ฟิสิกส์ม.5เล่ม 4

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 4 บทท่ี 13 | ไฟฟ้าสถิต 123 เวลาทีใ่ ช้ บทนีค้ วรใชเ้ วลาสอนประมาณ 28 ชวั่ โมง 13.1 ธรรมชาตขิ องไฟฟา้ สถิต 6 ช่ัวโมง 3 ชัว่ โมง 13.2 กฎของคลู อมบ์ 6 ชั่วโมง 5 ช่วั โมง 13.3 สนามไฟฟ้า 5 ชั่วโมง 3 ช่ัวโมง 13.4 ศกั ยไ์ ฟฟา้ และความต่างศกั ย ์ 13.5 ตัวเก็บประจ ุ 13.6 การน�ำ ความรเู้ กยี่ วกับไฟฟา้ สถิตไปใชป้ ระโยชน ์ ความรกู้ อ่ นเรยี น เวกเตอรแ์ ละสเกลาร์ ประจไุ ฟฟา้ อะตอมและโมเลกลุ กฎการเคลอ่ื นทข่ี องนวิ ตนั งานและพลงั งาน กฎการอนรุ กั ษพ์ ลงั งาน ครนู ำ�เขา้ สู่บทที่ 13 โดยยกตวั อย่างปรากฏการณ์ธรรมชาตทิ ีเ่ ก่ียวกบั ไฟฟ้าสถติ เชน่ ครอู าจเล่านิทาน พ้ืนบ้านเรื่องเมขลา-รามสูร เช่ือมโยงปรากฏการณ์ฟ้าแลบและฟ้าผ่าตามความเช่ือโบราณ หรือตัวอย่าง ปรากฏการณท์ ่พี บเหน็ ในชีวิตประจำ�วนั เชน่ การหวผี มในฤดูหนาว เสอ้ื ผ้าแนบตวั ครตู ้งั คำ�ถามเกย่ี วกับ ตัวอย่างปรากฏการณ์ดังกล่าวอธิบายด้วยหลักวิทยาศาสตร์ได้อย่างไร ให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่าง อิสระโดยไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง ครูนำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่าเป็นปรากฏการณ์ท่ีเก่ียวกับ ประจุไฟฟา้ ครชู แี้ จง ค�ำ ถามส�ำ คญั ทนี่ กั เรยี นจะตอ้ งตอบได้ หลงั จากเรยี นรบู้ ทท่ี 13 และชแ้ี จงหวั ขอ้ ตา่ ง ๆ ทนี่ กั เรยี น จะไดเ้ รยี นในบทน้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

124 บทท่ี 13 | ไฟฟ้าสถติ ฟสิ กิ ส์ เลม่ 4 13.1 ธรรมชาติของไฟฟ้าสถิต จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธิบายการท�ำ วตั ถุทีเ่ ป็นกลางทางไฟฟ้าให้มีประจไุ ฟฟ้าโดยการขัดสกี ัน 2. อธบิ ายกฎการอนรุ กั ษ์ประจุไฟฟ้า 3. สังเกตและอธบิ ายการเกดิ แรงระหวา่ งประจไุ ฟฟา้ ขนึ้ กับชนดิ ของประจไุ ฟฟา้ 4. อธบิ ายและทดลองการทำ�วตั ถทุ เ่ี ปน็ กลางทางไฟฟ้าให้มีประจุไฟฟา้ โดยการเหนี่ยวน�ำ แนวการจดั การเรียนรู้ ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อ 13.1 โดยครูนำ�อภิปรายทบทวนเก่ียวกับแรงพ้ืนฐานในธรรมชาติ และให้ความรู้ เพม่ิ เตมิ วา่ แรงไฟฟา้ เปน็ สว่ นหนง่ึ ของแรงแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ซง่ึ เกยี่ วขอ้ งกบั ชวี ติ ประจ�ำ วนั ซงึ่ จะไดศ้ กึ ษาตอ่ ไป 13.1.1 ประจไุ ฟฟา้ และกฎการอนรุ กั ษ์ประจุไฟฟ้า แนวคิดทีถ่ ูกต้อง ความเขา้ ใจคลาดเคล่ือนท่ีอาจเกิดขึ้น ความเข้าใจคลาดเคลอ่ื น 1. วตั ถทุ ม่ี สี ภาพเปน็ กลางทางไฟฟา้ คอื วตั ถุ 1. วตั ถทุ มี่ สี ภาพเปน็ กลางทางไฟฟา้ คอื วตั ถุ ที่ไมม่ ปี ระจุไฟฟา้ ท่ีมปี ระจบุ วกและประจุลบเท่ากนั 2. เราสามารถท�ำ ใหว้ ตั ถทุ เ่ี ปน็ กลางทางไฟฟา้ 2. เราสามารถท�ำ ใหว้ ตั ถทุ เ่ี ปน็ กลางทางไฟฟา้ เป็นวตั ถุมปี ระจุไฟฟ้าได ้ โดยการถ่ายโอน เป็นวัตถุมีประจุไฟฟ้าได้ โดยการถ่ายโอน ประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบเข้า ประจุลบเข้าหรือออกจากวัตถุน้นั สำ�หรับ หรือออกจากวัตถนุ น้ั วตั ถทุ ม่ี สี ภาพเปน็ กลางทางไฟฟา้ เมอ่ื สญู เสยี ประจลุ บไป จะมีประจเุ ป็นบวก สว่ นวตั ถุ ทรี่ ับประจลุ บจะมปี ระจุเปน็ ลบ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เล่ม 4 บทท่ี 13 | ไฟฟ้าสถิต 125 แนวการจดั การเรียนรู้ ครชู ี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ขอ้ ที่ 1 - 3 ของหัวขอ้ 13.1 ตามหนงั สือเรยี น น�ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ ท่ี 13.1.1 โดยครตู งั้ ค�ำ ถามเพอื่ ใหน้ กั เรยี นยกตวั อยา่ งปรากฏการณธ์ รรมชาตขิ องไฟฟา้ เช่น เมื่อเราจับลูกบิดโลหะของประตู บางคร้ังอาจรู้สึกเหมือนถูกไฟฟ้าดูด หรือเม่ือหวีผมท่ีแห้งจะรู้สึกว่า ผมฟู ครูสาธิตโดยนำ�ผ้าขนสัตว์หรือผ้าสักหลาดมาถูที่ปลายข้างหนึ่งของท่อพีวีซี แล้วนำ�เข้าใกล้เศษ กระดาษช้ินเล็ก ๆ จะเห็นว่าเศษกระดาษถูกดูดติดปลายของท่อพีวีซี (ก่อนสาธิตครูควรทำ�ความสะอาด ท่อพีวีซี และเศษผ้าหรือผ้าสักหลาดให้แห้ง และกิจกรรมน้ีควรทำ�ในห้องท่ีความช้ืนต่ำ� หรือในห้อง ปรับอากาศ) ครูตั้งค�ำ ถามว่าเหตุการณน์ เี้ กิดขึน้ ไดอ้ ย่างไร จากนั้นครูทบทวนความรู้เก่ียวกับประจุไฟฟ้าในอะตอมว่า วัตถุท่ีมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้าคือ ภายในอะตอมจะมจี �ำ นวนโปรตอนและอิเลก็ ตรอนเท่ากนั ครนู �ำ อภปิ รายจนสรุปได้ว่า ท่อพีวซี ีสามารถดูด เศษกระดาษเลก็ ๆ ทีเ่ กิดจากการถูท่อพีวซี ดี ว้ ยผ้าขนสตั วจ์ ะเกิดการถ่ายเทอเิ ล็กตรอนระหวา่ งวตั ถุท้ังสอง โดยวัตถุท่ีได้รับอิเล็กตรอน จะมีประจุเป็นลบ และวัตถุที่สูญเสียอิเล็กตรอนไปจะมีประจุเป็นบวก และ การถ่ายโอนประจุไฟฟ้าเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า โดยจำ�นวนอิเล็กตรอนท่ีถ่ายโอนทำ�ให้วัตถุ มีประจไุ ฟฟ้าเป็นจ�ำ นวนเต็มเท่าของประจุอิเล็กตรอน ตามสมการ q = Ne ครูให้นกั เรยี นศกึ ษาตัวอย่าง 13.1 โดยครเู ปน็ ผูแ้ นะน�ำ ครยู กตวั อย่างการน�ำ วัสดุในตาราง 13.1 มาขัดสกี ัน เช่น ทอ่ พวี ซี ีกับผ้าสกั หลาด แลว้ ตั้งค�ำ ถามวา่ ทอ่ พวี ซี มี ปี ระจชุ นดิ ใด และดดู เศษกระดาษไดอ้ ยา่ งไร จากนนั้ ครนู �ำ อภปิ รายจนสรปุ ไดว้ า่ ทอ่ พวี ซี ดี งึ ดดู เศษ กระดาษเนอ่ื งจากมแี รงกระท�ำ กบั เศษกระดาษ ขณะเดยี วกนั กม็ แี รงดงึ ดดู ระหวา่ งเศษกระดาษแตล่ ะชน้ิ ดว้ ย แรงดังกล่าวเป็นผลมาจาก ประจุไฟฟ้า เรียกแรงน้ีว่า แรงระหว่างประจุไฟฟ้า เราสามารถทำ�ให้วัตถุที่มี สภาพเป็นกลางทางไฟฟ้าเป็นวัตถุมีประจุไฟฟ้าได้ โดยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเข้าหรือออกจากวัตถุน้ัน วสั ดใุ ดจะท�ำ หนา้ ทใ่ี หห้ รอื รบั อเิ ลก็ ตรอนนน้ั ขนึ้ อยกู่ บั วตั ถจุ ะสญู เสยี อเิ ลก็ ตรอนไดม้ ากกวา่ ตามตาราง 13.1 โดยประจไุ มไ่ ดถ้ กู สรา้ งหรอื ถูกท�ำ ลายในระบบโดดเดย่ี ว นน่ั คอื ผลรวมของประจไุ ฟฟา้ ในระบบมคี า่ คงเดิม ซง่ึ เป็นไปตามกฎการอนุรักษป์ ระจไุ ฟฟา้ ครูให้นักเรียนศึกษาชนิดของประจุไฟฟ้า แรงระหว่างประจุไฟฟ้า การทำ�ให้วัตถุที่มีสภาพ เป็นกลางทางไฟฟา้ มปี ระจไุ ฟฟา้ จากกจิ กรรม 13.1 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

126 บทที่ 13 | ไฟฟ้าสถติ ฟิสกิ ส์ เลม่ 4 กจิ กรรม 13.1 ชนิดของแรงระหว่างประจุไฟฟ้า จุดประสงค์ 1. สงั เกตและบอกชนดิ ของแรงระหว่างประจไุ ฟฟ้า 2. สังเกตและอธิบายชนดิ แรงระหว่างประจไุ ฟฟา้ ขึ้นกับชนดิ ของประจไุ ฟฟ้า เวลาท่ใี ช ้ 50 นาที วัสดุและอุปกรณ์ 2 อัน 1. แผ่นพีวีซ ี 2 แผ่น 2. แผน่ เปอร์สเปกซ ์ 1 ผนื 3. ผ้าสักหลาด 1 อนั 4. ขาตง้ั 1 เมตร 5. เสน้ ด้าย แนะนำ�กอ่ นทำ�กจิ กรรม 1. น�ำ แผน่ พวี ซี ี และแผน่ เปอรส์ เปกซไ์ ปลา้ งใหส้ ะอาดดว้ ยน�้ำ ผสมน�้ำ ยาท�ำ ความสะอาด เชด็ และ ผึ่งแดดใหแ้ ห้ง 2. สำ�หรบั ผ้าสักหลาดท�ำ ความสะอาดหรอื สะบดั ฝ่นุ ออกใหห้ มด แลว้ นำ�ไปผงึ่ แดด 3. สำ�หรับแผ่นพีวีซีและแผ่นเปอร์สเปกซ์ท่ีแขวนไว้และยังไม่ได้แขวน ให้ทำ�เคร่ืองหมายไว้ที่ ปลายข้างหนึ่งของแผ่น โดยครูเน้นว่า ในการทดลองให้จับด้านปลายท่ีทำ�เครื่องหมายไว้ เท่านั้น 4. ในการถแู ผน่ พวี ซี ี หรอื แผน่ เปอรส์ เปกซด์ ว้ ยผา้ สกั หลาด ใหถ้ ทู ป่ี ลายดา้ นตรงกนั ขา้ มกบั ทไ่ี ด้ ทำ�เครื่องหมายไว้ 5. ก่อนนำ�ปลายท่ีมีประจุเข้าใกล้กัน ควรตรวจดูก่อนว่า แผ่นพีวีซีกับแผ่นเปอร์สเปกซ์ที่ถูกับ ผ้าสักหลาดมีประจุ โดยทดสอบแลว้ สามารถดูดกระดาษช้นิ เล็กๆ ได้ 6. เมอื่ ตรวจสอบแลว้ วา่ แผน่ พวี ซี หี รอื แผน่ เปอรส์ เปกซม์ ปี ระจุ ตอ้ งรบี ท�ำ การทดลองทนั ที ตอ้ ง ระวงั ไมใ่ หป้ ลายทถ่ี แู ลว้ สมั ผสั กบั สง่ิ อน่ื ๆ (ถา้ ทง้ิ ไวน้ านเกนิ ไป แผน่ พวี ซี หี รอื แผน่ เปอรส์ เปกซ์ อาจเป็นกลางทางไฟฟา้ ทำ�ให้ผลการทดลองผิดพลาด) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เล่ม 4 บทที่ 13 | ไฟฟ้าสถิต 127 ตวั อยา่ งผลการท�ำ กจิ กรรม ชนิดของแรง ชนดิ ของวัตถทุ ่มี ปี ระจุ แรงผลกั พีวซี ี กับ พีวีซี แรงผลัก แรงดงึ ดูด เปอรส์ เปกซ์ กบั เปอรส์ เปกซ์ พีวีซี กบั เปอร์สเปกซ์ แนวค�ำ ตอบคำ�ถามทา้ ยกจิ กรรม □ แรงระหวา่ งแผ่นพวี ีซกี บั แผน่ พวี ซี ีในขอ้ 4 เป็นแรงดึงดูดหรือแรงผลกั แนวค�ำ ตอบ แรงผลัก □ แรงระหวา่ งแผน่ เปอรส์ เปกซ์กับแผ่นเปอรส์ เปกซ์ในขอ้ 5 เปน็ แรงดึงดดู หรือแรงผลกั แนวค�ำ ตอบ แรงผลัก □ แรงระหวา่ งแผน่ พีวซี กี บั แผ่นเปอร์สเปกซ์ในข้อ 6 เปน็ แรงดงึ ดดู หรือแรงผลัก แนวคำ�ตอบ แรงดึงดูด □ การถูผ้าสักหลาดกับแผ่นพีวีซี และผ้าสักหลาดกับแผ่นเปอร์สเปกซ์ แผ่นพีวีซีและแผ่นเปอร์ สเปกซ์มปี ระจไุ ฟฟ้าชนิดใด แนวคำ�ตอบ ประจุลบ ประจุบวก ตามลำ�ดบั □ ชนดิ ของแรงระหวา่ งประจุขน้ึ กับชนดิ ของประจุไฟฟ้าอย่างไร แนวค�ำ ตอบ แรงระหวา่ งประจชุ นดิ เดยี วกนั จะเปน็ แรงผลกั กนั สว่ นแรงระหวา่ งประจตุ า่ งชนดิ กนั จะเปน็ แรงดึงดูดกัน อภิปรายหลังทำ�กจิ กรรม ครแู ละนกั เรียนอภปิ รายรว่ มกนั โดยใช้ผลการทำ�กิจกรรมและคำ�ถามท้ายกจิ กรรม จนสรปุ ไดด้ ังนี้ 1. แรงระหวา่ งประจุไฟฟา้ มี 2 ชนดิ คอื แรงดึงดูดและแรงผลัก 2. แรงระหว่างประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันเป็นแรงผลัก และแรงระหว่างประจุไฟฟ้าต่างชนิดกัน เปน็ แรงดึงดูด สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

128 บทที่ 13 | ไฟฟ้าสถติ ฟสิ กิ ส์ เล่ม 4 ข้อแนะนำ�เพมิ่ เติมสำ�หรบั ครู ครอู าจใหน้ กั เรียนเปล่ียนชนิดวัตถทุ ี่นำ�มาถกู ัน โดยถ้าน�ำ วัตถนุ ั้นไปถกู บั วตั ถุต่างชนดิ กนั ประจไุ ฟฟา้ บนวตั ถนุ น้ั อาจจะเปน็ ประจตุ า่ งชนดิ กบั ครงั้ แรกกไ็ ด้ เชน่ ครงั้ แรกถพู วี ซี กี บั ผา้ สกั หลาด ครงั้ ทสี่ องถพู วี ซี กี บั ผา้ ไหม ประจทุ เ่ี กดิ ขน้ึ บนพวี ซี จี ากการถทู ง้ั สองครง้ั อาจไมใ่ ชช่ นดิ เดยี วกนั กไ็ ด ้ การเกดิ ชนดิ ของประจจุ าก การถูวสั ดคุ ่หู นึ่งเป็นไปตามตาราง 13.1 ในหนังสือเรยี น 13.1.2 การเหนยี่ วน�ำ ไฟฟ้าสถิต ความเข้าใจคลาดเคลอื่ นที่อาจเกดิ ขนึ้ ความเขา้ ใจคลาดเคล่ือน แนวคดิ ทีถ่ ูกต้อง 1. เมื่อต่อสายดินกับวัตถุที่มีประจุ โปรตอน 1. เมอื่ ตอ่ สายดนิ กบั วตั ถทุ มี่ ปี ระจุ อเิ ลก็ ตรอน และอเิ ลก็ ตรอนจะเคลอ่ื นท่ี จนกวา่ วตั ถจุ ะ จะเคล่ือนท่ี จนกว่าวัตถุจะเป็นกลางทาง เป็นกลางทางไฟฟ้า ไฟฟ้า แนวการจดั การเรียนรู้ ครูชี้แจงจดุ ประสงค์การเรยี นร้ขู อ้ ที่ 4 ของหัวขอ้ 13.1 ตามหนงั สอื เรยี น ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ ท่ี 13.1.2 โดยอภปิ รายทบทวนความรเู้ กย่ี วกบั ตวั น�ำ ไฟฟา้ และฉนวนไฟฟา้ จนสรปุ ได้ว่า วัสดุท่ีอิเล็กตรอนสามารถเคล่ือนท่ีไปมาได้อย่างอิสระ เรียกว่าตัวนำ�ไฟฟ้า และวัสดุที่อิเล็กตรอนไม่ สามารถเคล่ือนที่ได้อย่างอิสระ เรียกว่า ฉนวนไฟฟ้า จากนั้นครูต้ังคำ�ถามว่า เมื่อนำ�วัตถุท่ีมีประจุไฟฟ้า เข้าใกล้ตัวนำ�จะเกิดผลอย่างไร แล้วให้นักเรียนค้นหาคำ�ตอบ โดยให้นักเรียนศึกษารายละเอียดจาก หนังสอื เรยี น จากน้นั ครนู ำ�อภปิ รายจนสรปุ ได้วา่ เม่ือนำ�วัตถุที่มีประจุเข้าใกล้ตัวนำ�ไฟฟ้าจะทำ�ให้เกิดประจุชนิดตรงข้ามบนด้านใกล้ของตัวนำ�และ เกิดประจุชนิดเดียวกันบนด้านไกลของตัวนำ� วิธีทำ�ให้เกิดประจุในลักษณะเช่นน้ีเรียกว่า การเหนี่ยวนำ� ไฟฟา้ สถิต ครูนำ�อภิปรายเก่ียวกับการเหน่ียวนำ�ไฟฟ้าสถิต จะทำ�ให้วัตถุท่ีมีประจุดึงดูดวัตถุท่ีถูกเหนี่ยวนำ� นำ�มาประยกุ ต์ใชใ้ นการสร้างอปุ กรณต์ รวจสอบประจุไฟฟา้ ซึง่ เรียกวา่ อเิ ล็กโทรสโคป ครูอาจถามคำ�ถามชวนคิดในหน้า 85 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียน แสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ แลว้ ครนู ำ�อภปิ รายจนไดแ้ นวคำ�ตอบดังนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เลม่ 4 บทท่ี 13 | ไฟฟ้าสถิต 129 แนวคำ�ตอบชวนคิด เม่ือนำ�วัตถเุ ข้าใกลล้ ูกพิท หากลกู พิทเบนออกจากวัตถสุ ามารถสรปุ เกี่ยวกบั ประจุไฟฟา้ ไดอ้ ย่างไร แนวค�ำ ตอบ วตั ถุและลูกพทิ มปี ระจไุ ฟฟ้าตา่ งชนิดกนั ครใู ช้รปู 13.7 ในหนังสือเรยี น ครูนำ�อภปิ รายเกี่ยวกับสว่ นประกอบและการทำ�งาน ของอเิ ล็กโทรสโคปแผ่นโลหะตามรายละเอยี ดในหนงั สือเรยี น ครอู าจถามค�ำ ถามชวนคดิ ในหนา้ 86 ใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดง ความคิดเห็นอยา่ งอิสระ แล้วครนู �ำ อภิปรายจนไดแ้ นวค�ำ ตอบดังน้ี แนวคำ�ตอบชวนคิด ถ้านำ�วตั ถุทีม่ ปี ระจบุ วกเขา้ หาจานโลหะของอิเลก็ โทรสโคปทเ่ี ปน็ กลาง จะอธบิ ายการกางของแผ่น โลหะบางได้อย่างไร แนวค�ำ ตอบ เมอื่ น�ำ วตั ถทุ มี่ ปี ระจบุ วกเขา้ ใกลจ้ านโลหะของอเิ ลก็ โทรสโคป ท�ำ ใหเ้ กดิ การเหนยี่ วน�ำ ดังรูป ก. ในการต่อสายดนิ นั้น ประจุลบจากโลกจะเคลือ่ นทผี่ ่านสายดินเข้าสู่อเิ ล็กโทรสโคป ท�ำ ให้ แผน่ โลหะของอเิ ล็กโทรสโคปหุบลง ดงั รูป ข. กก.. ขข.. คค.. ง. ง. รูป เมื่อตอ่ สายดนิ กับจานโลหะของอิเล็กโทรสโคป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

130 บทที่ 13 | ไฟฟา้ สถติ ฟิสกิ ส์ เลม่ 4 ครูตั้งคำ�ถามว่า สามารถทำ�อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะที่เป็นกลางทางไฟฟ้ามีประจุไฟฟ้า โดยการเหนี่ยวน�ำ ได้อยา่ งไร ใหน้ กั เรียนทำ�กจิ กรรม 13.2 กจิ กรรม 13.2 การท�ำ ใหอ้ เิ ล็กโทรสโคปมีประจุไฟฟ้าโดยการเหนี่ยวนำ� จดุ ประสงค์ 1. บอกขั้นตอนการทำ�ให้อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะท่ีเป็นกลางมปี ระจไุ ฟฟ้า 2. อธิบายการเหนยี่ วน�ำ ให้อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะท่เี ปน็ กลางใหม้ ปี ระจุไฟฟา้ เวลาที่ใช ้ 50 นาที วัสดุและอุปกรณ์ 1 ชดุ 1. อิเลก็ โทรสโคปแผน่ โลหะ 1 อัน 2. ท่อพวี ีซี ยาว 30 เซนติเมตร 1 ผนื 3. ผ้าสักหลาด ตวั อย่างผลการท�ำ กิจกรรม 1. นำ�ผ้าถูกับท่อพีวีซี และนำ�เข้าใกล้อิเล็กโทรสโคป ผลทไี่ ด้ดงั รูป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เล่ม 4 บทท่ี 13 | ไฟฟ้าสถิต 131 2. เอานว้ิ มือแตะจานโลหะ ผลทไ่ี ด้ดงั รูป 3. เอานิว้ มอื ออกจากจานโลหะ ผลทีไ่ ดด้ ังรปู 4. เอาท่อพวี ีซีออกหา่ งจากอิเลก็ โทรสโคป ผลทีไ่ ด้ดงั รปู สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

132 บทท่ี 13 | ไฟฟ้าสถติ ฟิสิกส์ เล่ม 4 แนวคำ�ตอบคำ�ถามทา้ ยกจิ กรรม □ ในวธิ ที ำ�ขอ้ 1 ทอ่ พวี ซี แี ละจานโลหะมปี ระจุชนดิ ใด แนวค�ำ ตอบ ท่อพีวีซมี ปี ระจลุ บ จานโลหะมปี ระจบุ วก □ ในวธิ ที �ำ ขอ้ 2, 3 และ 4 แผน่ โลหะบางมกี ารกางหรอื หบุ และสรปุ เกย่ี วกบั ประจบุ นแผน่ โลหะบาง ได้อย่างไร แนวค�ำ ตอบ ในขอ้ 2 แผน่ โลหะบางหบุ เนอ่ื งจากเมอ่ื น�ำ นว้ิ แตะทจ่ี านโลหะอเิ ลก็ ตรอนบรเิ วณ แผน่ โลหะจะเคลอ่ื นทไ่ี ปยงั นว้ิ มอื และรา่ งกายเสมอื นตอ่ สายดนิ บรเิ วณแผน่ โลหะบางจงึ มปี ระจลุ บ น้อยลงจนมสี ภาพเป็นกลางทางไฟฟา้ ในขอ้ 3 เม่อื ยกน้วิ ออกจากจานโลหะ โดยท่อพีวซี ยี งั คง อยู่ที่เดิม แผ่นโละบางยังคงหุบเนื่องจากยังคงมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า ในข้อ 4 เม่ือนำ� ทอ่ พวี ซี อี อก แผน่ โลหะบางกางออก เนอ่ื งจากอเิ ลก็ ตรอนเคลอ่ื นทไี่ ปบรเิ วณจานโลหะ ท�ำ ใหแ้ กน และแผน่ โลหะบางมีประจบุ วกและกางออก อภปิ รายหลงั การท�ำ กิจกรรม ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยใช้ผลการทำ�กิจกรรมและคำ�ถามท้ายกิจกรรม จนสรุปได้ ดงั น้ี เมอ่ื น�ำ ทอ่ พวี ซี มี าใกลจ้ านโลหะมปี ระจตุ รงขา้ มกนั หลงั จากท�ำ ตามขนั้ ตอนแลว้ อเิ ลก็ โทรสโคป จะมีประจตุ รงขา้ มกบั ทอ่ พวี ีซี จากนน้ั ครใู ชร้ ปู 13.8 ในหนงั สอื เรยี น ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายจนสรปุ เกย่ี วกบั ขน้ั ตอนและอธบิ าย การเหนี่ยวนำ�อิเลก็ โทรสโคปแผน่ โลหะให้มีประจุไฟฟา้ ไดด้ งั นี้ - การเหนี่ยวนำ�ให้อเิ ลก็ โทรสโคปมปี ระจไุ ฟฟ้ามีขั้นตอน คือ 1. น�ำ วัตถทุ ่มี ีประจุเขา้ ใกลจ้ านโลหะอิเล็กโทรสโคป 2. ตอ่ สายดินหรือใช้นว้ิ มอื แตะจานโลหะอิเลก็ โทรสโคป 3. น�ำ สายดนิ ออกหรอื ดึงมือออก ขณะทว่ี ัตถมุ ีประจยุ ังอยูใ่ กล้จานโลหะอิเล็กโทรสโคป 4. นำ�วตั ถุมปี ระจุออกหา่ งจากจานโลหะอเิ ล็กโทรสโคป - การเหนยี่ วน�ำ อเิ ลก็ โทรสโคปใหม้ ปี ระจอุ ธบิ ายไดว้ า่ เมอ่ื น�ำ วตั ถทุ มี่ ปี ระจเุ ขา้ ใกลจ้ านโลหะ อิเล็กโทรสโคป จะทำ�ให้จานโลหะมีประจุชนิดตรงข้าม เม่ือต่อสายดินหรือใช้นิ้วมือแตะจานโลหะ ประจุลบจะถ่ายโอนระหว่างอิเล็กโทรสโคปกับสายดินหรือนิ้วมือ ทำ�ให้ประจุบนอิเล็กโทรสโคปท่ี เหมอื นกบั ประจบุ นวตั ถทุ ม่ี าเหนยี่ วน�ำ หมดไป เมอื่ น�ำ สายดนิ หรอื นว้ิ มอื ออก แลว้ น�ำ วตั ถมุ ปี ระจอุ อก ห่างจากจานโลหะ ท�ำ ให้บนอิเลก็ โทรสโคปเหลือประจชุ นดิ ตรงขา้ มกบั ประจุบนวตั ถุท่มี าเหนยี่ วนำ� สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เล่ม 4 บทท่ี 13 | ไฟฟา้ สถติ 133 จากน้ันครูให้นักเรียนศึกษาข้อสังเกตในหน้า 90 โดยครูนำ�อภิปรายจนสรุปได้ตามรายละเอียดใน หนงั สอื เรียน ครูให้นักเรียนตอบคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ 13.1 และทำ�แบบฝึกหัด 13.1 โดยครูอาจมีการ เฉลยค�ำ ตอบและอภปิ รายค�ำ ตอบรว่ มกัน แนวการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรเู้ กยี่ วกบั การท�ำ ใหว้ ตั ถมุ ปี ระจโุ ดยการขดั สแี ละการเหนยี่ วน�ำ ไฟฟา้ สถติ จากการอภปิ ราย ร่วมกนั และการนำ�เสนอผล ค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจ 13.1 และแบบฝกึ หดั 13.1 2. ทกั ษะการสงั เกต การทดลอง การตคี วามหมายขอ้ มลู และลงขอ้ สรปุ จากการสรปุ ผลการทดลอง 3. ทักษะด้านการสื่อสารสารสนเทศและการรู้เท่าทันสื่อ จากการอภิปรายร่วมกันและ การน�ำ เสนอผล และทกั ษะด้านความรว่ มมอื การทำ�งานเป็นทีมและภาวะผนู้ ำ� จากการท�ำ กจิ กรรมรว่ มกัน 4. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความซื่อสัตย์ ความมุ่งม่ันอดทน จากการอภิปรายและการทำ�กิจกรรม ร่วมกัน แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 13.1 1. แท่งแกว้ ถูกบั ผา้ ไหมและแท่งพวี ีซถี ูกบั ผ้าสักหลาด เมือ่ แขวนแท่งทัง้ สองใกล้กัน จะเกิดอะไรขึน้ เพราะอะไร แนวค�ำ ตอบ จากตาราง 13.1 เมือ่ น�ำ แทง่ แก้วถกู บั ผา้ ไหม แท่งแก้วจะมีประจเุ ปน็ บวกเพราะมี ลำ�ดับการสูญเสียอิเล็กตรอนที่มากกว่า ส่วนแท่งพีวีซีถูกับผ้าสักหลาด แท่งพีวีซีจะมีประจุเป็น ลบเพราะมลี ำ�ดบั การสูญเสยี อเิ ล็กตรอนท่ีนอ้ ยกวา่ ผา้ สักหลาด และเมื่อน�ำ แทง่ ทั้งสองมาแขวน ใกล้กันจะเกิดแรงดึงดูดเข้าหากัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

134 บทท่ี 13 | ไฟฟา้ สถิต ฟิสิกส์ เล่ม 4 2. จงบอกลกั ษณะของฉนวนและตวั นำ�ทเี่ ก่ยี วขอ้ งกับหัวขอ้ ตา่ ง ๆ ในตาราง แนวค�ำ ตอบ ความแตกตา่ งของตัวนำ�และฉนวน ฉนวน ตวั นำ� การเคลอ่ื นทขี่ องประจุอสิ ระ อิเลก็ ตรอนอิสระ อเิ ลก็ ตรอนอิสระสามารถ ไม่สามารถเคลื่อนท่ไี ด้ เคล่อื นทไี่ ด้อย่างอสิ ระ อยา่ งอสิ ระ ความสามารถในการนำ�ไฟฟ้า ต�ำ่ สูง วิธีการทำ�ใหเ้ กิดประจุ การขัดสี การเหนี่ยวนำ�ไฟฟา้ สถติ ตัวอย่าง แกว้ , ผา้ ไหม เหลก็ , ตะกว่ั , แกร์ไฟต์ 3. ถา้ ตอ้ งการใหอ้ ิเลก็ โทรสโคปแผน่ โลหะมปี ระจบุ วกโดยการเหน่ยี วน�ำ ไฟฟา้ จะต้องท�ำ อยา่ งไร แนวค�ำ ตอบ ใหน้ �ำ เอาวัตถทุ ่มี ปี ระจลุ บเขา้ มาใกล้จานโลหะของอิเล็กโทรสโคป แลว้ ใช้น้ิวแตะ (ตอ่ สายดนิ ) ทจ่ี านโลหะ เมอื่ เอานวิ้ (สายดนิ ) ออก แลว้ เอาวตั ถทุ ม่ี ปี ระจลุ บออก จะมผี ลท�ำ ให้ อเิ ลก็ โทรสโคปมปี ระจบุ วก สงั เกตได้ คอื แผ่นโลหะของอเิ ล็กโทรสโคปกางออก ดงั รูป ก. ข. ค. และ ง. รูป ขัน้ ตอนการท�ำ ให้อเิ ล็กโทรสโคปแผ่นโลหะมีประจุบวก 4. ถา้ ตอ้ งการให้วัตถทุ ม่ี ีประจุ มีสภาพเปน็ กลางทางไฟฟา้ จะต้องท�ำ อย่างไร แนวคำ�ตอบ ใชน้ ิ้วแตะหรอื ต่อสายดินทวี่ ัตถนุ นั้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี