ไฟฟ้าสถิต

                                                                    

                                                                              ไฟฟ้าสถิต

       ไฟฟ้าสถิต (Static electricity) เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจากความไม่สมดุลของปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบภายในวัสดุหรือบนพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งประจุไฟฟ้าเหล่านั้นจะยังคงอยู่จนกระทั่งเกิดการเคลื่อนที่หรือมีการถ่ายเทประจุ

       

ประจุไฟฟ้า คือ อำนาจทางไฟฟ้า ซึ่งมี 2 ชนิด ได้แก่

  1. ประจุบวก ที่จำนวนโปรตอนมากกว่าจำนวนอิเล็กตรอน

  2. ประจุลบ ที่จำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน

⚡️วัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า จะมีจำนวนโปรตอนเท่ากับอิเล็กตรอน

แรงระหว่างประจุ มี 2 แบบ ได้แก่ แรงดูดและแรงผลัก

กฎการอนุรักษ์ประจุ

  การทำให้วัตถุมีประจุไฟฟ้าด้วยวิธีต่างๆ จะเป็นการเคลื่อนย้ายประจุจากที่หนึ่งไปขังอีกที่หนึ่ง จะได้ว่าผลรวมของจำนวนประจุทั้งหมดคงที่เท่าเดิม การทำให้วัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเกิดประจุทำได้ 3 วิธี คือ

การขัดสี คือ การนำวัตถุ 2 ชนิดที่ต่างกันมาขัดสีกัน จะเกิดการแลกเปลี่ยนประจุ

การแตะสัมผัส คือ การนำวัตถุที่มีประจุมาแตะวัตถุที่เป็นกลางหรือมีประจุก็ได้การหาประจุหลังแตะ

การเหนี่ยวนำ คือ การนำวัตถุที่มีประจุมาเข้าใกล้วัตถุที่มีประจุหรือวัตถุที่เป็นกลางก็ได้หลังการเหนี่ยวนำแล้วประจุที่เกิดขึ้นจะชนิดตรงข้ามกับที่มาเหนี่ยวนำ

กฎของคูลอมบ์ (Coulomb’s Law)

   Charles Coulomb เป็นผู้เสนอกฎของคูลอมบ์ กล่าวถึงแรงกระทำระหว่างประจุ ดังนี้

    • แรงระหว่างประจุจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับขนาดของประจุแต่เป็นปฏิภาคผกผันกับระยะทางระหว่างประจุ

    • แรงระหว่างประจุจะเป็นแรงดูดถ้าเป็นประจุต่างชนิดกันและเป็นแรงผลักถ้าเป็นประจุนิดเดียวกัน

    • ทิศของแรงจะอยู่ในแนวเส้นตรงที่เชื่อมระหว่างประจุทั้งสอง

สนามไฟฟ้า (Electric Field)

   Faraday เป็นผู้เสนอแนวความคิด โดยกล่าวว่า “จะเกิดสนามไฟฟ้าขึ้นรอบๆ วัตถุที่มีประจุซึ่งเรียกว่าประจุ ต้นกำเนิด

• ถ้านำประจุทดสอบ (test charge ) q0 เข้ามาในบริเวณที่มีสนามไฟฟ้าจะเกิดแรงกระทำต่อประจุทดสอบ

• ขนาดของสนามไฟฟ้าจะมีค่าเท่ากับอัตราส่วนของแรงที่สนามนั้นกระทำกับประจุทดสอบต่อหนึ่งหน่วยประจุทดสอบ

เส้นสนามไฟฟ้า (Electric Field Line)

  ประจุบวก : เส้นสนามไฟฟ้าพุ่งออก

  ประจุลบ : เส้นสนามไฟฟ้าพุ่งเข้า

  มีทั้งประจุบวกและประจุลบ : เส้นสนามจะพุ่งจากบวกไปลบ

จุดสะเทิน คืออะไร?

   จุดในสนามไฟฟ้าที่มีสนามไฟฟ้าเป็นศูนย์  ถ้าเป็นประจุชนิดเดียวกัน จุดสะเทิน จะอยู่ ข้างใน  แต่ถ้าเป็นประจุต่างชนิดกัน จุดสะเทิน จะอยู่ ข้างนอก

ศักย์ไฟฟ้า (Electric Potential)

   เมื่อประจุอยู่ในสนามไฟฟ้า ประจุจะมีพลังงานศักย์ (E) เนื่องจากแรงทางไฟฟ้าที่กระทำต่อประจุ เราเรียก พลังงานศักย์ไฟฟ้าต่อหนึ่งหน่วยประจุว่า “ศักย์ไฟฟ้า”

 หาความต่างศักย์ไฟฟ้า (ΔV)ได้จาก

ΔV=E• d

ΔV คือ ความต่างศักย์ไฟฟ้า
E คือ ความแรงของสนามไฟฟ้า
d คือ ระยะทางที่ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า

ความจุไฟฟ้า (Capacitance)

   ความจุไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติของตัวเก็บประจุที่บ่งบอกถึงความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้า. คำนวณได้จาก

พลังงานที่สะสมในตัวเก็บประจุสามารถคำนวณได้จาก

ตัวเก็บประจุและความจุไฟฟ้า (Capacitor and Capacitance)

  • ตัวเก็บประจุ คือ ตัวนำที่ทำหน้าที่เก็บประจุ

  • ความจุไฟฟ้า คือ อัตราส่วนของประจุต่อศักย์ไฟฟ้า