ประจุไฟฟ้า การเหนี่ยวนำไฟฟ้า
ไฟฟ้าสถิต
ในบทความนี้จะกล่าวถึงความรู้พื้นฐานของไฟฟ้าสถิตตั้งแต่ ประจุไฟฟ้า อุปกรณ์ตรวจประจุไฟฟ้า เพื่อให้สามารถทำความรู้พื้นฐานในส่วนนี้ไปประยุกต์กับบทสนามไฟฟ้าได้อย่างดี
ประจุไฟฟ้าและมวลของอนุภาคในอะตอม
ประจุไฟฟ้า (Electric Charge)
มีประจุแยกเป็น 2 ชนิด คือ
- ประจุไฟฟ้าบวก ( Positive Charge ) เรียกสั้นๆว่า ประจุบวก (+)
- ประจุไฟฟ้าลบ ( Negative Charge ) เรียกสั้นๆว่า ประจุบวก (-)
แรงที่เกิดขึ้นระหว่างประจุ
แรงผลักกัน
จะเกิดมากจากประจุชนิดเดียวกัน
แรงดูด
จะเกิดจากประจุต่างชนิดกัน
การสร้างประจุไฟฟ้าอิสระ
การสร้างประจุไฟฟ้าอิสระ สามารถจำแนกออกได้เป็น 3 วิธี
1. การขัดถู
อาศัยวัตถุ 2 ชนิด ที่เป็นกลางมาถูกันจนเกิดการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากวัตถุหนึ่งไปอีกวัตถุหนึ่งทำให้วัตถุ 2 ชนิดนี้ไม่เป็นกลาง
2. การสัมผัส
อาศัยวัตถุ 2 ชนิด โดยวัตถุชนิดหนึ่งมีประจุอิสระอยู่แล้ว เมื่อเกิดการสัมผัสกับวัตถุที่เป็นกลางทำให้เกิดการถ่ายเทประจุเกิดขึ้น
3. การเหนี่ยวนำไฟฟ้า
คือ อาศัยวัตถุ 2 ชนิด โดยการนำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าอยู่แล้วเข้าใกล้ วัตถุที่เป็นกลาง ( แต่ไม่ได้สัมผัส ) จะเกิดการเคลื่อนที่ของประจุเนื่องจากแรงกระทำของประจุ
หมายเหตุ : การเหนี่ยวนำเพียงอย่างเดียวไม่ทำให้ประจุถ่ายเท
อุปกรณ์ตรวจประจุไฟฟ้า
ในการตรวจสอบประจุไฟฟ้า ในระดับมัธยมจะศึกษาจากอุปกรณ์ 2 ชนิด คือ
อิเล็กโทรสโคปลูกพิท ( pith ball electroscope )
วิธีการใช้งาน
- ทำลูกพิทให้เป็นการทางไฟฟ้า จากวิธีการใดก็ได้จะสัมผัสหรือการต่อลงดินก็ได้
- นำวัตถุมาทดสอบกับลูกพิท โดยมาวางบริเวณใกล้ลูกพิท
- ลูกพิทไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง แสดงว่า วัตถุไม่มีประจุ
- ลูกพิทเบนเข้าหาวัตถุ แสดงว่า วัตถุมีประจุ (แต่ไม่ทราบชนิดประจุ)
หมายเหตุ : เกิดจากการเหนี่ยวนำไฟฟ้าทำให้ลูกพิทเบนเข้าหา
- ลูกพิทเบนออกจากวัตถุ แสดงว่าลูกพิท ยังไม่เป็นกลางต้องกลับไปทำข้อที่ 1 ใหม่
- ถ้าอยากทราบชนิดประจุของวัตถุ ให้นำประจุที่ทราบชนิดแล้วถ่ายเทให้กับลูกพิท แล้วทดสอบกับวัตถุ
- ผลักกัน ประจุเดียวกันกับประจุทดสอบที่ทราบ
- ดูดกัน ประจุต่างกันกับประจุทดสอบที่ทราบ
อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะ ( leaf electroscope )
วิธีการใช้งาน
- ทำให้แผ่นโลหะเป็นกลาง โดยให้แผ่นโลหะหุบติดกัน จากวิธีการใดก็ได้จะสัมผัสหรือการต่อลงดินก็ได้
- ทดสอบวัตถุโดยนำมาใกล้ๆจานโลหะ
- โลหะกางออก แสดงว่ามีประจุ ( ไม่ทราบชนิด )
โลหะไม่กางออก แสงดว่าว่าไม่มีประจุ
3. ทดสอบชนิดของประจุ โดยให้นำประจุที่ทราบชนิดแล้วถ่ายเทให้กับจานโลหะและนำวัตถุ
- แผ่นโลหะกางมากขึ้น แสดงว่าเป็นประจุชนิดเดียวกันกับโลหะ
แผ่นโลหะหุบ แสดงว่าเป็นประจุต่างชนิดกับแผ่นโลหะ
