บทที่ 13 ไฟฟ้าสถิต

ประจุไฟฟ้า
          มี 2 ชนิด คือ ประจุบวกและประจุลบ อนุภาคที่เล็กที่สุดที่มีประจุลบ คือ อิเล็กตรอน และอนุภาคที่เล็กที่สุดที่มีประจุบวก คือโปรตอน

แรงไฟฟ้า
          เป็นแรงระหว่างประจุไฟฟ้าสองประจุ ประจุชนิดเดียวกันผลักกัน และประจุชนิดต่างกันดึงดูดกัน ขนาดของแรงเป็นไปตามกฎของคูลอมบ์

กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า
          ประจุไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่หรือทำลายได้ ดังนั้นในการเปลี่ยนแปลงใดๆ ผลรวมของประจุของระบบก่อนการเปลี่ยนแปลงต้องเท่ากับผลรวมของประจุหลังการเปลี่ยนแปลง

ตัวนำ
          เป็นวัตถุที่สามารถนำไฟฟ้าได้
ฉนวน

          เป็นวัตถุที่นำไฟฟ้าได้ไม่ดี

อิเล็กโทรสโคปแบบลูกพิท

การเหนี่ยวนำไฟฟ้า
          การนำวัตถุที่มีประจุเข้าใกล้ตัวนำใดๆ จะทำให้เกิดประจุชนิดตรงข้ามบนตัวนำตรงส่วนด้านที่ใกล้วัตถุ และการเกิดประจุชนิดเดียวกันบนตัวนำด้านที่ไกลวัตถุ เรียกว่า การเหนี่ยวนำไฟฟ้า

อิเล็กโทรสโคปลูกพิท
          เป็นอุปกรณ์สำหรับตรวจสอบประจุไฟฟ้า ประกอบด้วยลูกพิทที่แขวนด้วยเส้นด้ายให้ห้อยในแนวดิ่ง เมื่อนำวัตถุที่ต้องการตรวจสอบเข้าใกล้ลูกพิทที่แขวนอยู่ ถ้าลูกพิทถูกดึงดูดให้เข้าหาวัตถุ แสดงว่าวัตถุมีประจุ

อิเล็กโทรสโคปแผ่นโลหะ
          เป็นอุปกรร์สำหรับตรวจสอบประจุไฟฟ้า ประกอบด้วยแผ่นโลหะบางๆติดกับก้านโลหะซึ่งต่อมาจากจานโลหะของอิเล็กโทรสโคป เมื่อนำวัตถุที่ต้องการตรวจสอบมาใกล้จานโลหะของอิเล็กโทรสโคป ถ้าแผ่นโละหะบางกางออก แสดงว่าวัตถุนั้นมีประจุ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบชนิดของประจุที่อยู่บนวัตถุว่าเป็น ประจุบวก ลบ หรือเป็นกลางทางไฟฟ้าได้
การต่อสายดิน เป็นการทำให้จุดที่ต่อนั้นมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้าเช่นเดียวกับโลก

กฎของคูลอมบ์
          แรงระหว่างจุดประจุสองจุดประจุ สามารถคำนวณหาขนาดของแรงได้ ทั้งในกรณีแรงผลักและแรงดึงดูดระหว่างจุดประจุ
                                                                        สนามไฟฟ้า

         สนามไฟฟ้าจะมีทิศทางพุ่งออกจากประจุบวกและพุ่งเข้าหาประจุลบในทุกทิศทาง สนามไฟฟ้าของตัวนำ ณ ตำแหน่งต่างๆในที่ว่างภายในตัวนำรูปทรงใดๆมีค่าเป็นศูนย์ และสนามไฟฟ้า ณ ตำแหน่งติดกับผิวของตัวนำจะมีทิศทางตั้งฉากกับผิวเสมอ
เส้นสนามไฟฟ้า

          เส้นที่ใช้เขียนเพื่อแสดงทิศทางของสนามไฟฟ้าในบริเวณรอบๆประจุไฟฟ้า บริเวณที่มีเส้นสนามไฟฟ้าหนาแน่นมาก สนามไฟฟ้าจะมีค่ามาก หนาแน่นน้อย สนามไฟฟ้าจะมีค่าน้อย หนาแน่นสม่ำเสมอ สนามไฟฟ้าจะมีค่าสม่ำเสมอ

จุดสะเทินในสนามไฟฟ้า
          จุดใดๆในสนามไฟฟ้า ซึ่งมีค่าของสนามไฟฟ้าลัพธ์เป็นศูนย์เนื่องจากจุดนั้นอาจปรากฎสนามไฟฟ้าอย่างน้อยที่สุดสองสนาม ซึ่งมีค่าเท่ากันแต่มีทิศทางตรงกันข้าม

ตามภาพ จุด C เป็นจุดสะเทินในสนามไฟฟ้า

พลังงานศักย์ไฟฟ้า
         พลังงานของประจุขนาด q อยู่ในตำเเหน่งใดๆของสนามไฟฟ้า หรือมีค่าเท่ากับงานในการเลื่อนประจุ q จากตำแหน่งที่มีพลังงานศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์(ระยะอนันต์) มายังตำแหน่งหนึ่งในสนามไฟฟ้า

ศักย์ไฟฟ้า
         ศักย์ไฟฟ้า คือ พลังงานของประจุขนาด 1หน่วย ที่อยู่ในตำเเหน่งใดๆของสนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้าเขียนเเทนด้วย V มีหน่วยเป็น โวลต์(v) หรือ จูลล์ต่อคูลอมบ์(J/C)


ความต่างศักย์
         พลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียไประหว่างจุด 2 จุด มีหน่วยเป็นโวลต์ (V) ถ้าความต้านทานภายในเซลล์ไฟฟ้ามีค่าน้อยมาก จนไม่มีการสูญเสีย พลังงานไฟฟ้าขณะกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเซลล์ไฟฟ้า ค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะมีค่าเท่ากับ ความต่างศักย์ภายนอกเซลล์ เช่น ถ่านไฟฉาย 1.5 โวลต์ หมายถึง ถ่านไฟฉายมีแรงเคลื่อน ไฟฟ้า 1.5 โวลต์ ซึ่งจะมีความต่างศักย์ 1.5 โวลต์

ใส่รองเท้าหนังเดินบนพื้นที่ปูด้วยขนสัตว์หรือพรม
เมื่อจับลูกบิดประตูจะมีความรู้สึกว่าถูกไฟช๊อต

ศักย์ไฟฟ้าเนื่องจากประจุบนตัวนำทรงกลม
        ศักย์ไฟฟ้าที่จุดใดๆ ภายในตัวนำทรงกลม มีค่าเท่ากันและเท่ากับศักย์ไฟฟ้าที่ผิวความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดใดๆ ภายในตัวนำทรงกลมจนถึงผิวมีค่าเป็นศูนย์

การถ่ายโอนประจุ
        ถ้าศักย์ไฟฟ้าของทรงกลมตัวนำสองลูกไม่เท่า เมื่อถูกเชื่อมด้วยลวดตัวนำจะเกิดการถ่ายโอนประจุ ซึ่งการถ่ายโอนจะหยุดเมื่อศักย์ไฟฟ้าของทรงกลมตัวนำทั้งสองดึงเท่ากัน

การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม

            เป็นการต่อที่ทำให้ประจุของตัวเก็บประจุแต่ละตัวมีค่าเท่ากัน และความจุสมมูลลดลง

การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน
         เป็นการต่อที่ทำให้ความต่างศักย์ที่คร่อมตัวเก็บประจุทุกตัวมีค่าเท่ากัน และความจุสมมูลมีค่าเพิ่มขึ้น