More Related Content More from นายสมพร เหล่าทองสาร โรงเรียนดงบังพิสัยนวการนุสรณ์ อำเภอนาดูน จังหวัดมหาสารคาม More from นายสมพร เหล่าทองสาร โรงเรียนดงบังพิสัยนวการนุสรณ์ อำเภอนาดูน จังหวัดมหาสารคาม (20) แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ์1. บทที่ 13 ไฟฟ้าสถิต
ครูสมพร เหล่าทองสาร
โรงเรียนดงบังพิสัยนวการนุสรณ์ สพม. เขต 26
ครูสมพร เหล่าทองสาร
2. คูลอมบ์ (Charles Augustin de Coulomb) ได้ทาการศึกษาแรง
ระหว่างประจุไฟฟ้าโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่องมือวัดแรงบิด
ของคูลอมบ์ ดังรูป ก.ประกอบด้วย คานเล็กๆ ที่ทาด้วยฉนวนและมีลูกพิท
ติดที่ปลายคาน A และ B ข้างและลูกดังรูป ข. โดยแขวนคานกับลวดเงิน
เส้นเล็กๆ ให้คานวางตัวอยู่ในแนวระดับ ลูกพิทอีกลูกหนึ่งคือ D อยู่ใกล้ A
การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
3. เมื่อทาให้ D และ A มีประจุ จะเกิดแรงระหว่างประจุบน D และ A แรงที่
เกิดขึ้นนี้ทาให้เกิดโมเมนต์กระทาต่อคาน เป็นผลให้คานเบนจากแนวเดิม
โดยมีลวดเงินเป็นแกนในการหมุน ดังนั้นลวดเงินจะถูกบิดตามโมเมนต์ที่
กระทาต่อคาน และโมเมนต์ของแรงที่ต่อต้านการบิดของลวดเงินจะ
เพิ่มขึ้นตามขนาดของมุมบิดที่ใหญ่ขึ้น
การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
6. ซึ่งสามารถสรุปเป็นสมการได้ว่า
kq1q 2
F ......... (1)
r2
เมื่อ k เป็นค่าคงตัวของการแปรผัน ในระบบเอสไอ แรง F มีหน่วยเป็นนิวตัน
ประจุ q1 และ q2 มีหน่วยคูลอบม์ r มีหน่วยเมตร ดังนั้น k มีหน่วย Nm2/C2 ใน
การวัดค่า k เมื่อตัวกลางระหว่างประจุทั้งสองเป็นสุญญากาศหรืออากาศ ค่าคงตัว k
นี้จะมีค่าประมาณเท่ากับ 8.9876 x 109 หรือประมาณ 9 x 109 Nm2/C2
สมการ (1) ใช้คานวณหาขนาดของแรงได้ทั้งกรณีแรงผลักและแรงดึงดูดระหว่าง
ประจุนอนุภาค ซึ่งเรียกว่า จุดประจุ ความสัมพันธ์ตามสมการนี้เรียกว่า
กฎของคูลอมบ์ (Coulomb’ s law)
การทดลองของคูลอมบ์ ครูสมพร เหล่าทองสาร
8. ตัวอย่าง ประจุ +3.0 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ –2.5 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ
10 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด
่
q1 q2
วิธีทา F F
+ -
r = 10 cm
จากโจทย์ ประจุ q1 และ q2 เป็นประจุต่างชนิดกัน เพราะฉะนั้นจะเป็นแรงดึงดูด
และแรงระหว่างประจุ คานวณหาได้จาก สมการ (1)
จากโจทย์ สิ่งที่กาหนดมาให้ q1 = +3.0 C , q2 = –2.5 C และ r = 10 cm
จะได้ว่า
q1 = +3.0 C x 10–6 C , q2 = –2.5 C x 10–6 C
r = 10 cm = 10 x 10–2 cm และ k = 9 x 109 Nm2/C2
ครูสมพร เหล่าทองสาร
9. ตัวอย่าง ประจุ +3.0 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ –2.5 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ
10 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด
่
วิธีทา (ต่อ)
kq1q 2
แทนค่าลงในสมการ (1) F
r2
(9 109 ) (3 10-6 ) (2.5 10-6 )
F
(10 10-2 ) 2
(9 3 2.5) (109 10-6 10-6 )
F
(10 10) (10-2 10-2 )
(67.5) (109-6-6 )
F
(100) (10-2-2 )
ครูสมพร เหล่าทองสาร
10. ตัวอย่าง ประจุ +3.0 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ –2.5 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ
10 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด
่
วิธีทา (ต่อ) (67.5) (109-6-6 )
F
(100) (10-2-2 )
67.5 10 -3
F
100 10-4
67.5 10-3
F -4
100 10
F 0.675 103( 4)
ครูสมพร เหล่าทองสาร
11. ตัวอย่าง ประจุ +3.0 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ –2.5 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ
10 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด
่
วิธีทา (ต่อ)
F 0.675 103( 4)
F 0.675 1034
3 4
F (6.75 10 ) 10-1
F 6.75 10-1-34
F 6.75 100
F 6.75 N
ตอบ แรงระหว่างประจุเป็นแรงดึงดูด และแรงมีขนาด 6.75 นิวตัน
ครูสมพร เหล่าทองสาร
12. +
คาถาม
ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์
เป็นระยะ 15 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทา
นี้มีค่าเท่าใด
ลองหาคาตอบดูนะครับ -
ครูสมพร เหล่าทองสาร
13. คาตอบ
จะเกิดแรงผลักระหว่างประจุ และแรงกระทานีมีขนาด 9.0 นิวตัน
้
ตอบถูกใช่ใหมครับ เก่งมากเลย!
ตอบผิด ลองดูคาเฉลยนะครับ
ครูสมพร เหล่าทองสาร
14. คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ
15 เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีคาเท่าใด
่
วิธีทา q1 q2
F F
+ +
r
จากโจทย์ ประจุ q1 และ q2 เป็นประจุชนิดเดียวกัน เพราะฉะนันจะเป็นแรงผลักด
้
และแรงระหว่างประจุ คานวณหาได้จาก สมการ (1)
จากโจทย์ สิ่งที่กาหนดมาให้ q1 = +4.5 C , q2 = +5.0 C และ r = 15 cm
จะได้ว่า
q1 = +4.5 C x 10–6 C , q2 = +5.0 C x 10–6 C
r = 15 cm = 15 x 10–2 cm และ k = 9 x 109 Nm2/C2
ครูสมพร เหล่าทองสาร
15. คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 15
เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีค่าเท่าใด
วิธีทา (ต่อ)
kq1q 2
แทนค่าลงในสมการ (1) F
r2
(9 109 ) (4.5 10-6 ) (5.0 10-6 )
F
(15 10-2 ) 2
(9 4.5 5) (109 10-6 10-6 )
F
(15 15) (10-2 10-2 )
(202.5) (109-6-6 )
F
(225) (10-2-2 )
ครูสมพร เหล่าทองสาร
16. คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 15
เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีค่าเท่าใด
วิธีทา (ต่อ) (202.5) (109-6-6 )
F
(225) (10-2-2 )
202.5 10 -3
F
225 10-4
202.5 10-3
F -4
225 10
F 0.9 103( 4)
ครูสมพร เหล่าทองสาร
17. คาถาม ประจุ +4.5 ไมโครคูลอมบ์ วางห่างจากประจุ +5.0 ไมโครคูลอมบ์ เป็นระยะ 15
เซนติเมตร จะเกิดแรงระหว่างประจุชนิดใด และแรงกระทานี้มีค่าเท่าใด
วิธีทา (ต่อ)
F 0.9 103( 4)
F 0.9 1034
3 4
F (9.0 10 ) 10
-1
F 9.0 10-1-34
F 9.0 100
F 9.0 N
ตอบ แรงระหว่างประจุเป็นแรงผลัก และแรงมีขนาด 9.0 นิวตัน
ครูสมพร เหล่าทองสาร
18. หนังสือสารอ้างอิง
นิรันดร์ สุวรัตน์. ฟิสิกส์ ม.6 เล่ม 1-2. สานักพิมพ์ พ.ศ. พัฒนา :
กรุงเทพฯ, 2552.
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม
ฟิสิกส์ เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6. โรงพิมพ์คุรุสภา : กรุงเทพ, 2554.
ครูสมพร เหล่าทองสาร