Recommandé
Contenu connexe
Tendances
Tendances (20)
Similaire à ไฟฟ้าสถิตPpt
Plus de มะดาโอะ มะเซ็ง
Plus de มะดาโอะ มะเซ็ง (20)
ไฟฟ้าสถิตPpt
- 3. ประจุไฟฟ้ าที่เกิดขึ้นนี้ มี 2 ชนิด คือ ประจุไฟฟ้ าบวก (positive electric charge) มีค่าประจุ เท่ากับ +1.610-19 Coulombs และ ประจุไฟฟ้ าลบ (negative electric charge) มีค่าประจุ
- 4. ไฟฟ้ าสถิต : การที่วัตถุเสียดสีกัน แล้วสามารถดูดวัตถุเล็ กๆ ได้ เนื่องมาจากเกิดประจุไฟฟ้ าขึ้นบน วัตถุนั้น เรียกว่า เกิดไฟฟ้ าสถิร (Static Electric) ขึ้นบน วัตถุนั้น ฉะนั้น ไฟฟ้ าสถิต ก็คือ ไฟฟ้ า ที่เกิดขึ้นในวัตถุใดๆ ที่มีประจุไฟฟ้ า อยู่
- 5. Outline 1. Introduction to Electrostatics 2. แรงทางไฟฟ้ าและกฎคูลอมบ์ 3. เส้นแรงไฟฟ้ าและสนามไฟฟ้ า 4. พลังงานศักย์ไฟฟ้ าและศักย์ไฟฟ้ า 5. ความจุไฟฟ้ าและตัวเก็บประจุไฟฟ้ า
- 6. Introduction to Electrostatic นิยาม ไฟฟ้ าสถิต ก็คือ สภาวะการเกิดประจุไฟฟ้ า (เด่นบวก หรือ เด่นลบ) ขึ้นบนบางตาแหน่งบน วัสดุ โดยที่ประจุไฟฟ้ าเหล่านั้นไม่เคลื่อนที่ไปที่ อื่นได้ง่าย ซึ่งจะทาให้ประจุเหล่านั้นอยู่ที่ ตาแหน่งเหล่านั้นนานหน่อย จึงแสดงอานาจทาง ไฟฟ้ า หรือสภาพที่มีประจุไฟฟ้ าให้เห็นได้
- 7. ประจุไฟฟ้ า (Charges) คือ การทาให้วัตถุที่เป็ นกลางทางไฟฟ้ าแสดงอานาจไฟฟ้ าให้เห็น ซึ่ง เราสามารถจาแนกประจุไฟฟ้ าออกเป็ น 2 ชนิด คือ ประจุไฟฟ้ าบวก ( + ) : เกิดจากการที่วัตถุมีสภาวะเด่นบวก หรือ มีประจุบวกเกินมา หรือ มีประจุลบขาดหายไป ประจุไฟฟ้ าลบ ( - ) : เกิดจากการที่วัตถุมีสภาวะเด่นลบ หรือ มีประจุลบเกินมา หรือ มีประจุบวกขาดหายไป
- 8. โครงสร้างทางอะตอม (Atomic Structure) องค์ประกอบที่สาคัญของอะตอมของธาตุทุกชนิดประกอบด้วย นิวเคลียส (nucleus) : เป็ นแกนกลางของอะตอม ประกอบด้วย อนุภาคมูลฐานดังนี้ โปรตอน (Proton) เป็ นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ าบวก มีมวลมาก นิวตรอน (Neutron) เป็ นอนุภาคที่เป็ นกลางทางไฟฟ้ ามีมวล เกือบเท่าโปรตอน อิเล็กตรอน (Electron) เป็ นอนุภาคที่เคลื่อนที่รอบๆนิวเคลียส มี ประจุเท่าโปรตอน แต่เป็ นประจุไฟฟ้ าลบ มีมวลน้อยกว่าโปรตอนประมาณ 1,836 เท่า
- 9. อนุภาค สัญลักษณ์ ประจุ (คูลอมบ์) มวล (กิโลกรัม) โปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอน ตารางแสดงสัญลักษณ์ ประจุและมวลของอนุภาคพื้นฐานในอะตอม p+ n e- +1.6X10-19 -1.6X10-19 0 9.1X10-31 1.6749X10-27 1.6726X10-27
- 10. 600 B.C.: ทาลีส (Thales) นักวิทยาศาสตร์ชาว กรีกได้ ค้ น พ บ อ า น า จ ไ ฟ ฟ้ า (Electron) คาว่า Electricity มาจากคาว่า Elektron ในภาษา กรีก แปลว่า อาพัน
- 12. การทาให้วัตถุเกิดประจุไฟฟ้ าอิสระ โดยปกติแล้ววัตถุจะมีสภาพเป็ นกลางทางไฟฟ้ า (มีประจุบวก และลบในปริมาณที่เท่ากัน) หากต้องการให้วัตถุนั้นๆ มีสภาพ เด่นทางใดทางหนึ่ง (บวกหรือลบ) จะสามารถกระทาได้โดย 1. การนาเอาวัตถุมาทาการขัดสีกัน 2. การนาเอาวัตถุที่มีประจุไฟฟ้ ามาสัมผัสกัน 3. การเหนี่ยวนา
- 13. ประจุไฟฟ้ าที่เกิดจากการขัดสี เมื่อเรานาวัตถุต่าง ๆ มาขัดสีกัน แล้วพิจารณาดูว่า วัตถุใดจะให้ หรือรับอิเลคตรอน แล้วมาเรียงลาดับ ได้ลักษณะดังตาราง เมื่อเอาวัตถุที่กาหนดทางซ้ายมือ 2 ชนิดมาขัด สีกัน วัตถุที่มีลาดับอยู่บนจะสูญเสียอิเลคตรอน (ทาให้มีประจุไฟฟ้ า เป็ นบวก) ส่วน วัตถุที่มีดับดับด้ายล่างลงมาจะเป็ นผู้รับอิเลคตรอน จึงทาให้มีประจุไฟฟ้ าเป็ นลบ ตัวอย่างเช่น ถ้านาหนัง (leather) มาถูกับขนสัตว์ (wool) หลังการถู หนังจะมี ประจุเป็ นบวก ขนสัตว์จะมีประจุเป็ นลบ หรือเอาแท่งยางแข็ง (hard rubber) ถู กับขนสัตว์ (wool) แท่งยางจะมีประจุไฟฟ้ าลบและขนสัตว์จะมีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวก หมายเหรุ การเรียงลาดับการให้หรือรับอิเลคตรอนดังกล่าววัตถุนั้นจะต้อง สะอาดและแห้ง
- 14. ประจุไฟฟ้ าที่เกิดจากการขัดสี การขัดสีหรือการถู เกิดจากการนาวัตถุ 2 ชนิดมาขัดสี หรือถูกัน จะทาให้มี การถ่ายเทของประจุไฟฟ้ า(อิเลคตรอน)ระหว่างวัตถุทั้งสอง วัตถุใดสูญเสีย อิเลคตรอนไปวัตถุนั้นจะมีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวก ส่วนวัตถุที่ได้รับอิเลค ตรอนมา จะมีประจุไฟฟ้ าเป็ นลบ ในการขัดสีหรือถู จานวนประจุไฟฟ้ าที่เกิดขึ้นบนวัตถุ ทั้งสองมีขนาดเท่ากัน แต่มีประจุไฟฟ้ าเป็ นชนิดตรงข้าม
- 16. การแตะหรือสัมผัส การแตะหรือสัมผัส โดยการนาวัตถุที่มีอานาจทางไฟฟ้ าไปแตะหรือ สัมผัสกับวัตถุที่เป็ นกลางทางไฟฟ้ า ทาให้มีการถ่ายเทของ อิเลคตรอน จนกระทั่งวัตถุทั้งสองมีศักดิ์ไฟฟ้ าเท่ากันจึงหยุดการ ถ่ายเท หลังการสัมผัสหรือการแตะจะทาให้วัตถุซึ่งเดิมเป็ นกลางจะ มีประจุไฟฟ้ าชนิดเดียวกับประจุไฟฟ้ าของวัตถุที่นามาแตะ โดย ขนาดของประจุไฟฟ้ าที่เกิดขึ้นบนวัตถุที่เป็ นกลางทางไฟฟ้ า(เดิม)จะ มีค่าเท่ากับขนาดประจุไฟฟ้ าที่ลดลงของวัตถุที่นามาแตะ
- 17. การเหนี่ยวนา โดยการนาวัตถุซึ่งมีประจุไฟฟ้ า เข้าไปใกล้ ๆ วัตถุที่เป็ นกลาง (แต่ไม่แตะ)จะทาให้ เกิดการ เหนี่ยวนาให้ประจุไฟฟ้ าที่ ใน วัตถุที่เป็ นกลางเกิดการจัดเรียง ตัวใหม่ เนื่องจากแรงทางคู ลอมบ์ เป็ นผลทาให้วัตถุที่เป็ น กลางจะมีประจุไฟฟ้ าเกิดขึ้น
- 18. การเหนี่ยวนา
- 19. Conductor & Insulator รูปบนแสดงการเกิดประจุไฟฟ้ า ของตัวนา โดยวิธีการเหนี่ยวนา เมื่อ นาประจุไฟฟ้ าบวกเข้ามาใกล้ ๆ ตัวนา (ซึ่งมีอิเลคตรอนอิสระอยู่ มาก) จะทาให้ เกิดการ เคลื่อนที่ของอิเลคตรอนในตัวนาดังรูป เมื่อ นาประจุไฟฟ้ าบวกเข้ามาใกล้ ๆ แท่งตัวนา จะทาให้เกิดแรงดูด กับอิเลคตรอนในแท่งตัวนา ทาให้อิเลคตรอนในแท่งตัวนาเกิดการ เคลื่อนที่ จากปลายด้านหนึ่งไปยังปลายด้านใกล้ประจุบวก ที่มา เหนี่ยวนา ทาให้ปลายด้านใกล้จะมีอิเลคตรอน มากกว่าปกติ ขณะที่ ปลายด้านไกลจะมีประจะบวก มากกว่าปกติ ข้อสังเกต อิเลคตรอนเท่านั้นที่มีการเคลื่อนที่ ส่วนประจะไฟฟ้ าบวกจะ ไม่เคลื่อนที่เพราะมีมวล มากกว่าอิเลคตรอนมาก
- 20. Conductor & Insulator รูปล่างเป็ นการเหนี่ยวนาฉนวนไฟฟ้ า ซึ่งปกติ ก็จะเป็ นกลางทางไฟฟ้ า (มีอิเลคตรอนเท่ากับประจุ บวก) เมื่อเอาประจุบวกมาเหนี่ยวนา จะ ทาให้ อิเลคตรอนเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งของอะตอม ไปยังด้านตรง ข้ามของอะตอมนั้น ไม่ได้เคลื่อนที่ ไปยังปลายด้านตรงกันข้ามแบบ ตัวนา จึงไม่ทาให้ อิเลคตรอนเคลื่อนที่ได้มากเป็ นผลทาให้อะตอมนั้น ก็คงยังเป็ นกลางทางไฟฟ้ าเช่นเดิม (ประจุไม่ได้แยก ออกจาก กัน) ดังนั้นถ้าเราให้ประจุไฟฟ้ าแก่ฉนวน ประจุจะไม่ เคลื่อนที่ไป จากเดิม (คงอยู่ที่เดิม)
- 21. อุปกรณ์การตรวจประจุไฟฟ้ า (Electroscope) อิเลคโตรสโคป คือ เครื่องมือใช้ตรวจหาไฟฟ้ าสถิต อิเลคโตรสโคป มี 2 ชนิด คือ 1) อิเลคโตรสโคปแบบลูกพิธ เป็ นอิเลคโตรสโคปซึ่งทาจากเม็ดโฟม ฉาบผิวเอาไว้ด้วยอลูมิเนียม เมื่อมีวัตถุที่มีไฟฟ้ าสถิตเข้าใกล้จะเกิด การเหนี่ยวนาทางไฟฟ้ าทาให อิเลคโตรสโคปเอียงเข้าหาวัตถุนั้น 2) อิเลคโตรสโคปแบบจานโลหะมีลักษณะดังรูป เมื่อถูกวัตถุที่มีไฟฟ้ า สถิตเข้าใกล้จานโลหะด้านบน จะเกิดการเหนี่ยวนาทางไฟฟ้ าทาให้ แผ่นโลหะบาง ๆ ด้านล่างกางออก
- 23. Example โลหะทรงกระบอกยาวปลายมนเป็ นกลางทางไฟฟ้ าตั้งอยู่บนฐานที่เป็ นฉนวน ถ้านา ประจุบวกขนาดเท่ากันมาใกล้ปลายทั้งสองข้างพร้อมกันโดยระยะห่างจากปลายเท่า ๆ กัน ตามลาดับ การกระจายของประจุส่วน A ส่วน B และ C ของทรงกระบอกเป็ น อย่างไร 1. A และ C เป็ นลบแต่ B เป็ นกลาง 2. A และ C เป็ นกลาง แต่ B เป็ นบวก 3. A และ C เป็ นบวก แต่ B เป็ นลบ 4. A และ C เป็ นลบแต่ B เป็ นบวก
- 24. Solution อิเลคตรอนจาก B จะเคลื่อนไปสู่ A และ C ทาให้ A และ C เป็ นลบ ส่วน B จะ เหลือประจุบวกมากกว่าประจุลบ ทาให้ B เป็ นบวก
- 25. ถ้าต้องการให้อิเลคโตรสโคปมีประจุบวกควรมีขั้นตอนในการกระทาเป็ นอย่างไร 1. นาวัตถุที่มีประจุบวกเข้าใกล้จานโลหะของอิเล็กโตรสโคป 2. นาวัตถุที่มีประจุลบเข้าใกล้จานโลหะของอิเล็กโตรสโคป 3. ต่อสายดินกับจานโลหะของอิเล็กโตรสโคป 4. ดึงวัตถุที่มีประจุออก 5. ดึงสายดินออก ก. 1 3 4 5 ข. 1 3 5 4 ค. 2 3 4 5 ง. 2 3 5 4 Example
- 26. Solution 2 อิเลคตรอนถูกผลักลงข้างล่างแผ่นโลหะจะกาง 3 ต่อสายดิน อิเลคตรอนจะวิ่งลงสู่พื้นพื้นโลกแผ่นโลหะจะหุบ 5 ตัดสายดินออกไม่เปลี่ยนแปลง 4 นาวัตถุที่มีประจุด้านบนออกอิเลกโตรสโคปจะเหลือ ประจุบวกมากกว่าลบแผ่นโลหะ ด้านล่างจะกางออก
- 27. Example ในการทดลองการเหนี่ยวนาประจุไฟฟ้ า โดยใช้อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะและแผ่น ตัวนา โดยตอนแรกอิเล็กโทรสโคปมีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวกแผ่นตัวนาเป็ นตัวกลางทาง ไฟฟ้ า เมื่อเด็กนักเรียนคนหนึ่งถือแผ่นตัวนาที่ปลายข้างหนึ่งค่อย ๆ สอดปลายอีก ข้างหนึ่งมาใกล้ ๆกับอิเล็กโทรสโคป ผลที่เกิดขึ้นจะเป็ นดังนี้ ก. แผ่นโลหะจะกางออกเหมือนเดิมและจะหุบสนิทเมื่อแตะกับแผ่นโลหะ ข. แผ่นโลหะจะหุบสนิททันที ค. แผ่นโลหะจะค่อย ๆ หุบลงเมื่อแผ่นตัวนามาใกล้มากขึ้น ง. จะมีประจุลบอยู่ที่ปลายของแผ่นตัวนาด้วยขนาดเท่ากับประจุบวกบนอิเล็กโทรสโคป
- 28. Solution เมื่อนาวัตถุที่มีประจุเข้าใกล้อิเลคโตรสโคปแบบจานโลหะ จะทาให้แผ่น โลหะด้านล่างกางออกแน่นอน แต่เมื่อวัตถุแตะกับจานโลหะ จะมีผล เหมือนเราต่อสายดิน ประจุไฟฟ้ าจะหมุนเวียนระหว่างอิเลคโตรสโคป แท่งวัตถุ ตัวผู้ถือและพื้นโลก จนอิเลคโตรสโคปเป็ นกลางทางไฟฟ้ า แล้วหุบลง
- 29. สมบัติของประจุไฟฟ้ า 1 . ป ร ะ จุ ไ ฟ ฟ้ า ช นิ ด เ ดี ย ว กั น จ ะ เ กิ ด แ ร ง ...................... แ ล ะ ป ร ะ จุ ไ ฟ ฟ้ า ต่ า ง ช นิ ด กัน จ ะ เ กิ ด แ ร ง ....................... 2. แรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างประจุต่างเป็ น แรงร่วม ที่ เกิด ระหว่างประจุ ไฟฟ้ า 2 อัน 3. ประจุไฟฟ้ าบวก หรือ ลบก็ตาม จะเกิดแรง .................... วัตถุที่ เป็ น..................... เสมอ ผลัก ดึงดูด กลาง ดึงดูด
- 30. แรงระหว่างประจุไฟฟ้ าและกฏของคูลอมบ์ Charles Augustus Coulomb ได้ทาการทดลอง ตั้งแต่ ค.ศ.1785 (ก่อนจะรู้จักอะตอม , อิเล็กตรอน) พบว่า “เมื่อประจุไฟฟ้ า 2 รัวอยู่ห่างกันขนาดหนึ่ง จะมีแรงกระทา ซึ่งกันและกันเสมอ หากเป็นประจุชนิดเดียวจะมีแรงผลักกัน หากเป็นประจุร่างชนิดกันจะมีแรงดึงดูดกัน” จะเขียนเป็ นความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้ 1 2 2 KQ Q F R
- 32. ในการคานวณ ไม่ต้องใส่เครื่องหมายของประจุในการคานวณ เพราะ เครื่องหมายเพียงแต่แสดงว่า ประจุเกิดแรงดูด หรือ แรงผลัก เท่านั้น แรงดูด แรงผลักทางไฟฟ้ าสถิต เป็ นปริมาณเวกเตอร์ เวลามี หลายแรงมากระทาร่วมกัน จะต้องรวม แบบเวกเรอร์
- 33. Example ประจุขนาดเท่ากันชนิดเดียวกันอยู่ห่างกัน 3 เมตร แรงผลักระหว่าง ประจุ 0.4 นิวตัน จงหาประจุแต่ละอัน
- 34. Example ก้อนทองแดง 2 ก้อน วางห่างกัน 3 เมตร แต่ละก้อนมี อิเล็กตรอนอิสระอยู่ 5 x 1014 ตัว จงหาขนาดของแรงผลักที่ เกิดขึ้นในหน่วยนิวตัน ก. 1.4 ข. 2.4 ค. 4.4 ง. 6.4
- 35. Example ประจุ +5.0 x 10–6 C และ –3.0 x 10–6 C วางอยู่ห่างกัน 20 cm ถ้า นาประจุทดสอบขนาด +1.0 x 10–6 C มาวางไว้ที่จุดกึ่งกลางระหว่างประจุทั้ง สองขนาด และมีทิศทางของแรงที่กระทาต่อประจุทดสอบคือ ก. 0.72 นิวตัน และมีทิศชี้เข้าหาประจุลบ ข. 1.8 นิวตัน และมีทิศเข้าหาประจุบวก ค. 7.2 นิวตัน และมีทิศเข้าหาประจุลบ ง. 7.2 นิวตัน และมีทิศเข้าหาประจุบวก
- 36. +5.0 x 10– 6 C +1.0 x 10– 6 C -3.0 x 10–6 C 20 cm 10 cmA C B
- 37. -3.0 x 10–4 C +2.0 x 10– 3 C +4.0 x 10– 4 C 3 m 3 m A C B
- 38. -2.0 x 10–6 C +5.0 x 10– 6 C +2.0 x 10– 6 C 30 cm A C B 30 cm 30 cm
- 39. 24 cm Q Q 24 cm 24 cm
- 40. สนามไฟฟ้ า , เส้นแรงไฟฟ้ า เส้นแรงไฟฟ้ า เมื่อทาการวางประจุไฟฟ้ าบวกอิสระ(q) ลงในสนามไฟฟ้ าจากประจุ ไฟฟ้ าต้นกาเนิด (Q) ถ้าประจุไฟฟ้ าบวกอิสระนั้นสามารถเคลื่อนที่ไปได้ แนวทางที่ประจุบวกอิสระนี้เคลื่อนที่ออกไป จะกาหนดว่า เป็ นเส้นแรงไฟฟ้ า และทิศทางของเส้นสัมผัสซึ่งสัมผัสเส้นแรงไฟฟ้ าที่จุดใดๆ ก็คือทิศทางของ สนามไฟฟ้ า ณ จุดนั้น สนามไฟฟ้ า คือ บริเวณโดยรอบประจุไฟฟ้ าต้นกาเนิด (Q) ซึ่งสามารถ ส่งอานาจไปถึงได้ หรือ บริเวณที่เรานาประจุไฟฟ้ าทดสอบ (q) เข้าไป วางแล้วจะเกิดแรงกระทาบนประจุทดสอบนั้นๆ
- 41. + - เส้นแรงไฟฟ้ าจะพุ่งออกจาก ประจุบวก เส้นแรงไฟฟ้ าจะพุ่งเข้าสู่ ประจุลบ + + รูปแสดงการพิจารณาทิศของ สนามไฟฟ้ าจากประจุต้นเหตุ แต่ละชนิดจ้า
- 42. เส้นแรงไฟฟ้ าจะพุ่งออกจากประจุบวก และพุ่งเข้าสู่ประจุลบ เส้นแรงไฟฟ้ าแต่ละเส้นจะไม่ตัดกันเลย เส้นแรงไฟฟ้ าจากประจุชนิดเดียวกัน จะไม่เสริมเป็ นแนว เดียวกัน แต่จะเบนแยกจากกันเป็ นแต่ละแนว ส่วนเส้นแรง ไฟฟ้ าจากประจุไฟฟ้ าต่างชนิดกัน จะเสริมเป็ นแนวเดียวกัน เส้นแรงไฟฟ้ าจะไม่พุ่งผ่านวัตถุตัวนาเลย ซึ่งจะสิ้นสุดอยู่ที่ บริเวณผิวของวัตถุตัวนา สมบัติของเส้นแรงไฟฟ้ า
- 43. ความแรงของสนามไฟฟ้ า หมายถึง “ขนาดของแรงที่เกิดขึ้นบนประจุทดสอบ q ที่วางอยู่ในสนามไฟฟ้ า” หรือ เป็ นแรงต่อประจุไฟฟ้ าขนาด 1 คูลอมบ์ qEF q F E แสดงว่า สนามไฟฟ้ ามีหน่วยเป็ น นิวตันต่อคูลอมบ์ (N/C)
- 44. จาก และ เมื่อ Q1 เป็ น ประจุต้นกาเนิดสนามไฟฟ้ า และ Q2 เป็ นประจุทดสอบ (q) ดังนั้น 2 21 R QKQ F qEF 2 r KQq qE 2 r KQ E ความเข้มสนามไฟฟ้ า ณ จุดใดๆ
- 45. การหาความเข้ม สนามไฟฟ้ า ณ จุดใดๆ มีหลักดังนี้นะนักเรียน 1. เขียนรูป แสดงตาแหน่งประจุที่วางตัวอยู่ใน สนามไฟฟ้ า 2. พิจารณาทิศทางของสนามไฟฟ้ า ได้โดยการ นาเอาประจุทดสอบขนาด +1 คูลอมบ์ ไปวาง ไว้ ณ ตาแหน่งที่ต้องการหาความเข้ม สนามไฟฟ้ า ซึ่งเราจะพิจารณาถึงทิศทางของแรง ที่จะมากระทาต่อประจุทดสอบนั่นเอง 3. หาความเข้มสนามไฟฟ้ าจากสูตร NOTE
- 46. สนามไฟฟ้ าเนื่องจากประจุบนตัวนาทรงกลม มีสมบัติดังนี้ ภายในตัวนาทรงกลมมีค่าสนามไฟฟ้ าเป็ นศูนย์ สนามไฟฟ้ ามีทิศตั้งฉากกับผิวทรงกลมเสมอ เมื่อให้ประจุไฟฟ้ าแก่ทรงกลม ประจุไฟฟ้ าจะอยู่นิ่งเฉพาะที่ผิวของ ตัวนาเท่านั้น ขนาดของสนามไฟฟ้ า ณ ตาแหน่งต่างๆ เนื่องจากประจุไฟฟ้ าบน ตัวนาทรงกลม รัศมี a แสดงได้ด้วยกราฟดังรูป
- 47. กราฟแสดงความสัมพันธ์ของความเข้มสนามไฟฟ้ าเนื่องจากตัวนา ทรงกลม Eภายใน = 0 2 r KQ E 2. a KQ Esurf )/( CNE -a +a0 ระยะทาง (เมตร) a
- 48. จุดสะเทินในสนามไฟฟ้ า หมายถึง จุดในสนามไฟฟ้ าที่มีความเข้มสนามไฟฟ้ าเป็ นศูนย์ หรือจุดที่เส้น แรงไฟฟ้ าไม่ผ่าน ดังนั้นบริเวณที่เป็ นจุดสะเทิน อาจพิจารณาได้ว่า ข้อสังเกต ตาแหน่งจุดสะเทินที่เกิดจากจุดประจุ 2 ประจุ แบ่งได้ 2 กรณี คือ 1. ถ้าเป็ นประจุชนิดเดียวกัน จุดสะเทินจะอยู่ระหว่างประจุทั้งสอง ใกล้ทาง ประจุที่มีค่าน้อยกว่า ถ้าประจุเท่ากันจะอยู่กึ่งกลางพอดี 2. ถ้าเป็ นประจุต่างชนิดกัน จุดสะเทินจะอยู่ด้านนอกประจุที่มีค่าน้อยกว่า ถ้าประจุเท่ากันจะไม่มีจุดสะเทินเกิดขึ้น 0E
- 50. จ -4Q+9Q BA 1 m x EB EA จุดสะเทินในสนามไฟฟ้ า EA = EB
- 54. qE ประยุกต์การเคลื่อนที่ สมการนิวตัน F = ma qE + mg = ma qE a mg m
- 55. qE ประยุกต์การเคลื่อนที่ สมการนิวตัน F = ma mg – qE = ma qE a mg m
- 57. Example จงหาค่าสนามไฟฟ้ าที่เกิดจากประจุ 50 x 10–10 c ณ จุดที่อยู่ ห่างออกไป 80 cm และถ้ามี e- 2 ตัว อยู่ที่จุดนั้น e- จะถูกแรง กระทาเท่าใด (กาหนด e 1 ตัว มีประจุ 1.6x10–19 c)
- 58. Example e- มวล 9 x 10–31 kg มีประจุ –1.6 x 10–19 c เคลื่อนที่ ผ่านจุดจุดหนึ่งที่มีขนาดสนามไฟฟ้ า 3 x 10–4 N/c จงหา ก. ขนาดของแรงที่สนามไฟฟ้ ากระทาต่อ e- ข. ขนาดของความเร่งของ e-
- 59. Example วางประจุ 3 x 10–3 คูลอมบ์ , 2 x 10–3 คูลอมบ์ และ –8 x 10– 3 คูลอมบ์ ที่ตาแหน่ง A B และ C ตามลาดับ จงหาสนามไฟฟ้ าที่ตาแหน่ง B ในหน่วยของนิวตัน/คูลอมบ์ AB = 3 เมตร , BC = 2 เมตร +3.0 x 10– 3 C -8.0 x 10–3 C 2 m3 mA B C +1
- 60. Example ประจุบวก q1 = 2 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจาก ประจุลบ q2 = –2 ไม โครคูลอมบ์เป็ นระยะ 6 เมตร สนามไฟฟ้ าที่ตาแหน่งกึ่งกลางระหว่าง 2 ประจุนี้ ในหน่วยของ N/C มีค่าเป็ นเท่าใด +2.0 x 10– 6 C -2.0 x 10–6 C 6 m 3 mA B C +1
- 62. BASICLY ความรู้พื้นฐานทางฟิสิกส์ งาน คือ งานเป็ น ปริมาณ งานมีหน่วยเป็ น พลังงานคือ พลังงานเป็ น ปริมาณ พลังงานมีหน่วย งานและพลังงานมีความสัมพันธ์กัน คือ พลังงานศักย์ คือ
- 63. ศักย์ไฟฟ้ า , พลังงานศักย์ไฟฟ้ า และ งานในการ ย้ายประจุ พลังงานศักย์ไฟฟ้ า (Ep) คือ งานหรือพลังงานที่เกิดจากแรงที่ กระทาต่อประจุ q เนื่องจากสนามไฟฟ้ า ศักย์ไฟฟ้ า (V) คือ ค่าของพลังงานศักย์ไฟฟ้ าต่อ 1 หน่วยประจุ ณ ตาแหน่งนั้น ศักย์ไฟฟ้ า ณ จุดใดๆ คือ งานที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายประจุ +1 คู ลอมบ์จากระยะอนันต์มายังจุดนั้นๆ โดยถือว่าเป็ นปริมาณสเกลาร์ ใช้ สัญลักษณ์แทนด้วย V
- 64. ข้อควรทราบเกี่ยวกับศักย์ไฟฟ้ าและความต่างศักย์ไฟฟ้ า - ถ้าประจุต้นเหตุ Q เป็ นประจุบวก ตาแหน่งที่อยู่ใกล้ Q จะมี ศักย์ไฟฟ้ า...........กว่าจุดที่อยู่ไกลกว่าเสมอ - ถ้าประจุต้นเหตุ Q เป็ นประจุลบ ตาแหน่งที่อยู่ใกล้ Q จะมี ศักย์ไฟฟ้ า.............กว่าจุดที่อยู่ไกลกว่าเสมอ - โดยทั่วไปแล้วความต่างศักย์ไฟฟ้ าระหว่าง 2 จุดใดๆ เป็ นบวกเสมอ (เอา ศักย์สูง ลบ ศักย์ต่า) แต่บางครั้งจะเป็ นค่าที่ติดลบก็ได้ (เพราะเอาศักย์ต่า ลบ ศักย์สูง) ดังนั้นค่าความต่างศักย์ จาต้องระบุเครื่องหมายเอาไว้ว่าเป็ น บวก หรือ ลบ ด้วย - สาหรับศักย์ไฟฟ้ าที่จุดนั้นๆ อาจเป็ นได้ทั้งศักย์บวก และ ลบ ทั้งนี้ย่อม ขึ้นกับประจุต้นเหตุ Q เป็ นหลัก กล่าวคือ ถ้า Q เป็ น บวก ก็จะได้ศักย์บวก และถ้า Q เป็ น ลบ ก็จะได้ศักย์ลบ ดังนั้นการในการใช้สูตรจาเป็ นอย่างยิ่งที่ จะต้องใส่เครื่องหมายเพื่อบ่งบอกชนิดของประจุด้วย - ตาแหน่งที่ถือว่าศักย์ไฟฟ้ ามีค่าเป็ นศูนย์ มีอยู่ 2 ตาแหน่งคือ ก. จุดที่อยู่ไกลจากประจุต้นเหตุมากๆ (ระยะอนันต์) ข. จุดต่างๆ บนพื้นโลก (หรือจุดต่างๆ ที่ต่อลงดินนั่นเอง) สูง ต่า
- 65. ศักย์ไฟฟ้ า ศักย์ไฟฟ้ าเนื่องจากประจุ ณ จุดใดๆ ศักย์ไฟฟ้ า ณ จุดใดๆ คือ งานที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายประจุ +1 คูลอมบ์จากระยะอนันต์มายังจุดนั้นๆ โดยถือว่าเป็ นปริมาณสเกลาร์ ใช้สัญลักษณ์แทนด้วย V X Y + Q r -Q r
- 66. จากรูป ดังนั้น จะได้ศักย์ไฟฟ้ าเนื่องจากประจุ ณ จุดใดๆ มีค่า ข้อควรจา : ศักย์ไฟฟ้ าเป็นปริมาณสเกลาร์ จึงมีได้ทั้งบวกและลบ ใน การแทนค่าในสูรรให้ริดเครื่องหมายประจุทุกครั้ง และการหาศักย์ไฟฟ้ ารวม ณ จุดใดๆ ให้รวมกันรามหลักพีชคณิรไม่ร้องคานึงถึงทิศทาง r KQ r QK V r KQ r QK V y x )( )( r KQ V memo
- 67. ศักย์ไฟฟ้ าเนื่องจากตัวนาทรงกลม เมื่อพิจารณาตัวนาทรงกลมรัศมี a มีหลักดังนี้ ศักย์ไฟฟ้ าภายในตัวนาทรงกลมใดๆ จะมีค่าเท่ากับศักย์ไฟฟ้ าที่ผิวทรงกลม เมื่อ VA คือ ศักย์ไฟฟ้ า ณ จุด A ที่อยู่ภายในทรงกลมรัศมี a ภายนอกทรงกลมให้คิดศักย์ไฟฟ้ าเสมือนว่า ประจุภายในทรงกลมรวมที่จุด ศูนย์กลางของทรงกลม ดังรูป ซึ่งศักย์ไฟฟ้ าที่ B (VB) หาได้จาก a KQ V r KQ VB
- 68. Vภายใน = Vผิว r KQ V a KQ V )(voltV -a +a0 ระยะทาง (เมตร) a BA r กราฟแสดงความสัมพันธ์ของศักย์ไฟฟ้ าเนื่องจาก ตัวนาทรงกลม
- 69. ความต่างศักย์ไฟฟ้ า ความต่างศักย์ไฟฟ้ า คือ ผลต่างระหว่างค่าศักย์ไฟฟ้ า ณ ตาแหน่ง 2 ตาแหน่งใน สนามไฟฟ้ า หรือ ความต่างศักย์ไฟฟ้ าระหว่างจุด 2 จุด ซึ่งอาจกล่าวได้ว่า งานที่ใช้ในการเคลื่อนที่ประจุ +1 หน่วย จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งใน สนามไฟฟ้ า ดังนั้นเมื่อเราพิจารณาถึงงานในการเลื่อนประจุไฟฟ้ า เราอาจจาแนกได้ 2 กรณี ดังนี้ 1. งานที่เกิดกับประจุในสนามไฟฟ้ าสม่าเสมอ 2. งานที่เกิดกับประจุในสนามไฟฟ้ าไม่สม่าเสมอ
- 70. งานที่เกิดกับประจุในสนามไฟฟ้ าสม่าเสมอ กาหนดให้สนามไฟฟ้ าสม่าเสมอ E มีทิศทางจากซ้ายไปขวา ดังรูป เมื่อ ต้องการหางานในการเลื่อนประจุ q จาก B ไป A ซึ่งห่างกันเป็ นระยะ d เมตร d A B E
- 71. งานที่เกิดกับประจุในสนามไฟฟ้ าสม่าเสมอ จะหางานจาก เนื่องจาก แรงที่มากระทาให้เคลื่อนที่ เป็ น แรงทางไฟฟ้ า ซึ่ง ดังนั้น sFW qEF qEdW
- 72. งานที่เกิดกับประจุในสนามไฟฟ้ าไม่สม่าเสมอ กาหนดให้ประจุ q อยู่ในสนามไฟฟ้ าของประจุ Q เมื่อต้องการหางานจากการ เลื่อนประจุ q จาก A ไป B ซึ่งอยู่ห่างจากประจุ Q เป็ นระยะ r1 และ r2 ตามลาดับ BA Q q F r1 r2
- 73. งานที่เกิดกับประจุในสนามไฟฟ้ าไม่สม่าเสมอ เนื่องจากแรงที่มากระทาต่อประจุ q เป็ นแรงไม่คงที่ ดังนั้นเราจะหางานที่เกิด จากพื้นที่ใต้กราฟระหว่าง F กับ r ซึ่งจะเป็ นไปตามสมการดังต่อไปนี้ เมื่อ EA และ EB คือพลังงานศักย์ไฟฟ้ าที่จุด A และ B ตามลาดับ ดังนั้น ดังนั้น ABBA EEW ABBA qVqVW )( ABBA VVqW เมื่อ VBA คือ ความต่างศักย์ ระหว่างจุด A และ B )( ABBA VVV
- 74. ความต่างศักย์ระหว่างแผ่นโลหะคู่ขนาน จากรูป แผ่นประจุไฟฟ้ าคู่ขนานมีความต่างศักย์ไฟฟ้ า V และวางห่างกันเป็ นระยะ d จะได้ หรือ เมื่อ E คือ ความเข้มสนามไฟฟ้ าระหว่างโลหะขนาน (V/m) VAB คือ ความต่างศักย์ไฟฟ้ าระหว่างแผ่น A และ B (V) d คือ ระยะห่างระหว่างแผ่นคู่ขนาน (m) A B d V )( BAAB VVqW )( BA VVqqEd EdVV BA d V E AB
- 75. สรุปการคานวณ 1. การหาศักย์ไฟฟ้ าที่จุดใดๆ หาจาก 2. หางานในการเลื่อนประจุระหว่าง 2 จุดใดๆ ก. สนามไฟฟ้ าสม่าเสมอ ข. สนามไฟฟ้ าไม่สม่าเสมอ 3. หางานจากการเลื่อนประจุจากระยะอนันต์มายังจุดใดๆ 4. ศักย์ไฟฟ้ าภายในทรงกลมจะมีค่าเท่ากับศักย์ไฟฟ้ าที่ผิว r KQ V qEdW )( BAAB VVqW AA qVW radius KQ VV surfaceinside
- 76. Ex@mP[L]e ตัวนาทรงกลมรัศมี 10 ซม. มีประจุ 10.010-6 คูลอมบ์ จงหา ก. ศักย์ไฟฟ้ าที่จุด A และ B ซึ่งอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลาง 20 ซม. และ 30 ซม. และศักย์ไฟฟ้ าที่ผิวทรงกลม ข. งานที่ต้องทาเพื่อต้านแรงไฟฟ้ าในการนาประจุ 5C จากระยะอนันต์มายัง จุด A และ B ค. ความต่างศักย์ระหว่างจุด A และ B ง. งานที่ต้องทาในการนาประจุ 10C จากจุด B มายังจุด A
- 77. Ex@mP[L]e
- 78. Ex@mP[L]e
- 79. Next Period 1. Pre –Test& Post - Test 2. ความจุไฟฟ้ า และ ตัวเก็บประจุ 3. การจัดการเรียนการสอนแบบ JIGSAWS 4. การต่อวงจรตัวเก็บประจุ (C - Circuits)