13.2 ประจุไฟฟ้า ฟิสิกส์ 4 (ว30204) กลับเมนูหลัก

13.2 ประจุไฟฟ้า ประจุไฟฟ้า (Electric Charge) หรือถูกเรียกสั้นๆ ว่า “ประจุ” (Charge) หมายถึง สิ่งที่เป็นสาเหตุทำให้เกิดอำนาจทางไฟฟ้า มี 2 ชนิด คือ 1. ประจุไฟฟ้าบวก (+) หรือประจุบวก 2. ประจุไฟฟ้าลบ (-) หรือประจุลบ โดยที่ ปริมาณประจุไฟฟ้ามีหน่วยเป็นคูลอมบ์ (Coulomb, C)

อนุภาคมูลฐาน อนุภาค จำนวนอนุภาค ประจุ มวล อิเล็กตรอน 1 -e หรือ -1.6 x 10-19 C 9.1091 x 10-31 kg โปรตอน +e หรือ +1.6 x 10-19 C 1.67252 x 10-27 kg

หมายเหตุ เครื่องหมายบวกหรือลบไม่ได้แสดงความมากน้อยของประจุ วัตถุทุกชนิดมีประจุไฟฟ้าอยู่แล้ว สามารถแบ่งวัตถุตามชนิดของประจุ วัตถุเป็นกลางทางไฟฟ้า คือ วัตถุที่ไม่แสดงอำนาจไฟฟ้า เนื่องจากมีจำนวนประจุบวกและประจุลบเท่ากัน วัตถุที่มีอำนาจทางไฟฟ้า ซึ่งแบ่งเป็น 2 ชนิด ดังนี้ วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าบวก คือ วัตถุมีประจุบวกมากกว่าประจุลบ วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าลบ คือ วัตถุที่มีประจุลบมากกว่าประจุบวก ข้อสังเกต การทำให้วัตถุแสดงอำนาจทางไฟฟ้า คือวิธีการทำให้วัตถุขาดสมดุลไฟฟ้า

สิ่งที่ควรทราบ ตัวนำไฟฟ้า (Conductor) หรือเรียกสั้นๆ ว่า “ตัวนำ” คือ วัตถุที่ยอมให้ประจุไฟฟ้ามีการเคลื่อนที่ไปได้ตลอดเนื้อของวัตถุ ฉนวนไฟฟ้า (Insulator) หรือเรียกสั้นๆ ว่า “ฉนวน” คือ วัตถุที่ไม่ยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านแบบง่ายๆ หรือไม่ยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านเลย การกระจายของประจุไฟฟ้าบนวัตถุที่เป็นฉนวน ประจุไฟฟ้าที่ได้รับจะอยู่เฉพาะบริเวณที่ได้รับประจุเท่านั้น ไม่สามารถเคลื่อนไปไหนได้ การกระจายของประจุไฟฟ้าบนวัตถุที่เป็นตัวนำไฟฟ้า ดังนี้ ประจุไฟฟ้าที่ได้รับจะกระจายไปอยู่ที่ผิวของตัวนำไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าจะออกันมากที่สุดตรงปลายแหลมหรือที่ปลายที่โค้งมากกว่า

รูปภาพประกอบ

แรงระหว่างประจุมี 2 ชนิด คือ แรงดึงดูดและแรงผลัก เมื่อ F12 คือ แรงที่พีวีซีที่นำเข้าไปผลักพีวีซีที่แขวน F21 คือ แรงที่พีวีซีที่แขวนกระทำต่อพีวีซีที่นำเข้าไป F13 คือ แรงที่เปอร์สเปกซ์ดูดแผ่นพีวีซี F31 คือ แรงที่พีวีซีที่ดูดแผ่นเปอร์สเปกซ์

ประจุไฟฟ้ามี 2 ชนิด คือ ประจุไฟฟ้าบวก และประจุไฟฟ้าลบ ประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันจะผลักกัน และประจุต่างชนิดกันจะดึงดูดกัน

เบนจามิน แฟรงคลิน นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกาเป็นบุคคลแรกที่จำแนกชนิดประจุไฟฟ้าเป็นประจุบวกและประจุลบ โดยเรียกประจุที่เกิดบนแท่งแก้วเมื่อถูด้วยผ้าไหมเป็นประจุบวก ส่วนประจุที่เกิดบนแท่งอำพันเมื่อถูด้วยผ้าขนสัตว์นั้นเป็นประจุลบ

วัตถุประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก และแต่ละอะตอมมีนิวเคลียสซึ่งประกอบอนุภาคที่มีประจุบวก เรียกว่า โปรตอน อนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเรียกว่า นิวตรอน และบริเวณนอกนิวเคลียสมีอนุภาคที่มีประจุลบ เรียกว่า อิเล็กตรอน เคลื่อนที่รอบนิวเคลียสด้วยพลังงานในการเคลื่อนที่ค่าหนึ่ง

ตารางที่ 15.1 (หน้า 6) วัสดุ แก้ว เส้นผมคน เปอร์สเปกซ์ ไนลอน ผ้าสักหลาด ผ้าไหม ผ้าฝ้าย อำพัน พอลิไวนิลคลอไรด์ (พีวีซี) เทฟลอน ลำดับของการเกิดชนิดประจุจากการถูวัสดุคู่หนึ่งเป็นดังตาราง วัสดุที่อยู่ตำแหน่งที่เหนือกว่าจะเป็นบวก วัสดุที่อยู่ลำดับต่ำกว่าจะเป็นลบ เช่น เมื่อนำผ้าไหมไปถูอำพัน ผ้าไหมจะมีประจุบวกและอำพันจะมีประจุลบ กลับหน่วย 1