ไฟฟ้าสถิต

ไฟฟ้าสถิต คือ

   คือความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้าภายในหรือบนพื้นผิวของวัสดุหนึ่ง ประจุยังคงอยู่กับที่จนกระทั่งมันสามารถจะเคลื่อนที่โดยอาศัยการไหลของอิเล็กตรอน (กระแสไฟฟ้า) หรือมีการปลดปล่อยประจุ (electrical discharge) ไฟฟ้าสถิตมีชื่อที่ขัดกับไฟฟ้ากระแสที่ไหลผ่านเส้นลวดหรือตัวนำอื่นและนำส่งพลังงาน

ประจุไฟฟ้า (Electric Charge)

ประจุบวก (+): ประจุที่มีลักษณะผลักวัตถุที่มีประจุบวกอื่นๆ
ประจุลบ (-): ประจุที่มีลักษณะผลักวัตถุที่มีประจุลบอื่นๆ
การดูดและผลักกัน: วัตถุที่มีประจุต่างชนิดกันจะดึงดูดกัน และวัตถุที่มีประจุเหมือนกันจะผลักกัน

กฎของคูลอมบ์ (Coulomb’s Law)

กฎของคูลอมบ์:

                                            F=kq1⋅q2r2

2

F: แรงระหว่างประจุไฟฟ้า (หน่วย: นิวตัน
k : (หน่วยของมันคือ นิวตันเมตรสองต่อคูลอมบ์สอง (N·m²/C²).)
q1, q2: ประจุไฟฟ้าของวัตถุสองวัตถุ (หน่วย: คูลอมบ์)
r: ระยะห่างระหว่างประจุ (หน่วย: เมตร)

สนามไฟฟ้า (Electric Field)

     คือ บริเวณรอบๆ ประจุไฟฟ้าที่มีผลกระทำต่อประจุไฟฟ้าอื่น
ทิศทางของสนามไฟฟ้า: ตามทิศทางแรงที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าทดสอบ
หน่วยของสนามไฟฟ้า: โวลต์ต่อเมตร (V/m)

ศักย์ไฟฟ้า (Electric Potential)

  คือ ศักย์ไฟฟ้าเป็นการวัดงานต่อหน่วยประจุที่จำเป็นในการย้ายประจุไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในสนามไฟฟ้า.
หน่วยของศักย์ไฟฟ้า: โวลต์ (V)
สูตรศักย์ไฟฟ้า

คำนวณศักย์ไฟฟ้าที่จุดหนึ่งๆ:

                                                V=kqr

V คือ ศักย์ไฟฟ้าที่จุดนั้น
k คือ ค่าคงที่ของคูลอมบ์
q คือ ประจุไฟฟ้า
r คือ ระยะห่างจากประจุไฟฟ้า.

หาความต่างศักย์ไฟฟ้า ΔV

                                              ΔV=E⋅d

ΔV คือ ความต่างศักย์ไฟฟ้า
E คือ ความแรงของสนามไฟฟ้า
d คือ ระยะทางที่ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า.

สนามไฟฟ้า (Electric Field)

สนามไฟฟ้าคือบริเวณรอบๆ ประจุไฟฟ้าที่มีผลกระทำต่อประจุไฟฟ้าอื่น ๆ ที่วางอยู่ในบริเวณนั้น.
ทิศทางของสนามไฟฟ้าจะมีทิศจาก ประจุบวกไปยังประจุลบ
หน่วยของสนามไฟฟ้า: โวลต์ต่อเมตร (V/m)

คำนวณสนามไฟฟ้าจากแรงต่อประจุได้จาก

                                                     E=Fq

E คือ สนามไฟฟ้า
F คือ แรงที่กระทำต่อประจุทดสอบ
q คือ ประจุของวัตถุทดสอบ.

คำนวณสนามไฟฟ้าต่อประจุถ้ามีระยะห่าง:

                                                    E=kqr2

E คือ สนามไฟฟ้า
k คือ ค่าคงที่ของคูลอมบ์
q คือ ประจุที่สร้างสนามไฟฟ้า
r คือ ระยะห่างจากประจุไปยังจุดที่วัด

  จุดสะเทิน

คือ จุดในสนามไฟฟ้าที่มีสนามไฟฟ้าเป็นศูนย์
ถ้าเป็นประจุชนิดเดียวกัน จุดสะเทิน จะอยู่ ข้างใน
ถ้าเป็นประจุต่างชนิดกัน จุดสะเทิน จะอยู่ ข้างนอก

ความจุไฟฟ้า (Capacitance)

  ความจุไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติของตัวเก็บประจุที่บ่งบอกถึงความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้า. คำนวณได้จาก

                                                  C=QV

C คือความจุไฟฟ้า,
Q คือประจุไฟฟ้าที่เก็บได้
V คือความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างแผ่นของตัวเก็บประจุ.

พลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ (Energy Stored in a Capacitor)

พลังงานที่สะสมในตัวเก็บประจุสามารถคำนวณได้จากสูตร

                                               W=12CV2

W คือพลังงานที่สะสม,
C คือความจุไฟฟ้า,
V คือความต่างศักย์ไฟฟ้า.

การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม (Series Connection of Capacitors)

   เมื่อต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม, ประจุที่เก็บได้ในแต่ละตัวเก็บประจุเป็นเท่ากัน และความต่างศักย์ไฟฟ้ารวมคือผลรวมของความต่างศักย์ไฟฟ้าของแต่ละตัวเก็บประจุ.

ความจุรวมCtotal คำนวณได้จาก 1Ctotal=1C1+1C2+⋯+1Cn

การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน (Parallel Connection of Capacitors)

   ในการต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน, ความต่างศักย์ไฟฟ้าของแต่ละตัวเก็บประจุเท่ากัน และประจุไฟฟ้ารวมเป็นผลรวมของประจุไฟฟ้าของแต่ละตัวเก็บประจุ.

ความจุรวมCtotal  คำนวณได้จาก Ctotal=C1+C2+⋯+Cn

ผลรวมของCtotal จะตรงข้ามกับ Rtotal