลื่อนที่เกือบจะเป็นอิสระจากอุณหภูมิ ระหว่าง 10K ถึง 100K ซึ่งหมายความว่า กลไกการ กระจัดกระจายที่โดดเด่นเป็นข้อบกพร่อง การกระจัดกระจายโดย acoustic phonons ของ กราฟีนเป็นตัวจำกัดความสามารถที่แท้จริงในการเคลื่อนที่ในอุณหภูมิห้อง ที่ ที่ความหนาแน่นของตัวขนส่งเท่ากับ ความต้านทานของแผ่นกราฟีนที่สอดคล้องกันจะเป็น ซึ่งน้อยกว่าความต้านทานของเงิน ที่เป็นสารให้ความต้านทานต่ำสุดเท่าที่รู้จักกันที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตามสำหรับแกรฟีนบนพื้นผิว SiO การกระจัดกระจายของอิเล็กตรอน โดย phonons ของแสงของพื้นผิวเป็นผลขนาดใหญ่ที่อุณหภูมิห้องมากกว่าการกระจัดกระจายด้วย phonons ของตัวแกรฟีนเอง สิ่งนี้จำกัดการเคลื่อนที่ให้มีค่าอยู่ที่  อิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนนั้นจัดได้ว่าเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่ง อิเล็กตรอนอยู่ในตระกูลเลปตอน (lepton) ที่เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเท่ากับ −1.602176565(35)×10−19คูลอมบ์ มีมวลประมาณ 9.10938291(40)×10−31กิโลกรัม อิเล็กตรอนมีค่าสปิน s = 1/2 ทำให้เป็นเฟอร์มิออนชนิดหนึ่ง อิเล็กตรอนเป็นปฏิยานุภาค (anti-matter) ของโพซิตรอน แฟรนเซียม
แฟรนเซียม () เป็นธาตุที่มีเลขอะตอม 87 สัญลักษณ์ Fr แฟรนเซียมเคยเป็นที่รู้จักในชื่อ เอคา-ซีเซียม และ แอกทิเนียม K มันเป็นหนึ่งในสองธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติวิตีต่ำที่สุด อีกหนึ่งคือ ซีเซียม แฟรนเซียมเป็นกัมมันตรังสีอย่างสูง สามารถสลายไปเป็นแอสทาทีน เรเดียม และเรดอนได้ ด้วยที่มันเป็นโลหะแอลคาไล มันจึงมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว เออร์เนสต์ ลอว์เรนซ์
เออร์เนสต์ ออร์แลนโด ลอว์เรนซ์ () เป็นผู้บุกเบิกศาสตร์นิวเคลียร์ชาวอเมริกัน และเป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีค.ศ. 1939 จากการคิดค้นเครื่องเร่งอนุภาคชนิดไซโคลตรอน (Cyclotron) และยังเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีส่วนร่วมในโครงการแมนฮัตตัน และยังเป็นผู้ก่อตั้งห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ ตลอดจนห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ ชื่อของเขายังถูกนำไปตั้งให้กับธาตุสังเคราะห์ลำดับที่ 103 นามว่าลอว์เรนเซียม ซึ่งค้นพบในปี 1961 โดยห้องปฏิบัติการที่เบิร์กลีย์ ไอออน
ตัวอย่างเช่น โซเดียม มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 1 ตัว ในชั้นอิเล็กตรอนนอกสุด ดังนั้น ในรูปที่เป็นไอออน จึงมักจะพบในรูปที่สูญเสียอิเล็กตรอน 1 ตัว นั่นคือ Na ส่วนอีกฝากหนึ่งของตารางธาตุ คลอรีนนั้นมีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 7 ตัว ดังนั้น รูปไอออนของมันที่พบทั่วไป จึงรับอิเล็กตรอนไว้ 1 ตัว นั่นคือ Cl สำหรับธาตุแฟรนเซียมนั้นมีพลังงานในการสร้างไอออนต่ำที่สุดในบรรดาธาตุทั้งหมด ส่วนฟลูออรีนนั้นมีพลังงานมากที่สุดในมิติควันตัม ซึ่งเป็นที่อยู่ของสสารที่มีโมเลกุลเล็กกว่าอะตอม,โปรตรอน,นิวตรอนและอิเล็กตรอน ผลกระทบฮอลล์
ผลกระทบฮอลล์เกิดจากธรรมชาติของกระแสในตัวนำ กระแสเป็นการเคลื่อนที่ของพาหะของประจุ (English: charge carrier) ขนาดเล็กหลาย ๆ ตัว ซึ่งโดยปกติพาหะจะเป็นอิเล็กตรอน, โฮล, ไอออนหรือทั้งสามอย่าง (ดู การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน) เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็ก ประจุเหล่านี้ต้องเจอกับแรงหนึ่งที่เรียกว่าแรงลอเรนซ์[5] เมื่อสนามแม่เหล็กด้งกล่าวหายไป ประจุทั้งหลายจะเรียงตัวตามทิศทาง'เส้นสายตา'ที่เกือบจะเป็นเส้นตรงระหว่างการชนกับสิ่งไม่บริสุทธ์, โฟนัน, ฯลฯ อย่างไรก็ตามเมื่อสนามแม่เหล็กที่มีส่วนประกอบที่ตั้งฉากถูกใส่เข้าไป เส้นทางของพาหะระหว่างการชนจะป็นรูปโค้งเพื่อที่ว่าประจุที่กำลังเคลื่อนที่จะสะสมกันบนด้านใดด้านหนึ่งของวัสดุ ซึ่งจะทำให้มีประจุขั้วตรงข้ามจำนวนที่เท่ากันปรากฏบนอีกด้านหนึ่งของวัสดุซึ่งด้านนี้จะขาดแคลนประจุที่เคลื่อนที่ได้ ผลที่ได้คือการกระจายแบบไม่สมมาตรของความหนาแน่นของประจุทั่ววัสดุนั้น การกระจายดังกล่าวจะเกิดจากแรงหนึ่ง (แกน Y) ที่ตั้งฉากกับทั้งเส้นทางกระแส'เส้นสายตา' (แกน X) และสนามแม่เหล็กที่ใส่ให้ (แกน Z) การแยกตัวของประจุจะทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่ขัดขวางการย้ายถิ่นของประจุตัวต่อไป ดังนั้นศักย์ไฟฟ้าจะมีค่าคงที่นานเท่าที่ประจุยังคงไหลอยู่ ผลกระทบฮอลล์
คุณลักษณะหนึ่งที่สำคัญมากของผลกระทบฮอลล์ก็คือว่ามันสร้างความแตกต่างระหว่างประจุบวกที่เคลื่อนที่ในทิศทางหนึ่งและประจุลบที่จะเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม ผลกระทบฮอลล์ได้นำเสนอหลักฐานจริงครั้งแรกว่ากระแสไฟฟ้าในโลหะถูกนำพาโดยอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ ไม่ใช่โดยโปรตอน ผลกระทบฮอลล์ยังแสดงให้เห็นด้วยว่าในสารบางอย่าง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารกึ่งตัวนำแบบ P) มันจะเหมาะสมกว่าที่จะคิดว่ากระแสเป็นการเคลื่อนที่ของ "โฮล" ที่เป็นบวก แทนที่จะเป็นการเคลื่อนที่โดยอิเล็กตรอนที่เป็นลบ แหล่งทั่วไปของความสับสนเกี่ยวกับผลกระทบฮอลล์ก็คือว่าโฮลจะเคลื่อนที่ไปทางซ้ายแต่ที่จริงๆแล้วอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปทางขวา ดังนั้นใครคนหนึ่งคาดว่าจะเห็นค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์มีเครื่องหมายเดียวกันทั้งอิเล็กตรอนและโฮล อย่างไรก็ตามความสับสนนี้สามารถแก้ไขได้โดยทฤษฎีควอนตัมกลที่ทันสมัย​​ของการขนส่งในของแข็ง[6] วิศวกรรมไฟฟ้า
โดยในปี ค.ศ. 1792 นั้น กัลวานี ได้ค้นพบกระแสไฟฟ้าในสิ่งมีชีวิต ซึ่งงานนี้ได้ทำให้วอลตานั้นสามารถประดิษฐ์ โวลตาอิกไพล์ (voltaic pile) ซึ่งเป็นต้นแบบของแบตเตอรีไฟฟ้า ได้ในปี ค.ศ. 1800 ต่อมาในปี ค.ศ. 1820 จากการสังเกตพบความสัมพันธ์ของไฟฟ้าและแม่เหล็ก ของ ฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตด ในการทดลองที่กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านขดลวดสามารถเบนเข็มแม่เหล็กของเข็มทิศได้นั้น อองแปร์ได้ทำการศึกษาถึงความสัมพันธ์นี้และสร้างเป็น กฎของแอมแปร์ ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้านั้นถูกค้นพบโดยโอห์มในปี ค.ศ. 1827 เรียกกฎของโอห์ม หลังจากนั้นในปี ค.ศ. 1831 ฟาราเดย์ได้ค้นพบความสัมพันธ์การเหนี่ยวนำของแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กและการกำเนิดกระแสไฟฟ้าในขดลวด ซึ่งรู้จักกันในนาม กฎของฟาราเดย์ ในปี ค.ศ. 1864 เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ ได้รวบรวมความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กและไฟฟ้า ในรูปชุดของสมการทางคณิตศาสตร์ เรียกสมการของแมกซ์เวลล์ ซึ่งเป็นหัวใจของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic หรือ electrodynamic) ในปัจจุบัน และในปี 1873 เขาได้จัดพิมพ์ทฏษฎีไฟฟ้าและแม่เหล็กที่รวบรวมเป็นหนึ่งเดียวในหนังสือเรื่อง "ไฟฟ้าและแม่เหล็ก"[2] แรงลอเรนซ์
ในส่วนของ qE เราเรียกว่า แรงไฟฟ้า ส่วน qv×B เรียกว่า แรงแม่เหล็ก บางนิยามอาจกล่าวว่า แรงลอเรนซ์มีเฉพาะส่วนที่เป็นแรงแม่เหล็ก หลอดสุญญากาศ
หลอดสุญญากาศ () หรือ หลอดอิเล็กตรอน (electron tube : ในอเมริกา) หรือ วาล์วเทอร์มิออนิค (thermionic valve : ในอังกฤษ) ในทางอิเล็กทรอนิกส  หมายถึงอุปกรณ์ที่ควบคุมกระแสไฟฟ้าผ่านขั้วอิเล็กโทรดภายในบริเวณที่มีอากาศหรือก๊าซเบาบาง ปรากฏการณ์ ทางฟิสิกส์ที่ใช้อธิบายการนำไฟฟ้าก็คือ ปรากฏการณ์เทอร์มิออนิค อิมิตชัน (thermionic emission) ซึ่งอธิบายว่าเมื่อโลหะถูกทำให้ร้อนจนถึงระดับหนึ่งด้วยการป้อนกระแสไฟฟ้าจะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมาที่ผิวของโลหะ เมื่อทำการป้อนศักย์ไฟฟ้าเพื่อดึงดูดอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาอยู่ที่ผิวด้วยขั้วโลหะอีกขั้วหนึ่งที่อยู่ข้างๆ จะทำให้เกิดการไหลของกระแสได้ เราเรียกหลอดสุญญากาศที่มีขั้วโลหะเพียงสองขั้วนี้ว่า หลอดไดโอด (Diode) โดยขั้วที่ให้อิเล็กตรอนเรียกว่า คาโธด (Cathode) และขั้วที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า อาโนด (Anode) โดยปกติจะมีรูปร่างเป็นแผ่นโลหะธรรมดา บางทีจะเรียกว่า เพลท (Plate) การไหลของกระแสไฟฟ้าของหลอดไดโอดเป็นแบบไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear current) กล่าวคือ เมื่อป้อนศักย์ไฟฟ้าบวกให้กับขั้วอาโนดและศักย์ไฟฟ้าลบให้กับขั้วคาโธดจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลดังที่ได้อธิบายผ่านมา แต่เมื่อป้อนศักย์ไฟฟ้ากลับทางคือ ป้อนศักย์ไฟฟ้าบวกให้กับคาโธดและป้อนศักย์ไฟฟ้าลบให้กับอาโนดจะทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ ซึ่งเป็นผลมาจากอิเล็กตรอนถูกผลักด้วยผลของสนามไฟฟ้านั้นเอง ซึ่งคุณสมบัติข้อนีจึงทำให้สามารถนำหลอดไดโอดไปใช้เป็นอุปกรณ์เรียงกระแส (rectifier) ได้  ปืนแม่เหล็กไฟฟ้าแบบรางคู่ขนาน
ขนาดของเวกเตอร์แรงสามารถกำหนดได้จากรูปแบบของกฎของบีโอต์-ซาวารต์ (Biot–Savart law) และผลของแรงลอเรนซ์ (Lorentz force) มันสามารถแสดงได้ในทางคณิตศาสตร์ในแง่ของค่าความซึมซาบแม่เหล็กในอวกาศ (permeability constant) (formula_1), รัศมีของราง (ซึ่งจะถือว่าเป็นวงกลมในภาคตัดขวาง) (formula_2), ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลาง (centrepoints) ของราง (formula_3) และกระแส ในหน่วยแอมป์ที่ไหลผ่านระบบ (formula_4) ดังต่อไปนี้ แคลคูลัสเวกเตอร์
สนามเวกเตอร์หมายถึงการระบุค่าเวกเตอร์ให้กับทุก ๆ จุดในปริภูมิที่พิจารณา เช่นเดียวกับสนามสเกลาร์ ซึ่งเป็นการระบุค่าสเกลาร์ให้กับทุก ๆ จุดในปริภูมิ เช่น อุณหภูมิของน้ำในสระ เป็นสนามสเกลาร์ โดยเป็นการระบุค่าอุณหภูมิ ซึ่งเป็นปริมาณสเกลาร์ให้กับแต่ละตำแหน่ง ส่วนการไหลของน้ำในสระนั้นเป็นสนามเวกเตอร์ เนื่องจากการไหลของน้ำที่แต่ละจุดนั้นจะถูกระบุด้วย เวกเตอร์ความเร็วตัวดำเนินการอีกตัวหนึ่งคือตัวดำเนินการลาปลัส ได้จากการประยุกต์ไดเวอร์เจนซ์และเกรเดียนต์รวมกันการวิเคราะห์เหล่านี้สามารถทำความเข้าใจได้ไม่ยาก โดยการใช้วิธีการทางเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ (แคลคูลัสเวกเตอร์ เป็นสาขาย่อยหนึ่งของ เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์)
นอกจากนี้ยังมีผลคูณเชิงเวกเตอร์ของสามเวกเตอร์ 2 แบบ คือ:แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะเป็นการดำเนินการพื้นฐานที่มักจะถูกนำมาใช้น้อยกว่า, ดังเช่นที่สามารถแสดงได้ในแง่ของผลคูณจุดและผลคูณไขว้ก็ตาม พลังงานไอออไนเซชัน
พลังงานไอออไนเซชัน (, IE) คือค่าพลังงาน ที่ใช้ในการดึงให้อิเล็กตรอนวงนอกสุด (เวเลนซ์อิเล็กตรอน) หลุดออกจากอะตอมหรือโมเลกุลที่อยู่ในสถานะก๊าซปริมาณพลังงานที่น้อยที่สุดที่สามารถทำให้อะตอมหรือโมเลกุลปลดปล่อยอิเล็กตรอน ค่าพลังงานไอออไนเซชันจะบ่งบอกว่าอะตอมหรือไอออนนั้นสามารถเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายหรือยาก หรือในอีกมุมหนึ่งเป็นการบ่งบอกระดับพลังงานของอิเล็กตรอนวงนอกสุดของอะตอมหรือไอออนนั้นว่ามีความเสถียรมากเพียงใด โดยทั่วไปค่าพลังงานไอออไนเซชันจะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อพยายามที่จะทำให้อิเล็กตรอนตัวต่อไปถูกปลดปล่อยออกมา เนื่องจากการผลักกันของประจุอิเล็กตรอนมีค่าลดลงและการกำบังของอิเล็กตรอนชั้นวงในมีค่าลดลง ซึ่งทำให้แรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนมีค่ามาขึ้น อย่างไรก็ตามค่าที่เพิ่มขึ้นอาจไม่เพิ่มเท่าที่ควรจะเป็นในกรณีที่เมื่อปลดปล่อยอิเล็กตรอนตัวนั้นแล้วส่งผลให้เกิดการบรรจุเต็มหรือการบรรจุครึ่งในระดับชั้นพลังงาน เนื่องจากทั้งสองกรณีมีเสถียรภาพเป็นพิเศษ ค่าคงตัวของพลังค์
เราใช้ค่าคงตัวของพลังค์ในการอธิบายควอนไทเซชั่น () ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในระดับขนาดที่เล็กมากๆ เช่นสำหรับอนุภาคอย่างอิเล็กตรอนและโฟตอน โดยคุณสมบัติทางฟิสิกส์บางอย่างของอนุภาคเหล่านี้จะมีค่าที่เป็นไปได้เป็นจำนวนเท่าของค่าคงตัวหนึ่งเท่านั้น แทนที่จะมีค่าใดๆ ก็ได้ ตัวอย่างเช่น พลังงาน "E" ของแสงที่มีความถี่ "ν" จะมีค่าได้เป็น ไฟฟ้า
วัฒนธรรมโบราณรอบ ๆ ทะเลเมดิเตอร์เรเนียนจะรู้จักวัตถุบางอย่าง เช่นแท่งอำพัน เมื่อนำมาขัดถูกับขนแมว มันสามารถดึงดูดวัตถุที่เบาเช่นขนนก เธลีสแห่งมิเลทัสได้ทำข้อสังเกตหลายอย่างเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตราว 600 ปีก่อนคริสตกาล จากข้อสังเกตเหล่านั้นเขาเชื่อว่าการเสียดสีทำให้เกิดแม่เหล็กบนอัมพัน ซึ่งต่างกับสินแร่อื่นเช่นแมกนีไทต์ที่ไม่ต้องขัดถู [6][7] เธลีสผิดที่เชื่อว่าการดึงดูดเกิดจากแม่เหล็ก แต่วิทยาศาสตร์ต่อมาจะพิสูจน์ความเชื่อมโยงระหว่างแม่เหล็กและไฟฟ้า ตามทฤษฎีที่ขัดแย้งกัน ชาวพาเทียนอาจมีความรู้เกี่ยวกับการชุบด้วยไฟฟ้ามาก่อน เมื่ออ้างถึงการค้นพบแบตเตอรี่แบกแดดที่คล้ายคลึงกับเซลล์กัลวานีในปี ค.ศ. 1936 แม้จะยังไม่แน่นอนว่าสิ่งประดิษฐ์ที่ได้จะเป็นไฟฟ้าในธรรมชาติหรือไม่[8] วิศวกรรมกำลังไฟฟ้า
ในปึ 1890 อุตสาหกรรมพลังงานมีความเจริญรุ่งเรืองและบริษัทพลังงานในประเทศสหรัฐอเมริกาและยุโรปได้สร้างระบบไฟฟ้าขึ้นหลายพันชุด (ทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ) - เครือข่ายเหล่านี้ได้อุทิศตนอย่างมีประสิทธิภาพในการจัดจำหน่ายไฟฟ้าแสงสว่าง ในช่วงเวลานั้นการแข่งขันที่รุนแรงในสหรัฐที่เรียกว่า "สงครามกระแส" ได้เกิดขึ้นระหว่างเอดิสันและเวสติ้งเฮาส์ในเรื่องรูปแบบว่ารูปแบบไหนของการส่งผ่านจะทำได้ดีกว่า (กระแสตรงหรือกระแสสลับ) ในปี 1891 เวสติงเฮาส์ได้ติดตั้งระบบไฟฟ้าหลักเป็นครั้งแรก มันได้รับการออกแบบที่จะขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าและไม่เพียงแต่ให้ไฟฟ้าแสงสว่าง การติดตั้งจะขับเคลื่อนมอเตอร์ซิงโครนัสที่ 100 แรงม้า (75 กิโลวัตต์) ที่เมือง Telluride รัฐโคโลราโดด้วยมอเตอร์ที่ถูกสตาร์ตโดยมอเตอร์เหนี่ยวนำของ Tesla อีกด้านหนึ่งของมหาสมุทรแอตแลนติก, นายออสการ์ ฟอน มิลเลอร์ ได้สร้างสายส่งสามเฟสขนาด 20 กิโลโวลต์ระยะทาง 176 กม.จากเมือง Lauffen am Neckar ไปยังเมือง Frankfurt am Main สำหรับงานนิทรรศการวิศวกรรมไฟฟ้าในเมืองแฟรงค์เฟิร์ต ในปี 1895 หลังจากที่กระบวนการตัดสินใจยืดเยื้อ โรงไฟฟ้าอดัมส์หมายเลข 1 ที่เมืองน้ำตกไนแองการา ได้เริ่มส่งไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสให้กับเมืองบัฟฟาโลที่ 11 กิโลโวลต์ หลังจากเสร็จโครงการที่ Niagara Falls, ระบบไฟฟ้าใหม่เลือกที่จะใช้กระแสสลับเพิ่มขึ้นตรงข้ามกับกระแสตรงในการจัดส่งไฟฟ้​​า การพัฒนาในด้านวิศวกรรมกำลังไฟฟ้ามีอย่างต่อเนื่องตลอดศตวรรษที่ 20 และ 21. ในปี 1936 ระบบสายส่งกระแสตรงความดันสูง (HVDC) ในเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกโดยใช้วาล์วปรอท-อาร์ค () ถูกสร้างขึ้นระหว่างเมือง Schenectady รัฐนิวยอร์กและเมือง Mechanicville รัฐนิวยอร์ก HVDC เคยประสบความสำเร็จโดยการติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงหลายตัวต่อกันแบบอนุกรม (ระบบที่เรียกว่าระบบ Thury) ถีงแม้ว่าระบบนี้จะประสบกับปัญหาความน่าเชื่อถืออย่างจริงจังก็ตาม ในปี 1957 บริษัทซีเมนส์ได้สาธิต วงจรเรียงกระแส แบบ solid-state วงจรแรก (ตอนนี้ วงจรเรียงกระแสแบบ solid-state เป็นมาตรฐานสำหรับระบบ HVDC ไปแล้ว) แต่มันไม่ได้ใช้จนกว่าต้นปี 1970 ที่เทคโนโลยีนี้ถูกใช้ในระบบไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ ในปี 1959 บริษัทเวสติงเฮาส์ได้สาธิตเซอร์กิตเบรกเกอร์ตัวแรกที่ใช้ sulfur hexafluoride (SF) เป็นตัวกลางขัดจังหวะ 
SF เป็น สารไดอิเล็กทริก ที่ดีกว่าอากาศมาก และในหลายครั้งที่ผ่านมาการใช้งานของมันได้รับการขยายเพื่อผลิตอุปกรณ์สวิตชิงที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น (ที่รู้จักกันว่า สวิตช์เกียร์) และ หม้อแปลง การพัฒนาที่สำคัญหลายครั้งยังมาจากการขยายนวัตกรรมในด้านไอซีทีสำหรับสาขาวิศวกรรมกำลังไฟฟ้า ยกตัวอย่างเช่นการพัฒนาคอมพิวเตอร์ทำให้ การศึกษาการไหลของโหลด สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งช่วยให้การวางแผนของระบบไฟฟ้าได้ดียิ่งขึ้น ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารโทรคมนาคมยังช่วยให้เกิดการควบคุมระยะไกลที่ดีมากขึ้นของสวิตช์เกียร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กล้องจุลทรรศน์ของไฮเซนเบิร์ก
กล้องจุลทรรศน์ของไฮเซนเบิร์ก () เป็นกล้องจุลทรรศน์ในการทดลองทางความคิดของเวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก ต่อมาการทดลองทางความคิดนี้นำไปสู่หลักความไม่แน่นอนของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งขัดกับหลักการพื้นฐานของทัศนศาสตร์ กล่าวคือการสังเกตสิ่งที่มีมวลมากในชีวิตประจำวันนั้นไม่ได้ส่งผลกระทบต่อพฤติกรรมของวัตถุที่ถูกสังเกตแต่อย่างใด แต่เมื่อพูดถึงวัตถุที่มีมวลน้อยอย่างเช่นอิเล็กตรอนแล้วเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตพฤติกรรมของอิเล็กตรอนโดยไม่กระทบต่อพฤติกรรมของมันเอง เนื่องจากแสงมีโมเมนตัมแปรผันตามความถี่คองคลื่นแสง ดังนั้นวัตถุที่ถูกแสงตกกระทบจึงมีการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมหรือ "ถูกชน" ด้วยโฟตอนดังปรากฏการณ์คอมพ์ตัน นั่นคือยิ่งต้องการภาพของวัตถุชัดเจนเท่าไหร่ก็ต้องใช้แสงที่มีความถี่มากขึ้น และทำให้โฟตอนมีโมเมนตัมมากขึ้นก็จะรบกวนพฤติกรรมของวัตถุที่ถูกสังเกตมากขึ้นตามไปด้วย รังสีเอกซ์
ทฤษฎีอิเล็กตรอนสมัยปัจจุบัน อธิบายถึงการเกิดรังสีเอกซ์ว่า ธาตุประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากในอะตอมแต่ละตัวมีนิวเคลียสเป็นใจกลาง และมีอิเล็กตรอนวิ่งวนเป็นชั้น ๆ ธาตุเบาจะมีอิเล็กตรอนวิ่งวนอยู่น้อยชั้น และธาตุหนักจะมีอิเล็กตรอนวิ่งวนอยู่หลายชั้น เมื่ออะตอมธาตุหนักถูกยิงด้วยกระแสอิเล็กตรอน จะทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นในถูกชนกระเด็นออกมาวิ่งวนอยู่รอบนอกซึ่งมีภาวะไม่เสถียรและจะหลุดตกไปวิ่งวนอยู่ชั้นในอีก พร้อมกับปล่อยพลังงานออกในรูปรังสี ถ้าอิเล็กตรอนที่ยิงเข้าไปมีพลังงานมาก ก็จะเข้าไปชนอิเล็กตรอนในชั้นลึก ๆ ทำให้ได้รังสีที่มีพลังงานมาก เรียกว่า ฮาร์ดเอกซเรย์ (hard x-ray) ถ้าอิเล็กตรอนที่ใช้ยิงมีพลังงานน้อยเข้าไปได้ไม่ลึกนัก จะให้รังสีที่เรียกว่า ซอฟต์เอกซเรย์ (soft x-ray) การสะท้อน (ฟิสิกส์)
จากความรู้เกี่ยวกับทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคลาสสิก แสงถูกจัดให้เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยสมการของแมกซ์เวลล์ ด้วยหลักการนี้สามารถอธิบายกลไกการสะท้อนของแสงได้ กล่าวคือ คลื่นแสงซึ่งตกกระทบลงบนผิวของวัตถุทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและเกิดการโพลาไรซ์ในระดับอะตอม (หรือการสั่นของอิเล็กตรอนในกรณีของโลหะ) ซึ่งส่งผลให้อนุภาคเหล่านี้เกิดการแผ่คลื่นทุติยภูมิในทุกทิศทาง ซึ่งทำให้เกิดหลักการของออยเกนส์และเฟรชเนลซึ่งอธิบายว่าคลื่นทุติยภูมิเหล่านี้เองคือการสะท้อนแบบสมบูรณ์กลับสู่ตัวกลางที่หนึ่งและการหักเหเข้าสู่ตัวกลางที่สอง วาเลนไทน์ (วงดนตรีไทย)
วาเลนไทน์ หรือ วาเลนไทน์ มิวสิก เป็นวงดนตรีสตริงลูกทุ่งระดับภูธรของไทย ก่อตั้งโดย สวัสดิ์ สังข์ทอง อดีตนักดนตรีไทยเดิม เมื่อปี พ.ศ. 2528 โดยระยะแรกตั้งเป็นวงดนตรีชาโดว์เล่นเพลงสากลกับเพลงไทยสากล รับงานทั่วไปตามว่าจ้างโดยเฉพาะตามงานวัดต่างๆ ต่อมาจึงเล่นเพลงทุกแนวตามกระแสนิยม จนเริ่มเป็นที่รู้จักในหมู่คนจัดงานภูธรและคนทั่วไป โดยบริษัทชื่อดัง อีวีเอส และ ท็อปไลน์ ไดมอนด์ ได้มีการผลิตเทปบันทึกการแสดงสดออกจำหน่าย ลักษณะการแสดงของวงใช้การเล่นดนตรีแบบ "ทับไลน์" มีแดนเซอร์ โคโยตี้ และนักร้องบนเวทีซึ่งสามารถร้องเพลง เต้นรำ และเล่นตลกได้อย่างครบเครื่อง  สารกึ่งตัวนำ
ที่อุณหภูมิ ศูนย์ เคลวิน วัสดุพวกนี้จะไม่ยอมให้ไฟฟ้าไหลผ่านเลย เพราะเนื้อวัสดุเป็นผลึกโควาเลนต์ ซึ่งอิเล็กตรอนทั้งหลายจะถูกตรึงอยู่ในพันธะโควาเลนต์หมด (พันธะที่หยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอม) แต่ในอุณหภูมิธรรมดา อิเล็กตรอนบางส่วนมีพลังงาน เนื่องจากความร้อนมากพอที่จะหลุดไปจากพันธะ ทำให้เกิดที่ว่างขึ้น อิเล็กตรอนที่หลุดออกมาเป็นสาเหตุให้สารกึ่งตัวนำ นำไฟฟ้าได้เมื่อมีมีสนามไฟฟ้ามาต่อเข้ากับสารนี้