ไฟฟ้าสถิต: มันคืออะไร สูตรและแบบฝึกหัด

ไฟฟ้าสถิต เป็นส่วนหนึ่งของพื้นที่ไฟฟ้าที่ศึกษาประจุไฟฟ้าโดยไม่มีการเคลื่อนไหวนั่นคือในสภาวะที่เหลือ

โล่ไฟฟ้าสถิต

การป้องกันไฟฟ้าสถิตทำให้สนามไฟฟ้าเป็นโมฆะ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการกระจายประจุไฟฟ้าส่วนเกินในตัวนำ ค่าใช้จ่ายของเครื่องหมายเดียวกันมีแนวโน้มที่จะย้ายออกไปจนกว่าพวกเขาจะได้พักผ่อน

นั่นคือสิ่งที่ Michael Faraday พิสูจน์ด้วย กรงฟาราเดย์. ในการทดลองนี้ นักเคมีนั่งอยู่ภายในกรงที่มีการปล่อยกระแสไฟฟ้าและปล่อยทิ้งไว้โดยไม่มีอะไรเกิดขึ้นกับเขา

อ่านเกี่ยวกับ:

• กฎของฟาราเดย์
• ค่าคงที่ของฟาราเดย์

แรงและพลังงานไฟฟ้าสถิต

แรงไฟฟ้าสถิตคือแรงของปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตระหว่างประจุไฟฟ้าสองประจุผ่านการดึงดูดและการผลัก

คำนวณโดย กฎของคูลอมบ์ซึ่งแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:

ที่ไหน

k = ค่าคงที่ไฟฟ้าสถิต
q1 และ q2 = ประจุไฟฟ้า
r = ระยะห่างระหว่างประจุ

ค่าคงที่ไฟฟ้าสถิตหรือที่เรียกว่าค่าคงที่คูลอมบ์นั้นได้รับอิทธิพลจากสภาพแวดล้อมที่ประจุไฟฟ้ามาบรรจบกัน ดังนั้นค่าคงที่ไฟฟ้าสถิตจึงส่งผลต่อค่าแรง

โดยปกติในสุญญากาศ ค่าของมันคือ 9.10⁹ นม² /ค²แต่อาจปรากฏในสื่ออื่นๆ เช่น

• น้ำ 1.1.10⁸ นม² /ค²
• เบนซิน 2,3.10⁹ นม² /ค²
• น้ำมัน 3.6.10⁹ นม² /ค²

พลังงานไฟฟ้าสถิตหรือพลังงานศักย์ไฟฟ้าคือพลังงานที่เกิดจากประจุไฟฟ้าส่วนเกินในแรงเสียดทาน มันถูกวัดโดยสูตรต่อไปนี้:

ที่ไหน

k = ค่าคงที่ไฟฟ้าสถิต
คิว = แหล่งโหลด
อะไร = พิสูจน์หรือทดสอบโหลด
d = ระยะห่างระหว่างประจุ

สนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้า เป็นสถานที่ที่มีความเข้มข้นของประจุไฟฟ้าซึ่งวัดความเข้มโดยใช้สูตร:

ที่ไหน

และ = สนามไฟฟ้า
F = แรงไฟฟ้า
อะไร = ประจุไฟฟ้า

ค่าไฟฟ้า

ที่ ค่าไฟฟ้า เป็นผลมาจากแรงดึงดูดหรือแรงผลัก ประจุที่คล้ายคลึงกันจะขับไล่กัน ในขณะที่ประจุที่ตรงกันข้ามจะดึงดูด

วัดเป็นคูลอมบ์และประจุที่เล็กที่สุดที่พบในธรรมชาติคือประจุพื้นฐาน (e = 1.6 .10^-19 ค).

สูตรประจุไฟฟ้าคือ:

Q = ne

ที่ไหน

คิว = ประจุไฟฟ้า
ไม่ = จำนวนอิเล็กตรอน
และ = ค่าใช้จ่ายเบื้องต้น

สูตร

นอกจากสูตรไฟฟ้าสถิตที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังใช้สิ่งต่อไปนี้ด้วย:

ศักย์ไฟฟ้า

ที่ไหน:

วี = ศักย์ไฟฟ้า
Ep = พลังงานศักย์
คิว = ค่าไฟฟ้า

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

ยู = v_บี -v

ที่ไหน

ยู = ความต่างศักย์
วี = ศักย์ไฟฟ้าใน a
วี_บี = ศักย์ไฟฟ้าใน b

เรียนรู้เพิ่มเติม:

• พลังงานไฟฟ้า
• กระบวนการผลิตไฟฟ้า
• กระแสไฟฟ้า
• ไฟฟ้าสถิต: การออกกำลังกาย

ไฟฟ้าสถิตกับอิเล็กโทรไดนามิก

ในขณะที่ไฟฟ้าสถิตศึกษาประจุไฟฟ้าโดยไม่มีการเคลื่อนไหว ไฟฟ้ากระแส ศึกษาการเคลื่อนย้ายของบรรทุก

ดังนั้นไฟฟ้าสถิตและอิเล็กโทรไดนามิกจึงเป็นสาขาของการศึกษาทางฟิสิกส์ที่อุทิศให้กับแง่มุมต่าง ๆ ของ ไฟฟ้า.

นอกจากพื้นที่เหล่านี้แล้ว ยังมี แม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งศึกษาความสามารถของไฟฟ้าในการดึงดูดและกดทับเสา

ข้อสอบเข้ามหาลัย

1. (UDESC-2013) ทรงกลมที่เหมือนกันสองอันคือ A และ B ที่ทำจากวัสดุนำไฟฟ้า มีประจุ +3e และ -5e และสัมผัสกัน หลังจากสมดุลย์ ทรงกลม A จะถูกวางให้สัมผัสกับอีกทรงกลมที่เหมือนกัน C ซึ่งมีประจุไฟฟ้า +3e ตรวจสอบทางเลือกที่มีค่าประจุไฟฟ้าสุดท้ายของทรงกลม A

ก) +2e
ข) -1e
ค) +1e
ง) -2e
จ) 0e

ดูคำตอบ

ค) +1e

ดูด้วย: ประจุไฟฟ้า: แบบฝึกหัด

2. (UFRR-2016) ระนาบสี่เหลี่ยมของพื้นที่ A ในระบบสากล (SI) ถูกชาร์จด้วยประจุไฟฟ้า +Q ซึ่งกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งพื้นผิว ความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าในภูมิภาคนี้จะเป็นอย่างไร?

ก) ค่าตัวแปรในหน่วยคูลอมบ์/ม.
b) +Q/A คูลอมบ์/m²
c) +Q คูลอมบ์/m⁴
d) -คิวคูลอมบ์/m⁵
จ) 10 Q คูลอมบ์/m

ดูคำตอบ

b) +Q/A คูลอมบ์/m2

ดูด้วย: กฎของคูลอมบ์ - แบบฝึกหัด

3. (UEL-2011) ลักษณะที่ไม่ชอบน้ำของโพลียูรีเทนมีความสัมพันธ์กับแรงผลักไฟฟ้าสถิตระหว่าง โมเลกุลของวัสดุและโมเลกุลของน้ำ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าของ เครื่องหมายเดียวกัน ถูกต้องที่จะบอกว่าแรงผลักไฟฟ้าสถิต

ก) มีทิศทางตรงกันข้ามกับแรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตระหว่างวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า
b) ระหว่างวัตถุสองตัวที่มีประจุไฟฟ้าเท่ากัน +Q มีค่ามากกว่าระหว่างวัตถุสองตัวที่มีประจุไฟฟ้าเท่ากัน -Q
c) จะใหญ่เป็นสองเท่าหากระยะห่างระหว่างวัตถุที่บรรทุกลดลงครึ่งหนึ่ง
d) เพิ่มขึ้นตามกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุที่มีประจุไฟฟ้า
จ) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณประจุสำหรับวัตถุที่มีประจุไฟฟ้า

ดูคำตอบ

จ) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณประจุสำหรับวัตถุที่มีประจุไฟฟ้า

ดูด้วย: พลังงานไฟฟ้า