______________________________________________________________________
PHYSICS NEWS
____________________________________________________________
STATIC ELECTRICITY
_______________________________________________________________________________
.
คือความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้าภายในหรือบนพื้นผิวของวัสดุหนึ่ง ประจุยังคงอยู่กับที่จนกระทั่งมันสามารถจะเคลื่อนที่โดยอาศัยการไหลของอิเล็กตรอน (กระแสไฟฟ้า) หรือมีการปลดปล่อยประจุ ไฟฟ้าสถิตมีชื่อที่ขัดกับไฟฟ้ากระแสที่ไหลผ่านเส้นลวดหรือตัวนำอื่นและนำส่งพลังงาน
ประจุไฟฟ้า
โดยทั่วไปวัตถุจะมีประจุไฟฟ้าที่เป็นกลางทางไฟฟ้า คือ มีโปรตอน (+) และอิเล็กตรอน (-) ในจำนวนที่เท่ากัน และการทำให้วัตถุมีประจุที่เปลี่ยนไป มี 3 แบบ คือ
1. การขัดถู
เมื่อนำวัตถุ 2 ชนิด มาขัดถูกัน จะเกิดการถ่ายโอนอิเล็กตรอน(-) ระหว่างทั้ง 2 ชนิดโดยวัตถุที่มีความสามารถในจ่ายอิเล็กตรอนของวัตถุมากกว่า วัตถุนั้นจะทำหน้าที่ให้อิเล็กตรอนมากกว่า ซึ่งจากการทดลองนี้คือ ผ้าฝ้ายทำหน้าที่ให้อิเล็กตรอนมากกว่า PVC หลังจากขัดถูระหว่างผ้าฝ้ายและPVC จะพบว่า วัตถุที่มีความสามารถในการจ่ายอิเล็กตรอนของวัตถุมากจะเป็นประจุบวก(+) และความสามารถในการจ่ายอิเล็กตรอนของวัตถุน้อยเป็นประจุลบ(-) คือ ผ้าฝ้ายเป็นประจุบวก PVC เป็นประจุลบ ตามลำดับ ซึ่งผ้าฝ้ายจะเหลืออิเล็กตรอน(-)น้อยกว่า PVC จะมีอิเล็กตรอนมากกว่า จากการขัดถู
*ความสามารถในการจ่ายอิเล็กตรอนของวัตถุจากมากไปน้อย
แก้ว > เส้นผม > เปอร์สเปกซ์ > ไนลอน > ผ้าสักหลาด > ผ้าไหม > ผ้าฝ้าย > อำพัน >พีวีซี >เทฟลอน*
2. การเหนี่ยวนำ
ในที่นี้เม็ดโฟมมีสถานะเป็นกลางทางไฟฟ้า แท่งแก้วมีประจุสะสมเป็นลบเมื่อนำประจุลบบนแท่งแก้วมาใกล้กับเม็ดโฟมจะเกิดการดึงดูดระหว่างประจุ ทำให้เม็ดโฟมเคลื่อนเข้าใกล้แท่งแก้ว ประจุบวกบนเม็ดโฟมกับประจุลบบนแท่งแก้ว จะเกิดแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน เม็ดโฟมจะเคลื่อนเข้ามาติดกับแท่งแก้ว
ในที่นี้เม็ดโฟมมีสถานะเป็นกลางทางไฟฟ้า แท่งแก้วมีประจุสะสมเป็นบวกเมื่อนำประจุบวกบนแท่งแก้วมาใกล้กับเม็ดโฟมจะเกิดการดึงดูดระหว่างประจุ ทำให้เม็ดโฟมเคลื่อนเข้าใกล้แท่งแก้ว ประจุลบบนเม็ดโฟมกับประจุบวกบนแท่งแก้ว จะเกิดแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน เม็ดโฟมจะเคลื่อนเข้ามาติดกับแท่งแก้ว
3. การแตะสัมผัส
เมื่อนำแท่งประจุลบมาแตะสัมผัสกับวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า จะเกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้าหรืออิเล็กตรอนไปจับกับแท่งประจุลบ และเมื่อนำแท่งประจุลบกับวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้าแยกออกจากกัน จะพบว่าหลังการถ่ายเทจะเกิดประจุชนิดเดียวกันหรือเกิดประจุลบบนวัตถุทั้ง 2 อัน
*เพิ่มเติม
อิเล็กโทรสโคป เป็นเครื่องมือสำหรับตรวจไฟฟ้าสถิต มี 2 ชนิด คือ
1. อิเลคโตรสโคปแบบลูกพิธ 2. อิเลคโตรสโคปแบบจานโลหะ
.jpg)
_________________________________________________________________________________
แรงระหว่างประจุและกฏของคูลอมบ์
กฏแรงกระทำระหว่างประจุของคูลอมบ์ กล่าวว่า “เมื่อประจุไฟฟ้า 2 ตัว อยู่ห่างกันขนาดหนึ่งจะมีแรงกระทำซึ่งกันและกันเสมอ หากเป็นประจุชนิดเดียวจะมีแรงผลักกัน หากเป็นประจุต่างชนิดกันจะมีแรงดึงดูดกัน”
สูตรในการหาแรงกระทำ
F คือ แรงกระทำ (นิวตัน/N)
K คือ ค่าคงที่ 9x10^9 (นิวตัน.เมตร^2 /คูลอมบ์^2 ,N.m^2 /c^2 )
Q1,Q2 คือ ขนาดของประจุตัวที่ 1 และตัวที่ 2 (คูลอมบ์,c)
R คือระยะห่างระหว่างประจุทั้งสอง (เมตร,m)
*คำนวณไม่ต้องนำเครื่องหมายบวกหรือลบของประจุมาคำนวณ
กรณีที่โจทย์ไม่บอกประจุ (Q)
n คือ จำนวนอนุภาคไฟฟ้า
e คือ ประจุของอนุภาคไฟฟ้า 1 ตัว (คูลอมบ์,c)
ตัวอย่างโจทย์
_______________________________________________________________________
สนามไฟฟ้ารอบจุดประจุ
สนามไฟฟ้า เป็นปริมาณเวกเตอร์.jpg)
.jpg)
ประจุบวก มีทิศทางออกจากตัวประจุ
ประจุลบ มีทิศทางเข้าตัวประจุ
E คือ ความเข้มสนามไฟฟ้า (นิวตัน/คูลอมบ์,N/c)
K คือ ค่าคงที่ 9x10^9 (นิวตัน.เมตร^2 /คูลอมบ์^2 ,N.m^2 /c^2)
Q คือ ขนาดของประจุต้นเหตุ (คูลอมบ์,c)
R คือ ระยะห่างจากประจุต้นเหตุ (เมตร,m)
q คือ ขนาดของประจุทดสอบ (คูลอมบ์,c)
F คือ ขนาดแรงที่กระทำต่อประจุทดสอบ (นิวตัน,N)
ตัวอย่างโจทย์
จุดสะเทิน สำหรับประจุชนิดเดียวกันจะอยู่บนเส้นตรงระหว่างประจุ
1.1 ถ้าประจุทั้งสองมีขนาดเท่ากัน จุดสะเทินจะอยู่ที่กึ่งกลางระหว่างประจุทั้งสอง
1.2 แต่ถ้าหากประจุทั้งสองมีขนาดไม่เท่ากัน จุดสะเทินจะอยู่ใกล้กลับประจุที่มีขนาดน้อยกว่า
สำหรับกรณีประจุทั้งสองมีประจุชนิดตรงข้ามกัน
จุดสะเทินจะเกิดขึ้นได้เฉพาะกรณีที่มีขนาดของประจุไม่เท่ากัน โดยจะอยู่บนเส้นตรงด้านนอกประจุ และจะอยู่ใกล้กับประจุที่มีขนาดน้อยกว่า
____________________________________________________________________
ศักย์ไฟฟ้ารอบจุดประจุ
ศักย์ไฟฟ้าเป็นปริมาณสเกลาร์ หาได้จาก
V คือ ศักย์ไฟฟ้า (โวลต์,V)
q คือ ประจุทดสอบ (คูลอมบ์,c)
Ep คือ พลังงานศักย์ไฟฟ้าของประจุทดสอบ (จูล,J)
Q คือ ประจุต้นเหตุ (คูลอมบ์,c)
R คือ ระยะห่างจากประจุต้นเหตุ (เมตร,m)
*การคำนวณต้องแทนเครื่องหมาย
หรือ กรณีที่ให้งานมา
W คืองาน (จูล,J)
q คือ ประจุที่ถูกเลื่อน (คูลอมบ์,c)
V1 คือ ศักย์ไฟฟ้าที่จุดเริ่มต้น (โวลต์,V)
V2 คือ ศักย์ไฟฟ้าที่จุดสุดท้าย (โวลต์,V)
ตัวอย่างโจทย์
_______________________________________________________________________
สนามไฟฟ้า และศักย์ไฟฟ้าเนื่องจากประตัวนำกลม
กรณีที่ 1 ภายนอกหรืออยู่ที่ผิววัตถุ
E คือ ความเข้มสนามไฟฟ้า (นิวตัน/คูลอมบ์,N/c)
V คือ ศักย์ไฟฟ้า (โวลต์,V)
K คือ ค่าคงที่ 9x10^9 (นิวตัน.เมตร^2 /คูลอมบ์^2 ,N.m^2 /c^2 )
Q คือ ขนาดของประจุต้นเหตุ (คูลอมบ์,c)
R คือ ระยะที่วัดจากจุดศูนย์กลางวัตถุตัวนำไปถึงจุดที่จะคำนวณ
กรณีที่ 2 ภายในวัตถุ
Eทุกจุดภายในวัตถุตัวนำ = 0
Vทุกจุดภายในวัตถุตัวนำ = Vที่ผิววัตถุนั้น
_____________________________________________________________________
E คือ ค่าความเข้มสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ (นิวตัน/คูลอมบ์,N/c,โวลต์/เมตร,V/m)
V คือ ความต่างศักย์ระหว่างจัดที่คำนวณ (โวลต์,V)
d คือ ระยะห่างระหว่างจุดที่คำนวณ (เมตร,m)
*หากทิศทางการกระจัด (d) ตั้งฉากสนามไฟฟ้า (E) ความต่างศักย์ (V) = 0
*ถ้าการกระจัด (d) มีทิศไปทางเดียวกับสนามไฟฟ้า (E) ให้ใช้ค่าการกระจัด (d) เป็นลบ
*ถ้าการกระจัด (d) มีทิศสวนทางกับสนามไฟฟ้า (E) ให้ใช้ค่าการกระจัด (d) เป็นบวก
ตัวอย่างโจทย์
การหางาน ( W ) เนื่องจากการเลื่อนประจุในสนามไฟฟ้ าอาจหาได้จาก
q คือประจุที่ถูกเลื่อน (คูลอมบ์,c)
V คือความต่างศักย์ไฟฟ้า (โวลต์,V)
______________________________________________________________________
ตัวเก็บประจุและความจุ
ตัวเก็บประจุ คือวัสดุที่สามารถเก็บสะสมประจุไฟฟ้าไว้ภายในตัวเองได้
a คือ รัศมีทรงกลม (เมตร,m)
K คือ ค่าคงที่ 9x10^9 (นิวตัน.เมตร^2 / คูลอมบ์^2 ,N.m^2 /c^2)
Q คือ ประจุที่เก็บสะสม (คูลอมบ์,c)
V คือ ศักย์ไฟฟ้าที่ผิว (โวลต์,V)
ตัวอย่างโจทย์
ตัวอย่างโจทย์
แบบแผ่นโลหะคู่ขนาน
Q คือประจุที่ขั้วบวก (คูลอมบ์,c)
V คือความต่างศักย์ระหวางขั้วไฟฟ้า (โวลต์,V)
ตัวอย่างโจทย์
ตัวอย่างโจทย์
การต่อตัวเก็บประจุ
- การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม
คือ ประจุไฟฟ้าที่เก็บในตัวเก็บแต่ละตัว จะมีขนาดเท่ากัน และเท่ากับประจุไฟฟ้ารวมที่ไหลเข้าวงจร
ความต่างศักย์ไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแต่ละตัวอาจมีค่าไม่เท่ากันก็ได้ ส่วนความต่างศักย์รวมทั้งวงจร จะเท่ากบความต่างศักย์ของตัวเก็บประจุแต่ละตัวรวมกัน
ค่าความจุประจุรวมหาค่าได้จาก 1 1 1
____ = ___ + ___ + .....
Cรวม C1 C2
- การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน
คือ ประจุไฟฟ้าที่เก็บในตัวเก็บแต่ละตัวอาจมีขนาดไม่เท่ากันก็ได้ และประจุไฟฟ้ารวม จะมีขนาดเท่ากับ ผลบวกของประจุไฟฟ้าในแต่ละตัวเก็บประจุ
ความต่างศักย์ไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแต่ละตัวจะมีค่าเท่ากนและเท่ากับความต่างศักย์รวมของวงจร
ค่าความจุประจุรวมหาค่าได้จาก Cรวม = C1+ C2 + ...
_________________________________________________________________________________
เว็บไซต์อ้างอิง: https://pec9.com/wp-content/uploads/2020/05/pb-05.pdf
https://somporndb.wordpress.com/2013/05/01/%E0%B8%95%E0%B8%B1%E0%B8%A7%E0%B9%80%E0%B8%81%E0%B9%87%E0%B8%9A%E0%B8%9B%E0%B8%A3%E0%B8%B0%E0%B8%88%E0%B8%B8%E0%B9%81%E0%B8%A5%E0%B8%B0%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B8%A1%E0%B8%88%E0%B8%B8%E0%B9%84/
หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ ม.5 เล่ม 4
_________________________________________________________________________________
นางสาวปราชญา มลิชัย😀 thank you💖
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น