• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
ไฟฟ้าสถิต
 

ไฟฟ้าสถิต

on

  • 6,345 views

เรียนไฟฟ้าสถิต

เรียนไฟฟ้าสถิต

Statistics

Views

Total Views
6,345
Views on SlideShare
6,345
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
29
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    ไฟฟ้าสถิต ไฟฟ้าสถิต Presentation Transcript

    • ไฟฟ้าสถิต (Static electric)
    • การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (e) หรือ ไอออน (ion)
    • 600 B.C.: ทาลีส (Thales) นักวิทยาศาสตร์ชาวกรีกได้ ค้นพบอำนาจ ไฟฟ้า (Electr on ) คำว่า Electricity มาจากคำว่า Elektron ในภาษากรีก แปลว่า อำพัน
    • Benjamin Franklin ค . ศ . 1747
      • ไฟฟ้า แบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ
      • ไฟฟ้าสถิต (Static Electric)
      • ไฟฟ้ากระแส
      • 2.1 ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current : DC)
      • 2.2 ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current : AC)
    • ไฟฟ้าสถิต (Static Electric)
    • ไฟฟ้าสถิต : การที่วัตถุเสียดสีกันแล้วสามารถดูดวัตถุเล็กๆ ได้ เนื่องมาจากเกิดประจุไฟฟ้าขึ้นบนวัตถุนั้น เรียกว่า เกิดไฟฟ้าสถิต (Static Electric) ขึ้นบนวัตถุนั้น ฉะนั้น ไฟฟ้าสถิต ก็คือ ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวัตถุใดๆ ที่มีประจุไฟฟ้าอยู่
    • ประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้ มี 2 ชนิด คือ ประจุไฟฟ้าบวก (positive electric charge) มีค่าประจุเท่ากับ +1.6  10 -19 Coulombs และ ประจุไฟฟ้าลบ (negative electric charge ) มีค่าประจุเท่ากับ -1.6  10 -19 Coulombs
    • ไฟฟ้าบวก ขนสัตว์ ขนนก แก้ว ฝ้าย ผ้าไหม ไม้ พลาสติก โลหะ กำมะถัน ยาง เอโบไนท์ ไฟฟ้าลบ
    • Plastic rubbed with fur becomes negatively charged, glass rubbed with silk becomes positively charged
    • A charged comb attracts a piece of paper
    • การเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Induction)
    • แรงทางไฟฟ้า
    • เมื่อมีประจุไฟฟ้าหรืออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเกิดขึ้น อนุภาคเหล่านี้จะมีแรงกระทำต่อกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อนำหวีมาถูกับผม หรือใช้แผ่น PVC ถูกับผ้าสักหลาดแล้ว สามารถดูดกระดาษแผ่นเล็กๆ ได้ แสดงว่ามีแรงดึงดูดกันเกิดขึ้น แรงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากประจุไฟฟ้า เรียกว่า แรงทางไฟฟ้า (Electric Force)
    • Coulomb's Law เมื่อ F = แรง ( นิวตัน , Newton) Q1,Q2 = ปริมาณของประจุตัวที่ 1 และ 2 ( คูลอมบ์ , C oulomb) r = ระยะห่างระหว่างประจุทั้งสอง ( เมตร , metre) k = ค่าคงที่ (9  10 9 นิวตัน เมตร 2 / คูลอมบ์ 2 )
    • ประจุชนิดเดียวกันจะเกิดแรงในทิศทางที่ ผลักกัน ประจุต่างชนิดกัน แรงที่เกิดขึ้นจะมีทิศทางที่ ดูดกัน มีลักษณะดังนี้
    • สนามไฟฟ้า (Electric Field)
    • ถ้ามีประจุ Q วางอยู่บริเวณหนึ่ง จะเกิดอำนาจทางไฟฟ้าอย่างหนึ่ง แผ่ออกมารอบๆ ประจุไฟฟ้านี้ เรียกว่า สนามไฟฟ้า ถ้านำประจุไฟฟ้า Q ´ มาวางไว้ในบริเวณสนามไฟฟ้านี้ โดยห่างจากประจุ Q เป็นระยะทาง r จะเกิดแรง F กระทำกับ Q ´ สนามไฟฟ้าที่ทำให้เกิดแรงขนาดนี้จะมีขนาดของสนามไฟฟ้า คือ
    • E มีหน่วยเป็น นิวตันต่อคูลอมป์ หรือ โวลท์ต่อเมตร
    • ตัวอย่าง วิธีทำ A 3 m จาก E = kQ/r 2 แทนค่า Q = 10 -10 คูลอมบ์ R = 3 เมตร k = 9×10 9 เพราะฉะนั้น E = = 0.1 นิวตัน / คูลอมบ์ วัตถุทรงกลมตัวนำชนิดหนึ่งมีรัศมี 0.5 เมตร ถ้านำประจุไฟฟ้าขนาด 10 -10 คูลอมบ์ มาใส่ไว้ในวัตถุตัวนำนี้ อยากทราบว่า ที่ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของทรงกลม 3 เมตรจะมีขนาดของสนามไฟฟ้าเท่าใด
    • สนามไฟฟ้า เป็นปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง เรียกว่าเป็น ปริมาณเวกเตอร์ (Vector) เขียนแทนด้วย  ทิศทางของสนามไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับชนิดของประจุ คือ ถ้าเป็นประจุบวก สนามไฟฟ้าจะมีทิศทางพุ่งออกจากประจุบวกนี้ทุกทิศทุกทาง และถ้าเป็นประจุลบสนามไฟฟ้าจะมีทิศทางพุ่งเข้าทุกทิศทาง ดังรูป
    •  
    • ถ้ามีประจุไฟฟ้า 2 กลุ่ม อยู่ในบริเวณใกล้เคียงกัน สนามไฟฟ้าจะไม่มีทางตัดกันเลย แต่จะเลี้ยวจนขนานกันออกไป
    •  
    • การกระจายของประจุไฟฟ้าตามลักษณะของวัสดุ ตัวนำ ( Conductors) ฉนวน ( Insulators) + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - -
    • ความหนาแน่นผิวของประจุ จำนวนประจุไฟฟ้าต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่บนผิววัตถุ ความหนาแน่นผิวของประจุจะมากถ้าผิวโค้งมา และที่ส่วนแหลมของผิวจะมีประจุไฟฟ้าหนาแน่นมาก วัตถุทรงกลมจะมีความหนาแน่นผิวของประจุคงที่
    • นอกจากทรงกลมแล้ว เราสามารถที่จะเก็บประจุไฟฟ้าไว้ในรูปแบบอื่นอีก เช่น เก็บไว้ในแผ่นตัวนำคู่ขนาน ถ้าแผ่นคู่ขนานนี้อยู่ห่างกันเป็นระยะทาง D แล้วใส่ประจุไฟฟ้าเข้าไปในแผ่นคู่ขนานนี้ โดยต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหรือแบตเตอรี่ ประจุไฟฟ้าจะเคลื่อนไปอยู่บนแผ่น ดังรูป ประจุบวกก็จะไปอยู่บนแผ่นที่ต่อเข้ากับไฟบวก และประจุลบจะไปอยู่บนแผ่นที่ต่ออยู่กับไฟขั้วลบ
    • บริเวณระหว่างแผ่นคู่ขนานนี้ จะมีสนามไฟฟ้าเกิดขึ้น โดยมีทิศทางจากบวกไปลบ ถ้าแหล่งข่ายไฟที่ใช้มีแรงเคลื่อนขนาด V โวลท์ ขนาดของสนามไฟฟ้าจะมีค่า มีหน่วยเป็น โวลท์ต่อเมตร
    • ฟารัด (Farad) เมื่อนำแหล่งจ่ายไฟฟ้าออก ประจุก็ยังคงอยู่บนแผ่นคู่ขนานนี้ แสดงว่าเราสามารถเก็บประจุไฟฟ้าไว้บนแผ่นตัวนำคู่ขนานนี้ได้ จะเรียกแผ่นคู่ขนานนี้ว่า ตัวเก็บประจุ หรือ Capacitor ตัวเก็บประจุนี้จะสามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้สูงสุดค่าหนึ่งเท่านั้น ค่านี้เรียกว่า ค่าความจุของตัวเก็บประจุ มีหน่วยเป็น ฟาหรัด (Farad) แต่นิยมใช้ในหน่วยที่เล็กกว่านี้ เช่น ไมโครฟารัด (10 -6 ,  F ), นาโนฟารัด (10 -9 , nF) , พิโคฟารัด (pF) ถ้ามีประจุไฟฟ้าบนแผ่นตัวนำคู่ขนานสูงสุด Q คูลอมบ์ โดยใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้า V โวลท์ จะมีค่าความจุ
    • กรณีตัวนำทรงกลมก็สามารถเก็บประจุได้เช่นเดียวกัน ถ้าทรงกลมมีรัศมี R สามารถเก็บประจุได้สูงสุด Q จะมีค่าความจุ เท่ากับ k = 9  10 9 ในการนำมาใช้งานจริงในปัจจุบัน ส่วนมากจะพบเฉพาะตัวเก็บประจุแบบแผ่นคู่ขนาน ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป เช่น ในวิทยุ โทรทัศน์ คอมพิวเตอร์ ฯลฯ ทำหน้าที่ส่งผ่านสัญญาณที่กระเพื่อม (AC) แต่จะกั้นสัญญาณที่อยู่นิ่งๆ (DC) นอกจากนี้ยังช่วยกรองกระแสไฟฟ้าให้เรียบขึ้นในวงจรภาคจ่ายไฟ เช่น ในอะแดปเตอร์ (adaptor)
    • แบบอนุกรม (Series) การต่อตัวเก็บประจุ แบบขนาน (Parallel) C 1 C 2 C 3 C 1 C 2 C 3
    • รูปร่าง ตัวเก็บประจุแบบทรงกลม งานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ HV-source
    • Van de Graaff เครื่องกำเนิดศักย์ไฟฟ้าแรงสูงชนิดหนึ่ง (High Voltage Sorce) (High Voltage Power Supply) พ . ศ . 2474 โดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน “ Robert Jemson Van de Graaff”
    • Schema working Van de Graaff generator -1 positief geladen hoofdbol -2 en 7 kammen voor elektronen overdracht -3 en 6 rolcylinders -4 transportband met lading -8 negatief geladen secundaire bol -9 overslagvonk
    •  
    • ศักย์ไฟฟ้า
    • ศักย์ไฟฟ้า ( Potential ) เป็นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับประจุไฟฟ้าที่จุดหนึ่งในสนามไฟฟ้า เนื่องจาก แรงที่กระทำกับประจุไฟฟ้านั้น     พลังงานของประจุไฟฟ้าขึ้นอยู่กับขนาดของประจุและศักย์ไฟฟ้าที่จุดนั้น     ประจุไฟฟ้าบวกจะมีแนวโน้มเคลื่อนที่เข้าสู่จุดที่มีศักย์ไฟฟ้าตำ่กว่านั้นคือ     เคลื่อนลงตามเกรเดียนร์ของศักย์ไฟฟ้า                 เราไม่สามารถวัดศักย์ไฟฟ้าได้    แต่สามารถวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดได้
    • เป็นพลังงานศักย์ต่อหนึ่งหน่วยประจุที่จุดหนึ่งในสนามไฟฟ้า ประจุบวกมีแนวโน้มเคลื่อนที่มายังจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า
    • ความต่างศักย์ไฟฟ้า (  Potential  difference )    ความต่างศักย์ของศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุด   มีค่าเท่ากับการเปลี่ยนแปลงพลังงานเมื่อประจุไฟฟ้าบวกหนึ่งหน่วยเคลื่อนที่จากจุดหนึ่ง ไปยังอีกจุดหนึ่งในสนามไฟฟ้าหน่วยของความต่างศักย์ไฟฟ้าคือ   โวลต์   บางทีเรียกความต่างศักย์ไฟฟ้าว่า โวลเตจ   พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยน   ไป 1 จูล เมื่อประจุไฟฟ้า 1 คูลอมบ์ เคลื่อนที่ระหว่างจุดสองจุดที่มีความต่างศักย์ 1 โวลต์ มีการกำหนดจุดอ้างอิงจุดหนึ่ง ( ต่อลงดิน )   ให้มีศักย์ไฟฟ้าศูนย์
    • ความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้า 2 จุด เรียกว่า ความต่างศักย์ไฟฟ้า จากรูป r B r A Q Volt
    • การนำความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตมาใช้ประโยชน์
    • เครื่องกำจัดฝุ่นในอากาศหรือเครื่องฟอกอากาศ
    • เครื่องพ่นสี การพ่นสี ธรรมดาละอองสีจะฟุ้งกระจายไปทั่ว การเกาะติดกับผิวงานก็จะไม่สม่ำเสมอ ทำให้สีไม่เรียบและไม่คงทน จึงมีการทำให้ละอองสีที่ถูกพ่นออกมา กลายเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ละอองสีเหล่านี้ก็จะสามารถไปเกาะติดกับผิวงานได้แน่นขึ้นด้วยแรงทางไฟฟ้า และจะสม่ำเสมอ สวยงาม คงทน หลักการนี้นำไปใช้มากในการพ่นสียานพาหนะ เช่น รถยนต์ เรือ เครื่องบิน
    • เครื่องถ่ายเอกสาร (Xerography)
    •  
    •  
    • เลเซอร์พรินเตอร์
    • เครื่องพิมพ์แบบฉีดหมึก