0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
31,382
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
10,620
Actions
Shares
0
Downloads
270
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ์

  1. 1. บทที่ 13 ไฟฟ้าสถิต ครูสมพร เหล่าทองสารโรงเรียนดงบังพิสัยนวการนุสรณ์ สพม. เขต 26 ครูสมพร เหล่าทองสาร
  2. 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. 3. เมื่อทาให้ D และ A มีประจุ จะเกิดแรงระหว่างประจุบน D และ A แรงที่เกิดขึ้นนี้ทาให้เกิดโมเมนต์กระทาต่อคาน เป็นผลให้คานเบนจากแนวเดิมโดยมีลวดเงินเป็นแกนในการหมุน ดังนั้นลวดเงินจะถูกบิดตามโมเมนต์ที่กระทาต่อคาน และโมเมนต์ของแรงที่ต่อต้านการบิดของลวดเงินจะเพิ่มขึ้นตามขนาดของมุมบิดที่ใหญ่ขึ้น การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  4. 4. ดังนั้นสาหรับแรงระหว่างประจุขนาดหนึ่งที่จะทาให้คาดบิดไปเป็นมุมค่าหนึ่ง มุมที่คานบิดไปนี้อ่านแรงได้จากสเกล C ที่ติดอยู่กับผนังกล่องดังรูป ค การรูค่ามุมที่บิดไปจะทาให้คานวณแรงระหว่างประจุได้ ้ การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  5. 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. 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. 7. แรงระหว่างประจุชนิดเดียวกันและต่างชนิดกัน q1 q2F F + + r ก. ประจุชนิดเดียวกัน q1 q2 F F + - r ข. ประจุต่างชนิดกัน กฎของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  8. 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. 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. 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. 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. 12. +คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์เป็นระยะ 15 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีค่าเท่าใด ลองหาคาตอบดูนะครับ - ครูสมพร เหล่าทองสาร
  13. 13. คาตอบ จะเกิดแรงผลักระหว่างประจุ และแรงกระทานีมีขนาด 9.0 นิวตัน ้ ตอบถูกใช่ใหมครับ เก่งมากเลย! ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ ครูสมพร เหล่าทองสาร
  14. 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. 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. 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. 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. 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

×