ไฟฟ้าสถิต (Static electricity)
ไฟฟ้าสถิต (Static electricity) เป็นปรากฏการณ์ที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากัน ปกติจะแสดงในรูปการดึงดูด, การผลักกัน และเกิดประกายไฟ
การเกิดไฟฟ้าสถิต
การที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากันทำให้เกิดแรงดึงดูดเมื่อวัตถุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุต่างชนิดกัน หรือเกิดแรงผลักกันเมื่อวัสดุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุชนิดเดียวกัน เราสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตโดยการนำผิวสัมผัสของวัสดุ 2 ชิ้นมาขัดสีกัน พลังงานที่เกิดจากการขัดสีกันทำให้ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุจะเกิดการแลกเปลี่ยนกัน โดยจะเกิดกับวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ฉนวน ตัวอย่างเช่น ยาง, พลาสติก และแก้ว สำหรับวัสดุประเภทที่นำไฟฟ้านั้นโอกาสเกิดปรากฏการณ์ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุไม่เท่ากันนั้นยากแต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ เช่น กรณีที่ผิวโลหะถูกกระแทกด้วยของแข็งหรือของเหลวที่ไม่เป็นตัวนำ ประจุที่เกิดการเคลื่อนย้ายระหว่างการสัมผัสจะถูกเก็บบนผิวของวัสดุทั้ง 2 ชิ้น
ไฟฟ้าสถิตเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่คุ้นเคยสำหรับประเทศที่มีอากาศหนาว ในฤดูหนาวสำหรับประเทศเหล่านี้ความชื้นในอากาศจะต่ำมาก การเกิดไฟฟ้าสถิตบนผิวหนังจะเกิดขึ้นง่ายมาก ดังนั้นเมื่อเกิดการสัมผัสกับวัสดุประเภทตัวนำจะทำให้เกิดการถ่ายเทประจุไปยังตัวนำอย่างรวดเร็วทำให้เกิดอาการสะดุ้งได้ และนอกจากนั้นยังสามารถทำความเสียหายให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
วิชาไฟฟ้าสถิต
วิชาไฟฟ้าสถิต คือความรู้ที่เกี่ยวข้องกับปรากฎการณ์อันเกิดจากประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่ง
แรงระหว่างประจุไฟฟ้า เป็นแรงมูลฐานที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ เช่นเดียวกับแรงดึงดูดระหว่างมวล แรงแม่เหล็ก และ แรงนิวเคลียร์
กฎว่าด้วยแรงระหว่างประจุไฟฟ้า ประจุชนิดเดียวกัน ผลักกัน ประจุต่างชนิด ดึงดูดกัน แรงผลักหรือแรงดูดระหว่างประจุ เป็นแรงคู่กริยา
สารกึ่งตัวนำ คือสารที่มีสมบัติทางไฟฟ้าอยู่ในระหว่างตัวนำไฟฟ้ากับฉนวนไฟฟ้า
การทำให้วัตถุมีประจุ ปกติวัตถุทั้งหลายมีโปรตอนและอิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบในจำนวนที่เท่าๆ กัน ดังนั้นจำนวนประจุบวก ประจุลบ ในวัตถุจึงมีอยู่เท่ากัน เรียกวัตถุอยู่ในสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า
กรณีที่วัตถุได้รับพลังงาน ( ไฟฟ้า เคมี ความร้อน แสง และอื่นๆ ) จะทำให้อิเล็กตรอน หรือ อิออนเคลื่อนที่ ประจุลบบนวัตถุนั้นอาจมีมากกว่า หรือน้อยกว่าประจุบวก ถ้ามีมากกว่าวัตถุดังกล่าวมีประจุลบอิสระ ถ้ามีน้อยกว่าวัตถุดังกล่าวมีประจุบวกอิสระ
การกระจายของประจุ
บนฉนวน ประจุปรากฎเฉพาะบางส่วน เพราะประจุเคลื่อนที่ผ่านฉนวนได้ยาก
บนตัวนำ ประจุกระจายแต่เฉพาะผิวนอกของตัวนำ * ความหนาแน่นประจุต่อพื้นที่บริเวณปลายแหลมหรือขอบ มีมากกว่าบริเวณผิวราบเรียบ ในกรณี ตัวนำทรงกลม ประจุกระจายทั่วถึงกัน ความหนาแน่นประจุสม่ำเสมอ
ให้ Q = ปริมาณประจุไฟฟ้าอิสระบนทรงกลม หน่วยคูลอมบ์
R = รัศมีทรงกลม หน่วยเมตร
D = ความหนาแน่นประจุต่อพื้นที่ผิวของตัวนำทรงกลม หน่วยคูลอมบ์ต่อตารางเมตร
ตัวอย่างเช่น ตัวนำทรงกลมรัศมี 1.0 เซนติเมตร ได้รับอิเล็กตรอน 103 อนุภาค หากไม่มีการรั่วไหลของประจุ ความหนาแน่นของประจุต่อพื้นที่ = 1.3x10-13 คูลอมบ์ต่อตารางเมตร
ตัวนำไฟฟ้า คือสารที่ยอมให้ประจุไฟฟ้าถ่ายเทไป – มาได้โดยง่ายทั่วถึงกันทั้งก้อน
การเกิดไฟฟ้าสถิต
การที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากันทำให้เกิดแรงดึงดูดเมื่อวัตถุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุต่างชนิดกัน หรือเกิดแรงผลักกันเมื่อวัสดุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุชนิดเดียวกัน เราสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตโดยการนำผิวสัมผัสของวัสดุ 2 ชิ้นมาขัดสีกัน พลังงานที่เกิดจากการขัดสีกันทำให้ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุจะเกิดการแลกเปลี่ยนกัน โดยจะเกิดกับวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ฉนวน ตัวอย่างเช่น ยาง, พลาสติก และแก้ว สำหรับวัสดุประเภทที่นำไฟฟ้านั้นโอกาสเกิดปรากฏการณ์ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุไม่เท่ากันนั้นยากแต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ เช่น กรณีที่ผิวโลหะถูกกระแทกด้วยของแข็งหรือของเหลวที่ไม่เป็นตัวนำ ประจุที่เกิดการเคลื่อนย้ายระหว่างการสัมผัสจะถูกเก็บบนผิวของวัสดุทั้ง 2 ชิ้น
ไฟฟ้าสถิตเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่คุ้นเคยสำหรับประเทศที่มีอากาศหนาว ในฤดูหนาวสำหรับประเทศเหล่านี้ความชื้นในอากาศจะต่ำมาก การเกิดไฟฟ้าสถิตบนผิวหนังจะเกิดขึ้นง่ายมาก ดังนั้นเมื่อเกิดการสัมผัสกับวัสดุประเภทตัวนำจะทำให้เกิดการถ่ายเทประจุไปยังตัวนำอย่างรวดเร็วทำให้เกิดอาการสะดุ้งได้ และนอกจากนั้นยังสามารถทำความเสียหายให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
วิชาไฟฟ้าสถิต
วิชาไฟฟ้าสถิต คือความรู้ที่เกี่ยวข้องกับปรากฎการณ์อันเกิดจากประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่ง
แรงระหว่างประจุไฟฟ้า เป็นแรงมูลฐานที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ เช่นเดียวกับแรงดึงดูดระหว่างมวล แรงแม่เหล็ก และ แรงนิวเคลียร์
กฎว่าด้วยแรงระหว่างประจุไฟฟ้า ประจุชนิดเดียวกัน ผลักกัน ประจุต่างชนิด ดึงดูดกัน แรงผลักหรือแรงดูดระหว่างประจุ เป็นแรงคู่กริยา
อนุภาค | สัญลักษณ์ | ประจุ | มวล ( kg ) |
โปรตอน อิเล็กตรอน นิวตรอน | p e- n | +e -e 0 | 1.67252 x 10-27 9.1091 x 10-31 1.67482 x 10-27 |
ตาราง แสดงสมบัติของ โปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอน
ฉนวนไฟฟ้า คือสารที่ยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนผ่านได้เพียงเล็กน้อย สารกึ่งตัวนำ คือสารที่มีสมบัติทางไฟฟ้าอยู่ในระหว่างตัวนำไฟฟ้ากับฉนวนไฟฟ้า
การทำให้วัตถุมีประจุ ปกติวัตถุทั้งหลายมีโปรตอนและอิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบในจำนวนที่เท่าๆ กัน ดังนั้นจำนวนประจุบวก ประจุลบ ในวัตถุจึงมีอยู่เท่ากัน เรียกวัตถุอยู่ในสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า
กรณีที่วัตถุได้รับพลังงาน ( ไฟฟ้า เคมี ความร้อน แสง และอื่นๆ ) จะทำให้อิเล็กตรอน หรือ อิออนเคลื่อนที่ ประจุลบบนวัตถุนั้นอาจมีมากกว่า หรือน้อยกว่าประจุบวก ถ้ามีมากกว่าวัตถุดังกล่าวมีประจุลบอิสระ ถ้ามีน้อยกว่าวัตถุดังกล่าวมีประจุบวกอิสระ
การกระจายของประจุ
บนฉนวน ประจุปรากฎเฉพาะบางส่วน เพราะประจุเคลื่อนที่ผ่านฉนวนได้ยาก
บนตัวนำ ประจุกระจายแต่เฉพาะผิวนอกของตัวนำ * ความหนาแน่นประจุต่อพื้นที่บริเวณปลายแหลมหรือขอบ มีมากกว่าบริเวณผิวราบเรียบ ในกรณี ตัวนำทรงกลม ประจุกระจายทั่วถึงกัน ความหนาแน่นประจุสม่ำเสมอ
ให้ Q = ปริมาณประจุไฟฟ้าอิสระบนทรงกลม หน่วยคูลอมบ์
R = รัศมีทรงกลม หน่วยเมตร
D = ความหนาแน่นประจุต่อพื้นที่ผิวของตัวนำทรงกลม หน่วยคูลอมบ์ต่อตารางเมตร
ตัวอย่างเช่น ตัวนำทรงกลมรัศมี 1.0 เซนติเมตร ได้รับอิเล็กตรอน 103 อนุภาค หากไม่มีการรั่วไหลของประจุ ความหนาแน่นของประจุต่อพื้นที่ = 1.3x10-13 คูลอมบ์ต่อตารางเมตร
ตัวนำไฟฟ้า คือสารที่ยอมให้ประจุไฟฟ้าถ่ายเทไป – มาได้โดยง่ายทั่วถึงกันทั้งก้อน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น