สรุปครบ! ไฟฟ้าสถิต ม.5 เข้าใจง่าย พร้อมเทคนิคพิชิตข้อสอบ

ไฟฟ้าสถิต

บทความสรุปเนื้อหาไฟฟ้าสถิต ม.5 ที่จะช่วยให้น้อง ๆ เข้าใจหลักการไฟฟ้าสถิตและปรากฏการณ์ต่าง ๆ ได้อย่างชัดเจน พร้อมอธิบายตั้งแต่แรงระหว่างประจุ กฎของคูลอมบ์ สนามไฟฟ้า ไปจนถึงศักย์ไฟฟ้าและตัวเก็บประจุ เตรียมพร้อมกับตัวอย่างและเทคนิคสำคัญเพื่อเพิ่มความมั่นใจในการสอบ โรงเรียนกวดวิชาออนดีมานด์จัดเต็มให้น้อง ๆ เข้าใจง่ายและพร้อมพิชิตคะแนนสูงสุด!

หลาย ๆ คนเคยได้ยยินคำว่าไฟฟ้าสถิตกัน แน่นอนว่า น้อง ๆ ต้องเคยเกิดอาการไฟฟ้าสถิตกับเพื่อน ๆ กันอยู่บ้าน ต้องที่เดิน ๆ อยู่ จับเขียนเพื่อนแล้วเหมือนอาการไฟช็อต แล้วอาการช็อตหรือไฟฟ้าสถิต จริง ๆ แล้วมันคืออะไร เกิดขึ้นได้ยังไง นี่เป็นอีกเนื้อหาสำคัญที่น้องต้องรู้เลยทีเดียว

ไฟฟ้าสถิต คือ อะไร?

ไฟฟ้าสถิต คือ พลังงานไฟฟ้าที่เกิดจากการสะสมของประจุไฟฟ้าในวัตถุ โดยปกติแล้วจะเกิดขึ้นเมื่อมีการเสียดสีกันระหว่างวัตถุสองชนิดที่แตกต่างกัน เช่น การถูวัตถุที่ทำจากพลาสติกหรือยางกับผิวหนัง เมื่อเกิดการเสียดสี ประจุไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ทำให้เกิดการสะสมประจุไฟฟ้าที่สามารถทำให้เกิดแรงดึงดูดหรือผลักระหว่างวัตถุได้

ไฟฟ้าสถิตเกิดจากอะไร?

ไฟฟ้าสถิตเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของประจุไฟฟ้าในวัตถุ ซึ่งสามารถเกิดจากหลายปัจจัย เช่น ไฟฟ้าสถิตสามารถเกิดจากหลายวิธี เช่น:

  • การเสียดสี (Friction): เมื่อวัตถุสองชนิดเสียดสีกัน เช่น ถูผมกับหวีพลาสติก ทำให้เกิดการถ่ายโอนประจุ
  • การสัมผัส (Contact): การสัมผัสระหว่างวัตถุที่มีประจุต่างกัน เช่น การสัมผัสกับโลหะจะทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนประจุ
  • การนำไฟฟ้า (Conduction): การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าผ่านตัวนำ

ตัวอย่างของไฟฟ้าสถิต 

  1. การดึงดูดเส้นผม: เมื่อเราถูผมกับหวีพลาสติก ประจุไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนระหว่างสองวัตถุ ทำให้หวีมีประจุไฟฟ้าและสามารถดึงดูดเส้นผมที่อยู่ใกล้เคียงได้
  2. การช็อตไฟฟ้า: เมื่อเราเดินบนพื้นพรมแล้วสัมผัสกับโลหะ เช่น ลูกบิดประตู จะรู้สึกถึงการช็อตเล็กน้อย นี่คือผลจากการสะสมของประจุไฟฟ้าที่เกิดจากการเสียดสีกับพื้นพรม ในช่วงฤดูหนาวที่อากาศแห้ง ความชื้นในอากาศจะลดลง ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ง่ายขึ้น 

ประจุไฟฟ้า

ประจุไฟฟ้ามีสองประเภท ได้แก่:

  • ประจุบวก (+): เช่น ประจุของโปรตอน
  • ประจุลบ (−): เช่น ประจุของอิเล็กตรอน

เมื่อมีการถ่ายโอนประจุระหว่างวัตถุ ประจุไฟฟ้าที่มีจำนวนไม่เท่ากันจะทำให้เกิดแรงดึงดูดหรือผลักระหว่างวัตถุ “วัตถุที่มีประจุต่างชนิดกันจะดึงดูดกัน และวัตถุที่มีประจุเหมือนกันจะผลักกัน”

ไฟฟ้าสถิต ประโยชน์ในด้านต่างๆ

ไฟฟ้าสถิตมีประโยชน์ในหลายด้าน เช่น 

  • อุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จะมีการใช้เทคโนโลยีป้องกันไฟฟ้าสถิต เพื่อป้องกันความเสียหายจากการสะสมประจุไฟฟ้าบนชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ 
  • การเกษตรกรรมยังมีการใช้ไฟฟ้าสถิตในการกำจัดแมลงศัตรูพืชด้วยเทคโนโลยีไฟฟ้าสถิต โดยการสร้างสนามไฟฟ้าเพื่อดึงดูดหรือขับไล่แมลง

การคำนวณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าสถิต

1. กฎของคูลอมบ์ 

กฎของคูลอมบ์ใช้ในการคำนวณแรงระหว่างประจุไฟฟ้าสองตัว 

F = K q1 • q2 

  • F = แรงระหว่างประจุ (นิวตัน)
  • k = ค่าคงที่ของคูลอมบ์ (ประมาณ 8.99×109 N m2/C2)
  • q1​ และ q2​ = ขนาดของประจุไฟฟ้า (คูลอมบ์)
  • r = ระยะห่างระหว่างประจุ (เมตร)

 

2. ศักย์ไฟฟ้า 

ศักย์ไฟฟ้าเป็นพลังงานที่ต้องใช้ในการนำประจุไฟฟ้าไปยังจุดหนึ่งในสนามไฟฟ้า 

F = K qr 

  • V = ศักย์ไฟฟ้า (โวลต์)
  • q = ขนาดของประจุไฟฟ้า (คูลอมบ์)
  • r = ระยะห่างจากประจุถึงจุดที่ต้องการคำนวณ (เมตร)

 

3. พลังงานไฟฟ้าที่เก็บอยู่ในสนามไฟฟ้าสามารถคำนวณได้จาก

F = K q1 • q2r 

  • U = พลังงานไฟฟ้า (จูล)
  • q1และq2​ = ขนาดของประจุไฟฟ้า (คูลอมบ์)
  • r = ระยะห่างระหว่างประจุ (เมตร)

 

4. ประจุไฟฟ้า

หากคุณทราบพลังงานไฟฟ้าและระยะห่างระหว่างประจุ สามารถคำนวณขนาดของประจุได้จาก

q =  U • rk 

  • U = พลังงานไฟฟ้า (จูล)
  • r = ระยะห่าง (เมตร)
  • k = ค่าคงที่ของคูลอมบ์

 

5. ประจุไฟฟ้ารวมในระบบ

สำหรับการคำนวณประจุรวมในระบบที่มีประจุหลายตัว

Qรวม​=q1​+q2​+q3​+…+qn​

  • Qรวม​ = ประจุรวม (คูลอมบ์)
  • q1​,q2​,q3​,…,qn​ = ขนาดของประจุไฟฟ้าทั้งหมดในระบบ

 

ตัวอย่างการใช้สมการ กฎของคูลอมบ์ 

สองประจุไฟฟ้าขนาด q1 = 3 μC (ไมโครคูลอมบ์) และ q2 = −5 μC ตั้งอยู่ห่างกัน r = 0.1 m (เมตร) จงหาค่าแรงระหว่างประจุทั้งสองตามกฎของคูลอมบ์

แทนค่า

  • k = 8.99 × 109 N m2/C2
  • q1 = 3 × 10-6 C
  • q2 = −5 × 10-6  C
  • r = 0.1 m

 

F = 8.99 × 1093 × 10-6 • 5 × 10-6(0.1)² 

F =  8.99 × 10915 • 10-120.01 

F = 8.99 × 109 • 1.5 × 10-9  = 13.485 N


ดังนั้น แรงระหว่างประจุทั้ง 2 คือ 13.485 N

บทความอื่นๆ เพิ่มเติม 👉 : OnDemand