img1.gif

สนามไฟฟ้า,จุดสะเทิน

  

Homeผู้จัดทำPretestไฟฟ้าสถิตประจุไฟฟ้ากฎของคูลอมบ์สนามไฟฟ้า,จุดสะเทินEletrostaticsสนามไฟฟ้างานเคลื่อนประจุศักย์ของตัวนำการใช้ประโยชน์Postest

 

แรงกับประจุ 

นักเรียนรู้จักสนามไฟฟ้าไหม
ถ้านักเรียนจะหาแรงระหว่างประจุ นักเรียนต้องรู้ขนาดของประจุ, แต่ถ้านักเรียนมีแถวของประจุหนึ่งแถว เช่น

      

แล้วเกิดอะไรขึ้นถ้ามีใครคนหนึ่งนำเอาประจุ Q3 มาใส่ในแถว มีใครรู้บ้าง ?
นี่คือเหตุผลที่ว่า ทำไมนักฟิสิกส์จึงจำเป็นต้องสร้างแนวคิดที่เกี่ยวกับสนามไฟฟ้าขึ้นมา เราจะอธิบายกันว่า แถวของประจุจะจัดการกับประจุแปลกปลอมอย่างไร ?
เพื่อนของนักเรียนจะจัดการกับแถวของประจุโดยคูณสนามไฟฟ้าที่จุดใด ๆ ของประจุที่เขามี, ให้สนามไฟฟ้าใช้สัญลักษณ์เป็น
     โดย      สนามไฟฟ้ามีหน่วยเป็น นิวตันต่อคูลอมบ์

ยกตัวอย่างเช่น
ถ้านักเรียนกำลังเดินเล่นกับสัตว์เลี้ยง เช่น ลิงที่มีประจุ 1.0
Coulomb ในวันที่มีแสงแดดจ้า และในทันทีทันใด
ถ้านักเรียนและลิงพบว่าอยู่ในสนามไฟฟ้า 5.0
 ในทิศที่กำลังชี้จากทิศที่นักเรียนและลิงกำลังเดินเข้ามา เกิดอะไรขึ้น ?
ลิงของนักเรียนที่มีประจุ
1.0 C จะรับรู้ทันทีทันใดว่ามีแรงตรงกันข้ามกับทิศที่นักเรียนกำลังเดิน ดังรูป (click)

สนามไฟฟ้า ณ จุดใด ๆ เป็นเวกเตอร์ ( หมายความว่ามันมีทั้งทิศทางและขนาด ) นักเรียนสามารถหาเวกเตอร์ได้จากการรวมเวกเตอร์ ดังรูป (click)

คราวนี้นักเรียนเกิดคำถามว่า สนามไฟฟ้าจากจุดประจุมองเหมือนอะไร ? จริง ๆ แล้วคำว่าจุดประจุ ( point charge )  คือ ประจุขนาดเล็ก, นักเรียนรู้ว่า ถ้านักเรียนมีจุดประจุ Q มันจะสร้างสนามไฟฟ้า จากสมการสนามไฟฟ้า,      ถ้านักเรียนมีประจุทดสอบ ( test charge )  ขนาด q และนักเรียนวัดแรงจากประจุ Q ณ ที่ตำแหน่งต่ำแหน่ง ต่าง ๆ ให้นักเรียนใช้

    โดยที่  และ  เป็นค่าประจุทั้งสอง
    R เป็นระยะทางระหว่างประจุทั้งสอง

    เรียกว่า Coulomb Law อ่านว่า  กฎคูลอมบ์

 

ถามว่า สนามไฟฟ้าเป็นอะไร ?

                (1)

สมการ (1) จะบอกนักเรียนว่า ขนาดของสนามไฟฟ้าจากจุดประจุ มีค่าเป็น     , สนามไฟฟ้าเป็นเวกเตอร์
เกิดคำถามว่า แล้วแล้วทิศทางสนามไฟฟ้าชี้ไปทิศทางไหน ?
ทิศทางของสนามไฟฟ้าให้นักเรียนกลับไปพิจารณาประจุทดสอบ
q ( อย่าลืมว่า q เป็นประจุบวก จากนิยามสนามไฟฟ้า คือ แรงต่อคูลอมบ์บนประจุบวก )

                จำไว้ว่า ที่ใด ๆ ในสนามไฟฟ้า แรงบนประจุ q จากประจุ Q เป็นไปตามเส้นที่เชื่อมจุดศูนย์กลางของประจุทั้งสอง เมื่อประจุ Q เป็นบวก แรงบนประจุทดสอบ q จะมีทิศออกจากประจุ Q ดังนั้น สนามไฟฟ้า ณ จุดใดๆ จะมีทิศออกจากประจุ Q ดังรูป ( click ) รูปที่ 3 สนามไฟฟ้าจะพุ่งออกจากจุดประจุเสมอเสมอ รูปที่ 3 นี้ เป็นแนวคิดของ Michael Farady สิ่งที่น่าสังเกต สนามไฟฟ้าชี้ออกจากประจุบวก และชี้เข้าหาประจุลบ

คำถาม เมื่อเส้นแรงสนามไฟฟ้าที่จุด A ชิดกันมากกว่า สนามไฟฟ้าที่จุด B นั่นคือกำลังสนามไฟฟ้าจะมากที่จุด A !

สรุป เส้นแรงสนามไฟฟ้า เริ่มออกจากประจุบวกและดำเนินต่อไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งสิ้นสุดที่ประจุลบ โดยที่สนามไฟฟ้าจะไม่เริ่มหรือหยุดในอวกาศที่ว่างเปล่าเลย !

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ ถามว่า ขนาดของสนามไฟฟ้าที่ระยะทาง 3 เมตร จากประจุไฟฟ้า 2 μC (อ่านว่า 2 ไมโครคูลอมบ์ )มีค่าเท่าไร ? เฉลย (click)

 

 จำนวนผู้เข้าใช้งาน
ตั้งแต่วันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2550

thaigoodview.com Version 13.0
บริหารและจัดการโดยทีมงานชาวมัธยมศึกษาและประถมศึกษา
e-mail: webmaster@thaigoodview.com

จัดทำโดย ครูสุทธิรัตน์  ศรีสงคราม  ครูกลยุทธ  ทะกอง  ครูนิรมล  เสือเขียว
ภาควิชาฟิสิกส์  มหาวิทยาลัยนเรศวร จังหวัดพิษณุโลก
Copyright (c) Faculty of Science Naresuan University All rights reserved.