ກະແສໄຟຟ້າ

ຄໍານິຍາມຂອງກະແສໄຟຟ້າ

ກ່ຽວກັບສະໜາມໄຟຟ້າ, ໄດ້ມີການສົນທະນາກ່ຽວກັບຄຳນິຍາມ ແລະ ສົມຜົນຂອງ ສະໜາມໄຟຟ້າ ເຊິ່ງສາມາດນຳໃຊ້ເພື່ອຄິດໄລ່ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າ, ປະຈຸໄຟຟ້າຫຼາຍປະຈຸ ຫຼື ໂດຍການແຈກຢາຍປະຈຸໄຟຟ້າ. ການຄິດໄລ່ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າ ຫຼື ສອງປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນແກ້ໄຂໄດ້ງ່າຍໂດຍໃຊ້ສູດຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ. ຖ້າສິ່ງທີ່ຄິດໄລ່ແມ່ນຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດໂດຍການແຈກຢາຍປະຈຸໄຟຟ້າ, ການຄິດໄລ່ຈະສັບສົນກວ່າຖ້າໃຊ້ສູດສຳລັບຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ, ແຕ່ມັນຈະງ່າຍກວ່າທີ່ຈະໃຊ້ ກົດເກນ . ກ່ອນທີ່ຈະສຶກສາກົດເກນຢ່າງເລິກເຊິ່ງ, ກ່ອນອື່ນໝົດ, ໃຫ້ເຂົ້າໃຈຟລັກຊ໌ໄຟຟ້າກ່ອນ ເນື່ອງຈາກແນວຄວາມຄິດຂອງຟລັກຊ໌ໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ໃນກົດເກນ.

ຄຳວ່າ ຟລັກສ໌ (flux) ມາຈາກຄຳສັບພາສາລາແຕັງ, fluere, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າໄຫຼ. ຟລັກສ໌ໄຟຟ້າສາມາດຕີຄວາມໝາຍໄດ້ວ່າເປັນກະແສຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ. ຄຳວ່າ ຟລັກສ໌ ຢູ່ທີ່ນີ້ບໍ່ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ໄຫຼຄືກັບນ້ຳທີ່ໄຫຼ, ແຕ່ອະທິບາຍເຖິງການມີຢູ່ຂອງສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ນຳໄປສູ່ທິດທາງສະເພາະ. ກ່ຽວກັບເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າ, ມັນໄດ້ຖືກອະທິບາຍວ່າສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນຖືກເບິ່ງເຫັນ ຫຼື ແຕ້ມໂດຍໃຊ້ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າ, ແລະ ດັ່ງນັ້ນຟລັກສ໌ໄຟຟ້າຈຶ່ງຖືກອະທິບາຍວ່າເປັນເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າ. ສະນັ້ນ ຟລັກສ໌ໄຟຟ້າ ແມ່ນເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຜ່ານພື້ນທີ່ຜິວໜ້າສະເພາະ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້.

ສົມຜົນຂອງກະແສໄຟຟ້າ

ໃນທາງຄະນິດສາດ, ຟລັກໄຟຟ້າແມ່ນຜົນຄູນຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ (E), ພື້ນທີ່ຜິວ (A) ແລະ ໂຄໄຊນ໌ຂອງມຸມລະຫວ່າງເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ເສັ້ນປົກກະຕິທີ່ຕັ້ງສາກກັບພື້ນຜິວ.

F = EA cos θ……………. (ສົມຜົນ 1)

ຖ້າເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າຕັ້ງສາກກັບພື້ນທີ່ຜິວທີ່ພວກມັນຜ່ານດັ່ງໃນຮູບ, ມຸມລະຫວ່າງເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ເສັ້ນປົກກະຕິແມ່ນ 0 ^o , ບ່ອນທີ່ cos 0 ^o = 1. ດັ່ງນັ້ນ, ສູດສຳລັບຟລັກຊ໌ໄຟຟ້າຈະປ່ຽນເປັນ:

F = EA cos 0^o = EA (1)

F = EA ……………. (ສົມຜົນທີ 2)

ອີງຕາມສູດ, ກະແສໄຟຟ້າຂ້າງເທິງສະຫຼຸບໄດ້ຫຼາຍສິ່ງຫຼາຍຢ່າງ. ທຳອິດ, ກະແສໄຟຟ້າແມ່ນສູງສຸດເມື່ອເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າຕັ້ງສາກກັບພື້ນທີ່ຜິວໜ້າ ເພາະວ່າໃນເງື່ອນໄຂນີ້ມຸມລະຫວ່າງເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ເສັ້ນປົກກະຕິແມ່ນ 0o, ບ່ອນທີ່ໂຄໄຊນ໌ 0o ແມ່ນ 1. ອັນທີສອງ, ກະແສໄຟຟ້າແມ່ນຕໍ່າສຸດເມື່ອເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າຂະໜານກັບພື້ນທີ່ຜິວໜ້າ ເພາະວ່າໃນເງື່ອນໄຂນີ້ມຸມລະຫວ່າງເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ເສັ້ນປົກກະຕິແມ່ນ 90o ^, ບ່ອນທີ່ໂຄໄຊນ໌ 90o ^ແມ່ນ 0. ອັນທີສາມ, ກະແສໄຟຟ້າແມ່ນຂຶ້ນກັບສະໜາມໄຟຟ້າ (E) ແລະ ພື້ນທີ່ຜິວໜ້າ (A). ນອກເໜືອໄປຈາກພື້ນທີ່ຜິວໜ້າຮູບຊົງສີ່ຫຼ່ຽມມົນ ດັ່ງທີ່ຢູ່ໃນຕົວຢ່າງຂ້າງເທິງ, ພື້ນທີ່ຜິວໜ້າຍັງສາມາດເປັນຮູບຊົງກົມ ແລະ ອື່ນໆ.

ກະແສໄຟຟ້າເທິງໜ້າດິນທີ່ປິດ

ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ກ່ອນໜ້ານີ້ໃຊ້ຕົວຢ່າງຂອງພື້ນຜິວເປີດ (ພື້ນຜິວຮູບສີ່ຫຼ່ຽມ ຫຼື ຮູບສີ່ຫຼ່ຽມມຸມສາກ). ກະແສໄຟຟ້າເກີດຂຶ້ນແນວໃດໃນພື້ນຜິວປິດເຊັ່ນ: ຮູບຊົງກ້ອນ, ຄານ, ຫຼື ບານ? ສົມມຸດວ່າມີສາຍສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຜ່ານຄານດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ດ້ານລຸ່ມ.

ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ມີສີຟ້າກົງກັບໜ້າດ້ານເທິງ ແລະ ດ້ານລຸ່ມຂອງລຳແສງເພື່ອໃຫ້ພວກມັນປະກອບເປັນມຸມ 90^o ດ້ວຍເສັ້ນປົກກະຕິຂອງໜ້າດ້ານເທິງ ແລະ ດ້ານລຸ່ມ. ດັ່ງນັ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າຢູ່ໜ້າດ້ານເທິງ ແລະ ດ້ານລຸ່ມຂອງລຳແສງແມ່ນ F = EA cos 90^o = EA (0) = 0.

ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຖືກໃຫ້ສີເຫຼືອງກົງກັບໜ້າດ້ານຂວາ ແລະ ຊ້າຍຂອງລຳແສງ ດັ່ງນັ້ນພວກມັນຈຶ່ງສ້າງມຸມ 90 ^° ກັບເສັ້ນປົກກະຕິຂອງໜ້າດ້ານຊ້າຍ ແລະ ຂວາ. ດັ່ງນັ້ນ, ກະແສໄຟຟ້າຢູ່ເບື້ອງຂວາ ແລະ ຊ້າຍຂອງລຳແສງຈຶ່ງເປັນ F = EA cos 90 ^° = EA(0) = 0.

ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າຖືກໃຫ້ສີແດງຕັ້ງສາກກັບໜ້າ ແລະ ຫຼັງຂອງລຳແສງ ເພື່ອໃຫ້ມັນສ້າງມຸມ 0 ^o ກັບເສັ້ນປົກກະຕິຂອງໜ້າ ແລະ ຫຼັງ. ດັ່ງນັ້ນ, ຟລັກສ໌ໄຟຟ້າແມ່ນ F = EA cos 0 ^o = EA (1) = E A.

ໃນຮູບຂ້າງເທິງ, ເສັ້ນສີແດງທີ່ເຫັນໄດ້ຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຈະເຄື່ອນທີ່ເຂົ້າໄປໃນລຳແສງ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນຈະເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກລຳແສງ. ເມື່ອເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າເຄື່ອນທີ່ເຂົ້າໄປໃນລຳແສງຄືກັບວ່າມີປະຈຸລົບພາຍໃນລຳແສງ, ກະແສໄຟຟ້າຈະເປັນລົບ. ໃນທາງກັບກັນ, ເມື່ອເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກລຳແສງຄືກັບວ່າມີປະຈຸບວກພາຍໃນລຳແສງ, ກະແສໄຟຟ້າຈະເປັນບວກ. ໃນດ້ານຄຸນນະພາບ, ຖ້າຈຳນວນເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ເຂົ້າໄປໃນລຳແສງເທົ່າກັບຈຳນວນເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ອອກມາຈາກລຳແສງ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄດ້ຮັບຈະເປັນສູນ. ໃນດ້ານປະລິມານ, ກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄດ້ຮັບທີ່ຜ່ານລຳແສງຈະຖືກຄິດໄລ່ດ້ວຍວິທີດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້: ກະແສໄຟຟ້າເຂົ້າ = F ₁ = – EA cos 0 ^o = – EA (1) = -EA ແລະ ກະແສໄຟຟ້າອອກ = F ₂ = + EA cos 0 ^o = + EA (1) = + E A. ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດແມ່ນ F = – F ₁ + F ₂ = -EA + EA = 0.

ອີງຕາມການຄິດໄລ່ຂ້າງເທິງ, ສະຫຼຸບໄດ້ວ່າກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດທີ່ຜ່ານລຳແສງດັ່ງໃນຮູບຂ້າງເທິງແມ່ນສູນ. ສາມາດເວົ້າໄດ້ວ່າກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດແມ່ນສູນເພາະວ່າບໍ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ໃນລຳແສງ. ສະນັ້ນ, ຖ້າບໍ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ໃນພື້ນຜິວປິດເຊັ່ນ: ຄານ, ຮູບຊົງກ້ອນ, ຮູບຊົງກົມ, ແລະອື່ນໆ, ກະແສໄຟຟ້າທັງໝົດຈະເປັນສູນ. ຈະເປັນແນວໃດຖ້າມີປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ເທິງພື້ນຜິວປິດ?

ສົມມຸດວ່າມີປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ໃນໃຈກາງຂອງລູກບານ ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງຄຽງ. ເສັ້ນທັງສີ່ຂອງສະໜາມໄຟຟ້າໄດ້ຖືກອະທິບາຍວ່າເປັນຕົວແທນຂອງເສັ້ນຂອງສະໜາມໄຟຟ້າອື່ນໆທີ່ເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກຈຸດໃຈກາງຂອງຊົງກົມທີ່ຕັ້ງສາກກັບໜ້າຜິວຂອງຊົງກົມ. ແຕ່ລະເສັ້ນແມ່ນຕັ້ງສາກກັບໜ້າຜິວຂອງລູກບານ ເຊິ່ງຜ່ານມັນສ້າງມຸມເປັນ 0^o ດ້ວຍເສັ້ນປົກກະຕິທີ່ຕັ້ງສາກກັບໜ້າດິນຂອງບານ.

ຟລັກໄຟຟ້າເທິງບານ: Φ = E A.

ສູດຂອງຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນ E = kq / r2 ^, ແລະສົມຜົນຂອງພື້ນທີ່ຜິວຂອງຊົງກົມແມ່ນ A = 4 pr2 ^ດັ່ງ ນັ້ນສູດຂອງກະແສໄຟຟ້າຈຶ່ງປ່ຽນເປັນ:

ຖ້າປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດໃຈກາງຂອງລູກບານແມ່ນ + 2Q, ແລ້ວກະແສໄຟຟ້າເທິງລູກບານແມ່ນ

ອີງຕາມສູດຟລັກສ໌ໄຟຟ້າ, ສະຫຼຸບໄດ້ວ່າຖ້າມີປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ໃນໜ້າຜິວຮູບຊົງກົມທີ່ປິດ,

ຄ່າຂອງຟລັກໄຟຟ້າໃນລູກບານບໍ່ໄດ້ຂຶ້ນກັບເສັ້ນຜ່າສູນກາງ ຫຼື ລັດສະໝີຂອງລູກບານ. ຂະໜາດຂອງຟລັກໄຟຟ້າແມ່ນ 4πk ເທົ່າຂອງປະຈຸໄຟຟ້າທັງໝົດໃນລູກບານ, ຫຼື 1/ε _o ເທົ່າຂອງປະຈຸໄຟຟ້າທັງໝົດໃນລູກບານ.

ຫົວໜ່ວຍຂອງຟລັກຊ໌ໄຟຟ້າ

ສູດພື້ນຖານຂອງຟລັກຊ໌ໄຟຟ້າແມ່ນ F = EA, ບ່ອນທີ່ E ແມ່ນຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ A ແມ່ນພື້ນທີ່ຜິວ. ຫົວໜ່ວຍຂອງສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນ Newton ຕໍ່ Coulomb (N/C), ແລະ ຫົວໜ່ວຍຂອງພື້ນທີ່ຜິວແມ່ນຕາແມັດ (m2 ⁾ ດັ່ງນັ້ນຫົວໜ່ວຍຂອງຟລັກຊ໌ໄຟຟ້າແມ່ນ Newton ຕາແມັດຕໍ່ Coulomb (Nm2 ^/ C).