มารู้จักกับไฟฟ้าสถิต 2

ประจุต่างชนิด ปริมาณเท่ากัน

กฎของคูลอมบ์ (Coulomb’s law )

คูลอมบ์ (Coulomb, พ.ศ. 2279 - 2349) เป็นคนแรกที่ศึกษา และวัดแรงระหว่างประจุ สองประจุบนทรงกลมตัวนำเล็กๆ โดยใช้เครื่องชั่งชนิดแรงบิด ( torsion balance ) แล้วตั้งกฎว่าด้วยแรงระหว่างประจุ ในปี พ.ศ. 2328

ผลการทดลองของคูลอมบ์

    1. ขนาดของแรงระหว่างประจุ แปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่าง สองจุดประจุ
      2.

      เมื่อ F = ขนาดของแรงระหว่างประจุ ; r = ระยะห่างระหว่างประจุ

    2. ขนาดของแรงระหว่างประจุ แปรผันตรงกับผลคูณ ของปริมาณประจุทั้งสอง

       เมื่อ Q1 = ปริมาณประจุที่ 1 ; Q2 = ปริมาณประจุที่ 2

กฎของคูลอมบ์       F = KQ1Q2 / r2

K เป็นค่านิจของคูลอมบ์ ( Coulomb constance ) = 9 x 109 Nm2C-2 ในอากาศหรือสุญญากาศ

permittivity of free space = 1 / K

= 8.854 x 10-12 C2N-1m-2 ในอากาศหรือสุญญากาศ

         ข้อควรจำ

  1. กฎของคูลอมบ์ ใช้ได้กับจุดประจุ ( point charge ) หรือประจุบนวัตถุที่อยู่ห่างกันมาก
  2. แรงระหว่างประจุ เป็นแรงคู่กริยา ประจุชนิดเดียวกัน ผลักกัน ประจุต่างชนิด ดึงดูดกัน ทิศของแรงอยู่ในแนวเส้นตรงที่ลากผ่านประจุทั้งสอง

ตัวอย่าง  อิเล็กตรอนมีประจุ - 1.6 x 10-19 คูลอมบ์ และ 6.02 x 1023 อะตอมของไฮโดรเจนมีมวล 1 กรัม จะต้องเคลื่อนอิเล็กตรอนห่างจากใจกลางอะตอมไฮโดรเจนเท่าใด แรงดึงดูดระหว่างประจุจึงจะเท่ากับน้ำหนักของไฮโดรเจน 1 อะตอม

วิธีทำ น้ำหนักของไฮโดรเจน 1 อะตอม

สมมติอิเล็กตรอน อยู่ห่างจากใจกลางอะตอม x เมตร แล้ว

เกิดแรงดึงดูด 1.66 x 10-26 นิวตัน

 แทนค่าในสูตร

1.66 x 10-26 x2 = 9 x 109x(1.6 x 10-19)2

x = 0.118

           อิเล็กตรอน ต้องอยู่ห่างจากใจกลางอะตอม 11.8 เซนติเมตร

[ถัดไป>>] 
โดย : นาย สถาพร ทัพพะกุล ณ อยุธยา, โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ถนนพญาไท ปทุมวัน กทม. 10330, วันที่ 23 กรกฎาคม 2545