จุดประสงค์การเรียนรู้ · โรงเรียนนครสวรรค์ โดยนางสุพรรณา มีมุข 3 ค

โรงเรยนนครสวรรค โดยนางสพรรณา มมข 1

จดประสงคการเรยนร

1. อธบายการทดลองของครกส การทดลองของทอมสน และบอกวธการ หลกการทดลองหยดน ามนของมลลแกนได

2. สรปผลจากการทดลองของครกส เกยวกบการคนพบอเลกตรอน พรอมทง ใหเหตผลได

3. น าหลกการทดลองของทอมสนไปหาคาประจตอหนวยมวลได 4. บอกคาประจไฟฟาของอเลกตรอนจากการทดลองของมลลแกนได 5. แสดงวธการค านวณโดยใชหลกการทดลองของมลลแกน เพอหาคาปรมาณตาง ๆ

ทเกยวของได


ค าแนะน าการใช

1. ท าแบบทดสอบกอนเรยน จ านวน 10 ขอ ลงในกระดาษต าคอบ

2. ศกษาเนอหา สาระ รายละเอยด จากใบความร ในแตละเรอง

และท าแบบทดสอบความเขาใจของเรองนน ๆ ซงมทงเขยนตอบ เลอกตอบ และ

อธบายสน ๆ

3. ขณะท าแบบทดสอบความเขาใจ เมอนกเรยนไมมนใจในค าตอบ ใหกลบไปศกษา

จากใบความรใหมอกครงหนง

4. เมอมนใจในความรทไดแลว ใหท าแบบทดสอบหลงเรยน จ านวน 10 ขอ

5. ตรวจค าตอบแบบทดสอบกอนเรยนและแบบทดสอบหลงเรยน

6. สรปผลคะแนนทไดลงในกระดาษค าตอบ


ค าแนะน าการใช

1. ท าแบบทดสอบกอนเรยน จ านวน 5 ขอ

2. เตรยมอปกรณเพอชวยในการคดค านวณ เชน เครองคดเลข และเตรยมเนอหา

สาระทเรยนในเอกสารใบความร ในเรองนน ๆ ใหพรอม

3. ศกษาวธการฝกทกษะการแกปญหาโจทย ตามกรอบทก าหนดให เรยงตามล าดบ

จากงายไปยาก

4. ฝกการแกปญหาโจทยจากใบงานทให เมอไมมนใจในขนตอนกระบวนการคด

แกปญหา ใหนกเรยนกลบไปทบทวนวธการท าใหอกครงหนง

5. ตรวจค าตอบแบบฝกหดจากแบบเฉลย เมอพบขอผดพลาด ใหกลบไปศกษาและ

ทบทวนใหม

6. ท าแบบทดสอบหลงเรยน จ านวน 5 ขอ

7. ตรวจค าตอบแบบทดสอบกอนเรยนและแบบทดสอบหลงเรยน

8. สรปผลคะแนนทไดลงในกระดาษค าตอบ


กระดาษค าตอบ ความรเรองการทดลองของครกส และการทดลองของทอมสน

ชอ..............................................................เลขท.................ชน.....................

ทดสอบกอนเรยน ทดสอบหลงเรยน ขอ ค าตอบ คะแนน ขอ ค าตอบ คะแนน 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 รวม

สรปผลการเรยน ประเมนผล ชดท 1 ชดท 2 รวม กอนเรยน หลงเรยน พฒนา


แบบทดสอบกอนเรยน ฟสกสอะตอม เรอง การทดลองของทอมสน และการทดลองของมลลแกน

ค าชแจง โปรดเลอกค าตอบทถกตองทสดลงในกระดาษค าตอบ ........................................................................

1. จากการทดลองของทอมสนและคณะท าใหทราบวา อเลคตรอนเปนองคประกอบหนงของอะตอม และสามารถค านวณหาคา ประจตอหนวยมวลของอเลคตรอนในอะตอมได คาเทาใด ก. 1.76 x 1011 คลอมบ/กโลกรม ข. 1.6 x 10-19 คลอมบ/กโลกรม ค. 9.1 x 10-31 คลอมบ/กโลกรม ง. 1.6 x 10-27 คลอมบ/กโลกรม

2. จากการทดลองของครกส จงใหเหตผลวา เพราะเหตใดรงสแคโทด จงเปนเสนโคงใน สนามแมเหลก

ก. รงสแคโทดมสภาพเปนกลางทางไฟฟา ข. รงสแคโทดเปนอนภาคทมสารแมเหลก ค. รงสแคโทดเปนอนภาคทมประจไฟฟา ง. รงสแคโทดเปนคลนแมเหลกไฟฟา

3. จากการทดลองของทอมสน พบวาเมอน าสนามไฟฟาทพอดใสเขาไป พบวา รงสแคโทดซงเดมวงเปนเสนโคงกลบวงเปนเสนตรงได ทเปนเชนนเพราะเหตใด

ก. แรงเนองจากสนามแมเหลก เทากบแรงเนองจากสนามความโนมถวง ข. แรงเนองจากสนามไฟฟาเทากบแรงเนองจากสนามความโนมถวง ค. แรงเนองจากสนามแมเหลกเทากบแรงเนองจากสนามไฟฟา ง. แรงเนองจากประจไฟฟาเทากบแรงเนองจากการเหวยงตว

4. อเลกตรอนมวล ประจ เคลอนทเปนทางโคงรศม ในทศตงฉากกบสนามแมเหลก แตถาตองการท าใหเคลอนทเปนทางตรงตองใสสนามไฟฟาขนาดเทาใด ในทศตงฉากกบทงทศของสนามแมเหลกและทศการเคลอนทของอเลกตรอน

ก. ข.

ค. ง. 5.ในการทดลองของทอมสนเมอเรงอเลกตรอนดวยความตางศกย 12.5 โวลต อเลกตรอนผานสนามแมเหลก 1.5×10-3 T ซง อยระหวางแผนคขนานหางกน 1 เซนตเมตร และมความตางศกย 30 โวลต อเลกตรอนจะเคลอนทเปนเสนตรง จงหาคา ประจตอมวลของอเลกตรอนในหนวยคลอมบตอกโลกรม ก. 1.6×1011 ข. 1.7×1011 ค. 1.76×1011 ง. 1.8×1011


6. ในการทดลองของมลลแกน เมอหยดน ามนอยในสภาพสมดลกบสนามไฟฟาทใสเขาไป หยดน ามนควรอยในสภาพใด

ก. เคลอนทลงดวยความเรงคงท ข. เคลอนทลงดวยความเรวคงท ค. เคลอนทลงดวยความเรวเพมขน ง. อาจจะลงหรอขนอยกบชนดประจ

7. อนภาคมวล ประจเปนบวก เคลอนทภายใตแรงโนมถวง และแรงไฟฟาจากสนามไฟฟา ซงชขนในแนวดง ถาอนภาคตกดวยความเรง จงหาคาของประจของอนภาค

ก ข .

ค. ง. 8. เมอยงอเลคตรอนความเรว 3x107 m/s พงเขาตดตงฉากกบสนามแมเหลกความเขม 0.001 เทสลา ท าใหอเลคตรอนเคลอนเปนวงกลมรศม 0.2 เมตร จงหาคาประจตอมวลของอเลคตรอน ก. 1.5x1011 C/kg ข. 1.77×1011 C/kg ค. 2.0 x 107 C/kg ง. 1.76 x 1019 C/kg 9. ในการทดลองวดอตราสวนประจตอมวลของอเลกตรอนของทอมสน แผนโลหะทใชเบยงเบนอเลกตรอนหางกน 0.8 ซม. และความตางศกยระหวางแผนทงสองเทากบ 345. 6 โวลต พบวาเพอทจะใหอเลกตรอนวงเปนเสนตรงในระหวางแผนโลหะทงสองจะตองเสรมสนามแมเหลกความเขม 0.002 เทสลา ตงฉากกบสนามไฟฟาและเมอตดสนามไฟฟาออก อเลกตรอนจะวงเปนเสนโคงของวงกลม ซงมรศมความโคงเทากบ 6.0 ซม. อตราเรวของอเลกตรอนคอ

ก. 1.5 x107 เมตร / วนาท ข. 1.5 x 1010 เมตร/วนาท ค. 2.16 x 1015 เมตร/วนาท ง. 2.16 x 107 เมตร/วนาท

10.หยดน ามนมจ านวนอเลกตรอนมากกวาจ านวนโปรตอนอย 10 ตว มมวล 1.6x10–15 kg ลอยแขวนอยระหวางแผนประจในเครองทดลองของมลลแกนซงมความตางศกย 100 โวลต ระยะหางระหวางขวไฟฟา 1 เซนตเมตร จงหาประจของอเลกตรอน 1 ตว ก. 1.76 x 10-19 C ข. 1.6x10–19 C ค. 9.1 x 10-31 C ง. 1.6 x 10-27 C


จดประสงค

การทดลองของครกส (Sir William Crookes)

ในป ค.ศ.1894 Sir William Crookes ไดสรางเครองมอชนดหนงขนมาเปนหลอดแกวมแผนโลหะ

2 แผน เรยกวา อเลกโตรด ซงตอเขากบเครองก าเนดไฟฟาศกยสง แผนโลหะทตอจากปลายดานไฟฟาลบเรยกวาแคโทด (Cathode) สวนแผนทตอจากปลายดานไฟฟาบวก เรยกวา อาโนด (Anode)จดใหเกดความตางศกยทสงมากระหวางอเลกโตรดทงสองสบกาซออกเกอบ หมด แสงสวางนนจะหายไป ภายในหลอดจะมดแตเกดเรองแสงสเขยวออนทปลายหลอดแกวดานตรงขามกบ แคโทด แสงนเกดจากรงสทพงมาจากแคโทด และเพอทจะทดลองใหเหนวา รงสแคโทดนเดนเปนเสนตรง ใหจดแผนโลหะรปกากบาทวางตงไวภายในหลอดจะปรากฏผลเปนรปกากบาทเกดขนทปลายหลอดแกวดานมแสงเรองดงรปท 1 แสดงวารงสทมาจากแคโธดเดนเปนเสนตรงและผานทะลแผนกากบาทนนไปไมได จงไมกระทบแกวใน

สวนทกากบาทยงอย เนองจากรงสนพงออกมาจากแคโทด จงเรยกรงสนวา รงสแคโทด (Cathode ray )

ครกส

รปท 1 รงสแคโทดเดนเปนเสนตรง

1. อธบายการทดลองของครกสได 2. สรปผลจากการทดลองของครกส เกยวกบ การคนพบอเลกตรอน พรอมทงใหเหตผลได


นอกจากนน ยงไดมการศกษาสมบตอนๆ ของรงสแคโทดอก เชนพบวารงสนสามารถ ท าใหซง

ซลไฟด( ZnS ) มแสงเรองขน ถาเอาแผนโลหะหรอซงซลไฟดมาวางใน ทศทาง เดนของเสนรงสจะเหนเสนเรองสเขยวปรากฏบนแผนนน ดวยเหตน จงอาจใชฉากซง ซลไฟดเปนเครองบอกทศทางเดนของรงสแคโทด ถาหากเอาแทงแมเหลกเขามาใกลๆ รงสแคโทดจะท าให ล าแสงรงสแคโทดเบนโคงเขาหาแทงแมเหลกดงรปท 2 และเมอกลบขวแมเหลกล าแสงจะเบนในทศตรง ขาม ถาเอาแทงแมเหลกออกแลวใสสนามไฟฟาแทนจะไดแนวรงสเบนเขาหาขวบวกของสนามไฟฟา

รปท 2 รงสแคโทดเดนเปนเสนโคงในสนามแมเหลก

สรปการทดลอง ของครกส

1.การทตอแผนโลหะเขากบขวบวกและลบของแบตเตอร แลวท าใหเกดเงาทฉากแสดงวาจะตองมล าแสงออกมาจากขวลบและพยายามวงเขาหาขวบวก แตมแสงบางสวนวงตรงไปตงฉากท าใหเกดเงากากบาทบนฉากขนครกสเรยก

ล าแสงทออกจากขวลบนวา รงสแคโทด

2. เมอน าแทงแมเหลกเขาใกลล าแสง จะท าใหเงากากบาท เคลอนทขนลงได แสดงวาล าแสงมการเบยงเบนจงสรปไดวา รงสแคโทดจะตองเปนอนภาคทมประจไฟฟาและจากทศทาง ทเบยงเบนไปท าใหทราบวาเปนประจลบ ซงเรยกวา อเลกตรอน


1. จงใหเหตผลวา จากการทดลองในขอใด ทครกสกลาววา รงสแคโทด ทมองเหนเปนล าแสง แทจรงแลวไมใชรงส แตเปนอนภาค

ลองทดสอบความ

เขาใจกนกอนนะจะ

แสงบางสวนวงตรงไปตงฉากท าใหเกดเงากากบาท

น าแทงแมเหลกเขาใกลล าแสงจะท าใหเงากากบาทเคลอนทขนลงได แสดงวาล าแสงมการเบยงเบน

อมมม เลอกขอไหนดนะ

รงสแคโทด หมายถง อะไร เพราะเหตใดจงใหชอเชนนน

ตอบไดอยแลวนา


.............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

.....................................................................................................

............................................................................................................................................... …………………………………………….. …………………………………………….

จากการทดลองของครกส จงใหเหตผลวา เพราะเหตใดรงสแคโทด จงเปนเสนโคงในสนามแมเหลก

อนภาคเปนแมเหลก ???

อนภาคม

ประจไฟฟา ???

จงสรปสาระส าคญจากผลการทดลองของครกส

ไมยากเลยใชไหม


เจ เจ ทอมสน (Joseph John Thomson) ไดทดลองเพอหาคาประจไฟฟาตอมวลของอนภาครงสแคโทด (q/m) โดยในการทดลองใชหลอดดงรป 1

จดประสงคการเรยนร

1. อธบายการทดลองของทอมสน 2. น าหลกการทดลองของทอมสน ไปหาคาประจตอหนวยมวลได

รป 1 รงสแคโทดเบยงเบนในสนามแมเหลก

การทดลองของทอมสน


เมอตอขวแคโทดและแอโนดเขากบความตางศกยสงๆ จะพบวามรงสแคโทดถกปลดปลอย ออกมา

และรงสนนถกเรงผานความตางศกยระหวางแคโทดกบแอโนด รงสทถกเรงจะเคลอนทผาน ชองเลก ๆ ท าใหเกดจดสวางทผนงหลอด ถาเราใสสนามแมเหลกเขาไประหวางแผนโลหะขนานโดยใหทศของสนามแมเหลกมทศพงเขาหาแผนกระดาษ ( ตงฉากกบทศทางการเคลอนทของรงสแคโทด) จะท าใหรงสแคโทดเบยงเบนลงดงรป ( รงสแคโทดมประจไฟฟาลบ ) ขณะนเราจะไดความสมพนธวา แรงเนองจากสนามแมเหลก = แรงสศนยกลาง ---------------- I จากสมการ I คา B และ r เราสามารถวดได สวนความเรวของรงสแคโทด v หาได ดงน โดยการใสสนามไฟฟาเขาไประหวางแผนโลหะคขนาน P และ Q (ตอแผน Q เขากบแหลง ทมศกยไฟฟาบวก และตอแผน P เขากบแหลงทมศกยไฟฟาเปนลบ )โดยใหทศของแรงทกระท า ตออนภาครงสแคโทดเนองจากสนามไฟฟามทศตรงกนขามกบทศของแรงเนองจากรงสแคโทด แลวปรบความตางศกยระหวางแผนโลหะขนานจนกระทงล าของรงสแคโทดเคลอนทเปนเสนตรงในสนามทงสอง ดงรป 2

รป 2 รงสแคโทดเคลอนทเปนเสนตรง


ขณะทล าของอนภาครงสแคโทด เคลอนทเปนทางตรง จะไดวา แรงเนองจากสนามแมเหลก = แรงเนองจากสนามไฟฟา qvB = qE แทนคา v ในสมการ I จะได เมอ q/m = ประจตอมวลของอนภาคทตองการศกษา (C/kg) B = ความเขมสนามแมเหลก (T, Wb/m2) E = ความเขมสนามไฟฟาระหวางแผนโลหะขนาน (v/m) V = ความตางศกยระหวางแผนโลหะขนาน (v) r = รศมความโคงของการเคลอนทของอนภาคทพจารณาในสนามแมเหลก (m) d = ระยะหางระหวางแผนโลหะขนาน (m) จากการทดลอง ทอมสนสามารถหาคา q/m ของอนภาครงสแคโทด ไดเทากบ 1.76x1011 C/kg แตเมอทอมสนไดทดลองโดยเปลยนโลหะทท าขวแคโทดเปนโลหะชนดตาง ๆ แลววดคา q/m เขาพบวาคาประจตอมวลของอนภาคทไดจากโลหะตาง ๆ มคา เทากนคอ = 1.76x1011 C/kg ทอมสนจงสรปวารงสแคโทดจากโลหะทงหลายเปนอนภาคชนดเดยวกน ตอมาพบวารงสแคโทด กคออเลกตรอนนนเองและถอวาทอมสนเปนคนแรกทพบอเล กตรอน ทอมสนยงไดทดลองวดคา q/m ของ hydrogen ion (อะตอมไฮโดรเจนทสญเสยอเล กตรอนไป) หาคา q/m ของ hydrogen ion ได = 9.7x107 C/kg เมอเปรยบเทยบมวลของไฮโดรเจนกบอเลกตรอน

จะได จากการศกษาทราบวา อะตอมไฮโดรเจนเปนอะตอมทเบาทสด แตยงมมวลมากกวาอเล กตรอนถง 1800 เทา อะตอมไฮโดรเจนซงเบาทสดและเลกทสด แตยงหนกกวาอเล กตรอนมาก กแสดงวายงมสงทเลกกวาอะตอมลงไปอกและสงนนกคอ อเลกตรอน ทอมสนจงสรปวา อะตอมซงแตเดมเชอวาแบงแยกไมไดไมเปนความจรง ความจรงอะตอมตองแบงแยกไดและ อเลกตรอนตองเปนสวนประกอบหนงของอะตอม และทอมสนจงไดเสนอแนะ อะตอมตามทศนะของทอมสนขนมา

จ าสตรไดแลว

http://www.pt.ac.th/ptweb/prajead/atom_struc/model/�е��.html




จงวาดภาพแสดงโมเดลการทดลองของทอมสนในหลอดรงสคาโทด

เมอนกเรยนศกษาใบความรเรอง การทดลองของทอมสนแลว จงตอบค าถามตอไปน

การทดลองของทอมสน มวธการทดลองโดยสรปเปนอยางไร

...........................................................

...........................................................

...........................................................

...........................................................

...........................................................

รปไหนดนะ


จากการทดลองของทอมสน พบวา ทอมสนสามารถ หาคาประจตอหนวยมวลของอเลกตรอนได โดยมคา เทาใด สตรทใชในการค านวณ เกยวกบการทดลองของทอมสน มอะไรบาง แรงเนองจากสนามแมเหลก F = qvB แรงเนองจากสนามไฟฟา F = qE

แรงสศนยกลาง F = R

mv2

สนามไฟฟาของแผนคขนาน

ทมความตางศกย V วางหางกน d ----> E = d

V

จงบอกหลกการค านวณทใชในการหาคาประจตอหนวยมวลของทอมสน

เอ...ตอบยงไงดละ


ลองเลอกค าตอบซ

วา ใช หรอ ไมใช


โจทยการค านวณเรองการทดลองของทอมสนและการทดลองของมลลแกน

ใหนกเรยนท าโจทยการค านวณตอไปน แลวตอบเฉพาะค าตอบโดยไมตองแสดงวธท า 1. ในการทดลองของทอมสนเมอเรงอเลกตรอนดวยความตางศกย 12.5 โวลต อเลกตรอนผาน

สนามแมเหลก 1.5×10-3 T ซง อยระหวางแผนคขนานหางกน 1 เซนตเมตร และมความตางศกย 30 โวลต อเลกตรอนจะเคลอนทเปนเสนตรง จงหาคา ประจตอมวลของอเลกตรอนในหนวยคลอมบตอกโลกรม

ตอบ..................................................................................................................

2. อเลกตรอนเคลอนทดวยความเรว 1.2x106 เมตรตอวนาท ในสนามแมเหลกทมความเขม 0.2 เทสลา และในสนามไฟฟา โดยทสนามทงสองตงฉากกนเอง ความเขมสนามไฟฟา

ทท าใหอเลกตรอนไมเกดการเบยงเบนจะมคากกโลโวลตตอเมตร

ตอบ.....................................................................................................................

3. เมอจดความตางศกยของขวหลอดรงสแคโทดเทากบ 200 โวลต แลวใชสนามแมเหลก 5.4×10-3 เทสลา อยในทศตงฉากกบ ทางเดนรงส จะท าใหรงสแคโทดเดนทางภายใน สนามแมเหลกเปนทางโคงรศม 8.8×10-3 เมตร จงหาคาประจตอมวลของ อเลกตรอน

ตอบ.......................................................................................................................

4. หยดน ามนอนมจ านวนอเลคตรอนมากกวาจ านวนโปรตรอนอย 10 ตว มมวล 1.6x10–15 kg ลอยแขวนอยระหวางแผนประจในเครองทดลองของมลลแกนซงมความตางศกย 100 โวลต

ระยะหางระหวางขวไฟฟา 1 เซนตเมตร จงหาประจของอเลคตรอน 1 ตว ตอบ........................................................................................................................

5. ในการทดลองหยดน ามนของมลลแกน พบวาถาตองการใหหยดน ามนซงมมวล 4.8×10-15 กโลกรม ลอยนงอยระหวางแผน โลหะ 2 แผน ซงวางขนานหางกน 1.0 เซนตเมตร ตองใช ความตางศกยระหวางแผนโลหะ 300 โวลต หยดน ามนหยดนจะม อเลกตรอนเกาะอยกตว

ตอบ...........................................................................................................



โจทยแบบฝกหด เรอง การทดลองของทอมสน 1. อเลกตรอนเคลอนทดวยอตราเรว 7108.2 เมตรตอวนาท เขาสสนามแมเหลกโดยมทศทางการเคลอนทตงฉากกบสนามแมเหลก ปรากฏวาอเลกตรอนเคลอนทเปนวงกลมรศม 0.1 เมตร จงหาวา สนามแมเหลกทใชมขนาดกเทสลา ก าหนดให ประจตอหนวยมวลของอเลกตรอนเปน 111076.1 คลอมบตอกโลกรม วเคราะหสถานการณ ไดวา เมออเลกตรอนเคลอนทผานสนามแมเหลกใน ทศตงฉากกบสนามแมเหลกแลว จะมแรงกระท าจากสนามแมเหลก ท าให อเลกตรอนเคลอนทเปนวงกลมได ดงนน แรงสศนยกคอแรงเนองจาก สนามแมเหลกนนเอง จาก แรงสศนยกลาง = แรงเนองจากสนามแมเหลก

qvBr

mv

2

ก าหนดให v = 7108.2 เมตรตอวนาท r = 0.1 เมตร และ q/m = 111076.1 คลอมบตอกโลกรม แทนคาในสตร แลวหาคา ความเขมสนามแมเหลก จะได ความเขมสนามแมเหลก B = ..................................... เทสลา

เอาละ ลองฝกการ

ค านวณกนเลย

ค านวณหาคาปรมาณตางๆ ทเกยวของกบการทดลองของทอมสนเรองการคนพบอเลกตรอน

ลองอานโจทยและวเคราะหสถานการณซ

จากนน กลองท า ไดเลย

ออ อยางนเอง

งง ? เรมตนไงดละ

ลองดซ โจทยก าหนดอะไร เพอแทนคาในสตรไงละ


โจทยก าหนดให 1. ความตางศกย ( V ) ระหวางแคโทดกบแอโนด เปนเทาไร.........................................................โวลต 2. ความเขมสนามแมเหลก ( B ) .........................................เทสลา 3. ระยะหางระหวางแผนเพลต....................................เมตร สงทโจทยใหหา คอ......................... ......................................................................

ลองท าขอตอไปดซ ไมยากเลย

2. ในการทดลองหาอตราเรวอเลคตรอน ถาใชสนามแมเหลกความเขม 1x10–3 เทสลา และใชสนามไฟฟาทเกดจากเพลตสองเพลตทอยหางกน 0.01 เมตร และ มความตางศกย 200 โวลต ท าให รงสคาโทดเปนเสนตรงพอด จงหาความเรวของอนภาครงสคาโทด

งง ? เรมตนไงด

ลองอานโจทยและวเคราะหสถานการณ

เอาละ คราวนกลองดซวา เรารคาอะไรอกบาง

เอ.. คาประจกบคามวล อเลกตรอนมง

อาว แลวโจทยใหหาอะไรละ ตอบไดไหม

ออ อยางนเอง วเคราะหโจทยไดแลว


สงทตองพจารณา 1. สถานการณทให คอ อเลกตรอนวงเขาไปใน

สนามแมเหลก จะท าใหเบยงเบนเปนวงกลม อยภายใตสนามไฟฟาเนองจากความตางศกย จงท าให อเลกตรอนเคลอนทเปนเสนตรงได ดงนน ความสมพนธทได คอ แรงเนองจากสนามแมเหลก = แรงเนองจากสนามไฟฟา qvB = qE

เมอเขยนความสมพนธใหม จะได

..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... .....................................................................................................................

เมอโจทยตองการหาอตราเรว คราวนลองมาดสตร วาจะเลอกใชสตรไหนไดบาง

แลว คา E ละ จะหาไดไง กจากสตร

dV

E

ลงมอท าเลย

dV

vB



ลองท าโจทยวดความสามารถกน

1. ในการทดลองหลอดรงสแคโทด หากสนามแมเหลกมคาเปน 0.25×10-3 เทสลา จะท าใหรงสแคโทดเคลอนทเปนทางโคงรศม R ถาผานกระแสไฟฟาเพอท าใหเกดความตางศกยไฟฟาระหวางแผนโลหะทอยหางกน 1 ซม. เปน 45 โวลต จะท าใหรงส แคโทดพงเปนเสนตรงไมเบยงเบน ถาคาประจตอมวลมคาเปน 1.8×1011 คลอมบ/กโลกรม จงหาคารศม R

ตอบ ............................................................

3. เมอจดความตางศกยของขวหลอดรงสแคโทดเทากบ 200 โวลต แลวใชสนามแมเหลก 5.4×10-3 เทสลา อยในทศตงฉากกบทางเดนรงส จะท าใหรงสแคโทดเดนทางภายในสนามแมเหลกเปนทางโคงรศม 8.8×10-3 เมตร จงหาคาประจตอมวลของ อเลกตรอน

ตอบ.....................................................................................

2. อเลกตรอนเคลอนทดวยความเรว 1.2x106 เมตรตอวนาท ในสนามแมเหลกทมความเขม 0.2 เทสลา และในสนามไฟฟา โดยทสนามทงสองตงฉากกนเอง ความเขมสนามไฟฟา ทท าใหอเลกตรอนไมเกดการเบยงเบนจะมคากกโลโวลต ตอเมตร ตอบ......................................................................


การทดลองหยดน ามนของมลลแกน ในป ค.ศ. 1909 (R.A. Milikan) ไดท าการทดลองวดหาคาประจและมวลของ อเลกตรอนไดส าเรจ

เครองมอทใชท าการทดลองเปนกลองมดชด ดงแสดงในรปท 1

จากรปแสดงการทดลองหยดน ามนของมลลแกน น ามาเขยนแผนภาพเชงเสนแสดงแรงทกระท าตอหยดน ามนได ดงรปท 2

1.บอกวธการ หลกการ ทดลองหยดน ามนของมลลแกนได 1. บอกคาประจไฟฟาของอเลกตรอนจากการทดลองของมลลแกนได 2. แสดงวธการค านวณโดยใชหลกการทดลองของมลลแกนเพอหาคาปรมาณตาง ๆทเกยวของได


รปท 1 เครองมอทดลองวดประจในหยดน ามน


จากรปดานบนมทอส าหรบฉดน ามนขนาดเลกมาก หยดน ามนเลกๆ จากทอนจะเคลอนทผานชองของแผนโลหะ A โดยทวไปหยดน ามนจะมสภาพเปนกลางทางไฟฟาแตเมอเคลอนทเสยดสกบอากาศจะท าให หยดน ามนบางตวเสยอเลกตรอนไปจงมสภาพไฟฟาเปนบวกและหยดน ามนบางตวจะรบอเลกตรอนไวท าใหมสภาพไฟฟาเปนลบจ านวนประจอสระในหยดน ามนแตละหยดจะไมเทากน ถาแผนโลหะ A และ B ไมมความตางศกดาไฟฟาหยดน ามนจะเค ลอนลงภายใตแรงดงดดของโลกดวยความเรงเทากบ g เราสามารถหาประจอสระในหยดน ามนไดโดยการปรบความตางศกยระหวาง A และ B จนกระทงหยดน ามนลอยนงอยไดระหวางแผนโลหะทงสอง

จากสมการ q คอประจอสระทอยในหยดน ามน ซงเกดจากการเสยดสกบอากาศ โดยทวไปมกเปนประจลบคา m , g ,d และ V เปนคาทหาได จากการทดลองแบบนหลายๆ ครงแลวท าการวดหาคา m, g, d และ V จงแทนคาในสมการ q =

Vmgd

จะไดคาประจอสระในหยดน ามนเปนจ านวนเทาของประจ 1.610-19คลอมบ นนคอประจทวดไดเปน

q = n(1.610-19) เมอ n = 1, 2, 3, ……… ดวยเหตนประจทวดไดอาจจะเปน 1.610-19 , 3.210-19 , 4.810-19……คลอมบ เทานน

จากการทดลองของมลลแกนนจงสรปไดวาการทหยดน ามนแตละตวมประจอสระไมเทากน แสดง

วาหยดน ามนแตละตวมอเลกตรอนแฝงอยไมเทากนและถาก าหนดให e เปนขนาดประจของอเลกตรอน ดงนนจะได

e = 1.610-1 9 คลอมบ

การทดลองเราสามารถสองดหยดน ามนไดจากกลองจลทรรศน โดยการมองผานกระจกทกลอง ดงรปท 1 จากรปเมอหยดน ามนหยดนงแสดงวาแรงลพธทหยดน ามนเปนศนย

จาก F = 0 แทนคา FE = Eq = mg

แต E = d

v

นนคอประจในหยดน ามน q = V

mgd

E

mg


และจากการทดลองของ Thomson จะไดอตราสวนประจตอมวลอเลกตรอน

m

q = 1.76 1011

m = 111076.1q

แทนคา q จะได m = 11

19

1076.1106.1

และจาก q/M ของไฮโดรเจน จะได

M

q = 9.57107

M = 71057.9

q

แทนคา q จะได M = 7

19

1057.9

106.1

นนคอจากการทดลองของ Thomson และ Milikan ท าใหเราสามารถหาคาประจและมวลของอเลกตรอนและโปรตอนได

มวลอเลกตรอน m = 9.110-3 1 กโลกรม

มวลของไฮโดรเจน M = 1.6710-27 กโลกรม

สรป การหาคาประจของอเลกตรอนในหยดน ามนโดยวธการทดลองของ Milikan จะไดประจของอเลกตรอนมคาเทากบ ห. ร. ม. ของประจอสระในหยดน ามนทไดจากการทดลองหลายๆ ครง


. คาประจไฟฟาของอเลกตรอนทไดจากการทดลองของมลลแกน มคาเทาใด

qE = mg ใชหรอปาว ละ

จงบอกหลกการส าคญทมลลแกนใชในการทดลอง

อมมม ตอบไงดนะ

ลองทดสอบความ

เขาใจกนกอนนะจะ

1.6 x 10 -19 1.76 x 10 11



มวลของอเลกตรอน ทไดจากการทดลอง ของมลลแกนมคาเทาใด

มวลของโปรตอน ทไดจากผลการทดลองของมลลแกน มคาเทาใด

1.6 x 10 -27 9.1 x 10 -31


จงเขยนแผนภาพแสดงโมเดลเชงเสนในการทดลองหยดน ามนของมลลแกน พรอมทงบอกรายละเอยดในสวนทส าคญของการทดลอง

เขยนไดแนๆเลย



ลองมาฝกท าโจทยกนกอน

วธท า เขยนรปตามขอมลโจทยแลวค านวณหาคาทตองการจากรป เนองจากหยดน ามนหยดนง จะได F = 0 แทนคา Eq = mg 12,000810-19 = mg mg = 9.610-15 N

หยดน ามนหนก = 9.610-15 นวตน ตอบ

ตวอยางท 1 ในการทดลองของอเลกตรอนพบวาหยดน ามนหยดหนงลอยนงไดระหวางแผนโลหะขนาน 2 แผน ซงหางกน 0.8 ซม. โดยมสนามไฟฟาระหวางแผน ท าใหเกดสนาม 12,000 โวลต/เมตร ถาหยดน ามนมประจไฟฟา 8 10-19 คลอมบหยดน ามน หนกกนวตน


แนวคด ประจทงหมด เกดจาก จ านวนตวอเลกตรอน คณกบ ประจในอเลกตรอน 1 ตว ให n แทนจ านวนตวของอเลกตรอน และ e แทนจ านวนประจของอเลกตรอน 1 ตว ดงนน วธท า ประจอเลกตรอน 1.6 x 10 -19 คลอมบ จะม 1 ตว

ประจอเลกตรอน 4.8 x 10 21 คลอมบ จะม ตว อเลกตรอนมจ านวน 3 x 1040 ตว

214.8 10

191.6 10

ตวอยางท 2 ถามอเลกตรอน 4.8 x 10 21 คลอมบ จะมอเลกตรอน จ านวนเทาใด

งายมากเลย

Q = ne


ลองท าโจทยวดความสามารถกน

ในการทดลองของมลลแกน ใชแผนตวน าขนานหางกน 1 เซนตเมตร ท าใหเกดสนามไฟฟาสม าเสมอตามแนวดง ถาตองการใหหยดน ามน ทมประจไฟฟาเปนสบเทาของประจอเลกตรอน และมมวล 4.0x10–14 กโลกรม ลอยนงอยระหวางแผนตวน าขนานน ความตางศกยระหวางแผนตวน าขนานตองเปนกโวลต ตอบ……………………………………………………….

ในการทดลองหยดน ามนของมลลแกน พบวาถาตองการ

ใหหยดน ามนซงมมวล 4.8×10-15 กโลกรม ลอยนงอย

ระหวางแผน โลหะ 2 แผน ซงวางขนานหางกน 1.0 เซนตเมตร ตองใชความตางศกยระหวางแผนโลหะ 300 โวลต หยดน ามนหยดนจะม อเลกตรอนเกาะอยกตว ตอบ....................................................................

ในการทดลองของมลลแกนเมอท าใหหยดน ามนมวล 1.6 x 10–14 กโลกรม ลอยหยดนงระหวางแผนโลหะขนานซงวางหางกน 1 ซม. โดยแผนบนมศกยไฟฟาสงกวาแผนลางเทากบ 392 โวลต ถาความเรงเนองจากแรงดงดดของโลกเทากบ 9.8 m/s2 และอเลคตรอนมประจ 1.6x10–19 คลอมบ จงค านวณหาวาหยดน ามนนมอเลคตรอนแฝงอยกตว ตอบ....................................................................

งง


เอาละ ไดเวลาทดสอบความสามารถกนแลว

กลบไปท าโจทย ในหนา 16 กนไดเลย

เตรยม อะไรบางนะ

สตร qvB = qE

q = V

mgd

E

mg

คาตาง ๆ ทตองร เชน g = 9.8 m/s2 ประจอเลกตรอน q = 1.6 x 10-19 C

มวลอเลกตรอน me = 9.1x 10-31 kg มวลโปรตอน mp = 1.6 x 10-27 kg

ท าไดอยแลว


แบบทดสอบหลงเรยน ฟสกสอะตอม เรอง การทดลองของทอมสน และการทดลองของมลลแกน

ค าชแจง โปรดเลอกค าตอบทถกตองทสดลงในกระดาษค าตอบ ........................................................................

1. จากการทดลองของทอมสนและคณะท าใหทราบวา อเลคตรอนเปนองคประกอบหนงของอะตอม และสามารถค านวณหาคา ประจตอหนวยมวลของอเลคตรอนในอะตอมได คาเทาใด ก. 9.1 x 10-31 คลอมบ/กโลกรม ข. 1.6 x 10-19 คลอมบ/กโลกรม ค. 1.76 x 1011 คลอมบ/กโลกรม ง. 1.6 x 10-27 คลอมบ/กโลกรม

2. จากการทดลองของครกส จงใหเหตผลวา เพราะเหตใดรงสแคโทด จงเปนเสนโคงใน สนามแมเหลก

ก. รงสแคโทดมสภาพเปนกลางทางไฟฟา ข. รงสแคโทดเปนอนภาคทมประจไฟฟา ค. รงสแคโทดเปนอนภาคทมสารแมเหลก ง. รงสแคโทดเปนคลนแมเหลกไฟฟา

3.จากการทดลองของทอมสน พบวาเมอน าสนามไฟฟาทพอดใสเขาไป พบวา รงสแคโทดซงเดมวงเปนเสนโคงกลบวงเปนเสนตรงได ทเปนเชนนเพราะเหตใด

จ. แรงเนองจากสนามแมเหลก เทากบแรงเนองจากสนามความโนมถวง ฉ. แรงเนองจากสนามไฟฟาเทากบแรงเนองสนามความโนมถวง ช. แรงเนองจากสนามแมเหลกเทากบแรงเนองจากสนามไฟฟา ซ. แรงเนองจากประจไฟฟาเทากบแรงเนองจากการเหวยงตว

4. อเลกตรอนมวล ประจ เคลอนทเปนทางโคงรศม ในทศตงฉากกบสนามแมเหลก แตถาตองการท าใหเคลอนทเปนทางตรงตองใสสนามไฟฟาขนาดเทาใด ในทศตงฉากกบทงทศของสนามแมเหลกและทศการเคลอนทของอเลกตรอน

ก. ข.

ค. ง. 5.ในการทดลองของทอมสนเมอเรงอเลกตรอนดวยความตางศกย 12.5 โวลต อเลกตรอนผานสนามแมเหลก 1.5×10-3 T ซง อยระหวางแผนคขนานหางกน 1 เซนตเมตร และมความตางศกย 30 โวลต อเลกตรอนจะเคลอนทเปนเสนตรง จงหาคา ประจตอมวลของอเลกตรอนในหนวยคลอมบตอกโลกรม ก. 1.6×1011 ข. 1.7×1011 ค. 1.76×1011 ง. 1.8×1011


6. ในการทดลองของมลลแกน เมอหยดน ามนอยในสภาพสมดลกบสนามไฟฟาทใสเขาไป หยดน ามนควรอยในสภาพใด

ก. เคลอนทลงดวยความเรวคงท ข. เคลอนทลงดวยความเรงคงท ค. เคลอนทลงดวยความเรวเพมขน ง. อาจจะลงหรอขนอยกบชนดประจ

7. อนภาคมวล ประจเปนบวก เคลอนทภายใตแรงโนมถวง และแรงไฟฟาจากสนามไฟฟา ซงชขนในแนวดง ถาอนภาคตกดวยความเรง จงหาคาของประจของอนภาค

ก ข .

ค. ง. 8. เมอยงอเลคตรอนความเรว 3x107 m/s พงเขาตดตงฉากกบสนามแมเหลกความเขม 0.001 เทสลา ท าใหอเลคตรอนเคลอนเปนวงกลมรศม 0.2 เมตร จงหาคาประจตอมวลของอเลคตรอน ก. 1.77 x1011 C/kg ข. 1.50×1011 C/kg ค. 2.0 x 107 C/kg ง. 1.76 x 1019 C/kg 9. ในการทดลองวดอตราสวนประจตอมวลของอเลกตรอนของทอมสน แผนโลหะทใชเบยงเบนอเลกตรอนหางกน 0.8 ซม. และความตางศกยระหวางแผนทงสองเทากบ 345. 6 โวลต พบวาเพอทจะใหอเลกตรอนวงเปนเสนตรงในระหวางแผนโลหะทงสองจะตองเสรมสนามแมเหลกความเขม 0.002 เทสลา ตงฉากกบสนามไฟฟาและเมอตดสนามไฟฟาออก อเลกตรอนจะวงเปนเสนโคงของวงกลม ซงมรศมความโคงเทากบ 6.0 ซม. อตราเรวของอเลกตรอนคอ

ก. 1.5 x107 เมตร / วนาท ข. 1.5 x 1010 เมตร/วนาท ค. 2.16 x 1015 เมตร/วนาท ง. 2.16 x 107 เมตร/วนาท

10.หยดน ามนมจ านวนอเลกตรอนมากกวาจ านวนโปรตอนอย 10 ตว มมวล 1.6x10–15 kg ลอยแขวนอยระหวางแผนประจในเครองทดลองของมลลแกนซงมความตางศกย 100 โวลต ระยะหางระหวางขวไฟฟา 1 เซนตเมตร จงหาประจของอเลกตรอน 1 ตว ก. 1.6 x 10-27 C ข. 1.6x10–19 C ค. 9.1 x 10-31 C ง. 1.76 x 10-19 C


กระดาษค าตอบ ความรเรองการทดลองของครกส และการทดลองของทอมสน

ชอ..............................................................เลขท.................ชน.....................

ทดสอบกอนเรยน ทดสอบหลงเรยน ขอ ค าตอบ คะแนน ขอ ค าตอบ คะแนน

1 ก 1 ค 2 ค 2 ข 3 ค 3 ค 4 ก 4 ก 5 ข 5 ข 6 ข 6 ก 7 ง 7 ง 8 ก 8 ข 9 ง 9 ง

10 ข 10 ง รวม รวม

ถกกนหมดเลยใชไหม กเกงกนทงนนเลย


เอกสารอางอง กรมวชาการ, กระทรวงศกษาธการ. หนงสอเรยนสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตมฟสกส เลม 3. กรงเทพมหานคร. โรงพมพครสภาลาดพราว. 2545. ปวสา เชอหมอ. การผลตสอสงพมพ. กรงเทพ : ส านกพมพศนยสงเสรมวชาการ,2550. สนนทา สนทรประเสรฐ. การสรางสอการสอนและนวตกรรมการเรยนรส..การพฒนาผเรยน. ราชบร . ธรรมรกษการพมพ จ ากด. 2547.

www.pt.ac.th/ptweb/prajead/atom_struc/millikan/thomson_ex.htm www.pt.ac.th/ptweb/prajead/atom_struc/millikan/thomson_ex.htm

www.geocities.com/chemonline2000/modelatom/__10.html www.physics3.sut.ac.th/testbase/upload/HW1_physics2_2_2550.doc

http://www.pt.ac.th/ptweb/prajead/atom_struc/millikan/thomson_ex.htm

http://www.pt.ac.th/ptweb/prajead/atom_struc/millikan/thomson_ex.htm

http://www.geocities.com/chemonline2000/modelatom/__10.html

http://www.physics3.sut.ac.th/testbase/upload/HW1_physics2_2_2550.doc

Documents

จุดประสงค์การเรียนรู้ · โรงเรียนนครสวรรค์ โดยนางสุพรรณา มีมุข 3 ค