Key Takeaways:
หัวใจสำคัญของการเรียนไฟฟ้าสถิต ม.5 คือ การคำนวณหาขนาดแรงระหว่างประจุตามกฎของคูลอมบ์ สนามไฟฟ้า และศักย์ไฟฟ้า ซึ่งน้อง
ๆ จำเป็นต้องเข้าใจเนื้อหากฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน และกฎการอนุรักษ์พลังงานกลมาก่อน
เพราะเป็นฐานสำคัญในทำความเข้าใจการเคลื่อนที่ของประจุ นอกจากนี้ บทไฟฟ้าสถิตเป็นหนึ่งในหัวข้อยอดฮิตที่ออกในข้อสอบ
A-Level ฟิสิกส์ บ่อยมาก โจทย์มักจะชอบวัดความเข้าใจเรื่องสนามไฟฟ้า งานในการเคลื่อนประจุ ศักย์ไฟฟ้า และตัวเก็บประจุ
ถ้าเข้าใจบทนี้ตั้งแต่เนิ่น ๆ จะช่วยลดความกดดันเมื่อสอบจริงได้
Table of Contents
สำหรับน้อง ๆ ที่กำลังเรียนอยู่ชั้นมัธยมศึกษาตอนปลายและกำลังเรียนเนื้อหากลุ่มไฟฟ้า ที่ถือว่าโหดและหินมากสำหรับวิชาฟิสิกส์ น้อง ๆ ที่เพิ่งเรียนกลุ่มนี้ บทแรกจะเป็น ไฟฟ้าสถิต จะได้ศึกษาเกี่ยวกับธรรมชาติของไฟฟ้าสถิต แรงระหว่างประจุ สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้าและพลังงานศักย์ไฟฟ้า และตัวเก็บประจุ โดยหัวข้อในบทไฟฟ้าสถิตนี้เป็นพื้นฐานที่สำคัญมากในการเรียนเนื้อหากลุ่มไฟฟ้าบทถัดไป
เคล็ดลับสำคัญในการเรียนเนื้อหากลุ่มไฟฟ้าให้เข้าใจ จำเป็นต้องมีพื้นฐานที่สำคัญจากเนื้อหาในกลุ่มกลศาสตร์ โดยเฉพาะเนื้อหาการเคลื่อนที่ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน และกฎการอนุรักษ์พลังงานกล แต่ถ้าน้อง ๆ แม่นในเนื้อหาเหล่านี้แล้ว เรามาอ่านและทำความเข้าใจหลักการสำคัญของไฟฟ้าจากบทความนี้กัน
สมัครเรียนคอร์สฟิสิกส์ ม.ปลาย : ไฟฟ้าสถิต กับ OnDemand
ธรรมชาติของไฟฟ้าสถิต
- วัตถุที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะแปรสภาพเป็นวัตถุที่มีประจุสุทธิเป็นบวก
- วัตถุที่ได้รับอิเล็กตรอนจะแปรสภาพเป็นวัตถุมีประจุสุทธิเป็นลบ
3 วิธีการทำให้วัตถุมีประจุไฟฟ้า
การทำให้วัตถุที่เดิมเป็นกลางทางไฟฟ้าแสดงอำนาจไฟฟ้าออกมาหรือมีประจุไฟฟ้าสุทธิไม่เป็นศูนย์ สามารถทำได้ 3 วิธีหลัก ดังนี้- การขัดถู (Friction): เกิดจากการนำวัตถุต่างชนิดกันมาขัดสีกัน ทำให้อิเล็กตรอนจากวัตถุหนึ่งหลุดไปยังอีกวัตถุหนึ่ง วัตถุที่เสียอิเล็กตรอนจะมีประจุบวก ส่วนวัตถุที่รับอิเล็กตรอนจะมีประจุลบ
- การสัมผัส (Conduction): คือการนำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าอยู่แล้วไปแตะหรือสัมผัสกับวัตถุที่เป็นกลาง ทำให้อิเล็กตรอนถ่ายโอนระหว่างกัน จนวัตถุที่เป็นกลางมีประจุชนิดเดียวกับวัตถุที่นำมาสัมผัส
- การเหนี่ยวนำ (Induction): เป็นการนำวัตถุที่มีประจุมาจ่อใกล้ ๆ วัตถุที่เป็นกลาง (โดยไม่สัมผัส) ประจุในวัตถุที่เป็นกลางจะเกิดการจัดเรียงตัวใหม่ โดยประจุชนิดตรงข้ามจะถูกดึงดูดมาอยู่ใกล้ และประจุชนิดเดียวกันจะถูกผลักออกไป
|
ลำดับ |
วัสดุ |
|
1 |
แก้ว |
|
2 |
เส้นผม |
|
3 |
แผ่นเปอร์สเปกซ์ |
|
4 |
ไนลอน |
|
5 |
ผ้าสักหลาด |
|
6 |
ผ้าไหม |
|
7 |
ผ้าฝ้าย |
|
8 |
อำพัน |
|
9 |
โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) |
|
10 |
เทฟลอน |
จากตาราง พบว่า แก้วมีลำดับเป็น 1 และผ้าฝ้ายมีลำดับเป็น 7 แสดงว่า เมื่อนำแก้วและผ้าฝ้ายมาขัดถูกัน แก้วที่มีลำดับการสูญเสียอิเล็กตรอนน้อยกว่าผ้าฝ้าย แก้วจะสูญเสียอิเล็กตรอนให้แก่ผ้าฝ้าย จึงทำให้หลังขัดถู แก้วมีประจุสุทธิบวก และผ้าผ้าฝ้ายมีประจุสุทธิเป็นลบ จึงทำให้แก้วและผ้าฝ้ายหลังขัดถู สามารถออกแรงระหว่างประจุไฟฟ้ากระทำต่อวัตถุอื่นได้ทั้งวัตถุที่มีประจุ และวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า
แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ์
จากการขัดถูกันระหว่างแก้วและผ้าฝ้ายสามารถทำให้เกิดประจุ และออกแรงระหว่างประจุกระทำต่อวัตถุอื่น
ในการศึกษาแรงระหว่างประจุ จะพิจารณาจุดประจุสองจุดที่อยู่ในบริเวณหนึ่ง โดยแรงระหว่างประจุที่กระทำระหว่างกัน
จะมีขนาดตามกฎของคูลอมบ์ (Coulomb’s law) กล่าวคือ แรง (F) จะแปรผันตรงกับผลคูณของขนาดประจุแต่ละตัว
(Q_1 Q_2)
และแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างประจุทั้งสอง (r^2) ตามสมการ
F = \frac{k Q_1 Q_2}{r^2}โดยที่ k คือ ค่าคงตัวของคูลอมบ์ ซึ่งเท่ากับ 9 \times 10^{9}\ \mathrm{N\,m^2/C^2}
สำหรับทิศของแรงระหว่างประจุจะอยู่บนแนวเส้นตรงที่ลากผ่านจุดประจุทั้งสอง โดยจะออกแรงผลักหรือแรงดึงดูดระหว่างกัน
จะพิจารณาจากชนิดของคู่ประจุ
- ประจุทั้งสองเป็นประจุชนิดตรงข้ามกัน แรงระหว่างประจุจะเป็นแรงดึงดูด
- ประจุทั้งสองเป็นประจุชนิดเดียวกัน แรงระหว่างประจุจะเป็นแรงผลัก
ข้อสังเกต : Q_1 และ Q_2 ที่แทนในสมการตามกฎของคูลอมบ์จะเป็นขนาดประจุ ทำให้ไม่ต้องแทนเครื่อง + หรือ – ตามชนิดประจุลงไปในการคำนวณ
ตัวอย่างโจทย์แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ์
ประจุ -1.6 ไมโครคูลอมบ์ และประจุ +2.4 ไมโครคูลอมบ์ วางอยู่บนแกน x ดังภาพ
จงหาขนาดและทิศทางของแรงระหว่างประจุที่กระทำต่อประจุ -1.6 ไมโครคูลอมบ์
วิธีทำ จากโจทย์ Q_1 = 1.6 \times 10^{-6} C, Q_2 = 2.4 \times 10^{-6} C และ r = 6 \times 10^{-2} m
แทนค่าในสูตร F = \frac{k Q_1 Q_2}{r^2}
จะได้ F = \frac{(9 \times 10^9 \, Nm^2/C^2) \times (1.6 \times 10^{-6} \, C) \times (2.4 \times 10^{-6} \, C)}{(6 \times 10^{-2} \, m)^2}
F = 9.6 Nทิศของแรงระหว่างประจุที่กระทำต่อประจุ -1.6 ไมโครคูลอมบ์ จะอยู่บนแนวเส้นตรงที่ลากผ่านประจุทั้งสอง
และประจุทั้งสองเป็นประจุชนิดต่างกัน จึงทำให้ออกแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน
จากรูป จะได้ว่า แรงระหว่างประจุที่กระทำต่อประจุ -1.6 ไมโครคูลอมบ์ มีทิศ +x
ดังนั้น แรงระหว่างประจุที่กระทำต่อประจุ -1.6 ไมโครคูลอมบ์ มีขนาด 9.6 นิวตัน และมีทิศ +x
สนามไฟฟ้า
สนามไฟฟ้า (Electric field) เป็นบริเวณที่มีอำนาจทางไฟฟ้า
โดยบริเวณที่มีประจุไฟฟ้าจะมีสนามไฟฟ้าอยู่ เมื่อนำประจุทดสอบ +q ไปวาง จะมีแรงภายนอกมากระทำต่อประจุนั้น ดังนั้น
นิยามของสนามไฟฟ้า คือ แรงภายนอกที่กระทำประจุบวกขนาดหนึ่งหน่วย
จากนิยามสนามไฟฟ้า จะได้ว่า สนามไฟฟ้าเป็นปริมาณเวกเตอร์ และหน่วยของสนามไฟฟ้า คือ นิวตันต่อคูลอมบ์ (N/C)
หากสนามไฟฟ้าเกิดจากประจุ Q ประจุนั้นจะเรียกว่า ประจุต้นกำเนิด (Source charge) เมื่อนำประจุทดสอบ q มาวาง
โดยอยู่ห่างจากประจุขนาด Q เป็นระยะ r จะเกิดแรงระหว่างประจุมากระทำต่อประจุ q
จากขนาดแรงระหว่างประจุ F = \frac{kQq}{r^2}
และจากนิยามสนามไฟฟ้า E = \frac{F}{q}
E = \frac{\frac{kQq}{r^2}}{q}จะได้ว่า ขนาดสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุ (ประจุต้นกำเนิดขนาด Q) E = \frac{kQ}{r^2}
สำหรับทิศสนามไฟฟ้าจะมีทิศพุ่งออกจากประจุบวกเข้าหาประจุลบ อย่างไรก็ตาม หากเป็นกรณีนำประจุทดสอบ q ไปทดสอบทิศสนามไฟฟ้า ณ
ตำแหน่งหนึ่ง ทิศสนามไฟฟ้าจะขึ้นกับแรงไฟฟ้าที่มากระทำและชนิดของประจุทดสอบ
- ประจุทดสอบมีประจุ +q ทิศของสนามไฟฟ้าจะมีทิศเดียวกับทิศแรงไฟฟ้า
- ประจุทดสอบมีประจุ -q ทิศของสนามไฟฟ้าจะมีทิศตรงข้ามกับทิศแรงไฟฟ้า
นอกจากนี้ บริเวณที่พิจารณามีมากกว่าหนึ่งจุดประจุ หรือมี N ประจุ สนามไฟฟ้าที่ตำแหน่งใด ๆ
จะเป็นผลรวมแบบเวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าเนื่องจากแต่ละประจุ ดังนี้
ตัวอย่างโจทย์สนามไฟฟ้า
จงหาขนาดสนามไฟฟ้าที่จุด (0, 0) เมตร
วิธีทำ จาก E = \frac{kQ}{r^2}
หาขนาดสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุ Q_1 ที่จุด (0, 0) เมตร
จากโจทย์ Q_1 = 1.6 \times 10^{-6} C และ r_1 = 2 m
E_1 = \frac{kQ_1}{r_1^2} = \frac{(9 \times 10^9 \, Nm^2/C^2)(1.6 \times 10^{-6} \, C)}{(2 \, m)^2} = 3.6 \times 10^3 \, N/Cหาขนาดสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุ Q_2 ที่จุด (0, 0) เมตร
จากโจทย์ Q_2 = 1.6 \times 10^{-6} C และ r_2 = 2 m
E_2 = \frac{kQ_2}{r_{2}^2} = \frac{(9 \times 10^9 \, Nm^2/C^2)(1.6 \times 10^{-6} \, C)}{(2 \, m)^2} = 3.6 \times 10^3 \, N/Cหาขนาดสนามไฟฟ้าที่จุด (0, 0) เมตร
สนามไฟฟ้าจะมีทิศพุ่งออกจากประจุบวก ที่ตำแหน่ง (0, 0) จะมีทิศสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุทั้งสอง ดังนี้
จากรูป จะได้ว่า E = \sqrt{E_1^2 + E_2^2} = \sqrt{(3.6 \times 10^3 \, N/C)^2 + (3.6 \times 10^3 \, N/C)^2} = 3.6\sqrt{2} \times 10^3 \, N/C
ดังนั้น ขนาดสนามไฟฟ้าที่จุด P เท่ากับ 3.6\sqrt{2} \times 10^{3}นิวตันต่อคูลอมบ์
ข้อสังเกต :
- การแทนค่าประจุ Q ในสมการขนาดสนามไฟฟ้า E = \frac{kQ}{r^2} จะแทนเฉพาะขนาดของประจุ
ไม่พิจารณาชนิดของประจุ โดยชนิดของประจุจะใช้พิจารณาทิศของสนามไฟฟ้า ณ ตำแหน่งที่พิจารณา - สนามไฟฟ้าของระบบ N ประจุ จะต้องรวมสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุแต่ละตัวแบบเวกเตอร์ เหมือนกับการหาแรงลัพธ์
ศักย์ไฟฟ้าและความต่างศักย์
พลังงานศักย์ไฟฟ้า
พิจารณาการย้ายประจุไฟฟ้าในสนามไฟฟ้าจะส่งผลให้เกิดงานของแรงไฟฟ้าและแปรเปลี่ยนไปเป็นพลังงานศักย์ไฟฟ้า (Electric
potential energy) ของระบบประจุ โดยคำนวณพลังงานศักย์ไฟฟ้า ได้จากสมการ
โดยที่ U คือ พลังงานศักย์ไฟฟ้า หน่วย จูล (J)
k คือ ค่าคงตัวของคูลอมบ์ ซึ่งเท่ากับ 9 \times 10^{9}\ \mathrm{N\,m^2/C^2} Nm2/C2
Q และ q คือ ประจุไฟฟ้าของระบบ หน่วย คูลอมบ์ (C)
r คือ ระยะห่างระหว่างจุดประจุ หน่วย เมตร (m)
ศักย์ไฟฟ้า
ศักย์ไฟฟ้า (Electric potential) คือ พลังงานศักย์ไฟฟ้าต่อหนึ่งหน่วยประจุ หรือปริมาณงานที่ใช้ในการนำประจุ +1
หน่วยจากระยะอนันต์มายังจุดที่พิจารณา ศักย์ไฟฟ้าเป็นปริมาณสเกลาร์ และคำนวณได้จากสมการ
โดยที่ V คือ ศักย์ไฟฟ้า หน่วย โวลต์ (V)
U คือ พลังงานศักย์ไฟฟ้า หน่วย จูล (J)
q คือ ประจุทดสอบที่วาง ณ ตำแหน่งที่ต้องการหาศักย์ไฟฟ้า หน่วย คูลอมบ์ (C)
จะได้ว่า พลังงานศักย์ไฟฟ้าหาได้จาก U = qV
หากบริเวณนั้นมีจุดประจุ Q และต้องการคำนวณหาศักย์ไฟฟ้าที่ตำแหน่งใด ๆ รอบประจุ สามารถคำนวณได้จากสมการ
V = \frac{kQ}{r}โดยที่ Q คือ ประจุไฟฟ้า หน่วย คูลอมบ์
r คือ ระยะห่างจากจุดประจุไปยังจุดที่พิจารณา หน่วย เมตร (m)
ข้อสังเกต :
- ประจุไฟฟ้าที่แทนในสมการพลังงานศักย์ไฟฟ้าหรือศักย์ไฟฟ้า จะต้องแทนเครื่องหมายแสดงแทนชนิดประจุลงไปด้วย
- ศักย์ไฟฟ้าที่ระยะอนันต์ถือว่ามีค่าเป็นศูนย์
สำหรับระบบที่มีประจุ N ประจุ ศักย์ไฟฟ้าที่ตำแหน่งใด ๆ ได้จาก
V = V_1 + V_2 + V_3 + \cdots + V_Nนอกจากนี้
เมื่อประจุเกิดการเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าจะเกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานศักย์ไฟฟ้าและพลังงานจลน์ ในการแก้ปัญหาของโจทย์ศักย์ไฟฟ้าและความต่างศักย์จึงสามารถใช้กฎการอนุรักษ์พลังงานกล
และทฤษฎีบทงาน-พลังงานได้
ตัวเก็บประจุ
ความจุไฟฟ้าและพลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ
ตัวเก็บประจุ (Capacitor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าทำหน้าที่สะสมประจุและคายประจุไฟฟ้า โดยประสิทธิภาพในการกักเก็บประจุเรียกว่า
ความจุไฟฟ้า (Capacitance) มีหน่วยเป็น ฟารัด (F) ซึ่งคำนวณได้จาก
โดยที่ C คือ ความจุของตัวเก็บประจุ หน่วย คูลอมบ์ (C)
Q คือ ประจุที่สะสมในตัวเก็บประจุ หน่วย คูลอมบ์ (C)
V คือ ความต่างศักย์ที่คร่อมตัวเก็บประจุ หน่วย โวลต์ (V)
พลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ (U) สามารถหาได้จากพื้นที่ใต้กราฟความสัมพันธ์ระหว่างประจุที่สะสม
(Q) กับความต่างศักย์ไฟฟ้า (V) หรือคำนวณได้จากสมการ
การต่อตัวเก็บประจุ
สำหรับการต่อตัวเก็บประจุเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ การต่อแบบอนุกรม
และการต่อแบบขนาน
ตัวเก็บประจุที่นำมาต่อกันและต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง เมื่อเวลาผ่านไปสักพักหนึ่ง ประจุไฟฟ้าที่สะสม
ความต่างศักย์คร่อมตัวเก็บประจุ และการคำนวณหาความจุสมมูลของวงจรจะมีความสัมพันธ์กันดังตาราง
ปริมาณทางไฟฟ้า | การต่อแบบอนุกรม | การต่อแบบขนาน |
ประจุไฟฟ้ารวม (Q_{\text{รวม}}) | มีค่าเท่ากันในทุกตัวเก็บประจุ Q_{\text{รวม}} = Q_1 = Q_2 = Q_3 = \cdots | เป็นผลรวมของประจุในแต่ละตัว Q_{\text{รวม}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + \cdots |
ความต่างศักย์รวม (\Delta V_{\text{รวม}}) | เป็นผลรวมของความต่างศักย์คร่อมแต่ละตัว \Delta V_{\text{รวม}} = \Delta V_1 + \Delta V_2 + \Delta V_3 + \cdots | มีค่าเท่ากันคร่อมตัวเก็บประจุทุกตัว \Delta V_{\text{รวม}} = \Delta V_1 = \Delta V_2 = \Delta V_3 = \cdots |
ความจุสมมูล (C) | \frac{1}{C} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} + \cdots | C_{\text{รวม}} = C_1 + C_2 + C_3 + \cdots |
สำหรับหัวข้อศักย์ไฟฟ้าและความต่างศักย์ และตัวเก็บประจุ มักออกข้อสอบ A-Level ฟิสิกส์ อยู่บ่อยครั้ง
ตัวอย่างแนวข้อสอบสามารถศึกษาได้จากหัวข้อถัดไป
ตัวอย่างข้อสอบ A-Level ฟิสิกส์ เรื่อง ไฟฟ้าสถิต
ตัวอย่างที่ 1 ประจุ q, q, Q วางอยู่ตามตำแหน่ง ดังรูป หากต้องการนำประจุ q อีกตัวหนึ่งจากระยะอนันต์ มาวางที่ตำแหน่ง A จะต้องทำงานอย่างน้อยเท่าใด
วิธีทำ จากศักย์ไฟฟ้าของระบบ N ประจุ
V = k\sum\frac{Q}{R}
หาศักย์ไฟฟ้าที่ตำแหน่ง A ก่อนเลื่อนประจุ q จากระยะอนันต์
V_A = \frac{kq}{2d} + \frac{kQ}{d} + \frac{kq}{\sqrt{2}\,d}เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าที่ระยะอนันต์ถือว่ามีค่าเป็นศูนย์ V_{\infty} = 0
หางานอย่างน้อยในการนำประจุ q จากระยะอนันต์มาวางที่ตำแหน่ง A จากทฤษฎีบทงาน-พลังงาน
\begin{aligned} W &= E_2 – E_1 \\ W &= qV_A – qV_\infty \\ W &= q\left( \frac{kq}{2d} + \frac{kQ}{d} + \frac{kq}{\sqrt{2}d} \right) – q(0) \\ W &= \frac{kq}{d}\left( \frac{q}{2} + \frac{2Q}{2} + \frac{\sqrt{2}q}{2} \right) \\ W &= \frac{kq}{2d}(2Q + q + \sqrt{2}q) \end{aligned}ดังนั้น งานอย่างน้อยในการนำประจุ q จากระยะอนันต์มาวางที่ตำแหน่ง A เท่ากับ W = \frac{kq}{2d}\left(2Q + q + \sqrt{2}\,q\right)
ตัวอย่างที่ 2 เมื่อเพิ่มความต่างศักย์ให้กับแผ่นโลหะคู่ขนานในตัวเก็บประจุ (V) ทำให้เกิดประจุสะสม (Q) ในตัวเก็บประจุ ดังกราฟ
ถ้าขณะนั้นแผ่นโลหะคู่ขนานมีความต่างศักย์ 5 โวลต์ พลังงานที่สะสมในตัวเก็บประจุมีค่ากี่ไมโครจูล
วิธีคิด พลังงานที่สะสมในตัวเก็บประจุหาจากพื้นที่ใต้กราฟระหว่างความต่างศักย์และประจุที่สะสม
ดังนั้น ถ้าแผ่นโลหะคู่ขนานมีความต่างศักย์ 5 โวลต์ พลังงานที่สะสมในตัวเก็บประจุมีค่า 312.5 ไมโครจูล
เรียนเรื่องไฟฟ้าสถิต ม.5 กับ OnDemand
สำหรับน้อง ๆ ม.5 ที่ต้องการปูพื้นฐานเรื่องไฟฟ้าสถิต หรือเตรียมตัวสอบเรื่องนี้อย่างมีประสิทธิภาพ การเรียนกับ OnDemand ในคอร์สฟิสิกส์ ม.ปลาย : ไฟฟ้าสถิต เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ช่วยให้เข้าใจเนื้อหาได้ง่ายขึ้น ด้วยเทคนิคการสอนที่เน้นการคิดวิเคราะห์ สรุปเนื้อหาแบบกระชับด้วยเทคนิค Supermap และ X-map พร้อมตะลุยโจทย์หลากหลายแนว
นอกจากนี้ สำหรับน้อง ๆ ที่ต้องการเตรียมตัวสอบเข้ามหาวิทยาลัย ทาง OnDemand มีคอร์ส V-Series Physics TCAS เล่ม 5 : กลุ่มไฟฟ้า ให้เลือกด้วยเช่นกัน ซึ่งน้อง ๆ จะได้เรียนเน้นเนื้อหาออกข้อสอบ A-Level ฟิสิกส์ บ่อย และตะลุยโจทย์สอบเข้ามหาวิทยาลัยเรื่องไฟฟ้าสถิตแบบเข้มข้นในคอร์สนี้ เพื่อเตรียมพร้อมสอบแข่งขันได้อย่างมั่นใจมากขึ้น
สอบถามรายละเอียดคอร์สเรียนเพิ่มเติม
- Add Line : Ondemand Education
- โทรศัพท์ : 02-251-9456 (08.00-20.00)
อ้างอิง
- สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2563). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เล่ม 4. พิมพ์ครั้งที่ 1. สกสค. ลาดพร้าว.
- Serway, R. A., Jewett, Jr., J. W. (2014). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. (9 ed). BROOKS/COLE CENGAGE Learning.
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิต ม.5 (FAQs)
Q: วัตถุที่มีประจุบวก คือ วัตถุที่ได้รับโปรตอนเพิ่มเข้ามา ใช่หรือไม่
A: ตามแบบจำลองอะตอมที่เชื่อกันในปัจจุบัน โปรตอนอยู่ในนิวเคลียส ไม่สามารถหลุดหรือย้ายไปไหนได้ด้วยการขัดถูปกติ สิ่งที่เคลื่อนที่ย้ายได้มีเพียงอิเล็กตรอนเท่านั้น
- วัตถุมีประจุลบ เป็นวัตถุที่ได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม ทำให้จำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าจำนวนโปรตอน
- วัตถุมีประจุบวก เป็นวัตถุที่สูญเสียอิเล็กตรอนออกไป ทำให้จำนวนโปรตอนมากกว่าจำนวนอิเล็กตรอน
Q: สนามไฟฟ้าของระบบจุดประจุคำนวณจากผลรวมขนาดสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุแต่ละตัว ใช่หรือไม่
A: ไม่ใช่ เพราะสนามไฟฟ้าเป็นปริมาณเวกเตอร์ สนามไฟฟ้าของระบบจุดประจุต้องคิดจากผลรวมเวกเตอร์สนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุแต่ละตัว ไม่สามารถนำขนาดของสนามไฟฟ้ามาบวกกันตรง ๆ ได้
Q: เมื่อประจุเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า และต้องการใช้หลักการอนุรักษ์พลังงานกล ต้องคิดงานของแรงไฟฟ้าด้วยหรือไม่
A: หากมีการแทนพลังงานศักย์ไฟฟ้าในกฎการอนุรักษ์พลังงานกล หรือทฤษฎีบทงาน-พลังงาน ไปแล้ว ไม่จำเป็นต้องคิดงานของแรงไฟฟ้า เพราะแรงไฟฟ้าเป็นแรงอนุรักษ์ ซึ่งงานของแรงอนุรักษ์จะคิดในพลังงานศักย์ไฟฟ้าแล้ว
Q: บริเวณที่มีสนามไฟฟ้าเป็นศูนย์ ศักย์ไฟฟ้าจะเป็นศูนย์เช่นเดียวกันหรือไม่
A: ศักย์ไฟฟ้าไม่จำเป็นเท่ากับศูนย์ เพราะสนามไฟฟ้าในบริเวณนั้นเป็นศูนย์ แสดงว่า ศักย์ไฟฟ้าทุกตำแหน่งในบริเวณนั้นมีค่าเท่ากัน ซึ่งอาจจะเท่ากับศูนย์หรือไม่เท่ากับศูนย์ก็ได้
