ສະໜາມໄຟຟ້າ

ພ້ອມກັນນັ້ນ, ໃຫ້ສຶກສາ ການສົນທະນາກ່ຽວກັບຄຳຖາມກ່ຽວກັບສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມກ່ຽວກັບສະໜາມໄຟຟ້າ.

ເພື່ອຄວາມສະດວກໃນຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບແຮງໄຟຟ້າທີ່ສາມາດກະທຳໄດ້ໃນໄລຍະໄກ, ແນວຄວາມຄິດຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຈຶ່ງໄດ້ຖືກນຳສະເໜີ. ແນວຄວາມຄິດຂອງສະໜາມໄຟຟ້າໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍນັກວິທະຍາສາດຊາວອັງກິດ Michael Faraday (1791–1867).

Pengertian

ສົມມຸດວ່າໄມ້ແກ້ວໃນເບື້ອງຕົ້ນມີຄວາມເປັນກາງທາງໄຟຟ້າ. ຫຼັງຈາກຖືກຖູດ້ວຍຜ້າ, ໄມ້ແກ້ວຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າ. ເມື່ອໄມ້ແກ້ວມີ ປະຈຸໄຟຟ້າ , ສະໜາມໄຟຟ້າຈະປາກົດຂຶ້ນພ້ອມໆກັນອ້ອມຮອບໄມ້ແກ້ວ. ຖ້າໄມ້ແກ້ວກາຍເປັນກາງ, ສະໜາມໄຟຟ້າຈະຫາຍໄປຈາກອະວະກາດພ້ອມໆກັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ການມີຢູ່ຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຈຶ່ງແຍກອອກຈາກການມີປະຈຸໄຟຟ້າບໍ່ໄດ້. ສະໜາມໄຟຟ້າບໍ່ແມ່ນສານປະເພດໜຶ່ງຄືກັບອາກາດ ແລະ ບໍ່ແມ່ນຄື້ນປະເພດໜຶ່ງຄືກັບຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ແຕ່ເປັນສິ່ງທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ອະວະກາດອ້ອມຮອບປະຈຸໄຟຟ້າ, ບ່ອນທີ່ອິດທິພົນຂອງມັນຖືກຮູ້ສຶກໄດ້ໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າອື່ນໆເທົ່ານັ້ນ.

ເພື່ອທົດສອບວ່າມີສະໜາມຢູ່ໃນພື້ນທີ່ຫຼືບໍ່, ສົມມຸດວ່າມີ ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ ຢູ່ໃນພື້ນທີ່ນັ້ນ. ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບແມ່ນປະຈຸໄຟຟ້າ (Q) ທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍຫຼາຍຈົນສ້າງສະໜາມນ້ອຍຫຼາຍ ແລະ ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສາມາດຖືກລະເລີຍໄດ້. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບສາມາດຮູ້ສຶກເຖິງອິດທິພົນຂອງສະໜາມທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າອື່ນໆ. ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບແມ່ນມີຢູ່ເພື່ອສືບສວນວ່າມີສະໜາມໄຟຟ້າຫຼືບໍ່. ຖ້າມີ, ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບຈະມີອິດທິພົນໃນຮູບແບບຂອງ ແຮງໄຟຟ້າ. ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າບໍ່ມີ, ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບຈະບໍ່ມີ ແຮງໄຟຟ້າ.

ເບິ່ງຮູບຢູ່ດ້ານຂ້າງ.
ໃນຮູບທີ 1, ປະຈຸໄຟຟ້າ +q₁ ແລະ ສາກໄຟ +q₂ ຜະລິດສະໜາມໄຟຟ້າໃນພື້ນທີ່ອ້ອມຂ້າງ. ເມື່ອມີປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ +q ຖືກວາງໄວ້_o ຢູ່ຈຸດໃດໜຶ່ງໃນອະວະກາດ, ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ +q_o ກຳລັງປະສົບກັບແຮງໄຟຟ້າ. F₁ ແມ່ນແຮງໄຟຟ້າທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າ + q ກະທຳ₁ ທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ +q_o ແລະ F₂ ແມ່ນແຮງໄຟຟ້າທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າ + q ກະທຳ₂ ທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ +q_oໃນຮູບທີ 2, ເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບຖືກກຳຈັດອອກ, ສະໜາມໄຟຟ້າຍັງຄົງຢູ່ ແລະ ບໍ່ຫາຍໄປຈາກຈຸດນັ້ນ. E₁ ແມ່ນສະໜາມທີ່ຜະລິດໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າ + q₁ ແລະ ອີ₂ ແມ່ນສະໜາມທີ່ຜະລິດໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າ + q₂.

ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມ

ສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນປະລິມານເວັກເຕີ, ມີທັງຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງ. ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດໜຶ່ງຖືກນິຍາມວ່າເປັນແຮງໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າຕໍ່ປະຈຸທົດສອບທີ່ເປັນບວກທີ່ວາງໄວ້ຢູ່ຈຸດນັ້ນ, ຫານດ້ວຍຂະໜາດຂອງປະຈຸທົດສອບ.
ຂໍ້ມູນ:
E = ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມ
F = ແຮງໄຟຟ້າ
q = ຂະໜາດຂອງປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ
ຂໍ້ມູນ:
Q = ປະຈຸໄຟຟ້າ
r = ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ປະຈຸທົດສອບ
(ອ່ານ: epsilon ສູນ) = permittivity ຂອງພື້ນທີ່ຫວ່າງ = 8,854 x 10^-12 C²/ນມ²
k = ຄ່າຄົງທີ່ຄູລອມ = 9 x 10⁹ Nm²/C²

ຫົວໜ່ວຍຂອງແຮງໄຟຟ້າແມ່ນ Newton ແລະ ຫົວໜ່ວຍຂອງປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ Coulomb ສະນັ້ນຫົວໜ່ວຍຂອງສະໜາມແມ່ນ Newton/Coulomb, ຫຍໍ້ມາຈາກ N/C.

ອາຣາ

 
ເບິ່ງຮູບຢູ່ຂ້າງໆ
ປາດາ ຮູບທີ 1a, ປະຈຸໄຟຟ້າບວກ (+Q) ປ່ອຍແຮງໄຟຟ້າໃສ່ປະຈຸທົດສອບບວກ (+q), ບ່ອນທີ່ທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້າ (F) ຫ່າງຈາກປະຈຸ +Q.
ປາດາ ຮູບທີ 1b, ເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບຖືກກຳຈັດອອກ, ໃນຈຸດນັ້ນຈະມີສະໜາມ (E) ທີ່ມີທິດທາງອອກຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ Q.
ປາດາ ຮູບທີ 2a, ປະຈຸໄຟຟ້າລົບ (-Q) ປ່ອຍແຮງໄຟຟ້າໃສ່ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບບວກ (+q), ບ່ອນທີ່ທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້າ (F) ເຂົ້າໃກ້ປະຈຸໄຟຟ້າ -Q.
ປາດາ ຮູບທີ 2b, ເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າຖືກກຳຈັດອອກ, ຢູ່ຈຸດນັ້ນຈະມີສະໜາມ (E) ເຊິ່ງທິດທາງຂອງມັນໃກ້ຄຽງກັບປະຈຸໄຟຟ້າ -Q.
ອີງຕາມຮູບພາບ ແລະ ຄຳອະທິບາຍຂ້າງເທິງ, ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າທິດທາງຂອງສະໜາມແມ່ນຫ່າງຈາກປະຈຸໄຟຟ້າບວກ ແລະ ຫັນໄປສູ່ປະຈຸໄຟຟ້າລົບ.

ຕົວຢ່າງບັນຫາ

1. ຈຸດ A ຕັ້ງຢູ່ໃນສະໜາມໄຟຟ້າ. ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດ A ແມ່ນ 0,4 N/C. ຖ້າວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ 0,2 C ຖືກວາງໄວ້ທີ່ຈຸດ A, ແຮງຄູລອມ...
A. 0,2 ນ
B. 0,4 ນ
C. 0,6 ນ
D. 0,7 ນ
ຕາເວັນອອກ 0,8 ເໜືອ
ການສົນທະນາ:
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
ຖາມແລ້ວ :
ແຮງໄຟຟ້າ?
ຈາວາບ :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ E.

2. ຈຸດທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ q ຢູ່ທີ່ຈຸດ A ໃນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ (+) ເພື່ອໃຫ້ມັນປະສົບກັບແຮງ 0,1 N ໃນທິດທາງໄປຫາປະຈຸໄຟຟ້າ q. ຖ້າຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດ A ແມ່ນ 0,02 N/C, ຫຼັງຈາກນັ້ນຂະໜາດ ແລະ ປະເພດຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ q ແມ່ນ...
ກ. 5,0 C, ບວກ
ຂ. 5,0 C, ຕິດລົບ
C. 4,0 C, ບວກ
D. 2,5 C, ຕິດລົບ
ອີ. 2,5 C, ເປັນບວກ
ການສົນທະນາ:
ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
ຖາມແລ້ວ :
ຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ q ແມ່ນຫຍັງ?
ຈາວາບ :
ຂະໜາດຂອງປະຈຸ q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
ປະເພດຂອງການສາກໄຟ q:
ທິດທາງຂອງແຮງ Coulomb ແມ່ນຫັນໄປສູ່ປະຈຸ q ດັ່ງນັ້ນປະຈຸ q ຕ້ອງມີຄ່າເປັນບວກ.