หนังสือเรียนE-book สนามไฟฟ้า

ผสู้ อน นางสาว พิชชาพร กนั สทิ ธ์ิ

คำนำ หนงั สืออิเล็กทรอนิกส์ (E-book) เล่มน้ี เป็ นส่วนหนึ่งของวิชำฟิ สิกส์ เน้ือหำเร่ือง สนำมไฟฟฟ้ ำ ในรปู แบบกำรต์ นู เพื่อสรำ้ ง ควำมน่ำสนใจและควำมเขำ้ ใจใหก้ บั ผอู้ ่ำน มำกข้ึน หวงั ว่ำหนงั สือเล่มน้ีจะใหค้ วำมรู้ และ เป็ นประโยชนแ์ กผ่ อู้ ่ำนทกุ ๆ ท่ำน แ

นกั เรียน สงั เกตเห็น อะไรบา้ ง สงสยั ใชไ่ หมว่าทาไม ถึงเป็ นแบบนน้ั ไปเรียนรพู้ รอ้ มกนั ๆ เลย

แ สนำมไฟฟ้ ำ (electric field) คือ บริเวณ โดยรอบของวัตถุท่ีมีประจุไฟฟ้ า เป็ น ปริมาณเวกเตอร์ (������) การหา ������ ทาไดโ้ ดยนาประจทุ ดสอบ +q ไปวางท่ี ตาแหน่งนั้น ถา้ มีแรงไฟฟ้ ากระทาต่อ ประจทุ ดสอบแสดงว่า บริเวณน้ันมี สนามไฟฟ้ า (������) เมอื่ วางวตั ถทุ ม่ี ปี ระจไุ ฟฟ้ าลงในสนามไฟฟ้ า จะ เกิดแรงกระทาตอ่ วตั ถุ

แรงทางไฟฟ้ าที่เกิดขน้ึ มอี ยู่ 2 กรณี ไปทางทิศเดยี วกนั กบั สนามไฟฟ้ า ������ ������ มีทิศตรงขา้ มกบั สนามไฟฟ้ า ������ ������ หาแรงทางไฟฟ้ าท่เี กดิ ขนึ้ ไดจ้ าก E = F q

สนามไฟฟ้ าของจดุ ประจุ จากกฏคลู อมบ์ ������ = ������������1������2 ������2 โดยที่ E = F q ������������ ดงั นนั้ สนามไฟฟ้ าที่เกิดจากจดุ ประจุ คือ ������ = ������2 สนามไฟฟ้ ามที ศิ พงุ่ ออกจากประจบุ วกเขา้ หาประจลุ บ E = F q

ตวั อยา่ ง ทิศของสนามไฟฟ้ า เน่ืองจากจดุ ประจุ ������ ใหเ้ ขียนทิศที่ กระทาตอ่ ประจทุ ดสอบ +������ +������ +������ −������ −������ −������ −������ +������ จงหาจดุ ประจไุ ฟฟ้ า โดยมีขนาดของสนามไฟฟ้ า เทา่ กบั 2.8 ������ ������ เป็ นระยะ 5 เซนติเมตร ������ = ������������ ������2

จงหาสนามไฟฟ้ าของประจุ −2 × 10−3คลู อมบ์ ณ จดุ A ระยะห่าง 3 เมตร จะมีความเขม้ ของ สนามไฟฟ้ ากี่นวิ ตนั ตอ่ คลู อมบ์ และมที ิศไปทางใด สนามไฟฟ้ า ไมต่ อ้ งเอา เคร่ืองหมาย มาคิด สนามไฟฟ้ าของระบบประจุ สนามไฟฟ้ าลพั ธท์ ่ีตาแหน่งหน่ึงๆ มีค่าเท่ากับผลรวม แบบเวกเตอรข์ องสนามไฟฟ้ าเน่ืองจากจดุ ประจแุ ต่ละ ประจุ ������ = ������1 + ������2 + ⋯ + ������������ ������ ������ = ������������ ������=1

ตวั อยา่ ง ประจุ ������1มีค่าเทา่ กบั +2 ไมโครคลู อมบ์ วางห่างจาก ประจุ ������2 −2 ไมโครคลู อมบ์ เป็ นระยะ 6 เมตร จงหา สนามไฟฟ้ าที่ตาแหนง่ ก่ึงกลางระหวา่ ง 2 ประจุ ประจุ −1 คลู อมบ์ อย่ทู ่ีจดุ A และจดุ B อย่หู า่ งกนั 5 เมตร ท่ีจดุ C ซ่ึงอย่หู ่างจาก ทง้ั จดุ A และ B เป็ นระยะทาง 5 เมตร จะมี ขนาดสนามไฟฟ้ าเทา่ ไหร่

เสน้ สนามไฟฟ้ า สนามไฟฟ้ ามอี ยใู่ นบริเวณทม่ี แี รงไฟฟ้ ากระตอ่ ประจทุ ดสอบ โดยมีทศิ พงุ่ ออกจากประจบุ วก เขา้ หาประจลุ บ ถา้ นามาใชเ้ ป็ นเสน้ ตอ่ เนอ่ื งในบริเวณท่มี สี นามไฟฟ้ า เรียกว่า เสน้ สนามไฟฟ้ า รจู้ กั ฉนั ไหม!!! มาทาความรจู้ กั ไปพรอ้ มๆกนั เลย ฉนั คือเสน้ สนามไฟฟ้ า ถา้ อยากรวู้ า่ เสน้ สนามไฟฟ้ ามี ลกั ษณะเป็ นยงั ไง มาทาการทดลองกนั เลย

ประจไุ ฟฟ้ าจาก กระดาษกรอง

ผงดา่ งทบั ทิมแตกตวั เป็ นไอออน ชนดิ ใด เมอ่ื ละลายนา้ แลว้ มกี ารเปลีย่ นแปลง อยา่ งไร เมอื่ เวลาเปลย่ี นไป ผงดา่ งทบั ทิม กระจายรอบๆ ขวั้ ไฟฟ้ า มลี กั ษณะ อยา่ งไร

ประจไุ ฟฟ้ าจาก แผน่ โลหะตวั นา

การแผก่ ระจายของดา่ ง ทบั ทิมและเสน้ สนามไฟฟ้ า มลี กั ษณะเป็ นอย่างไร

ประจไุ ฟฟ้ าจากตวั นา ทรงกลม 2 วง

ภายในทรงกลมตวั นา ไมม่ สี นามไฟฟ้ า ภายในนอทกรทงรกงลกมลตมวั ตนวัานา ������ = ������������ ������2

ลองทาโจทยป์ ัญหากนั ดคู ่ะ จงคานวณหาสนามไฟฟ้ าภายในและ ภายนอกตวั นาทรงกลมตนั รศั มี ������ มี ประจไุ ฟฟ้ า +������ กระจายตวั อยอู่ ยา่ ง สมา่ เสมอ เป็ นยงั ไงกนั บา้ งคะ

แรงกระทาตอ่ อนภุ าคที่มปี ระจใุ นสนามไฟฟ้ า เมอ่ื นาประจุ q มมี วล m วางในบริเวณท่ีมี สนามไฟฟ้ า ������บนโลกจะเกิดแรง 2 แรง ������������ ������������