Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
~ 1 ~
หนวยการเรยนรท 1ไฟฟาสถต
ประจไฟฟา
ขณะเกดพายฝนฟาคะนอง ปรากฏการณทเราสามารถพบเหนไดคอ การเกดประกายแสงสวางวาบบนทองฟาทเรยกวา ฟาแลบหรอฟาผา
ปรากฏการณดงกลาว สามารถอธบายไดจากสมบตของอนภาคพนฐานทเรยกวา ประจไฟฟา (Electric Charge)
ประจไฟฟาม 2 ชนด ไดแก ประจไฟฟาบวก และประจไฟฟาลบสมบตพนฐานของประจไฟฟา คอ ประจไฟฟาจะมการตอบสนองตอ
ประจไฟฟาอนๆ ทอยใกลเคยง โดยลกษณะของการตอบสนองจะขนอยกบชนดของประจไฟฟานนๆ
คำาถามเพมเตม 1. หากนำาประจบวกตวหนงมาวางใกลๆ กบประจบวกอกตวหนง
ประจไฟฟาทงสองจะเกดการตอบสนองซงกนและกนอยางไรตอบ ....................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
นกเรยนทราบหรอไมวาปรากฏการณฟาแลบหรอฟาผาเกดขนไดอยางไร
~ 2 ~
2. หากนำาประจลบตวหนงมาวางใกลๆ กบประจลบอกตวหนง ประจไฟฟาทงสองจะเกดการตอบสนองซงกนและกนอยางไรตอบ ....................................................................................................................................................
3. หากนำาประจลบตวหนงมาวางใกลๆ กบประจบวกอกตวหนง ประจไฟฟาทงสองจะเกดการตอบสนองซงกนและกนอยางไรตอบ ....................................................................................................................................................
วตถทกชนดจะประกอบดวยประจไฟฟาในปรมาณมากนอยแตกตางกน ในสภาวะปกต ปรมาณประจไฟฟาบวกและลบในวตถจะมจำานวนเทากน เรยกวาวตถนนเปนกลางทางไฟฟา แตถาทำาใหประจไฟฟาบวกภายในวตถมมากกวาประจไฟฟาลบ วตถนนจะแสดงสมบตของประจไฟฟาบวก เรยกวาวตถนนเปนบวกทางไฟฟา ตรงขามกนหากทำาใหประจไฟฟาลบภายในวตถมากวาประจไฟฟาบวก วตถนนจะแสดงสมบตของประจไฟฟาลบ เรยกวา วตถนนเปนลบทางไฟฟา
4. หากนำาวตถทเปนบวกมาวางใกลๆ กบวตถทเปนกลางทางไฟฟา วตถทงสองจะเกดการตอบสนองซงกนและกนอยางไรตอบ ....................................................................................................................................................
5. หากนำาวตถทเปนลบมาวางใกลๆ กบวตถทเปนกลางทางไฟฟา วตถทงสองจะเกดการตอบสนองซงกนและกนอยางไรตอบ ....................................................................................................................................................
6. หากนำาวตถทเปนกลางมาวางใกลๆ กบวตถทเปนกลางทางไฟฟา วตถทงสองจะเกดการตอบสนองซงกนและกนอยางไรตอบ ....................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 3 ~
วตถตางๆ รอบตวเรา ลวนประกอบขนมาจากอนภาคโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน จบกลมรวมตวกนในรปแบบของอะตอมของธาตตางๆ ธาตทตางกนยอมมจำานวนของอนภาคดงกลาว รวมทงลกษณะของการจบกลมแตกตางกน ถาพจารณาประจไฟฟาบนอนภาคดงกลาว พบวาโปรตอนจะมประจไฟฟาเปนบวกซงมขนาดประจไฟฟาเทากบประจไฟฟาของอเลกตรอน แตอเลกตรอนจะมประจไฟฟาเปนลบ สวนนวตรอนจะไมมประจไฟฟา
7. ในสภาวะปกต อะตอมของวตถจะมจำานวนโปรตอนในนวเคลยสเทากบจำานวนของอเลกตรอน ซงสามารถนำาหลกนไปอธบายสภาวะเปนกลางทางไฟฟาของวตถไดอยางไรตอบ .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
8. หากนำาวตถทเปนบวกมาวางใกลๆ กบวตถทเปนกลางทางไฟฟา วตถทงสองจะเกดการตอบสนองซงกนและกนอยางไรตอบ .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
9. หากอะตอมหนงไดรบอเลกตรอนเพมจากภายนอก จะสงผลตอสมบตทางไฟฟาของอะตอมนนอยางไรตอบ .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 4 ~
ในปจจบนเปนททราบกนดวา อนภาคโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน ไมใชอนภาคทเปนองคประกอบยอยทสดทเรยกวา อนภาคมลฐาน (Fundamental Particles) เนองจากอนภาคดงกลาวประกอบขนจากอนภาคยอยอกชนดหนง เรยกวา ควารก (Quark)
ประจไฟฟาและควารก
ในปจจบนมการคนพบควารกทงหมด 6 ชนด ไดแก1.
.....................
....................2.
.....................
....................3.
.....................
....................4.
.....................
....................5.
.....................
....................6.
.....................
....................หากกำาหนดใหคาประจไฟฟาของโปรตอนเปน +1 และคาประจไฟฟา
ของอเลกตรอนเปน -1 คาประจไฟฟาของควารกทง 6 ชนด มคาดงตารางตอไปน
ชนดของควารก
สญลกษณ
ประจไฟฟา
bcdstu
ไมสามารถพบควารกอสระในตามธรรมชาต เนองจากมนมกจะรวมกลมกนโดยมกลออน (Gluon) ซงเปนอนภาคอกชนดหนงทำาหนาทคลายกาวเชอมควารกเขาดวยกน การรวมกนของควารกจะทำาใหเกดอนภาคชนดใหมขนมา เชน โปรตอน นวตรอน เปนตนเอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 5 ~
สมบตของควารกอกประการหนงเรยกวา ส (Colour) เปนชอเรยกประจทางแรงนวเคลยรแบบเขม ม 3 ชนด ไดแก
1. .............................................................................................................................................................
2. .............................................................................................................................................................
3. .............................................................................................................................................................ถานำาเอาประจของแรงนวเคลยรแบบเขมทงสมชนดมารวมกน จะ
ทำาใหประจรวมไมมส ในทำานองเดยวกบการนำาเอาประจของแรงทางไฟฟา ชนดบวกและลบมารวมกน ซงจะไดประจรวมเปนศนย
กฎธรรมชาตของแรงนวเคลยรแบบเขม คอ สภาวะทเสถยรตองมประจไมมส ดงนน ควารกทมสตางกน จงมกจะรวมตวกน เพอเปนอนภาคใหมทไมมส ดงตวอยางตอไปน
10. โปรตอน ประกอบดวย ควารก 3 ตว คอ1.................................. ม
ประจไฟฟาเปน ......................2. ................................. ม
ประจไฟฟาเปน ......................3. ................................. ม
ประจไฟฟาเปน ......................ประจไฟฟารวมของโปรตอน = .......................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
uu d
สแดง
สนำาเงน ส
เขยว
กลออน
สวนประกอบของโปรตอน
~ 6 ~
11. นวตรอน ประกอบดวย ควารก 3 ตว คอ1.................................. ม
ประจไฟฟาเปน ......................2. ................................. ม
ประจไฟฟาเปน ......................3. ................................. ม
ประจไฟฟาเปน ......................ประจไฟฟารวมของโปรตอน = .......................................
ตาราง การเปรยบเทยบมวลและประจของอเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน
ชนดของอนภาค
สญลกษณ
มวล ประจไฟฟา
อเลกตรอน e
me(9.109210-31 kg)
-e(-
1.60210-19 C)
โปรตอน p1,836.15
me(1.672610-27 kg)
+e(+1.60210-19 C)
นวตรอน n1,838.68
me(1.674910-27 kg)
0
การสรางประจอสระบนวตถ
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
ud d
กลออน
สแดง
สนำาเงน
สเขยวสวนประกอบของ
นวตรอน
~ 7 ~
ในวตถทเปนกลางทางไฟฟา จะมจำานวนประจไฟฟาบวกจากโปรตอน และประจไฟฟาลบจากอเลกตรอนเทากน ดงนนหากทำาใหจำานวนโปรตอนและอเลกตรอนของวตถแตกตางกน จะทำาใหเกดประจไฟฟาอสระขนได
1. ในกรณทวตถเปนบวกทางไฟฟา ประจอสระจะเปนประจไฟฟาชนดใด .....................................
2. ในกรณทวตถเปนลบทางไฟฟา ประจอสระจะเปนประจไฟฟาชนดใด .......................................
กจกรรมท 1 ถ วนท ......./......../........จดประสงคการเรยนร
นกเรยนสามารถทดลองเพอสงเกตลกษณะการเกดประจไฟฟาอสระจากการขดสของวตถวสดอปกรณ
1. ลกโปง 1 ลก 2. กระดาษ1 แผนวธทำา
1. เปาลกโปงใหมขนาดใหญพอประมาณ
2. ตดกระดาษเปนชนเลกๆ โดยมขนาดตางๆ กน
3. ใชมอถเบาๆ บนลกโปง แลวนำาลกโปงไปใกลๆ กบกระดาษ สงเกตการเปลยนแปลงของกระดาษ
คำาถามกอนทำากจกรรม
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
ประจไฟฟาอสระบนวตถเกดขนได
อยางไร
~ 8 ~
1. นกเรยนคดวา การนำาวตถมาถกนจะเกดประจไฟฟาอสระขนเสมอหรอไม อยางไร.................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................................................
2. ถานำาสมดมาถกบโตะ แลวนำาไปใกลๆ กบเศษกระดาษ นกเรยนคดวาเศษกระดาษจะมการเปลยนแปลงหรอไม อยางไร..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
บนทกผลการทำากจกรรมการเปลยนแปลงของกระดาษ ม ไมมล ก ษ ณ ะ ก า ร เ ป ล ย น แ ป ล ง ค อ
........................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
คำาถามหลงทำากจกรรม1. นกเรยนอธบายปรากฏการณทเก ดขนจากการท ำากจกรรมนวา
อยางไร .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 9 ~
2. หากนำาลกโปงทถแลวมาวางใกลๆ เศษไม หรอตะปเลกๆ จะเกดการเปลยนแปลงหรอไม อยางไร.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
การทำาใหวตถเกดประจอสระสามารถทำาได 3 วธ คอ1. การขดสหรอถ2. การถายเทหรอแตะ3. การเหนยวนำาหรอลอ
1. การขดสหรอถ : เปนการนำาวตถตางชนดมาถกน แรงเสยดทานระหวางผวของวตถทงสองจะทำาใหเกดความรอน เมออะตอมของวตถไดรบความรอน อเลกตรอนจะหลดจากวตถหนงไปยงอกวตถหนง ผลคอทำาใหวตถหนงมจำานวนอเลกตรอนลดลง สวนอกวตถหนงจะมอเลกตรอนเพมขน
นกวทยาศาสตรทำาบญช Frictional Order ของสารทนำามาถกนไวประมาณ 20 ชนด โดยเรยงลำาดบหมายเลขสารทเสยอเลกตรอนงายทสดไปหายาก ตามลำาดบดงน
1) ขนสตว 2
)ขนแกะหรอผาสกหลาด
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 10 ~
3) ไม 4
) เชลแลก
5) ยางสน 6
) ครง
7) แกวเรยบ 8
)ผาฝายหรอผาสำาล
9) กระดาษ
10)
ผาแพรเลยน
11)
แกวขรขระ12)
ผวหนง
13)
โลหะ14)
ยาง
15)
อำาพน16)
กำามะถน
17)
อโบไนต18)
ยางกตตาเปอรบา
19)
ผาแพรอามลกาเมต
20)
เซลลลอยด
คำาถามเพมเตม 1. ถานำาขนสตวไปถกบวตถอนๆ ขนสตวมกจะมประจไฟฟาชนดใด
.................................................................................
............................................................................เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 11 ~
2. ถานำาเซลลลอยดไปถกบวตถอนๆ เซลลลอยดมกจะมประจไฟฟาชนดใด.............................................................................................................................................................
3. ถานำาอำาพนถกบขนสตว วตถใดจะเกดประจบวก และวตถใดจะเกดประจลบ.............................................................................................................................................................พจารณาจากภาพตอไปน
4. ก อนการขดส สมบต ทางไฟฟาของ A และ B เป นอยาง ไร ..............................................................................................................................................................................................................................
5. หล งการขดส สมบต ทาง ไฟฟ าของ A และ B เป นอย าง ไร ...............................................................................................................................................................................................................................
6. จำานวนประจไฟฟาอสระ ภายหลงการขดส บน A และ B เปนเทาไร ..............................................................................................................................................................................................................
7. ชนดของประจไฟฟาอสระภายหลงการขดส บน A และ B เปนอยางไร .............................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
A Bกอนการขดส
A Bหลงการขดส
~ 12 ~
.................................................................................
............................................................................8. สามารถสรปความสมพนธของจำานวนและชนดของประจอสระบนค
ว ต ถ ภ า ย ห ล ง ก า ร ข ด ส ไ ด ว าอยางไร..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................
2. การถายเทหรอการแตะ : เปนการนำาวตถสองสงมาสมผสหรอวางแตะกน พบวาจะเกดการถายเทประจอสระระหวางวตถทงสอง ประจอสระทเปนประจไฟฟาบวกและลบจะจบกนเปนคๆ แลวเปลยนสภาพกลายเปนกลางทางไฟฟา ประจอสระทเหลอจากการจบคจะแสดงอำานาจทางไฟฟาออกมา และถาหากแยกวตถทงสองออกจากกน ประจอสระรวมจะแยกไปอยบนวตถทงสอง โดยอตราสวนของประจอสระภายหลงการแยกบนวตถทงสอง จะมคาขนอยกบอตราสวนของขนาดของวตถทงสอง
คำาถามพจารณาภาพจากการถายเทประจตอไปน
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
กอนนำามาแตะกน
A B A B
ขณะแตะกน
A B
หลงจากแตะกน
~ 13 ~
นำาวตถทรงกลม A และ B ซงเหมอนกนทกประการ แตมประจไฟฟาอสระชนดเดยวกนแตจำานวนตางกนมาแตะกน เกดการถายเทประจไฟฟาดงภาพ
1. จำานวนของประจไฟฟาอสระบนวตถ A จำานวนประจไฟฟาอสระบนวตถ B และจำานวนของประจไฟฟารวม กอนและหลงการแตะมการเ ป ล ย น แ ป ล ง ห ร อ ไ ม อ ย า ง ไ ร ...............................................................................................................................................................................................................
2. ชนดของประจไฟฟาอสระบนวตถ A และประจไฟฟาอสระบนวตถ B ก อ นแ ละห ล ง กา รแ ต ะม ก า ร เ ปล ยนแ ป ล ง ห ร อ ไ ม อ ย า ง ไ ร ...........................................................................................................................................................................................................................................................................พจารณาภาพจากการถายเทประจตอไปน
นำาวตถทรงกลม A และ B ซงเหมอนกนทกประการ แตมประจไฟฟาอสระตางชนดกน และมจำานวนตางกนมาแตะกน เกดการถายเทประจไฟฟาดงภาพ
3. จำานวนของประจไฟฟาอสระบนวตถ A จำานวนประจไฟฟาอสระบนวตถ B และจำานวนของประจไฟฟารวม กอนและหลงการแตะมการเ ป ล ย น แ ป ล ง ห ร อ ไ ม อ ย า ง ไ ร ..................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
กอนนำามาแตะกน
A B
ขณะแตะกน
A B
หลงจากแตะกน
A B
~ 14 ~
.................................................................................
............................................................................4. ชนดของประจไฟฟาอสระบนวตถ A และประจไฟฟาอสระบนวตถ B
ก อ นแ ละห ล ง กา รแ ต ะม ก า ร เ ปล ยนแ ป ล ง ห ร อ ไ ม อ ย า ง ไ ร ...........................................................................................................................................................................................................................................................................พจารณาภาพจากการถายเทประจตอไปน
นำาวตถทรงกลม A และ B มาแตะกน โดยรศมของ A เปน 2 เทา
ของ B บนทรงกลม A และ B มจำานวนประจและชนดแตกตางกน เกดการถายเทประจไฟฟาดงภาพ
5. จำานวนของประจไฟฟาอสระบนวตถ A จำานวนประจไฟฟาอสระบนวตถ B และจำานวนของประจไฟฟารวม กอนและหลงการแตะมการเ ป ล ย น แ ป ล ง ห ร อ ไ ม อ ย า ง ไ ร ...............................................................................................................................................................................................................
6. ชนดของประจไฟฟาอสระบนวตถ A และประจไฟฟาอสระบนวตถ B ก อ นแ ละห ล ง กา รแ ต ะม ก า ร เ ปล ยนแ ป ล ง ห ร อ ไ ม อ ย า ง ไ ร ...........................................................................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
A B
กอนนำามาแตะกน
A B
ขณะแตะกน
A B
หลงจากแตะกน
~ 15 ~
7. จากตวอยางขางตน สามารถสรปลกษณะของการถายเทประจไฟฟาไดดงน7.1 จำานวนประจไฟฟาอสระรวม กอนการแตะและหลงการแตะม
ความสมพนธกน ค อ ............................................................................................................................................................................
7.2 ชนดของประจไฟฟาอสระบนแตละวตถ กอนการแตะและหลงการแตะมความสมพนธกน คอ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................
3. การเหนยวนำา : เปนการนำาวตถทมประจไฟฟาไปวางไวใกลๆ กบวตถทเปนกลางทางไฟฟา โดยยงไมสมผสกน แลวตอสายดน
คำาถามพจารณาการเหนยวนำาของประจไฟฟาบนวตถ A จากการนำาวตถ B
มาเหนยวนำา
จงตอบคำาถามตอไปน
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
(ก)
A AB
(ข)
AB
(ค)
(ง)
AB A
B(จ) (ฉ)
A
~ 16 ~
1. ประจไฟฟาบนวตถ A ภายหลงการเหนยวนำา ปละประจไฟฟาบนวตถ B มความสมพนธกนอยางไร..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
2. กอนการเหนยวนำาในภาพ (ก) วตถ A มประจไฟฟาเปนอยางไร .....................................................................................................................................................................................................................
3. เมอวตถ B ซงมประจไฟฟาเปนบวก ถกนำามาวางใกลๆ กบวตถ A ในภ า พ (ข ) เ ก ด ก า ร เ ป ล ย น แ ป ล ง อ ย า ง ไ ร ก บ ว ต ถ A ................................................................................................................................
4. ............................................................................................................................................................
5. ระยะหางระหวางวตถ A และ B จะสงผลอยางไรตอประจไฟฟาบนวตถ A ....................................................................................................................................................................................................
6. ใ น ภ า พ (ง ) ส า ย ด น ส ง ผ ล อ ย า ง ไ ร ต อ ป ร ะ จ ไ ฟ ฟ า บ น ว ต ถ A ..............................................................................................................................................................................................................................
7. นกเรยนคดวา หากนำาวตถ B ออกหางจากวตถ A ในขณะทยงมสายดนตอกบวตถ A จะสงผลอยางไรตอประจไฟฟาบนวตถ A เ พ ร า ะ เ ห ต ใ ด จ ง อ ธ บ า ย ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 17 ~
8. ถาวสดทใชท ำาวตถ A ทำาจากโลหะ และทำาจากแกว จะไดผลการเปลยนแปลงประจไฟฟาจากการเหนยวนำาเหมอนในตวอยางหรอไม อ ย า ง ไ ร จ ง อ ธ บ า ย ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
9. สายลอฟาป องก นตกหรออาคารสงจากการถกฟาผ าอยางไร .........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
อเลกโทรสโคปอเลกโทรสโคป คอ อปกรณสำาหรบตรวจวดประจไฟฟาบนวตถตางๆ
อเลกโทรสโคปอยางงายม 2 แบบ คอ แบบลกพท และแบบแผน
(ก) อเลกโทรสโคปแบบลกพธ (ข) อเลกโทรสโคปแบบแผน
อเลกโทรสโคปหลกการทำางานของอเลกโทรสโคปแบบลกพท
1. การตรวจสอบวาวตถม/ไมมประจไฟฟา มขนตอนดงน
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 18 ~
1)
2)
ผลการทดสอบจะม 2 แบบ คอแบบท 1 แบบท 2
คำาถาม1. นกเรยนคดวาวธการทจะทำาใหลกพทเปนกลางทางไฟฟาทำาไดอยางไร
.............................................
.................................................................................
............................................................................2. จากผลการทดสอบแบบท 1 ทลกพทนง
วตถทนำามาทดสอบ มประจไฟฟา ไมมประจไฟฟา3. จากผลการทดสอบแบบท 2 ทลกพทเบนเขาหาวตถทนำามาทดสอบ
วตถทนำามาทดสอบ มประจไฟฟา ไมมประจไฟฟา4. นกเรยนจะทราบชนดของประจไฟฟาบนวตถทนำามาทดสอบจากการ
ท ด ส อ บ ค ร ง น ห ร อ ไ ม เ พ ร า ะ เ ห ต ใ ด ..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
ทำาใหลกพทเปนกลางทางไฟฟา
นำาวตถทตองการทดสอบมาใกลๆ ลกพท
ลกพทนง ลกพทเบนเขาหาวตถนน
~ 19 ~
5. ใหนกเรยนสรปหลกการทดสอบวาวตถม/ไมมประจไฟฟา โดยใชอเลกโทรสโคปแบบลกพท ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 20 ~
2. การตรวจสอบชนดของประจไฟฟาบนวตถทดสอบ มขนตอนดงน1)
2)
3. ผลการทดสอบจะม 2 แบบ คอแบบท 1 แบบท 2
คำาถาม1. เพราะเหตใดลกพทจงมการเคลอนททงเบนเขาหา และเบนออกจาก
วตถททประจไฟฟา ................................................................................................................................................................................
2. จากผลการทดสอบแบบท 1 ทลกพทเบนเขาหาวตถทนำามาทดสอบประจไฟฟาบนวตถทนำามาทดสอบ
เปนประจไฟฟาชนดเดยวกนกบประจไฟฟาบนลกพท เปนประจไฟฟาตางชนดกนกบประจไฟฟาบนลกพท
3. จากผลการทดสอบแบบท 2 ทลกพทเบนออกจากวตถท น ำามาทดสอบประจไฟฟาบนวตถทนำามาทดสอบ
เปนประจไฟฟาชนดเดยวกนกบประจไฟฟาบนลกพท
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
ใสประจททราบชนดลงบนลกพท
ลกพทเบนเขาหาวตถนน ลกพทเบนออกจากวตถนน
นำาวตถทตองการทดสอบมาใกลๆ ลกพท
~ 21 ~
เปนประจไฟฟาตางชนดกนกบประจไฟฟาบนลกพท4. ใหนกเรยนสรปหลกการทดสอบชนดของประจไฟฟาบนวตถทน ำามา
ท ด ส อ บ โ ด ย ใ ช อ เ ล ก โ ท ร ส โ ค ป แ บ บ ล ก พ ท .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................
กจกรรมท 2 อเลกโทรสโคปแบบแผนวนท ......./......../........
จดประสงคการเรยนรนกเรยนสามารถอธบายหลกการของอเลกโทรสโคปแบบแผนได
วสดอปกรณ1. ขวดพลาสตกใสหรอขวดแกวปากกวาง 1 ใบ2. กระปองเครองดมอะลมเนยม 1 ใบ3. กระดาษตะกว 1 แผน4. ลกโปง 1 ใบ5. กระดาษกาว กาว6. กรรไกร มด
วธทำา1. นำากระปองเครองดมอะลมเนยมมาตดในลกษณะ
ดงภาพ
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
อเลกโทรสโคปแบบแผนมหลก
การทำางานอยางไร
~ 22 ~
2. นำาชนสวน A มาตดในลกษณะดงภาพ
3. นำากระดาษตะกวมาตดเปนชนเลกๆ แลวตดปลายเขากบแกนดานลางของชนสวน A ในขอ 2. ปลายดานลางของกระดาษตะกวจะสามารถกางออกไดเลกนอย
4. นำาขวดพลาสตกใสหรอขวดแกวปากกวางมาใสชนสวนในขอ 3. แลวปดปากดวยกระดาษกาวใหเรยบรอย จะไดอเลกโทรสโคปแบบแผนอยางงาย
5. นำาลกโปงใหมขนาดพอเหมาะ แลวใชมอถเบาๆ ทผวลกโปง แลวนำาลกโปงมาใกลๆ กบปากของอเลกโทรสโคปแบบแผน สงเกตการณเปลยนแปลงของกระดาษตะกวดานลาง
คำาถามกอนทำากจกรรม1. ตวนำาและฉนวนแตกตางกนอยางไร
.............................................................................................................................................................
.................................................................................
............................................................................2. หากใชกระปองพลาสตกแทนกระปองเครองดมอะลมเนยม ในการส
รางอเลกโทรสโคปแบบแผนไดหรอไม เพราะเหตใด..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 23 ~
3. การนำาลกโปงมาถ มจดประสงคเพออะไร..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
บนทกผลการทำากจกรรมเมอนำาลกโปงทถกถมาใกลๆ กบปากของอเลกโทรสโคปทสรางขน
พบวากระดาษตะกว ไมมการเปลยนแปลง มการ
เปลยนแปลงล ก ษ ณ ะ ก า ร เ ป ล ย น แ ป ล ง ค อ
........................................................................................
.....................................................................................................................................................................................
คำาถามหลงทำากจกรรม1. กรณทแผนตะกวเปนกลางทางไฟฟา และไมเปนกลางทางไฟฟา แผน
ต ะ ก ว จ ะ ม ล ก ษ ณ ะ แ ต ก ต า ง ก น อ ย า ง ไ ร .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................
2. จากกจกรรมขางตน เมอนำาลกโปงมาใกลๆ กบปากของอเลกโทรสโคปแบบแผน กระดาษตะกวดานลางมการเปลยนแปลงหรอไม อยางไร.............................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 24 ~
.................................................................................
............................................................................หลกการทำางานของอเลกโทรสโคปแบบแผน1. การตรวจสอบวาวตถม/ไมมประจไฟฟา มขนตอนดงน
1) 2)
ทำาใหแผนตะกวเปนกลางทางไฟฟา
นำาวตถทตองการทดสอบมาวางไวใกลๆ จานทดสอบ
ผลการทดสอบม 2 แบบ คอแบบท 1
แบบท 2
แผนตะกวนง แผนตะกวกางออก คำาถาม ผลการทดสอบแบบท 1 บอกวาวตถทนำามาทดสอบ
มประจไฟฟา ไมมประจไฟฟา ผลการทดสอบแบบท 2 บอกวาวตถทนำามาทดสอบ
มประจไฟฟา ไมมประจไฟฟา เมอนำาวตถทดสอบทมประจไฟฟามาใกลจานทดสอบของอเลกโทร
สโคป ประจไฟฟาบนอเลกโทร สโคปมการเปลยนแปลงอยางไร ......................................................................................................................................................................................................................................................................
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 25 ~
การเปลยนแปลงของประจไฟฟาบนอเลกโทรสโคปมความสมพนธกบการกางออกของแผนตะกวในอเลกโทรสโคปอยางไร จงอธบาย ...............................................................................................................................................................................................................................................................
2. การตรวจสอบชนดของประจไฟฟาบนวตถทดสอบ มขนตอนดงน1) 2)
ใสประจททราบชนดลงบนจานทดสอบ
นำาวตถทตองการทดสอบมาวางไวใกลๆ จานทดสอบ
ผลการทดสอบม 2 แบบ คอแบบท 1
แบบท 2
แผนตะกวกางออกมากกวาเดม
แผนตะกวหบลงแลวกางออกเมอนำาวตถทดสอบมาวางใกลจานทดสอบมากขน
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 26 ~
แรงระหวางประจไฟฟาพจารณาจากการทดลองตอไปน
ภาพ (a) ภาพ (b)ทรงกลมตวนำา A และ B เหมอน
กนทกประการ A ตดกบดามฉนวน สวน B ถกหอยดวยเชอกททำาจากฉนวนยาว l ดงภาพ (a)
เมอใสประจไฟฟาชนดเดยวกนและขนาด q เทากน ลงบนทรงกลมตวนำา A และ B เกดการเปลยนแปลงดงภาพ (b)
การเปลยนแปลงทเกดขนเมอใสประจไฟฟาบน A และ B คออะไร.............................................................................................................................................................
นกเรยนคดวา การเปลยนแปลงทเกดขน มสาเหตจากสงใด
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
l
BA
l
BAqq
xr
~ 27 ~
.................................................................................
............................................................................ จงเขยนแผนผงของแรงทกระทำาตอทรงกลมตวนำา B โดยมแรงดง
ตอไปน1. นำาหนก = mg2. แรงตงเชอก = T3. แรงผลกของประจไฟฟาบนทรงกลม
ตวนำา A และ B = F
ทรงกลมตวนำา B หยดนงในลกษณะขางตน แสดงวาอยในสภาพสมดล จากแผนผงของแรงจะไดวา
หรอ
เมอ เปนมมเลกๆ
จงไดวา เมอ เปนมมเลกๆ เนองจาก และ เปนคาคงตว ดงนน แรงระหวางประจไฟฟา (F)
จงมคาขนกบระยะททรงกลมตวนำา B เบนไปจากแนวเดม (x)หรอ
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
~ 28 ~
ทำาการทดลองเพอพจารณาความสมพนธระหวางระยะหางของทรงกลมตวนำา A และ B (ระยะ r) กบระยะททรงกลมตวนำา B เบนไปจากแนวเดม (x) ไดผลการทดลองดงกราฟ
จากกราฟ x กบ r นกเรยนสรปความสมพนธระหวาง x กบ r ไดอยางไร
............................................................................................................................................................................................................................................................................................
นอกจากนนำาขอมลจากการทดลองไปเขยนกราฟระหวา x กบ 1/r2 ไดดงน
กราฟระหวา x กบ 1/r2 นกเรยนสรปความสมพนธระหวาง x กบ 1/r2 ไดอยางไร
............................................................................................................................................................................................................................................................................................
จากนนทดลองในลกษณะเดมแตกำาหนดใหระยะหางระหวางทรงกลมตวนำาทงสอง (ระยะ r) คงตว แตเปลยนขนาดประจไฟฟาจาก q เปน q/2, q/4, q/8, ... ตามลำาดบ แลวนำาขอมลของระยะททรงกลมตวนำา B เบนไปจากเดม (x) กบขนาดของประจไฟฟา (q) ไปเขยนกราฟไดดงน
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
x
r
x
1/r2
~ 29 ~
จากกราฟ x กบ q นกเรยนสรปความสมพนธระหวาง x กบ q ไดอยางไร
............................................................................................................................................................................................................................................................................................
ใน พ.ศ.2327 ชารล โอกสแตง เดอ คลอมบ (Charles Augustin de Coulomb) ไดคนพบความสมพนธของแรงระหวางประจไฟฟาบนวตถ และไดสรปความสมพนธเรยกวา กฎของคลอมบ ดง“ ”ตอไปน
“ขนาดของแรงระหวางประจไฟฟา 2 ประจ มคาเปนสดสวนโดยตรงกบผลคณของขนาดประจไฟฟาทงสอง และเปนสดสวนผกผนกบกำาลงสองของระยะหางระหวางประจทงสองตวนน ซงสามารถเขยนเปนสมการ”สรปความสมพนธไดดงน
โดย F แทนขนาดแรงระหวางประจไฟฟา หรอแรงคลอมบ มหนวยเปนนวตน (N)
k แทนคาคงตวของคลอมบ มคาเทากบ 9109 Nm2/C2
Q และ q แทนขนาดของประจไฟฟาอสระบนวตถ มหนวยเปนคลอมบ (C)
r แทนระยะหางระหวางประจไฟฟาทงสอง มหนวยเปนเมตร (m)ทศทางของแรงคลอมบนจะขนอยกบชนดของประจไฟฟาทงสอง
พจารณาภาพตอไปน
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
x
q
~ 30 ~
จงอธบายความสมพนธของทศทางของแรงคลอมบ และชนดของประจไฟฟาทงสอง..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
และ มความเหมอนและความแตกตางกนอยางไร จงอธบาย..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
แบบฝกหด การคำานวณเรองแรงระหวางประจไฟฟา1. ประจจด +5 C และ -2 C ถานำามาวางหางกน 10 cm แรง
ระหวางประจไฟฟาทงสองน มคาเทาไร และเปนแรงดดหรอแรงผลก
2. ทรงกลมตวนำา A เดมเปนกลางทางไฟฟา ถกนำาไปใสอเลกตรอนจำานวนหนง เมอนำาไปวางใกลๆ กบทรงกลมตงนำา B ซงมประจไฟฟา
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
+ +
+
--
-
~ 31 ~
-1 C เปนระยะ 1 cm พบวาเกดแรงขนระหวางประจไฟฟาบนทรงกลมตวนำาขนาด 1 N อเลกตรอนทใสเขามาในทรงกลมตวนำา A มกตว
3. ทรงกลมตวนำา A และ B มมวลเทากนคอ 2 kg ถานำา A แขวนกบเพดานดวยเชอกเบา แลวใสประจบวกขนาด 20 C ตองไฟฟาชนดใดและขนาดเทาไร ลงบน B จงจะทำาให B ลอยนง ดงภาพได
ในกรณของระบบประจไฟฟาทมกลมของประจไฟฟาตงแต 3 ประจขนไป แรงคลอมบทเกดบนประจใดๆ จะมมากกวา 1 แรง โดยจะมขนาดเทากบผลบวกของแรงระหวางประจนนกบประจอนๆ แบบเวกเตอร
แบบฝกหด การคำานวณเรองแรงไฟฟาในระบบประจไฟฟา1. ประจไฟฟา -10 C, +10 C, +20 C และ -20 C วางเรยง
กนไปตามเสนตรง มระยะหางกน 10 cm เทาๆ กน จงหาแรงลพธทเอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน
A
B20 cm
~ 32 ~
กระทำาตอประจไฟฟา +10 C
2. ABCD เปนรปสเหลยมจตรส ยาวดานละ 3 m มประจไฟฟาขนาด 1, 1, -1 และ C วางอยท A, B, C และ D ตามลำาดบ จงหาแรงลพธทกระทำาตอประจทจด B
สนามไฟฟา
งานในการเลอนประจไฟฟา
ความจไฟฟา
เอกสารประกอบการเรยน วชาฟสกส ม.6
ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2552 ผสอน ครนานทร สขแสน