แรงดึงดูดนี้ไม่ใช่แรงดึงดูดระหว่างมวลเพราะจะเกิดขึ้นภายหลังที่มีการนำวัตถุดังกล่าวมาถูกันเท่านั้น และเรียกว่าสิ่งที่ทำให้เกิดแรงนี้คือ ประจุไฟฟ้า หรือเรียกสั้นๆ ว่า ประจุ
รูปที่ 1 แสดงการเกิดประจุไฟฟ้า ที่มา http://scienceblogs.com/startswithabang/2011/06/29/static-electricity-isnt-what-y/ โดยประจุไฟฟ้าที่เกิดกับวัตถุ 2 ชนิดคือ ประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบ หรือ เรียกสั้นๆว่า ประจุบวก และประจุลบ โดยแรงระหว่างประจุมี 2 ชนิดคือ แรงดูด และ แรงผลัก โดยประจุชนิดเดียวกันจะผลักกัน ส่วนประจุต่างชนิดกันจะดูดกัน อาจเขียนทิศของแรงกระทำระหว่างอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าได้ดังต่อไปนี้  ต่อมาพบว่า วัตถุทุกชนิด ประกอบด้วยอะตอม โดยอะตอมประกอบด้วย นิวเคลียส ซึ่งเป็นแกนกลางของอะตอม ประกอบด้วยประจุไฟฟ้าบวกเรียกว่า โปรตอน และอนุภาคที่มีไม่มีประจุ เรียกว่า นิวตรอน อิเล็กตรอน มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ วิ่งวนอยู่รอบๆ นิวเคลียส ด้วยพลังงานที่คงตัวค่าหนึ่งดังจะเห็นในรูปที่ 3 รูปที่ 3 แสดงโครงสร้างของอะตอม ตารางที่ 1 แสดงลักษณะโครงสร้างของอะตอม Q = neเมื่อ Q คือ ประจุไฟฟ้า มีหน่วยเป็นคูลอมบ์ (C) n คือ จำนวนประจุไฟฟ้า มีหน่วยเป็น อนุภาค (ตัว ) e คือ ขนาดอิเล็กตรอน 1 อนุภาค หรือ โปรตอน 1 อนุภาค เท่ากับ 1.6 x 10 -19 C กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า (Conservation of charge)วัตถุชิ้นหนึ่งๆ ประกอบด้วย อะตอมจำนวนมาก แต่ละอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุบวกเรียกว่า โปรตอน และอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า เรียกว่า นิวตรอน นอกนิวเคลียสมีอนุภาคที่มีประจุลบ เรียกว่า อิเล็กตรอน เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ด้วย พลังงานในการเคลื่อนที่ค่าหนึ่ง อะตอมที่มีจำนวนโปรตอนและจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากันจะไม่แสดงอำนาจไฟฟ้า ซึ่งเราเรียกว่าอยู่ในสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า ส่วนวัตถุที่มี จำนวนอนุภาคทั้งสองไม่เท่ากันจะอยู่ในสภาพวัตถุมีประจุไฟฟ้าและจะแสดงอำนาจไฟฟ้า โดยจะแสดงว่ามีประจุบวกถ้ามีจำนวนโปรตอนมากกว่าจำนวนอิเล็กตรอนหรือในทางกลับกันจะแสดงว่ามีประจุลบ ถ้าจำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าจำนวนโปรตอน อะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้านั้นผลรวมระหว่างประจุของโปรตอนและประจุของอิเล็กตรอนในอะตอมมีค่าเป็นศูนย์ และเนื่องจากอะตอมที่เป็นกลางมีจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนแสดงว่าประจุของอิเล็กตรอนกับประจุของอิเล็กตรอนต้องมีค่าเท่ากัน จากความรู้นี้เราจะพิจารณาต่อไปได้ว่า การทีอิเล็กตรอนหลุดหลุดจากอะตอมหนึ่งไปสู่อีกอะตอมหนึ่ง ย่อมทำให้อะตอมที่เสียอิเล็กตรอนไปมีประจุลบลดลง ส่วนอะตอมที่ได้รับอิเล็กตรอนจะมีประจุลบเพิ่มขึ้น นั่นคือสำหรับอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเมื่อเสียอิเล็กตรอนไปจะกลายเป็นอะตอมที่มีประจุบวก ส่วนอะตอมที่ได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจะกลายเป็นอะตอมมีประจุลบ ดังนั้นในการนำวัตถุมาถูกันแล้วมีผลทำให้วัตถุมีประจุไฟฟ้าขึ้นนั้น อธิบายได้ว่าเป็นเพราะงานหรือพลังงานกลเนื่องจากการถูกถ่ายโอนให้กับอิเล็กตรอนของอะตอมบริเวณที่ถูกันทำให้พลังงานของอิเล็กตรอนสูงขึ้นจนสามารถหลุดเป็นอิสระออกจากอะตอมของวัตถุหนึ่งไปสู่อะตอมของอีกวัตถุหนึ่งกล่าวคืออิเล็กตรอนได้ถูกถ่ายเทจากวัตถุหนึ่งไปอีกวัตถุหนึ่ง วัตถุที่มีอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจะมีประจุลบส่วนวัตถุที่เสียอิเล็กตรอนจะมีประจุบวก เราจึงสรุปได้ว่าการทำให้วัตถุมีประจุไฟฟ้าไม่ใช่เป็นการสร้างประจุขึ้นใหม่ แต่เป็นเดพียงการย้ายประจุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งเท่านั้น โดยที่ผลรวมของจำนวนประจุทั้งหมดของระบบที่พิจารณายังคงเท่าเดิม ซึ่งข้อสรุปนี้ก็คือ กฎมูลฐานทางฟิสิกส์ที่มีชื่อว่า กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า นั่นเอง ตัวนำและฉนวน (Conductor and Insulator)วัตถุใดที่ได้รับการถ่ายเทอิเล็กตรอนแล้วอิเล็กตรอนนั้นยังคงอยู่ ณ บริเวณเดิมต่อไป เรียกว่า ฉนวนไฟฟ้า หรือเรียกสั้นๆว่า ฉนวน นั่นคืออิเล็กตรอนที่ถูกถ่ายเทให้แก่วัตถุที่เป็นฉนวนจะไม่เคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปสู่อีกที่หนึ่งในเนื้อวัตถุ กล่าวได้ว่า ในฉนวนประจุไฟฟ้าจะถ่ายเทจากที่หนึ่งไปสู่อีกที่หนึ่งได้ยาก วัตถุใดได้รับการถ่ายเทอิเล็กตรอนแล้ว อิเล็กตรอนที่ถูกถ่ายเทสามารถเคลื่อนที่กระจายไปได้ตลอดเนื้อวัตถุโดยง่าย หรืออาจกล่าวได้ว่าอิเล็กตรอนมีอิสระในการเคลื่อนที่ในวัตถุนั้น เรียกวัตถุที่มีสมบัติเช่นนั้นว่า ตัวนำไฟฟ้า หรือเรียกสั้นๆ ว่า ตัวนำ การทำวัตถุที่เป็นกลางให้เกิดประจุมี 3 วิธี
เช่น
2. อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะซึ่งเดิมเป็นกลาง เมื่อนำวัตถุที่มีประจุ + ( บวก ) มาวางใกล้ๆ จานรับวัตถุจะเกิดการเหนี่ยวนำ ดังรูป ถ้านำเอาแท่งประจุ+ออก อิเล็กโทรสโคปแผ่โลหะก็จะเป็นกลาง เราสามารถทำให้ลูกพิท และ อิเล็กโทรสโคป มีประจุ สามารถทำได้โดยการต่อลงดินดังรูป
2. อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะซึ่งเดิมเป็นกลาง เมื่อนำวัตถุที่มีประจุ ลบ ( – ) มาวางใกล้ๆ จานรับวัตถุจะเกิดการเหนี่ยวนำ ดังรูป เมื่อสัมผัสกับแผ่นโลหะ ( ต่อลงดิน ) จะมีการถ่ายเทประจุ ถ้านำเอาแท่งประจุ – ออก อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะก็จะมีประจุเป็นลบ ( – ) ที่มา http://astarmathsandphysics.com/ib-physics-notes/electricity/ib-physics-notes-charging-a-gold-leaf-electroscope.html กฎของคูลอมบ์ (Coulomb ,s Law)“ แรงระหว่างประจุจะเป็นสัดส่วนกับผลคูณของประจุ และแปรผกผันกับระยะห่างระหว่างประจุยกกำลังสอง “ โดย k = 9 x 109 Nm2 /C2 , Q = ประจุไฟฟ้า หน่วย คูลอมบ์ , R = ระยะห่างระหว่างจุดประจุ หน่วย เมตร หมายเหตุ กรณีเป็นตัวนำทรงกลมที่มีประจุเราจะพิจารณาตั้งแต่จุดศุนย์กลางของตัวนำทรงกลมหนึ่งถึงจุดศูนย์กลางของตัวนำทรงกลมหนึ่ง |
ประจุไฟฟ้าบวกและลบ
ลิขสิทธิ์ © 2024 th.frojeostern Inc.
