Upload
others
View
29
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 21
บทท 2 สนามของแรง
2.1 สนามแมเหลก (Magnetic Field , B
)
2.1.1 แมเหลก (Magnet)
คอ สารทสามารถดดและผลกกนเองได และสามารถดดสารแมเหลกได
แรงทเกดขนระหวางขวแมเหลก จะเปนแรงกรยา ปฏกรยา คอ มขนาดเทากนแตมทศตรงขามกน
แรงระหวางข วเหนอกบข วเหนอ จะเกด แรงผลก
แรงระหวางข วใตกบขวใต จะเกด แรงผลก
แรงระหวางข วใตกบข วเหนอ จะเกด แรงดด
เมอนาแทงแมเหลกแขวนใหวางตวอยในแนวระดบและสามารถหมนไดอยางอสระแลว ขวเหนอของ
แทงแมเหลกจะช ไปทางข วโลกเหนอ แสดงวาทข วโลกเหนอจะมสนามแมเหลกข วใต และทข วโลกใตจะม
สนามแมเหลกข วเหนอ
การแบงชนดของแมเหลก
1. แบงโดยเอาการกาเนดเปนหลก มอย 2 ประเภท คอ
1.1 แมเหลกธรรมชาต (Natural Magnet) เปนแมเหลกทเกดข นเองตามธรรมชาต
ทางธรณวทยาเรยกแรน วา Magnetite มสตรทางเคม คอ Fe3O4 ไมคอยมอ านาจเพราะมอ านาจนอย
1.2 แมเหลกประดษฐ เปนแมเหลกททาข นดวยวธการตาง ๆ
2. แบงโดยเอาอานาจทมในแมเหลกเปนหลก มอย 2 ประเภท คอ
2.1 แมเหลกชวคราว (Temperary Magnet) มอ านาจเมอมการบงคบ การบงคบ
ใชวธเหนยวนา ใชกระแสไฟฟา เหลกทใชทาเปนเหลกออน
2.2 แมเหลกถาวร (Permanent Magnet) มอ านาจอยนาน บงคบดวยวธการ
เดยวกนแตเหลกทใชเปนเหลกกลา
สารแมเหลก
คอ สารทเกดแรงดดกบแทงแมเหลกได เชน เขมทศ เหลก นกเกล โคบอลต
เสนแรงแมเหลก (Magnetic Line of Force)
คอ เสนทแสดงทศทางของแรงลพธทแทงแมเหลกทาตอเขมทศหรอผงตะไบเหลก หรอเสนทแสดง
ทศทางของสนามแมเหลกลพธทจดน นโดย
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 22
1. เสนแรงแมเหลกรอบ ๆ แทงแมเหลก จะมลกษณะเปนเสนโคง 2 มต และพงจากข วเหนอไป
ข วใต แตภายในแทงแมเหลก เสนแรงแมเหลกจะพงจากข วใตไปข วเหนอ
2. เสนแรงแมเหลกโลกบนพนทเลก ๆ จะมลกษณะเปนเสนขนานกนพงไปทางทศเหนอภมศาสตร
3. เสนแรงแมเหลกไมตดกน
4. บรเวณใดทไมมเสนแรงแมเหลกผานบรเวณน นจะไมมสนามแมเหลก และเรยกจดน นวา
จดสะเทน (Neutural Point)
สนามแมเหลก (Magnetic Field , B
)
คอ บรเวณทแทงแมเหลกสงแรงไปถงสารแมเหลก และประจไฟฟาทเคลอนท (ไมมผลตอ
ประจไฟฟาทอยนง) ตรวจสอบไดดวยผงตะไบเหลก หรอเขมทศ
1. ทศ สนามแมเหลก พงออกจากข วเหนอเขาหาข วใต
2. ขนาดสนามแมเหลก (B) คอ จานวนเสนแรงแมเหลกตอหนงหนวยพนททเสนแรงแมเหลกต งไดฉาก
ให B เปนความเขมของสนามแมเหลก มหนวยเปน เทสลา(T) หรอ Wb/m2
B เปนฟลกซแมเหลก มหนวยเปน เวบเบอร(Wb)
A เปนพนททต งฉาก มหนวยเปน ตารางเมตร(m2)
จากนยามจะไดวา B sin = AB
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 23
Flux แมเหลก คอ จ านวนเสนแรงแมเหลก ใกลแทงแมเหลกจะม Flux แมเหลกมาก หางแทง
แมเหลกจะม Flux แมเหลกนอย
3. สนามแมเหลกสมาเสมอ
มเสนสนามแมเหลก เปนเสนตรงขนานกน มทศทาง
เดยวกน และมคาเทากนทก ๆตาแหนง สนามแมเหลก
สม าเสมอนาไปใชประโยชนหลายอยาง เชน
การสรางไฟฟา และเครองวดทางไฟฟาตาง ๆ
แบบฝกหด 2.1
1. สนามแมเหลกคอ
ก. บรเวณทมแรงกระทาตอประจไฟฟาทกาล งเคลอนทผานในบรเวณน น ทาใหแนวการเคลอนท
ของประจไฟฟาเบนไปจากเดม
ข. จ านวนเสนแรงแมเหลกตอหนงหนวยพนททเสนแรงแมเหลกต งไดฉากน น
ค. บรเวณทมแรงกระทาตอเขมทศทวางอยในบรเวณน น ง. ถกท งขอ 1 ขอ 2 และ ขอ 3
2. สนามแมเหลก คอ
1. บรเวณทมแรงกระทาตอเขมทศทวางอยในบรเวณน น
2. บรเวณทมแรงกระทาตอประจไฟฟาทก าลงเคลอนทผานในบรเวณน น ทาใหแนวการ
เคลอนทของประจไฟฟาเบนไปจากเดม
3. จ านวนเสนแรงแมเหลกตอหนงหนวยพนททเสนแรงแมเหลกต งไดฉากน น
4. ขอ1.ขอ 2. และขอ 3.
3. เมอนาเขมทศเลกๆ มาวางทตาแหนงหมายเลข 1,2,3 และ 4 ซงอยใกลแทงแมเหลก ดงรป ปลายเหนอของ
เขมทศควรชตามรปใด
1. 1, 2 และ 3
2. 1 และ 3
3. 2 และ 4
4. 4 เทาน น
4. ปรมาณเสนแรงแมเหลกตอหนวยพนทซงเสนแรงผานในแนวต งฉาก เรยกวา ปรมาณใด
1. ความเขมของสนามแมเหลก 2. ขนาดของเสนแรงแมเหลก
3. จ านวนฟลกซแมเหลก 4. ความหนาแนนฟลกซแมเหลก
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 24
4. สนามแมเหลกทเกดจากแทงแมเหลกมคณสมบต
1. เปนปรมาณเวกเตอร 2. มความเขมสม าเสมอทก ๆ จด
3. มทศจากข วใตไปย งข วเหนอผานภายในแทง 4. มแรงกระทาตอสารแมเหลกทวางในบรเวณน น
คาตอบทถกตองคอขอใด
ก. ขอ 1 , 2 และ 3 ข. ขอ 1 , 2 และ 4
ค. ขอ 1 , 3 และ 4 ง. ขอ 2 , 3 และ 4
5. ถาความเขมของสนามแมเหลกเปน 4 เทสลา ทาใหเกดฟลกซแมเหลกจานวน 0.002 เวบเบอร จงหา
พนททตกต งฉากวามคาเทาใด
ก. 5 10-3
m2 ข. 5 10
-4 m
2 ค. 8 10
-3 m
2 ง. 8 10
-4 m
2
6. ขดลวดของมอเตอรไฟฟามพนทหนาตด 0.2 m 2 วางอยในสนามแมเหลก 4 เทสลา โดยมแนว
ระนาบของขดลวดทามม 30 องศา กบสนามแมเหลกดงรป จงคานวณหาคาฟลกซแมเหลก ทผาน
ขดลวดเทากบเทาใด
7. ขดลวดตวนามพนท 10 cm2 วางอยในบรเวณทมสนามแมเหลกขนาดสม าเสมอ 10 T จงหาคาฟลกซ
แมเหลกทผานขดลวด เมอระนาบของขดลวดทามมต งฉากกบสนามแมเหลก
ก. 1 10-2
Wb ข. 1 10-3
Wb ค. 1 10-4
Wb ง. 1 10-5
Wb
2.1.1 สนามแมเหลกโลก
สนามแมเหลกโลก ทศขนานกบผวโลกไปทางข วโลกเหนอ
ก. 0.4 Weber
ข. 0.6 Weber
ค. 0.8 Weber
ง. 1.0 Weber
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 25
ประโยชนของสนามแมเหลก
คอจะเปนโลปองกนอนตรายจาก ลมสรยะ (solar wind) ซงเปนกระแสอนภาคทมประจสวนใหญเปน
โปรตอนและอเลกตรอนทถกขบออกมาจากดวงอาทตย โดยสนามแมเหลกโลกจะปองกนไมใหอนภาค
เหลาน นทาลายช นบรรยากาศ
จดสะเทน (Neutural Point)
จดสะเทน เปนจดในบรเวณสนามแมเหลก โดยทความเขมเนองจากสนามแมเหลกตางๆ เกดการ
หกลางกนจนเปนศนย และเปนตาแหนงทไมมเสนแรงแมเหลกผาน ถานาเขมทศไปวางไวตรงจดสะเทนจะ
ไมมแรงแมเหลกกระทาตอเขมทศ เปนผลใหเขมทศสามารถวางตวไดอยางเสรไดทกทศทาง
แบบฝกหด 2.1.1
1. ขอความใดแสดงความหมายของ “จดสะเทน” ไดถกตองทสด
1. ต าแหนงทไมมเสนแรงแมเหลกผาน
2. ต าแหนงทไมมแรงกระทาตอเขมทศ
3. ต าแหนงทมสนามแมเหลกมารวมกนแลวเปนศนย
4. ต าแหนงทเขมทศจะวางตวในแนวใดกได
2. แมเหลก 2 แทง ขนาดเทากนทกประการวางขนานกนดงรป จดสะเทนจะอยในตาแหนงใด
1. ก
2. ข
3. ค
4. ง
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 26
2.1.2 ผลของสนามแมเหลกตอการเคลอนทของอนภาคทมประจไฟฟา
การเคลอนทของอนภาคทมประจไฟฟาในสนามแมเหลก
เมอประจ q เคลอนทดวยความเรว v ผานเขาไปในสนามแมเลก B ในทศทามม กบสนามแมเหลก
จะเกดแรงแมเหลกกระทาตอประจ ขนาด F ตามสตร
F = qvB sin
มม ม 3 แบบ ดงน
1. = 0 ๐ 2. = 90 ๐ 3. 0 ๐ < < 90 ๐
F = 0 F = qvB F = qvB sin
ประจเคลอนทเปนเสนตรง ประจเคลอนทเปนวงกลม ประจเคลอนทเปนรปตะปเกลยว
กาหนดให F คอ แรงทแมเหลกกระทาตอประจ (N) q คอ ประจไฟฟา (C)
v คอ ความเรว (m/s) B คอ สนามแมเหลก (T)
คอ มมระหวางความเรว v (ทศทประจวง) กบสนามแมเหลก B
การหาทศของแรงแมเหลกจะหาไดจากการใชมอแสดง โดยแยกเปน 2 กรณ ตามชนดของประจ คอ
1. ประจบวก หาไดจากการใชมอขวาแบฝามอให
นวท งสช ตามความเรว v แลวงอนวท งสใหวนไป
ตามทศสนามแมเหลก B นวหวแมมอทกางอยจะช
ทศของแรง F ทเกดข น
2. ประจลบ หาไดจากการใชมอซายแบฝามอให
นวท งสช ตามความเรว v แลวงอนวท งสใหวนไป
ตามทศสนามแมเหลก B นวหวแมมอทกางอยจะ
ช ทศของแรง F ทเกดข น
เนองจาก แรงแมเหลก FB ทกระทาตอประจทวงในสนามแมเหลกน เปนแรงทต งฉากจงสงผลใหประจวง
เบยงเบนเปนทางโคงวงกลม ตามสมการการเคลอนทแบบวงกลม
F = R
mv 2 = m 2 R เมอ
Tt
2
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 27
รศมของประจทวงในสนามแมเหลกในแนวต งฉาก จะไดวา
FF CB qvB =
Rmv 2
R = qBmv
และเบยงเบนเปนมม ในเวลา t จะไดวา
t = qBm และ T =
qBm2
อยางไรกตาม ถามแรงอน ๆ มาหกลาง เชน แรงไฟฟาจากสนามไฟฟากอาจทาใหประจวงเปนเสนตรง
คอม F = 0 กได
แบบฝกหด 2.1.2
1. สงตอไปน อะไรบางทมผลตอทศทางของแรงทกระทาตออนภาคมประจทวงในแนวต งฉากกบ
สนามแมเหลก
ก. ทศทางของสนามแมเหลก ข. ขนาดของประจ
ค. ขนาดของสนามแมเหลก ง. ชนดของประจ
ขอทถกตองคอ
1. ก. และ ข. 2. ก. และ ค.
3. ก. และ ง. 4. ข. และ ค.
2. อนภาคมประจไฟฟาบวกวงตดสนามแมเหลกโดยไมต งฉากกบสนามแมเหลก แนวทางการเคลอนท
ของอนภาคน เปนอยางไร
1. เสนตรง 2. วงกลม 3. วงร 4. เกลยว
3. อเลกตรอนวงดวยความเรว 107 เมตรตอวนาท เขาไปในทศต งฉากกบสนามแมเหลกขนาด 10
–5 เทสลา
ขนาดของแรงทกระทาตออเลกตรอนเปนเทาใด
ก. 1.6 X 10 – 16
N ข. 1.6 X 10 – 17
N ค. 1.6 X 10 – 18 N ง. 1.6 X 10
– 19 N
4. อนภาคมวล 0.5 กรม มประจ 2.5 X 10 – 8
C เคลอนทดวยความเรวตามแนวระดบ 8 X 10 6
เมตรตอ
วนาท เขาไปในสนามแมเหลกซงมทศต งฉากกบความเรว ทาใหเกดการเบยงเบนมรศมความโคง 0.2
เมตร จงหาขนาดของสนามแมเหลก
ก. 5 1010
T ข. 5 1011
T ค. 8 1010
T ง. 8 1011
T
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 28
2.1.3 ผลของสนามแมเหลกตอการเคลอนทของตวนาทมกระแสไฟฟาผาน
แรงทแมเหลกกระทาตอลวดทมกระแสไหลในสนามแมเหลก
เมอประจเคลอนทในลวด แสดงวาลวดน นมกระแสไฟฟาไหล ดงน น จงเกดแรงแมเหลกกระทาตอลวดได
ตามสมการ
F = IlBsin
เมอ F คอ แรงทแมเหลกกระทาตอลวด (N) l คอ ความยาวของเสนลวด (m)
B คอ สนามแมเหลก (T) คอ มมระหวาง I กบ B
ทศของแรงจะเปนไปตามกฎมอขวา โดยแบฝามอใหนวท งส
ช ตามทศกระแส I งอนวท งสวนไปตามทศสนามแมเหลก B
นวหวแมมอทกลางอยจะช ทศของแรง F ทกระทาตอลวด
แรงแมเหลกทกระทาตอลวดทมกระแสไหลในสนามแมเหลก
จะกระทาตอลวดท งเสนทอยในสนามแมเหลกจงสงผลใหลวด
เคลอนทไปท งเสน ซงจะเปนการเคลอนทแบบมความเรงตามกฎ
นวตน คอ F = ma และถามแรงเคลอนอน ๆ มากระทาตอลวด
อก กอาจทาใหลวดอยในสภาพสมดล คอ F = 0 กได
โมเมนตของลวดทมกระแสไหลในสนามแมเหลก
ขดลวดพนท A อยในสนามแมเหลก B โดยแกนของขดลวดต งฉากกบสนามแมเหลกแลวให
กระแสไฟฟา I ไหลในขดลวด จะเกดแรงคควบเนองจากแรงแมเหลกกระทาตอขดลวดทาใหขดลวดหมน มขนาด
โมเมนตของแรงคควบ เปนตามสมการ
M = INBAcos
เมอ M คอ โมเมนตของแรงคควบ (N-m)
I คอ กระแสไฟฟาทไหลในขดลวด (A)
N คอ จานวนรอบของขดลวด (รอบ)
A คอ พนทของขดลวด (m2)
คอ มมระหวางระนาบของขดลวดกบสนามแมเหลก
แบบฝกหด 2.1.3
1. ลวดยาว 2 เมตร มกระแสไหลผาน 10 แอมแปร เสนลวดวางทามม 30 องศา กบสนามแมเหลก
1.25 เทสลา จงหาขนาดของแรงทกระทาตอลวดน
2. ขดลวดสเหลยมผนผายาว 100 cm กวาง 20 cm มขดลวดพน 25 รอบ มกระแสไฟฟาไหลผานใน
วงจร 100 A ความเขมสนามแมเหลกทผานขดลวดเทากบ 0.3 T จงหาโมเมนตของแรงคควบใน
ขดลวด เมอขดลวดวางในแนวขนานกบทศของสนามแมเหลก
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 29
3. ลวดยาว 10 เซนตเมตร วางอยในสนามแมเหลก
ด งรป ถาสนามแมเหลกเปน 3 x 10- 2
เทสลา
และเกดแรงลวดเสนน 6 x 10- 4
นวตน
จงหาคากระแสทผานลวดน ในหนวยแอมแปร
4. ลวด AB ยาว 1 เมตร มกระแสไหลผาน 0.2 แอมแปร จาก A ไป B ลวดอยในสนามแมเหลก 0.4 เทสลา
โดยวางตวดงรป แรงแมเหลกทกระทาตอเสนลวดเปนเทาใด
5. ลวดยาว 10 cm มกระแสไฟฟาผาน 5 A วางในสนามแมเหลกสม าเสมอ 3 เทสลาโดยลวดเอยงทามม30๐
กบสนามแมเหลก ดงรป จงหาขนาดของแรงทสนามแมเหลกกระทาตอลวดเสนน
1. 1.5 N
2. 1.25 N
3. 0.75 N
4. 0.45 N
5.
สนามแมเหลกทเกดจากกระแสไหลในเสนลวดและขดลวดโซลนอยด
กระแสทไหลในขดลวดจะสรางสนามแมเหลกข นมารอบ ๆ ลวด
น นโดยจะมทศวนตามกฎมอขวา คอใชมอขวาใหนวหวแมมอช ตาม
ทศกระแสไหล นวท งสทกาวนรอบลวดจะแสดงสนามแมเหลกท
เกดข นรอบ ๆ สนามแมเหลกทเกดจากกระแส B = 2 x 10-7
dI
เมอนาเสนลวดมาขดเปนวง เกดเปนขดลวดโซลนอยด แลวใหกระแส
ไหล สนามแมเหลกทเกดข นจะมสภาพเหมอนเปนแทงแมเหลก โดย
ข วแมเหลกทเกดข นจะหาไดจากการใชมอขวา กาใหนวท งสวนตามกระแสท
ไหลในขดลวด นวหวแมมอจะช ไปดานปลายทเปนข วเหนอของแมเหลกท
ถกสรางข นมา
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 30
2.2 สนามไฟฟา (Electric field)
ประจไฟฟา
โครงสรางอะตอม
ประจไฟฟา คอ อ านาจทางไฟฟา
ชนดของประจม 2 แบบ คอ ประจบวก และประจลบ
1. ประจบวก คอ จานวนโปรตอนมากกวาจานวนอเลกตรอน (p > e)
2. ประจลบ คอ จานวนอเลกตรอนมากกวาโปรตอน (e > p)
หมายเหต ว ตถทเปนกลางทางไฟฟา คอ มโปรตอนเทากบจานวนอเลกตรอน (p = e)
โดย Q = ne Q = ประจท งหมด เปนคลอมบ
n = eQ n = จ านวนอนภาค
e = 1.6 x 10 -19 คลอมบ
แรงระหวางประจม 2 แบบ คอ แรงดดและแรงผลก
ประจเหมอนกนออกแรงผลกกน ประจตางกนออกแรงดดกน
แรงผลก แรงดด
หลก 1. ประจไฟฟาชนดเดยวกนจะผลกกน ประจไฟฟาตางชนดกนจะดดกน
2. แรงดดหรอแรงผลกน นเปนแรงผลกน นเปนแรงตางกระทารวมกน ตามกฎขอท 3 ของนวตน
3. ว ตถทมประจไฟฟาจะดดว ตถทเปนกลางเสมอ
อนภาค ประจ มวล
อเลกตรอน - 1.6x10-19 C 9.1x10
-31 kg
โปรตอน +1.6x10-19
C 1.67x10-27
kg
นวตรอน กลาง 1.67x10-27
kg
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 31
สนามไฟฟา (Electric field)
สนามไฟฟา (E) คอ แรงทกระทาตอประจทดสอบหนงหนวยซงวางไวทตาแหนงใด ๆ เปนปรมาณ
เวกเตอร มหนวยเปน นวตนตอคลอมบ
E = qF
หรอ F = qE
โดยทศของแรง F จะเปนทศเดยวกบสนามไฟฟา E เมอ q เปนประจบวก แตทศของแรง F จะเปนทศ
ตรงขามกบสนามไฟฟา E เมอ q เปนประจลบ
สนามไฟฟาเนองจากจดประจ
จากสมการ E = qF
แทนคา F ดวย 222
rQKQ
จะไดวา E = qrQKQ
222 =
qrq)Q)(K(
2
จะไดวา E = 2rKQ
สนามไฟฟาในตวนาทรงกลม
เมอ E คอ สนามไฟฟา
Q คอ ประจไฟฟา
R คอ รศมทรงกลม
r คอ ระยะหาง
K คอ คาคงทเทากบ 9 x 109 N.m
2/C
2
สตรสนามไฟฟา
ภายในตวนาทรงกลม ทผวตวนาทรงกลม ทผวนอกตวนาทรงกลม
E = 0 E = 2RKQ
E = 2rKQ
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 32
เสนแรงไฟฟา ( Electric line of force )
คณสมบตของเสนแรงไฟฟา
1. ประจบวกเสนแรงไฟฟาพงออก
2. ประจลบเสนแรงไฟฟาพงเขา
3. มท งประจบวกและลบเสนแรงไฟฟาจะพงจากบวกไปลบ
4. เสนแรงไฟฟาจะไปหยดนงทผวของตวนาทรงกลมไมพงเขาไปขางใน
แรงในสนามไฟฟา
ในบรเวณสนามไฟฟาสมาเสมอ ถามประจไฟฟาอยในบรเวณ จะเกดแรงกระทาบนประจไฟฟา ทาใหประจ
ไฟฟาเคลอนทเปนเสนตรงในสนามไฟฟา
จาก F = qe
ma = qE
ประจบวก มแรงกระทาทศเดยวกบ E
ประจลบ มแรงทศตรงกนขามกบ E
a =
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 33
สนามไฟฟาในแผนโลหะคขนาน
ประจบวกทศของ F กบ E ทศเดยวกน ประจลบทศของ F กบ E ทศตรงกนขาม
สตรสนามไฟฟาแมเหลกคขนาน E = dV
E = สนามไฟฟา หนวย นวตน/คลอมบ
V = ความตางศกยระหวางแผน หนวย โวลต
d = ระยะหาง หนวย เมตร
ตองจา สนามไฟฟาเปนปรมาณเวกเตอรคดทศทางแตไมตองแทนคาเครองหมายประจ
แบบฝกหด 2.2
1. หยดน ามนมวล 8 x 10-13 kg ถกทาใหเคลอนทลงในแนวดง ดวยความเรวคงตวในบรเวณทมสนามไฟฟา
ขนาด 5 x 106 N/C ประจไฟฟาบนหยดน ามนมคาเทาไร
1. 1.6 x 10-21 C 2. 1.6 x 10-20 C 3. 1.6 x 10-19 C 4. 1.6 x 10-18 C
2. ทตาแหนง X หางจากจดประจขนาด 1.08 x 10-1 C เปนระยะ 1.8 m จะมขนาดของสนามไฟฟาเปนเทาไร
1. 3.0 x 108 N/C 2. 9.0 x 108 N/C 3. 2.7 x 109 N/C 4. 5.4 x 109 N/C
3. ต วนาทรงกลมลกหนงรศมผวใน 8 cm รศมผวนอก 10 cm มประจ 2 x 10-10 C อยากทราบวา
สนามไฟฟาทผวในและผวนอกของทรงกลมมขนาดเทาไร
1. 0 , 281 N/C 2. 281 , 0 N/C 3. 0 , 180 N/C 4. 180 , 0 N/C
4. สนามไฟฟา ณ ตาแหนงตดกบผวตวนาดานนอกจะมทศทางใด
1. ต งฉากกบผว 2. สมผ สผว
3. ข นกบรปรางของผว 4. ทามมกบผวนอยกวา 45°
5. ขอใดไมใชสมบตของเสนแรงไฟฟา
1. ต งฉากกบผวของตวนา 2. ชวยหาทศของสนามไฟฟาได
3. ผานตวนาได แตไมผานฉนวน 4. ออกจากประจบวก เขาหาประจลบ
6. อนภาคอนหนงหนก 10-2 N เคลอนทเขาไปในแผนโลหะคขนานทมความตางศกย 1.0 โวลต โดยมทศ
การเคลอนทขนานกบแผนคขนานเปน 10-2 เมตร จงหาวาอนภาคน นมประจเทาใด 1. 0.5 x 10-4 C 2. 0.2 x 10-4 C 3. 1.0 x 10-4 C 4. 2.0 x 10-4 C
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 34
7. ทรงกลมทมประจ 2 ทรงกลม ตางมประจบวกทมขนาดเทากน วางหางกนระยะทางขนาดหนง
เสนแรงไฟฟาทเกดข นในขอใดถกตอง
เฉลย ค
แนวคด เสนแรงไฟฟา พงออกจาก ประจบวกเสมอ
8. จงพจารณาขอความตอไปน
1). ณ ตาแหนงใดๆ ทมแรงทางไฟฟากระทาตอประจไฟฟาได บรเวณน นมสนามไฟฟา
2). เสนแรงไฟฟาจะมทศพงออกจากประจลบเขาสประจบวก
3). สนามไฟฟาเปนปรมาณเวกเตอร
ขอทถกคอ
1. ขอ 1, 2 2. ขอ 1, 3 3. ขอ 2 , 3 4. ขอ 1, 2 และ 3
9. รปแสดงสนามไฟฟาของทรงกลมตวนาเทยบกบระยะทางตอไปน ขอใดททานเหนวาถกตอง
ในสนามไฟฟา E อนภาคประจ q มวล m จะมความเรงขนาดเทาใด
ก. mgE ข. qE/m ค. ME/q ง. Emq 2
10.แผนโลหะสองแผนวางขนานกน อยหางกน 1 มลลเมตร ความตางศกยระหวางแผนโลหะท งสอง
เทากบ 90 โวลต สนามไฟฟาระหวางแผนโลหะคน มคาเทาใด
1. 3,000 N / C 2. 9,000 N / C
3. 30,000 N / C 4. 90,000 N / C
ค ง
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 35
2.3 สนามโนมถวง (g)
สนามโนมถวง
1. มทศพงสศนยกลางของโลก
2. ทาใหเกดแรงโนมถวง ซงเปนแรงดงดดทกระทาตอมวลของว ตถ
3. มคาตางกนตามตาแหนงทางภมศาสตร
การหาคาสนามโนมถวง (g)
จาก 2r
GMm = mg
g = 2r
GM ( g α 2r
1 )
2
1
gg
= 2
1
MM
= 2
2
1
rr
น าหนก (w) คอ แรงทโลกดงดดว ตถ น าหนกเปนปรมาณเวกเตอร
จาก w = mg
จะได 2
1
ww
= gg
2
1
mm
= 2
1
mm
ถา g คงท
2
1
ww
= 2
1
mgmg
= 2
1
gg
ถา m คงท
การเคลอนทของวตถในสนามโนมถวง
เอกสารประกอบการสอนรายวชาฟสกส เรอง สนามของแรง เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 36
แบบฝกหด 2.3
1. น าหนกของวตถหนงทเสนศนยสตร และทข วโลกเทากนหรอไม
1. เทากบ เพราะเปนวตถชนเดยวกน
2. เทากน เพราะแรงดงดดของโลกมคาเทากน
3. ไมเทากน เพราะความเรงเนองจากแรงดงดดของโลกมคาไมเทากน
4. ไมเทากน เพราะอณหภมไมเทากน
2. ถามวลของโลกเปน 81 เทากบมวลของดวงจนทร และมรศมโลกเปน เปนสเทาของรศมดวงจนทร
ความเรงเขาสศนยกลางทผวของดวงจนทรจะมคาเทา
1. 1.25 m/s2 2. 1.97 m/s2 3. 2.5 m/s2 4. 3.4 m/s2
3. นกบนอวกาศจะมน าหนกกเทาของน าหนกทช งบนโลก ถาอยบนดาวเคราะหทมรศมครงหนงของโลก
และมมวลเปน 1/8 ของมวลโลก
1. 0.25 2. 0.50 3. 0.75 4. 1.25
4. (O-NET51) เมออยบนดวงจนทรช งน าหนกของวตถทมมวล 10 กโลกรมได 16 นวตน ถาปลอยใหว ตถ
ตกทบนผวดวงจนทร ว ตถจะมความเรงเทาใด
1. 1.6 m/s2 2. 3.2 m/s2 3. 6.4 m/s2 4. 9.6 m/s2
5. (O-NET52) ว ตถ A มมวล 10 กโลกรม วางอยนงบนพน สวนวตถ B ซงมมวลเทากน ก าลงตกลง
สพนโลก ถาไมคดแรงตานของอากาศ และกาหนดใหท ง A และ B อยในบรเวณทขนาดสนามโนม
ถวงของโลกเทากบ 9.8 นวตน/กโลกรม ขอใดตอไปนไมถกตอง
1. ว ตถท งสองมน าหนกเทากน
2. ว ตถท งสองมอตราเรงในแนวดงเทากน คอ 9.8 เมตร/วนาท 2
3. แรงโนมถวงของโลกทกระทาตอวตถ A มขนาดเทากบ 98 นวตน
4. แรงโนมถวงของโลกทกระทาตอวตถ B มขนาดเทากบ 98 นวตน
6. (O-NET53) ว ตถอนหนงเมออยบนโลกทมสนามโนมถวง g พบวามน าหนกเทากบ W1 ถานาว ตถน
ไปไวบนดาวเคราะหอกดวงพบวามน าหนก W2 จงหามวลของวตถน
1. g
W1 2. g
W2 3. g
WW 21 4. gWW
212
7. เหตใดคาความเรงโนมถวง (g) ทตาแหนงวงโคจรของดาวเทยมจงมคานอยกวาคาความเรงโนมถวงท
ผวโลก (O-Net 59)
1. อวกาศทตาแหนงวงโคจรเบาบางมาก 2. ดาวเทยมมการโคจรเปนวงกลมรอบโลก
3. แรงดกดดระหวางโลกและดาวเทยมทตาแหนงวงโคจรมคานอยกวาทตาแหนงบนผวโลก
4. มแรงดกดดจากดาวฤกษดวงอนมากระทาตอดาวเทยม
5. ดาวเทยมเคลอนทดวยอตราเรวสง ขนานไปกบผวโลก