• Like
แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ์
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ์

  • 16,245 views
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
16,245
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
4

Actions

Shares
Downloads
86
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. บทที่ 13 ไฟฟ้าสถิต ครูสมพร เหล่าทองสารโรงเรียนดงบังพิสัยนวการนุสรณ์ สพม. เขต 26 ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 2. คูลอมบ์ (Charles Augustin de Coulomb) ได้ทาการศึกษาแรงระหว่างประจุไฟฟ้าโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่องมือวัดแรงบิดของคูลอมบ์ ดังรูป ก.ประกอบด้วย คานเล็กๆ ที่ทาด้วยฉนวนและมีลูกพิทติดที่ปลายคาน A และ B ข้างและลูกดังรูป ข. โดยแขวนคานกับลวดเงินเส้นเล็กๆ ให้คานวางตัวอยู่ในแนวระดับ ลูกพิทอีกลูกหนึ่งคือ D อยู่ใกล้ A การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 3. เมื่อทาให้ D และ A มีประจุ จะเกิดแรงระหว่างประจุบน D และ A แรงที่เกิดขึ้นนี้ทาให้เกิดโมเมนต์กระทาต่อคาน เป็นผลให้คานเบนจากแนวเดิมโดยมีลวดเงินเป็นแกนในการหมุน ดังนั้นลวดเงินจะถูกบิดตามโมเมนต์ที่กระทาต่อคาน และโมเมนต์ของแรงที่ต่อต้านการบิดของลวดเงินจะเพิ่มขึ้นตามขนาดของมุมบิดที่ใหญ่ขึ้น การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 4. ดังนั้นสาหรับแรงระหว่างประจุขนาดหนึ่งที่จะทาให้คาดบิดไปเป็นมุมค่าหนึ่ง มุมที่คานบิดไปนี้อ่านแรงได้จากสเกล C ที่ติดอยู่กับผนังกล่องดังรูป ค การรูค่ามุมที่บิดไปจะทาให้คานวณแรงระหว่างประจุได้ ้ การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 5. จากการทดลองด้วยเครื่องมือดังกล่าว คูลอมบ์สามารถเขียนสรุปได้ว่าแรงระหว่างประจุของ D กับ A แปรผกผันกับกาลังสองของระยะห่างระหว่าง D กับ A และแปรผันตรงกับผลคูณระหว่างประจุของ D กับ Aกล่าวคือ ถ้าให้ F เป็นขนาดของแรงระหว่างประจุ q1 และ q2 ของ D กับA และ r เป็นระยะระหว่าง D กับ A จะเขียนได้ว่า 1 F α 2 และ F α q1q 2 r q1q 2 ดังนั้น F α 2 r การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 6. ซึ่งสามารถสรุปเป็นสมการได้ว่า kq1q 2 F  ......... (1) r2 เมื่อ k เป็นค่าคงตัวของการแปรผัน ในระบบเอสไอ แรง F มีหน่วยเป็นนิวตันประจุ q1 และ q2 มีหน่วยคูลอบม์ r มีหน่วยเมตร ดังนั้น k มีหน่วย Nm2/C2 ในการวัดค่า k เมื่อตัวกลางระหว่างประจุทั้งสองเป็นสุญญากาศหรืออากาศ ค่าคงตัว kนี้จะมีค่าประมาณเท่ากับ 8.9876 x 109 หรือประมาณ 9 x 109 Nm2/C2สมการ (1) ใช้คานวณหาขนาดของแรงได้ทั้งกรณีแรงผลักและแรงดึงดูดระหว่างประจุนอนุภาค ซึ่งเรียกว่า จุดประจุ ความสัมพันธ์ตามสมการนี้เรียกว่ากฎของคูลอมบ์ (Coulomb’ s law) การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 7. แรงระหว่างประจุชนิดเดียวกันและต่างชนิดกัน q1 q2F F + + r ก. ประจุชนิดเดียวกัน q1 q2 F F + - r ข. ประจุต่างชนิดกัน กฎของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 8. ตัวอย่าง ประจุ +3.0 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ –2.5 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ10 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด ่ q1 q2 วิธีทา F F + - r = 10 cm จากโจทย์ ประจุ q1 และ q2 เป็นประจุต่างชนิดกัน เพราะฉะนั้นจะเป็นแรงดึงดูดและแรงระหว่างประจุ คานวณหาได้จาก สมการ (1)จากโจทย์ สิ่งที่กาหนดมาให้ q1 = +3.0 C , q2 = –2.5 C และ r = 10 cm จะได้ว่า q1 = +3.0 C x 10–6 C , q2 = –2.5 C x 10–6 C r = 10 cm = 10 x 10–2 cm และ k = 9 x 109 Nm2/C2 ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 9. ตัวอย่าง ประจุ +3.0 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ –2.5 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 10 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด ่ วิธีทา (ต่อ) kq1q 2 แทนค่าลงในสมการ (1) F  r2 (9 109 )  (3 10-6 )  (2.5 10-6 ) F  (10 10-2 ) 2 (9  3  2.5)  (109 10-6 10-6 ) F  (10 10)  (10-2 10-2 ) (67.5)  (109-6-6 ) F  (100)  (10-2-2 ) ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 10. ตัวอย่าง ประจุ +3.0 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ –2.5 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 10 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด ่ วิธีทา (ต่อ) (67.5)  (109-6-6 ) F  (100)  (10-2-2 ) 67.5 10 -3 F  100 10-4 67.5 10-3 F   -4 100 10 F  0.675 103( 4) ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 11. ตัวอย่าง ประจุ +3.0 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ –2.5 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 10 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด ่ วิธีทา (ต่อ) F  0.675 103( 4) F  0.675 1034 3 4 F  (6.75 10 ) 10-1 F  6.75 10-1-34 F  6.75 100 F  6.75 N ตอบ แรงระหว่างประจุเป็นแรงดึงดูด และแรงมีขนาด 6.75 นิวตัน ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 12. +คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์เป็นระยะ 15 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีค่าเท่าใด ลองหาคาตอบดูนะครับ - ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 13. คาตอบ จะเกิดแรงผลักระหว่างประจุ และแรงกระทานีมีขนาด 9.0 นิวตัน ้ ตอบถูกใช่ใหมครับ เก่งมากเลย! ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 14. คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ15 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด ่ วิธีทา q1 q2 F F + + r จากโจทย์ ประจุ q1 และ q2 เป็นประจุชนิดเดียวกัน เพราะฉะนันจะเป็นแรงผลักด ้และแรงระหว่างประจุ คานวณหาได้จาก สมการ (1)จากโจทย์ สิ่งที่กาหนดมาให้ q1 = +4.5 C , q2 = +5.0 C และ r = 15 cm จะได้ว่า q1 = +4.5 C x 10–6 C , q2 = +5.0 C x 10–6 C r = 15 cm = 15 x 10–2 cm และ k = 9 x 109 Nm2/C2 ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 15. คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 15 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีค่าเท่าใด วิธีทา (ต่อ) kq1q 2 แทนค่าลงในสมการ (1) F  r2 (9 109 )  (4.5 10-6 )  (5.0 10-6 ) F  (15 10-2 ) 2 (9  4.5  5)  (109 10-6 10-6 ) F  (15 15)  (10-2 10-2 ) (202.5)  (109-6-6 ) F  (225)  (10-2-2 ) ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 16. คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 15 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีค่าเท่าใด วิธีทา (ต่อ) (202.5)  (109-6-6 ) F  (225)  (10-2-2 ) 202.5 10 -3 F  225 10-4 202.5 10-3 F   -4 225 10 F  0.9 103( 4) ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 17. คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 15 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีค่าเท่าใด วิธีทา (ต่อ) F  0.9 103( 4) F  0.9 1034 3 4 F  (9.0 10 ) 10 -1 F  9.0 10-1-34 F  9.0 100 F  9.0 N ตอบ แรงระหว่างประจุเป็นแรงผลัก และแรงมีขนาด 9.0 นิวตัน ครูสมพร เหล่าทองสาร
  • 18. หนังสือสารอ้างอิงนิรันดร์ สุวรัตน์. ฟิสิกส์ ม.6 เล่ม 1-2. สานักพิมพ์ พ.ศ. พัฒนา : กรุงเทพฯ, 2552.สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6. โรงพิมพ์คุรุสภา : กรุงเทพ, 2554. ครูสมพร เหล่าทองสาร