ฟิสิกส์
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
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
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
= 8.85x10-12 C2/N-m2 พลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ สามารถหาได้จากพื้นที่ใต้ กราฟเนื่อง จากถ้าความต่างศักย์ V ที่ต่อกับตัวเก็บประจุ มีค่าเพิ่มขึ้น ประจุ Q บนตัวเก็บประจุจะมีค่าเพิ่มขึ้นด้วย พื้นที่ใต้กราฟ = พลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ
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
|