ฟิสิกส์

HOME

ไฟฟ้าสถิต

กฎของคูลอมบ์

"แรงดูดหรือแรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้าเป็นสัดส่วน

โดยตรงกับผลคูณระหว่างประจุและเป็นสัดส่วนโดยผกผัน

กับกำลังสองของระยะ ทางระหว่างประจุนั้น"

F = แรงระหว่างประจุไฟฟ้า มีหน่วยเป็น นิวตัน

Q1 , Q2 = ประจุไฟฟ้าทั้งสอง มีหน่วยเป็น คูลอมบ์

R = ระยะห่างระหว่างประจุ มีหน่วยเป็น เมตร

k = ค่าคงที่ในกฎของคูลอมบ์ = 9x109 Nm2/c2

หลักการ ประจุต่างกันจะดูดกันและประจุต่างกันจะผลักกัน

สนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้า คือ บริเวณรอบ ๆ ประจุไฟฟ้าที่ประจุไฟฟ้า

สามารถส่งอำนาจไปถึง ถ้า Q เป็นประจุ + จะได้รับแรงใน

ทิศทางเดียวกับ สนามไฟฟ้า ถ้า Q เป็นประจุ - จะได้รับแรง

ในทิศตรงข้ามกับสนามไฟ ฟ้า

E = สนามไฟฟ้า มีหน่วยเป็น นิวตัน/คูลอมบ์

Q = ประจุไฟฟ้าที่ทำให้เกิดสนามไฟฟ้า

R = ระยะระหว่างประจุ

k = ค่าคงที่ 9x109 Nm2/c2

สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นโลหะคู่ขนานจะมีค่าคงที่ และ

มีค่าเท่ากับ

E = สนามไฟฟ้า

V = ความต่างศักย์ มีหน่วยเป็น โวลต์

d = ระยะห่างระหว่างแผ่น มีหน่วยเป็น เมตร

จุดสะเทิน คือ ตำแหน่งที่มีความเข้มของสนามไฟฟ้า

เป็นศูนย์

จุดสะเทินจะอยู่ระหว่างประจุทั้งสอง หรือภาย

นอกของ ประจุทั้งสอง จะขึ้นอยู่กับประจุไฟฟ้าทั้งสองดังนี้

1. ประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกัน จุดสะเทินจะอยู่ระหว่าง

ประจุทั้งสอง และอยู่ใกล้ประจุไฟฟ้าที่มีแรงทางไฟฟ้าน้อย

2. ประจุไฟฟ้าต่างชนิดกัน จุดสะเทินจะอยู่ภายนอก

ของประจุทั้ง สอง และอยู่ใกล้ทางประจุไฟฟ้าที่มีแรง

ไฟฟ้าน้อย Q2 < Q1

ณ จุดสะเทิน จะได้ E1 = E2

ศักย์ไฟฟ้า

ศักย์ไฟฟ้า คือ ระดับไฟฟ้าที่มีอยู่ในวัตถุนั้น ๆ ประจุ

ลบจะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำไปยังศักย์ไฟฟ้าสูง

ส่วนประจุบวกจะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงไปสู่จุด

ที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำ

V = ศักย์ไฟฟ้า มีหน่วยเป็น Volt

Q = ประจุไฟฟ้า

R = ระยะจากประจุไฟฟ้า ถึงจุดที่ต้องการหาศักย์ไฟฟ้า

k = ค่าคงที่ = 9x109 Nm2/c2

ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุด คือ ผลต่างระหว่างศักย์

ไฟฟ้าของ จุด 2 จุดนั้น

VAB = ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง A กับ B

VA = ศักย์ไฟฟ้าที่จุด A

VB = ศักย์ไฟฟ้าที่จุด B

พลังงานศักย์ไฟฟ้า คือ พลังงานศักย์ต่อหนึ่งหน่วยประจุ

ทที่ใช้ในการเคลื่อนประจุไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุด

หนึ่งในสนามไฟฟ้า มีหน่วยเป็นจูล

Ep = พลังงานศักย์ไฟฟ้า

q = ประจุไฟฟ้า มีหน่วยเป็น คูลอมบ์

V = ศักย์ไฟฟ้า มีหน่วยเป็น โวลต์

ส่วนพลังงานในการเคลื่อนประจุจากจุด A ที่มีความต่างศักย์

ไฟฟ้า VA ไปยังจุด B ที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้า VB จะเป็นดังนี้

W = พลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนประจุ มีหน่วยเป็นจูล

q = ประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนระหว่างจุด A กับ B

V = ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด A กับจุด B

จาก

V = Ed

ดังนั้น

d = ระยะระหว่างจุด 2 จุดในสนามไฟฟ้า

ความเร็วของประจุ

ประจุ +q เคลื่อนที่จากจุด A ไปยังจุด B พลังงานศักย์

ไฟฟ้าจะ เปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์

พลังงานศักย์ไฟฟ้าที่ลด = พลังงานจลน์ที่เพิ่มขึ้น

; v = ความเร็วของประจุ มีหน่วยเป็น m/s

ความประจุไฟฟ้า

ความจุไฟฟ้า หมายถึง ความสามารถในการกักเก็บ

ประจุของวัตถุ วัตถุที่สามารถรับประจุได้มากแต่ทำให้ศักย์

ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นน้อย แสดงว่า วัตถุนั้นมีความจุไฟฟ้ามาก

ความจุไฟฟ้าของวัตถุใด ๆ จะเป็นอัตราส่วนระหว่าง

ประจุไฟฟ้ากับศักย์ไฟฟ้าของวัตถุนั้น

C = ความจุไฟฟ้า มีหน่วยเป็นฟารัด (F) หรือคูลอมบ์/โวลต์

Q = ปริมาณประจุไฟฟ้า

V = ศักย์ไฟฟ้า

สัญญลักษณ์แทนตัวเก็บประจุ จะเป็นรูปแผ่นขนานด้วย

ขีด 2 ขีด

ความจุของวัตถุชนิดต่าง ๆ

1. ทรงกลม - ความจุจะแปรผันตามรัศมีของทรงกลม

ดังนั้นตัวนำทรงกลมใหญ่ จะมีความจุมากกว่าตัวนำทรง

กลมเล็ก

แต่

C = ความจุไฟฟ้า

R = รัศมีของทรงกลม

k = ค่าคงที่

2. แผ่นโลหะที่ขนานกัน

C = ความจุไฟฟ้า

Q = ประจุไฟฟ้าโดยการเหนี่ยวนำ

V = ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างแผ่นทั้งสอง

A = พื้นที่ของแผ่นโลหะ มีหน่วยเป็นตารางเมตร

d = ระยะระหว่างแผ่นโลหะ

= Permittivity Constant

= 8.85x10-12 C2/N-m2

พลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ สามารถหาได้จากพื้นที่ใต้

กราฟเนื่อง จากถ้าความต่างศักย์ V ที่ต่อกับตัวเก็บประจุ

มีค่าเพิ่มขึ้น ประจุ Q บนตัวเก็บประจุจะมีค่าเพิ่มขึ้นด้วย

พื้นที่ใต้กราฟ = พลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ

มีหน่วยเป็นจูล

การต่อตัวเก็บประจุ

1. แบบอนุกรม ประจุ Q แต่ละตัวจะเท่ากัน คือ

Qรวม = Q1 = Q2 = Q3

2. แบบขนาน ความต่างศักย์ระหว่างแต่ละตัวจะเท่ากันคือ

Vรวม = V1 = V2 = V3

Qรวม = Q1 + Q2 + Q3

CVAB = C1VAB + C2VAB + C3VAB

C = C1 + C2 + C3