渎㠎ᐎĎ㐎ࠎĎ⌎⌎ℎĎ㈎⌎䀎⌎㔎∎ᤎ ... · ชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์ เรื่องไฟฟ้าสถิตนี้

ชดท 1 “เรองประจไฟฟา”

ชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส

เรองไฟฟาสถต ช นมธยมศกษาปท 6

นายธรวฒ กฤตยานวช

ต าแหนงคร วทยฐานะครช านาญการ

โรงเรยนนครนายกวทยาคม

ส านกงานเขตพนทการศกษามธยมศกษา เขต 7

ค ำน ำ

ชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส เรองไฟฟาสถต ชนมธยมศกษาปท 6 ไดจดท าขนเพอพฒนาการเรยนรของนกเรยนใหเกดความเขาใจในเนอหาและสามารถแกโจทยปญหาอยางเปนระบบ สงผลใหผลสมฤทธทางการเรยนดขน

ในการออกแบบจดท าชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส เรองไฟฟาสถต ชนมธยม ศกษาปท 6 ยดหลกสตรแกนกลางการศกษาขนพนฐาน พ.ศ. 2551 หลกสตรสถานศกษา หลกการแกปญหาของโพลยาและประสบการณการจดการเรยนรของผจดท า แบงเนอหาไฟฟาสถตออกเปน 5 ชด ดงน ชดท 1 เรองประจไฟฟา ชดท 2 เรองแรงระหวางประจไฟฟา ชดท 3 เรองสนามไฟฟา ชดท 4 เรองศกยไฟฟา ชดท 5 เรองความจไฟฟา

หวงวาชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส เรองไฟฟาสถต ชนมธยมศกษาปท 6 จะเปนประโยชนในการจดการเรยนร ใหนกเรยนเขาใจเนอหาและแกโจทยปญหาไดดยงขน

ธรวฒ กฤตยานวช

สำรบญ

เรอง หนำ

ค าชแจงการใชชดกจกรรมการเรยนร 1 ค าชแจงการใชชดกจกรรมการเรยนรส าหรบคร 2

ค าชแจงการใชชดกจกรรมการเรยนรส าหรบนกเรยน 3

แผนผงขนตอนการใชชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส เรองไฟฟาสถต ชนมธยมกษาปท 6 4

การแกโจทยปญหา 5

องคประกอบการแกโจทยปญหา 6

แผนผงการแกโจทยปญหา 7

ผลการเรยนร 8

จดประสงคการเรยนร 8

การวดและประเมนผลการเรยนร 8

เกณฑการใหคะแนนกจกรรมการแกโจทยปญหา (ค านวณ) 9

แบบทดสอบกอนเรยน เรองประจไฟฟา 10

เอกสารสรางความรท 1 เรองประจไฟฟา 11

กจกรรมท 1 เรองประจไฟฟา 15

เอกสารสรางความรท 2 เรองการท าใหวตถมประจไฟฟา 16

กจกรรมท 2 เรองการท าใหวตถมประจไฟฟา 21

เอกสารสรางความรท 3 เรองการค านวณประจไฟฟา 22

กจกรรมท 3 เรองการค านวณประจไฟฟา 24

แบบทดสอบหลงเรยน เรองประจไฟฟา 27

บรรณานกรม 28

ภาคผนวก 29

1

ชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส เรองไฟฟาสถต ชนมธยมศกษาปท 6 ชดท 1 เรองประจไฟฟา

1. ชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส เรองไฟฟาสถต ชนมธยมศกษาปท 6 มทงหมด 5 ชด

ประกอบดวย 1.1 ชดท 1 เรองประจไฟฟา 1.2 ชดท 2 เรองแรงระหวางประจไฟฟา 1.3 ชดท 3 เรองสนามไฟฟา 1.4 ชดท 4 เรองศกยไฟฟา 1.5 ชดท 5 เรองความจไฟฟา

2. ชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส เรองไฟฟาสถต ชนมธยมศกษาปท 6 ชดนเปนชดท 1 เรองประจไฟฟา ประกอบดวย 2.1 ค าชแจงการใชชดกจกรรมการเรยนร

2.2 ค าชแจงการใชชดกจกรรมการเรยนรส าหรบคร 2.3 ค าชแจงการใชชดกจกรรมการเรยนรส าหรบนกเรยน 2.4 แผนผงการใชชดกจกรรมการเรยนร 2.5 การแกโจทยปญหา 2.6 องคประกอบการแกโจทยปญหา 2.7 แผนผงการแกโจทยปญหา 2.8 ผลการเรยนร 2.9 จดประสงคการเรยนร 2.10 การวดและประเมนผลการเรยนร

2.11 เกณฑการใหคะแนนกจกรรมการแกโจทยปญหา 2.12 แบบทดสอบกอนเรยน 2.13 เอกสารสรางความร 2.14 กจกรรม 2.15 แบบทดสอบหลงเรยน 2.16 บรรณานกรม 2.17 ภาคผนวก

การใชชดกจกรรมการเรยนรค ำชแจง

2


1. ชดกจกรรมการเรยนรชดนเปนชดท 1 เรองประจไฟฟา 2. กอนจดกจกรรมการเรยนรใหครชแจงขนตอนการจดกจกรรมการเรยนร การแกโจทยปญหา การวดและประเมนผล 3. การจดกจกรรมการเรยนร มขนตอนดงน 3.1 ใหนกเรยนท าแบบทดสอบกอนเรยน 3.2 ครน าเขาสบทเรยน

3.3 ใหนกเรยนศกษาเอกสารสรางความร 3.4 ใหนกเรยนท ากจกรรม 3.5 ครและนกเรยนรวมกนเฉลยกจกรรม 3.6 ครใหความรเพมเตม 3.7 ใหนกเรยนท าแบบทดสอบหลงเรยน 3.8 ครและนกเรยนรวมกนเฉลยแบบทดสอบหลงเรยน 3.9 ครและนกเรยนรวมกนสรป

การใชชดกจกรรมการเรยนรส าหรบครค ำชแจง

3


1. ชดกจกรรมการเรยนรชดนเปนชดท 1 เรองประจไฟฟา 2. การท าชดกจกรรมการเรยนร ใหปฏบตดงน 2.1 ศกษาค าแนะน าการใชชดกจกรรมการเรยนรใหเขาใจและปฏบตตามอยางเครงครด 2.2 ท าแบบทดสอบกอนเรยน โดยไมตองกงวลวาจะท าผดหรอถก 2.3 ศกษาเนอหาจากเอกสารสรางความร ใหเขาใจ 2.4 ท ากจกรรม

2.5 ตรวจค าตอบ 2.6 ท าแบบทดสอบหลงเรยน 2.7 ตรวจค าตอบแบบทดสอบหลงเรยน 2.8 มความซอสตยตอตนเอง ไมควรเปดดเฉลยกอน

การใชชดกจกรรมการเรยนรส าหรบนกเรยน

ค ำชแจง

4


อานค าชแจงการใชชดกจกรรม

ท าแบบทดสอบกอนเรยน

ศกษาเอกสารสรางความร

ท ากจกรรม

ท าแบบทดสอบหลงเรยน

ผานเกณฑ

ใช

ท าชดกจกรรมการเรยนรชดตอไป

ไมใช

5


การเรยนวชาฟสกส นอกจากตองท าความเขาใจในเนอหาวชาแลว ยงตองสามารถแกโจทยปญหา เพอหาคาของปรมาณตางๆไดดวย การแกโจทยปญหาฟสกสจะมวธทคลายๆกน ตางกนบางทรายละเอยด ในทนจะขอเสนอขนตอนการแกโจทยปญหาฟสกส ดงน

1. วเคราะหโจทย อานโจทยปญหา ท าความเขาใจแลววเคราะหใหไดวาโจทยบอกอะไร โจทยถามอะไร มเงอนไขหรอก าหนดสถานการณไวอยางไร เขยนใหอยในรปของสญลกษณและหนวยในระบบเอสไอ บางปญหาอาจตองเขยนรปประกอบเพอเปนแนวทางในการวางแผนแกปญหา ประกอบดวย 1.1 ขอมลทโจทยบอก 1.2 ขอมลจากเงอนไข/สถานการณ 1.3 สงทโจทยถาม 1.4 รปประกอบ (หากจ าเปน)

2. วางแผนแกปญหา น าขอมลทไดจากการวเคราะหโจทยปญหามาใชวางแผนแกปญหา เพอหาค าตอบในสงทโจทยถาม ขนตอนนตองใชความรความเขาใจ หลกการ นยาม ทฤษฎ กฎ สตรหรอองคความรใดๆ ในการแกปญหาหากปญหาไมซบซอนใชสตรเดยวกสามารถแกปญหาได หากปญหาซบซอนอาจตองใชหลายขนตอนในการแกปญหา ผลทไดในขนตอนน ไดแก 2.1 หลกการ/นยาม/ทฤษฎ/กฎ/สตร 2.2 ขนตอนการแกปญหา

3. ด าเนนการแกปญหา แกปญหาตามวธการหรอขนตอนตามทไดวางแผนไววาจะใชหลกการ ทฤษฎ กฎ สตร หรอองคความรใดๆและมขนตอนการแกปญหาตามล าดบอยางไร ผลทไดคอค าตอบ มขนตอน ดงน 3.1 เขยนสตร/สมการ 3.2 แทนคาตวแปร 3.3 ค านวณ 3.4 ตอบ

4. ตรวจค าตอบ เมอไดค าตอบตามขนตอนท 3 แลวเพอความถกตองจงตองมการตรวจค าตอบ โดยพจารณาความถกตองขององคประกอบ ดงน 4.1 ความถกตองของค าตอบ 4.2 ความถกตองของหนวย

การแกโจทยปญหา

6


ชดกจกรรมการเรยนรวชาฟสกส เรองไฟฟาสถตน ใชองคประกอบในการแกโจทยปญหา ดงน

1. ขอมล ไดจากการวเคราะหโจทย ประกอบดวยขอมลทโจทยบอก สงทโจทยถาม ขอมลทได จากเงอนไขหรอสถานการณ หรอแผนภาพทเขยนขนเพอใชประกอบการวางแผนแกปญหา

2. แนวคด ไดจากการวางแผนแกปญหาใชความรความเขาใจ หลกการ นยาม ทฤษฎ กฎ สตร หรอองคความรใดๆ อาจใชขนตอนเดยวหรอหลายขนตอนเพอใหไดมาซงค าตอบ

3. วธท า เปนขนตอนน าแนวคดมาค านวณหาค าตอบ

4. ตอบ เขยนตอบใหไดใจความสมบรณ และถกตองทงตวเลขค าตอบและหนวย

องคประกอบการแกโจทยปญหา

7


วเคราะหโจทย

ขอมล

- โจทยบอก

- โจทยถาม

-

- เขยนรป (หากจ าเปน)

วางแผนแกปญหา

แนวคด

- ใชนยาม, กฎ, สตร

ทฤษฎ, ฯลฯ

- ขนตอนแกปญหา

วธท า

- เขยนสตร, สมการ

- แทนคาตวแปร

- ค านวณ

- ไดค าตอบ

ด าเนนการแกปญหา

ตอบ

- ตรวจค าตอบ

- ตรวจหนวย

ตรวจค าตอบ

แผนผงการแกโจทยปญหา

8


อธบาย และสรปองคความรเกยวกบอนภาคไฟฟา ประจไฟฟา การท าใหวตถมประจไฟฟา การค านวณหาขนาดของประจไฟฟาและปรมาณทเกยวของ

1. ระบชนดและคณสมบตของอนภาคไฟฟาได 2. อธบายหลกการและวธการท าใหวตถมประจไฟฟาได 3. ค านวณหาขนาดของประจไฟฟาและปรมาณทเกยวของได 4. มความมงมนในการท างาน

ความรความเขาใจ และทกษะการค านวณ

9


องคประกอบ คะแนน เกณฑการใหคะแนน 1. ขอมล - การวเคราะหโจทย

1.0 เปลยนปรมาณเปนสญลกษณและใสหนวยถกตองทกปรมาณ 0.5 เปลยนปรมาณเปนสญลกษณและใสหนวยถกตองไมครบ 0 ไมเขยนตอบ หรอเปลยนปรมาณเปนสญลกษณไมถกตองเลย

2. แนวคด - การวางแผนแกปญหา

1.5 เลอกสตร สมการหรอหลกการทใชในการแกปญหาไดถกตอง 0 เลอกสตร สมการหรอหลกการทใชในการแกปญหาไมถกตอง

3. วธท า - การด าเนนการแกปญหา

1.5 แทนคาตวแปรในสตรและค านวณไดถกตอง 1.0 แทนคาตวแปรในสตรถกตอง แตค านวณไมถกตอง 0 ไมเขยนตอบ หรอแทนคาตวแปรในสตรและค านวณไมถกตอง

4. ตอบ - การตรวจค าตอบ

1.0 ค าตอบ และหนวยถกตองชดเจน 0.5 ค าตอบถก แตหนวยไมถก 0 ไมตอบ หรอค าตอบและหนวยไมถกตองเลย

เกณฑการใหคะแนนกจกรรมการแกโจทยปญหา (ค านวณ)

10


ก.

ข.

ค.

ง.

ค าชแจง 1. แบบทดสอบชดนเปนแบบชนดเลอกตอบ 4 ตวเลอก จ านวน 10 ขอ 2. ใหนกเรยนกาเครองหมาย X ทบตวอกษรของตวเลอกทถกทสดเพยงตวเลอกเดยว 3. ใหเวลาในการท าแบบทดสอบ 20 นาท 1. อนภาคขอใดเปนกลางทางไฟฟา ก. โปรตอน ข. อเลกตรอน ค. นวตรอน ง. ควารก

2. วตถทมประจบวกกบวตถทมประจลบเมอน ามาวางใกลๆกน จะเกดแรงกระท าตามขอใด ก. แรงดดกน ข. แรงผลกกน ค. ไมมแรงกระท ากน ง. แรงดดหรอผลก

3. จากรป ขอใดคอแรงทประจ 1Q กระท ากบ 3Q

4. โปรตอนเกดจากการรวมของควารก ตามขอใด ก. u+u+u ข. u+d+d ค. u+u+d ง. d+d+d

5. จากรป โลหะทรงกระบอกเปนกลางทางไฟฟา อยบนฐานทเปนฉนวน น าประจบวกขนาดเทากนมาใกลปลายทงสองขางพรอมกน หางจากปลายเทากน การกระจายของประจขอใดกลาวถกตอง

ก. A และ C เปนกลาง B เปนบวก ข. A และ C เปนลบ B เปนกลาง ค. A และ C เปนลบ B เปนบวก ง. A และ C เปนบวก B เปนลบ

6. ถาตองการใหอเลกโทรสโคปมประจบวก ควรมขนตอนในการกระท าอยางไร 1) น าวตถทมประจบวกเขาใกลจานโลหะ 2) น าวตถทมประจลบเขาใกลจานโลหะ 3) ตอสายดนกบจานโลหะ 4) ดงวตถทมประจออก 5) ดงสายดนออก ก. 1), 3), 4), 5) ข. 1), 3), 5), 4) ค. 2), 3), 4), 5) ง. 2), 3), 5), 4)

7. ลกพท มประจไฟฟา –3.2 x 10-16 C อเลกตรอนกระจายอยทผวลกพทกตว ก. 200 ตว ข. 2,000 ตว ค. 20,000 ตว ง. 200,000 ตว

8. อะตอมทสญเสยอเลกตรอนไป 1 ตว จะมประจไฟฟาเปนไปตามขอใด ก. +e ข. -e ค. +2e ง. -2e

9. วตถหนงสญเสยอเลกตรอนไป 2,500 ตว วตถน มประจไฟฟาชนดใด และมขนาดกคลอมบ ก. -, 2.5 x 10-16 C ข. +, 3.0 x 10-16 C ค. -, 3.5 x 10-16 C ง. +, 4.0 x 10-16 C 10. วตถ A มประจ -8.0 × 10- 6 C แสดงวาวตถ A มอเลกตรอนกอนภาค ก. 5.0 x 107 ข. 5.0 x 1013

ค. 5.0 x 1019 ง. 5.0 x 1025

**********************************************

11


การคนพบประจไฟฟา ทาลส (Thales) นกปราชญชาวกรกเปนผคนพบประจไฟฟาโดยการน าแทงอ าพนมาถดวยผาขนสตว จะท าใหเกดประจไฟฟาทแทงอ าพนและสามารถดดวตถเบาๆ ได เชน ฟาง ขนนก ดร.กลเบรต (Dr. Gilbert) พบวามวตถหลายชนดเมอถกนแลวจะมผลเชนเดยวกน และเรยกอ านาจทเกดขนนวา electricity ซงมาจาก ภาษากรก คอ electron ทแปลวา อ าพน เบนจามน แฟรงคลน (Benjamin Franklin) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ ไดท าการทดลองทางไฟฟา อนเลองชอเมอป ค.ศ.1752 โดยผกกญแจโลหะทสายวาวขณะฝนตก เพอพสจนวาฟาผาเปนปรากฏการณทาง ไฟฟา ท าใหไดวธปองกนความเสยหายของทรพยสนจากฟาผา ดวยการตดตงสายลอฟาบนหลงคา เบนจามน แฟรงคลน เปนคนแรกทจ าแนกชนดประจไฟฟาเปน ประจไฟฟาบวกและประจไฟฟาลบ

อนภาคไฟฟา (Electric Particle) อะตอม (Atom) อะตอม ประกอบดวยนวเคลยส (Nucleus) นวเคลยสประกอบดวยอนภาคพนฐานสองชนด คอ โปรตอน (Proton) มประจไฟฟาเปนบวก และนวตรอน (Neutron) ไมมประจไฟฟา ตอจากนวเคลยส เปนทวางและตอจากทวางมอเลกตรอน (Electron) มประจไฟฟาเปนลบโคจรอยโดยรอบเปนชนๆ

ทมา : http://www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx?NewsID=9560000049761

ปกตอะตอมเปนกลางทางไฟฟา คอ มจ านวนโปรตอนเทากบจ านวนอเลกตรอน เมออะตอมสญเสยอเลกตรอนท าใหอะตอมนนมประจบวกมากกวาประจลบ จงมประจไฟฟาสทธเปนบวก เมออะตอมไดรบอเลกตรอนท าใหอะตอมนนมประจลบมากกวาประจบวก จงมประจไฟฟาสทธเปนลบ

รปท 2 อะตอมสญเสยอเลกตรอนมประจเปนบวก รปท 3 อะตอมไดรบอเลกตรอนมประจเปนลบ

รปท 1 อะตอม

12


ควารก (Quark)

ปจจบนเปนททราบกนดวา อนภาคโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน ไมใชอนภาคทเปนองคประกอบยอยทสดทเรยกวา อนภาคมลฐาน (Fundamental Particles) เนองจากอนภาคดงกลาว ประกอบขนมาจากอนภาคยอยอกชนดหนง เรยกวา ควารก (Quark)

ในปจจบนมการคนพบควารกทงหมด 6 ชนด ไดแก 1. up 2. down 3. top 4. bottom 5. charm 6. strange

หากก าหนดใหคาประจไฟฟาของโปรตอนเปน +1 และคาประจไฟฟาของอเลกตรอนเปน -1 คาประจไฟฟาของควารกทง 6 ชนด มคาดงตารางตอไปน

ตารางท 1 ควารก

ควารก สญลกษณ ประจไฟฟา

up u +3

2

Down d -3

1

Top t +3

2

bottom b -31

charm c +32

strange s -3

1

ในธรรมชาตไมสามารถพบควารกอสระ เนองจากมนมกจะรวมกลมกนโดยมกลออน (Gluon) ซงเปนอนภาคอกชนดหนงคลายกาวเชอมควารกเขาดวยกน การรวมกนของควารกจะท าใหเกดอนภาคชนดใหมขนมา เชน โปรตอน นวตรอน เปนตน

สมบตของควารก อกประการหนงเรยกวา ส (Colour) เปนชอเรยกประจทางแรงนวเคลยร แบบเขม ม 3 ชนด ไดแก สแดง สเขยว และสน าเงน

ถาน าเอาประจของแรงนวเคลยรแบบเขมทงสามชนดมารวมกน จะท าใหไดประจรวมไมมส ในท านอง เดยวกบการน าเอาประจของแรงทางไฟฟา ชนดบวกและลบมารวมกน ซงจะไดประจรวมเปนศนย

13


กฎธรรมชาตของแรงนวเคลยรแบบเขม คอ สภาวะทเสถยรตองมประจไมมส ดงนน ควารกทมส ตางกนจงมกจะรวมตวกนเพอเปนอนภาคใหมทไมมส ดงตวอยางตอไปน

โปรตอน ประกอบดวย ควารก 3 ตว ดงรป

1. Up มประจไฟฟาเปน + 32


3. Down มประจไฟฟาเปน - 31

รปท 6 สวนประกอบของโปรตอน ประจไฟฟารวมของโปรตอน = +1

รปท 4 สวนประกอบของโปรตอน

ทมา : https://th.wikipedia.org/wiki/โปรตอน

นวตรอน ประกอบดวย ควารก 3 ตว ดงรป




รปท 7 สวนประกอบของนวตรอน ประจไฟฟารวมของนวตรอน = 0

รปท 5 สวนประกอบของนวตรอน

ทมา : https://th.wikipedia.org/wiki/นวตรอน

14


ประจไฟฟา เมอน าวตถสองชนดมาถกนตางมอ านาจดดของเบาๆได แสดงวาวตถทงสองตางมประจไฟฟาเกดขน และเมอวตถนนๆ หมดอ านาจไฟฟาแลว (ไมสามารถดดวตถเบาๆได) เรยกวตนนๆวาเปนกลางทางไฟฟา

นกวทยาศาสตรไดเสนอแนะกฎเกยวกบประจไฟฟาไว ดงน

1. ประจไฟฟาม 2 ชนด คอ 1.1 ประจไฟฟาบวก (Positive Charge) หรอเรยกสนๆวาประจบวก เปนประจทเกดบนแทงแกว เมอถดวยผาไหม 1.2 ประจไฟฟาลบ (Negative Charge) หรอเรยกสนๆวาประจลบ เปนประจทเกดบนแทงอ าพน เมอถดวยผาขนสตว

2. แรงกระท าระหวางประจไฟฟา แบงได 2 ชนด คอ

2.1 แรงดด (Attractive Force) เปนแรงกระท าระหวางประจตางชนดกน

รปท 6 แรงระหวางประจตางชนดกน

2.2 แรงผลก (Repulsive Force) เปนแรงกระท าระหวางประจชนดเดยวกน

รปท 7 แรงระหวางประจชนดเดยวกน

1Q2Q

12F21F

1Q 2Q

1Q 2Q

12F21F

12F21F

15


ค าสง ใหนกเรยนเตมขอความในชองวาง 1. นกวทยาศาสตรคนแรกทจ าแนกชนดของประจไฟฟาเปนบวกกบลบ คอ .....................................................

2. ผคนพบอ านาจไฟฟาจากการขดสคนแรก คอ ...................................................................................... .........

3. วตถทเปนกลางทางไฟฟาสามารถดดวตถทมประจไฟฟาลบไดหรอไม .................................................... ......

4. ประจชนดเดยวกนมแรง ................... ซงกนและกน และประจตางชนดกนมแรง .................. ซงกนและกน

5. อนภาคทมประจไฟฟาเปน -1.6 x 10-19 คลอมบ คอ ...................................................................................

6. อนภาคในนวเคลยสของอะตอมมประจไฟฟาเปนบวก ลบ หรอ ศนย ..........................................................

7. อะตอมปกตจะมจ านวนอเลกตรอนกบโปรตอนเทากนหรอไม ......................................................................

8. โปรตอนประกอบดวยควารก 3 ตว คอ ......................................................................................... ................

9. ควารกทมประจไฟฟาเปน +2/3 ไดแก .........................................................................................................

10. ประจสของควารกม 3 ส ไดแก .......................................................................................... .........................

16


วตถใดมอ านาจไฟฟา (Electricity) แสดงวามประจไฟฟาบวกสทธ หรอประจไฟฟาลบสทธบนวตถนน

การท าใหวตถมประจท าได 3 วธ

1. โดยการขดส น าวตถตางชนดทเปนคทเหมาะสมมาถกนแลวจะมประจไฟฟาบนผวของวตถ แตละ คและประจไฟฟาทเกดขนบนผวของวตถคหนงๆ จะเปนประจไฟฟาคนละชนดกนเสมอ

รปท 8 คนสวมรองเทาหนงเดนบนพรม

ทมา : http://www.rmutphysics.com/charud/oldnews/42/static/charge.htm

บญชของวตถทท าใหเกดประจไฟฟาโดยการขดส

รปท 9 ผาขดสกบอ าพน

ทมา : http://weerajit14.blogspot.com/

1. ขนสตว 11. แกวผวขรขระ 2. ขนแกะหรอสกหลาด 12. ผวหนง 3. ไม 13. โลหะตางๆ 4. เชลแลค (shellac) 14. ยางอนเดย (India rubber) 5. ยางสน 15. อ าพน 6. ครง 16. ก ามะถน 7. แกวผวเกลยง 17. อโบไนต (ebonite) 8. ผาฝายหรอส าล 18. ยาง Gutta-percha 9. กระดาษ 19. ผาแพร Amalgamated 10. ผาแพรเลยน 20. เซลลลอยด (Celluloid)

17


2. โดยการสมผส น าวตถทมประจไฟฟาอยแลวสมผสกบวตถทเปนกลาง จะเกดการถายเทประจไฟฟาระหวางวตถทงสอง และในทสดวตถทงสองตางมประจไฟฟาชนดเดยวกนและจะหยดถายเทเมอวตถทงสองมศกยไฟฟาเทากน

รปท 11 การท าใหวตถมประจลบโดยการสมผส

3. โดยการเหนยวน า 3.1 เหนยวน าแลวตอสายดน

รปท 12 การท าใหวตถมประจลบโดยการเหนยวน าแลวตอสายดน

น าวตถ A มประจไฟฟาเปนบวกไปสมผสตวน า B ซงเปนกลาง ตวน า A จะดงอเลกตรอนจ านวนหนง จาก B ท าใหไฟฟาบวกบนผว A ลดลงและบนผว B ปรากฏประจไฟฟาบวกขน ดงรปท 10

น าวตถ A มประจไฟฟาเปนลบไปสมผสตวน า B ซงเปนกลาง อเลกตรอนทเกนอยบนผวของ A จะเคลอนทเขาสผว B ท าใหผวของ B มจ านวนอเลกตรอนเกน ดงรปท 11

รปท 10 การท าใหวตถมประจบวกโดยการสมผส

18


น าวตถ A ซงมประจไฟฟาบวกมาไวใกลตวน าทรงกลมซงเปนกลาง อ านาจไฟฟาจากวตถ A ท าใหประจไฟฟาบนทรงกลม B แยกออกจากกนเนองจากการผลกและดดของประจโดยประจไฟฟาลบจะอยบนผวดานทอยใกลวตถ A ประจไฟฟาบวกอยบนผวดานทอยไกลวตถ A ขณะนวตถ B ยงคงเปนกลางทางไฟฟา ดงรปท 12 (ก)

ใชนวแตะผวทรงกลม B ตรงดานทมประจไฟฟาบวกอยหรอตอสายดนประจไฟฟาลบหรออเลกตรอน จากพนดนจะเคลอนทไปตามสายดนหรอลวดโลหะแลวรวมกบประจไฟฟาบวกจนผวดานนของ B เปนกลางทางไฟฟาท าใหในขณะนบนผวทรงกลม B มแตประจไฟฟาลบ ดงรปท 12 (ข)

ใหวตถ A อยทเดม ในขณะเดยวกนกตดสายดนจะปรากฏประจไฟฟาลบอยบนผวทรงกลม B ตรง- บรเวณเดม เพราะถกประจไฟฟาบวกดดไว ดงรปท 12 (ค)

เมอน าวตถ A ออกไปจากทรงกลม B ประจไฟฟาลบจะผลกซงกนและกน ในทสดประจไฟฟาลบ จะกระจายทวผวทรงกลมอยางสม าเสมอ ดงรปท 12 (ง)

3.2 เหนยวน าวตถทเปนกลาง 2 ชนทแตะกนแลวแยกออกจากกน ดงรป

(ก)

(ข)

รปท 13 การท าใหวตถมประจโดยการเหนยวน าแลวแยกออกจากกน

19


อเลกโทรสโคป

อเลกโทรสโคป (Electroscope) เปนอปกรณทใชตรวจสอบวาวตถมประจไฟฟาหรอไม หรอตรวจสอบวาวตถมประจไฟฟาชนดใด โดยอาศยหลกการเหนยวน า แบงเปน 2 ชนด

1. แบบลกพท (Pith ball) เปนวตถเบา เชน โฟม ตดเปนทรงกลมเลกๆ ฉาบดวยโลหะแลวแขวนกบ ดายใหหอยตามแนวดง น าวตถทตองการตรวจสอบเขามาใกลๆลกพท ถาลกพทถกดดใหเบนเขาหาวตถนน แสดงวาวตถทน ามาตรวจสอบมประจไฟฟา

รปท 14 การตรวจสอบประจบนวตถโดยใชอเลกโทรสโคปแบบลกพท

2. แบบแผนโลหะ (Leaf electroscope) ประกอบดวยแทงโลหะดานบนตดกบจานโลหะชนดเดยวกน ปลายลางแทงโลหะมแผนโลหะบาง โดยแทงโลหะถกเสยบและยดไวภายในกลองพลาสตก หรอ ขวดแกว ดงรปท 15

รปท 15 อเลกโทรสโคปแบบแผนโลหะ

วตถทมประจไฟฟาwaahkwaahkmuj9hv

แทงโลหะ

จานโลหะ

แผนโลหะ

20


ประจไฟฟาบนอเลกโทรสโคปทไดจากการเหนยวน า จะเปนประจไฟฟาชนดตรงขามกบประจไฟฟาบนแทงวตถทมาเหนยวน าเสมอ

การท าใหอเลกโทรสโคปมประจไฟฟา

การท าใหอเลกโทรสโคปแบบแผนโลหะมประจไฟฟาเปนบวก ท าไดดงน

ขนท 1 น าแทงวตถทมประจไฟฟาลบมาจอใกลๆกบจานโลหะ ประจไฟฟาลบบนแทงวตถจะผลกประจไฟฟาลบบนแผนโลหะของอเลกโทรสโคปใหเคลอนมาอยทแผนโลหะบางทงสองแผน ท าใหแผนโลหะมแตประจไฟฟาบวกเทานน ผลคอแรงผลกระหวางประจไฟฟาลบท าใหแผนโลหะกางออก ดงรปท 16 (ก)

ขนท 2 ตอสายดนกบแผนโลหะ ขณะทวตถทมประจไฟฟาลบบนแทงวตถยงจออย ท าใหประจไฟฟาลบบนแผนโลหะบางของอเลกโทรสโคปเคลอนผานลงสพนดน เรยกวาการเอรท หรอการตอสายดน (grounding) ในขณะนแผนโลหะบางจะหบลงทนท ดงรปท 16 (ข)

ขนท 3 เอาสายดนออก ขณะทวตถทมประจไฟฟาลบบนแทงวตถยงจออย แผนโลหะบางเบายงหบอย เหมอนเดม ดงรปท 16 (ค)

ขนท 4 ดงวตถทมประจไฟฟาลบออกหางจากจานโลหะ อเลกโทรสโคปจะขาดประจไฟฟาลบ แตมประจ ไฟฟาบวกเดมอย ประจไฟฟาบวกกระจายทวอเลกโทรสโคป แรงผลกระหวางประจไฟฟาบวกจะท าให แผนโลหะ บางเบากางออกอกครง แสดงวาอเลกโทรสโคป มประจไฟฟาแลว ดงรปท 16 (ง)

รปท 16 การท าใหอเลกโทรสโคปแบบแผนโลหะมประจไฟฟาเปนบวก

21


ค าชแจง : ใหนกเรยนเตมขอความในชองวาง

1. น าวตถทสงสยเขาใกลอเลกโตรสโคปแบบลกพท ถาลกพทเบนเขาหาวตถอาจจะสรปไดวา..............................

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. ถามลกพทอย 3 ลก เมอทดลองน าลกพทเขาใกลกนทละคจนครบ 3 ค ปรากฏวาแรงกระท าระหวางลกพท ทง 3 ค เปนแรงดงดดอาจจะสรปไดวา………………………………………………………………………………………………………

3. เมอน าวตถทมประจไฟฟาชนดบวกไปเหนยวน า เพอท าใหอเลกโทรสโคปซงเดมเปนกลางใหมประจไฟฟา แลวจงน าวตถ A ซงมประจไฟฟาเขามาใกลจานโลหะ ปรากฏวาแผนโลหะของอเลกโทรสโคปกางออกมากขน วตถ A มประจเปนชนดใด............................................................................................................ ............................

4. แทงแกวถดวยแพรแลวเกดประจไฟฟาได เพราะ…………………………………………………………………………………….

5. เมอน าแผนพวซทมประจไฟฟาลบเขาใกลลกพทของอเลกโตรสโคป ปรากฏวาลกพทเคลอนทเขาหาแผนพวซ แสดงวาลกพทมประจชนดใด……………………………………………………………………………………….................................

6. ถาตองการใหอเลกโตรสโคปมประจบวก ควรมขนตอนในการกระท าเปนอยางไร………………………………………..

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

7. จากรป ถาแยก A และ B ออกจากกน แลวน า C ออกไป ผลทไดคอ………………………………………………………….

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

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

8. ตวน าทรงกลม A, B, C และ D มขนาดเทากนและเปนกลางทางไฟฟาวางตดกนตามล าดบอยบนฉนวนไฟฟาน าแทงประจไฟฟาลบเขาใกลทรงกลม D แลวแยกใหออกจากกนทละลก เรมจาก A กอนจนกระทงถง C หลงจากแยกกนแลว ประจทอยบนทรงกลมแตละลกเรยงตามล าดบจะเปนดงน……………………………………………..

9. ทรงกลมตวน าเบา A และ B มสภาพเปนกลางทางไฟฟาวางชดกนอยบนพนฉนวนเกลยง ถาใหประจชนดหนง กบทรงกลม A โดยการสมผสแลวทรงกลมทงสองจะเคลอนทอยางไร.....................................................................

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

10. ในการทดลองเกยวกบไฟฟาสถต โดยการน าวตถ 4 ชนด A, B, C, D มาถกบผาขนสตวแลวน ามาทดสอบ แรงกน ปรากฏวา A ดดกบ B, B ดดกบ C, C ผลกกบ D ถาใหวตถ A มประจเปนบวก ประจทวตถ B, C และ D เปนชนดใด ตามล าดบ............................................................................................................................. ..................

22


การค านวณหาประจไฟฟาบนวตถใดๆ

หาไดจากสตร :

เมอ Q = ขนาดประจไฟฟา มหนวยเปนคลอมบ (C) n = จ านวนอนภาคไฟฟา (อเลกตรอนหรอโปรตอน)

e = ขนาดประจของอเลกตรอน 1 อนภาค หรอขนาดประจของโปรตอน 1 อนภาค เทากบ 1.6 ×10-19 C

ตารางท 3.1 แสดงประจและมวลของอนภาคในอะตอม

ตวอยางท 1 วตถหนงสญเสยอเลกตรอนไป 50 ตว วตถนมประจไฟฟากคลอมบ อเลกตรอน 1 ตว มประจ 1.6 ×10-19 คลอมบ

ขอมล โจทยบอก : 50n , 191.6 10e C

โจทยถาม : ?Q

แนวคด

ใชสตร : Q ne

วธท า Q ne

1950 1.6 10 C

188.0 10 C

ตอบ วตถนมประจไฟฟา 8.0 x 10-18 คลอมบ

Q ne

23


ตวอยางท 2 วตถมประจไฟฟา +3.2 x 10-5 คลอมบ มอเลกตรอนมากกวาหรอนอยกวาโปรตอนเทาไร

ขอมล

โจทยบอก : 53.2 10Q C โจทยถาม : ?n เงอนไข : เนองจากประจเปน + แสดงวาวตถมจ านวนอเลกตรอนนอยกวาโปรตอน

แนวคด

หา n : จากสตร Q ne จะไดสตร Qn

e

ขอมลเพมเตม : 191.6 10e C

วธท า

Qn

e

5

19

3.2 10

1.6 10

C

C

142.0 10

ตอบ วตถมจ านวนอเลกตรอนนอยกวาโปรตอน 2.0 x 1014 ตว

24


ค าสง ใหนกเรยนแทนคาในชองวางใหสมบรณ

1. ประจไฟฟา 0.6 คลอมบมอเลกตรอนกอนภาค

ขอมล โจทยบอก : .............................Q

โจทยถาม : ?n

แนวคด


e


วธท า

Qn

e

19

0.6

1.6 10

C

C

183.75 10

ตอบ ประจไฟฟา 0.6 คลอมบ มอเลกตรอน 183.75 10 อนภาค

……………

…………………………….

….……………………………………..

……………

…………………………….

25


2. วตถหนงเสยอเลกตรอนไป 104 ตว วตถนมประจไฟฟาเทาใด

ขอมล โจทยบอก : 410n

โจทยถาม : ?Q

แนวคด ใชสตร : Q ne


วธท า

Q ne

4 1910 1.6 10 C

151.6 10 C

ตอบ วตถนมประจไฟฟา 151.6 10 คลอมบ

3. จงหาจ านวนอเลกตรอนสวนเกนทพบในบอลลนทมประจสทธ -12 µC

ขอมล

โจทยบอก : ....................Q โจทยถาม :

แนวคด


e

ขอมลเพมเตม : ...........................e

วธท า

Qn

e

8

19

1.2 10

1.6 10

C

C

107.5 10

ตอบ อเลกตรอนสวนเกนทพบในบอลลนมจ านวน 7.5 x 1010 อนภาค

………………

.….…………………..

….……………………………….

….…………………... ….……………………

…………………………

………………

………………

………………

………………

…………………………………………...

…………………………………………..

…………………………………………...

26


4. วตถ A มประจ -8.0 x 10-3 µC แสดงวาวตถ A มการรบอเลกตรอนกอนภาค

ขอมล โจทยบอก : 98 10Q C

โจทยถาม : ?n แนวคด


e


วธท า

จาก Qn

e

แทนคา 9

19

8 10

1.6 10

Cn

C

105.0 10

ตอบ วตถ A มการรบอเลกตรอน 105.0 10 อนภาค

…………………………………

…………………………

……………… ………………

………………

…………………………….

………………

….……………………………………………

27


ค าชแจง 1. แบบทดสอบชดนเปนแบบชนดเลอกตอบ 4 ตวเลอก จ านวน 10 ขอ 2. ใหนกเรยนกาเครองหมาย X ทบตวอกษรของตวเลอกทถกทสดเพยงตวเลอกเดยว 3. ใหเวลาในการท าแบบทดสอบ 20 นาท 1. วตถทมประจบวกกบวตถทมประจบวก เมอน ามา วางใกลๆกน จะเกดแรงกระท าตามขอใด ก. แรงดดกน ข. แรงผลกกน ค. ไมมแรงกระท ากน ง. แรงดดหรอผลก 2. อนภาคขอใดเปนกลางทางไฟฟา ก. ควารก ข. โปรตอน ค. อเลกตรอน ง. นวตรอน 3. โปรตอนเกดจากการรวมของควารก ตามขอใด ก. u+u+u ข. u+d+d ค. u+u+d ง. d+d+d 4. จากรป ขอใดคอแรงทประจ Q1 กระท ากบ Q3

5. ถาตองการใหอเลกโทรสโคปมประจลบ ควรมขนตอนในการกระท าอยางไร 1) น าวตถทมประจบวกเขาใกลจานโลหะ 2) น าวตถทมประจลบเขาใกลจานโลหะ 3) ตอสายดนกบจานโลหะ 4) ดงวตถทมประจออก 5) ดงสายดนออก ก. 1), 3), 4), 5) ข. 1), 3), 5), 4) ค. 2), 3), 4), 5) ง. 2), 3), 5), 4)

6. อะตอมทรบอเลกตรอนมา 1 ตว จะมประจไฟฟาเปนไปตามขอใด ก. +e ข. -e ค. +2e ง. -2e 7. จากรป โลหะทรงกระบอกเปนกลางทางไฟฟา อยบนฐานทเปนฉนวน น าประจบวกขนาดเทากนมา ใกลปลายทงสองขางพรอมกน หางจากปลายเทากน การกระจายของประจขอใดกลาวถกตอง

ก. A และ C เปนกลาง B เปนบวก ข. A และ C เปนลบ B เปนกลาง ค. A และ C เปนลบ B เปนบวก ง. A และ C เปนบวก B เปนลบ 8. ลกพท มประจไฟฟา -4.8 x 10-16C อเลกตรอนกระจายอยทผวลกพทกตว ก. 3,000 ตว ข. 3,200 ตว ค. 4,000 ตว ง. 4,800 ตว 9. วตถ A มประจ -8.0 × 10- 6 C แสดงวาวตถ A มอเลกตรอนกตว ก. 5.0 x 107 ตว ข. 5.0 x 1013 ตว

ค. 5.0 x 1019 ตว ง. 5.0 x 1025 ตว 10. วตถหนงสญเสยอเลกตรอนไป 2,500 ตว วตถน มประจไฟฟาชนดใด และมขนาดกคลอมบ ก. -, 2.5 x 10-16 C ข. +, 3.0 x 10-16 C ค. -, 3.5 x 10-16 C ง. +, 4.0 x 10-16 C **********************************************

ก.

ข.

ค.

ง.

28


เดอะ เบรน. 2550. เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส เรองไฟฟาสถต. กรงเทพฯ : โรงเรยนเดอะ เบรน.

กระทรวงศกษาธการ. 2549. หนงสอเรยนสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม ฟสกส เลม 3 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร. กรงเทพฯ : โรงพมพครสภาลาดพราว.

นรนดร สวรตน. 2549. คมอสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม, ฟสกส ม.6 เลม 1. กรงเทพฯ : บรษท ส านกพมพ พ.ศ.พฒนา จ ากด.

ธระศกด วระภาสพงษ. มปป. Physics for Entrance. กรงเทพฯ : ส านกพมพแมค จ ากด.

ผจดการออนไลน. 2556. โลกวทยาการ, หนงศตวรรษแหงโลกอะตอมของ Niels Bohr. สบคน เมอ 1 เมษายน 2558, จากhttp://www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx? NewsID=9560000049761

สกลยา พลเดช. การใชหนวยวดระบบเอสไอ (SI Unit) อยางถกตอง. วารสารกรมวทยาศาสตรบรการ, พฤษภาคม, 2555, ปท 60 ฉบบท 189.

กระทรวงศกษาธการ. 2555. คมอคร รายวชาเพมเตม ฟสกส เลม 4 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร. กรงเทพฯ : โรงพมพครสภาลาดพราว.

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล. 2557. ประจไฟฟาทเกดจากการขดส. สบคนเมอ 1 เมษายน 2558, จาก http://www.rmutphysics.com/charud/oldnews/42/static/charge.htm

วกพเดย สารานกรมเสร. 2558. นวตรอน. สบคนเมอ 19 ธนวาคม 2558, จาก https://th.wikipedia.org/wiki/นวตรอน

วกพเดย สารานกรมเสร. 2558. โปรตอน. สบคนเมอ 19 ธนวาคม 2558, จาก https://th.wikipedia.org/wiki/นวตรอน

Smart Physics Kruweerajit. 2544. ไฟฟาสถต. สบคนเมอ 1 เมษายน 2558, จาก http://weerajit14.blogspot.com/

Documents

渎㠎ᐎĎ㐎ࠎĎ⌎⌎ℎĎ㈎⌎䀎⌎㔎∎ᤎ ... · ชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์ เรื่องไฟฟ้าสถิตนี้