1 ไฟฟ้าสถิตย์ physics4

159
AJ. Suminya Teeta Faculty of Science Technology Rajabhat Maharakham University (RMU) 4 32204

Upload: -

Post on 24-Jan-2018

22.088 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

AJ. Suminya TeetaFaculty of Science Technology

Rajabhat Maharakham University (RMU)

4 32204

Page 3: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

3

1.

Page 4: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

.»»»

»

3. »»

»

Page 5: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Electrostatics :

( Electric Current) :

I

Ampere AMP.

Amp.Meter

Direct Current)

:

DC

Page 6: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

12.

3.

4.5.

……………

Page 7: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

?Thales of Miletus (600 BC)

: http://faculty-staff.ou.edu/

Page 8: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Benjamin Franklin (1706 -1790)

(fluid)

?( )

: http en wikipedia

Page 9: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

:

(Static Electric)

Page 10: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

???????

Page 11: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

-

Page 12: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

12

C : C

x1018

A s

(Electric Charges)

Page 13: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4
Page 14: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

••

Page 15: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

15

Page 16: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

+

-

+--

+

Page 17: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

17

e

q = Ne N

e = 1.6 x 10-19

C q = -e

q = +e

Page 18: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

18

Page 19: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

????????•

??????????

Page 20: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

1.

2.

3.

****polarization

????

Page 21: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

• 2

• 2

1.

Page 22: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

2.

Page 23: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

3. ( Induction)

Page 24: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

???•

Page 25: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

25

(Coulomb's

Law

• Charles Coulomb

21qqFe

2

1

rFe

Page 26: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

260= (permittivity of free space) = 8

(Coulomb Law) (

1 2

12 21 2

q qF F F

re e

k= = =

9 9 2 2

0

18.9875 x 10 9 10 N m /C

4e

k xpe

= = @ ×

F12 q1

q2

q2 q1

r

12r̂

F12 q1

q2 q2 q11 2

12 122

q qˆF r

re

k=

q2q1

12F

q2 q112r̂

Page 27: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

27

q qr

(a)

(b) 12r̂

(unit vector) qq

q qq

q2112 FF

q q q q

q q qq

q1

q2

q1

q2

1 2

12 122

q qˆF r

re

k=

Page 28: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

28

q2 q1

q1

q2 q1

q1 q2

q2

q1 q2

12F

12r̂

1 212 122

q qˆF r

rek=

r

F12

F21

q1q2

r

F12

F21

q1 q2

(Attractive force)

(Repulsive force)

21r̂

212

12E21 r̂

r

qqkF

21F

Page 29: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

29q1

q

+

1F

-

-q1

q2

r

12F

-

-q1

q2

r

13F

+

-q1

q3

r

q3

= +

Page 30: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

1 2 1 2

12 12 122 2

12 1 2

1 2

1 23

1 2

q q q qˆ ˆF r r

r

q q( )

e e

e

k kr r

k r rr r

= =-

= --

12 1 2

1 2

12

1

ˆ

r r r

r rr

r r

= -

-\ =

-

2r

2q1

r

1q

12F

21F

1 2 1 2

21 21 212 2

21 2 1

1 2

2 13

2 1

q q q qˆ ˆF r r

r

q q( )

e e

e

k kr r

k r rr r

= =-

= --

x

y

z

Page 31: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

31

q1 q2 q3

q3 q1 q2

32313 FFF

31F

32F

312310

1331 r̂

r4

qqF

322320

2332 r̂

r4

qqF

-

+-F32

F3

F31

q1

q2q3

r31

r32

31r̂

32r̂

Page 32: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

32

n q1, q2,…,qn

qi

qi , qj (C) rij (m)

Fi , Fij (N)

n

ij

ij2

ij

ji

0

n

ij

iji r̂r

qq

4

1FF

qi

iF

qi qjijF

ijr̂ (unit vector) qj

rij qi qj

Page 33: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

1 1.0

1.0

1 2

2

9 2 2

2

9

9.0 10 / 1.0 1.0

(1.0 )

9.0 10

KQ QF

r

Nm C C C

m

N

1 C

Page 34: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

34

2

-

x - m

1 2

2 e

q qF k

r

-19 11

1 2 1.6 10 , 5.3 10 q q e x C r x m

219

9 2 2 8

211

1.6 10 8.99 10 / 8.2 10

5.3 10e

x CF x N m C x N

x m

Page 35: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

35

31 27

11 2 2

211

9.11 10 1.67 10 6.67 10 /

5.3 10g

x kg x kgF x N m kg

x m

473.6 10x N

839

47

8.2 102 10

3.6 10

e

g

F x Nx

F x N

1 2

2 g

m mF G

r

31 27

9.11 10 , 1.67 10 e pm x kg m x kg

Page 36: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

36

C

3 q3

q1 qq1= q3=5.0

q2= 2.0 a = 0.1 mC

C

C

31F

32F

26 6

2 3 9

32 2 2

(2.0 10 )(5.0 10 )(8.99 10 ) 9.0

(0.1)e

q qF k N

a

6 61 3 9

31 22

0 0

31 31 31 31

0 0 231 31 2

3 31 32

3 31

(5.0 10 )(5.0 10 )(8.99 10 ) 11

2 (0.1)( 2 )

cos 45 , sin 45

cos 45 sin 45 11 7.9

7.9 9.0 1.1

7.9

( 1.1i 7.9j)

e

x y

x x

y y

q qF k N

a

F F F F

F F N

F F F N N N

F F N

N3F

Page 37: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

37

4 q1 470 1,2,4) q2

250 3,3,0) q1 q2

1 2 1 2

2 221 21 21

21 2 1

1 2

3 2 1

2 1

q q q qˆ ˆF r r

r

q q( )

e e

e

k kr r

k r rr r

= =-

= --

21 2 1

2 1 2

2 1

ˆˆ ˆ2 4

2 1 4 4.58

r r r i j k

r r

= - = + -

- = = + + =

1 2

321 2 1

2 1

9 6 6

21 3

21

q qF ( )

ˆˆ ˆ(9 10 )(470 10 )(250 10 )(2 4 )F

4.58ˆˆ ˆF 21.97 10.99 43.94

ek r r

r r

x x x i j k

i j k N

- -

= --

+ -=

= + -

Page 38: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

+

Qq3

+F

q2

+

F

q1 +

F

Electric field

Q

P ?

Page 39: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

??

+

Qq3

+F

q2

+

F

q1 +

F

Q

Page 40: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

?

?

??

Page 41: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

?+

Qq0

+F

q0

+ + + +

+ + + + + +

+ + + + + + +

+ + + + + +

+ + + + +

+ +

+

+ +++

+ + ++++

+ + + ++++

+ + + +++

+ + +++

++0

00

limq

F

q

Page 42: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

0/E F q=

Page 43: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

VS

EF

E+

EF

E -+

EFE

-

EFE

--

Sourc

e o

f Ele

ctric

field

Test charge

Page 44: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

000

limq

FE

q

***

?

00 q

F

q

FE

!!!!

0

0

2 2

0

/E F q

kqq kqE

r q r

=

= =

Page 45: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

+q1

-q3

qn

+q4

-q2

E10

E20

En0

??

i

i

i

i

i

inP rr

qkEEEEE ˆ........

221

P

P (

Page 46: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Eqmdt

vda

y

y

1

Page 47: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

47

Page 48: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

(CRT)

• CRT

• CRT

Page 49: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

49

Fe = qE = ma

a = qE /m

Page 50: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

5 9.6x10-14 kg

2x106 N/C

+ + + + + + + +

- - - - - - - - - - -

E

FE

Fg

6 14 2

19

0

( ) 0

2 10 / 9.6 10 10 /

4.8 10

E g

E g

F

F F

F F

qE mg

q N C kg m s

q C

FE E

- 4.8x10-19 C

Page 51: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Electric line and Electric field

+

Q

ara

b

rb

2

a

ar

QkE

2

b

br

QkE

ba EE

a b

?

Page 52: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Electric field lines

Page 53: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

B

Page 54: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Electric field lines

Page 55: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Electric field lines

Electric dipole

Page 56: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4
Page 57: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

+ -

Page 58: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

??????

Page 59: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

?

Page 60: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

6 q C q - C x

m P , m

61 9 5

1 2 2

1

62 9 5

2 2 2

2

5 5 5

5 5 5

(7.0 10 )(8.99 10 ) 3.9 10 /

(0.40)

(5.0 10 )(8.99 10 ) 1.8 10 /

(0.50)

3.9 10 j ; 1.1 10 i-1.4 10 j

1.1 10 i+2.5 10 j 2.7 10 /

e

e

qE k N C

r

qE k N C

r

N C

1 2

1 2

E E

E E E E

: P

P 2

Page 61: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

+q0

y

x

7 A

q0

+

-

q1

q2

A

2 C

2 C

3cm

3cm 4cm

q = C

q1

21 EEE

1E

2E

E

q1 =q2 r1= r2 E1=E2

C

N1086.0ˆ

5

3

)105(

1021092 7

22

69

iE

5

3sin

5

4cos และ

+ A

1Ecos1E

sin1E

2E

cos2E

sin2E

jEiEE ˆsinˆcos 111

jEiEE ˆsinˆcos 222

jEE ˆsin2 1

rr

kQE ˆ

2

j

r

kqEA

ˆsin22

1

1

Page 62: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

8

+q1

x

y

+q2

+q3

a

a

a

a a

2a

qq3

2E

3E

1E

3210 EEEE

q1= q2 = q3

10 EE

q2 = q3 r2=r3

jEiEE ˆsinˆcos 110

a

a2a

cos1E

sin2E 1E

rr

kQE ˆ

2

jr

kqi

r

kqE ˆsinˆcos

2

1

1

2

1

10

2

1cos

2

1sin

และj

a

kqi

a

kqE ˆ

22ˆ

22 2

1

2

10

Page 63: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

• : ,

• : E

E

E E 2

kqE

r=

Page 64: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

1.

dq dE

Page 65: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

2

ii e

i

i

i

qE k

r

E E

2

2

ie

i

e

dqdE k

r

dqE dE k

r

Page 66: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

9 l Q

Pd

dx dq

dE

2

dqdE k

x

Qdq dx dx

l

Page 67: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

P dE

dE X dE

2

2 2

1 1 1

( )

e

l d l d

ee

d d

l d

ee e

d

k dqE dE

x

k dxdx k

x x

k lk k

x l d d d d l

Page 68: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

(linear charge density) :

d

dq

Q

Q dq

d

dq d

Page 69: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

(area charge density) :

dq

dA

A

Q

Q dq

A dA

dq dA

Page 70: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

(volume

charge density) : V

Q

Q dq

V dV

dq dV

dq

dV

Page 71: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

10

a

x

a +Qx

+Q

Q ds

ds

sQ

s

Q

+QQ dq

s dsl º =

Page 72: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

ds dss

Qdsdq

dq1

dq2

x

dq1

dq2 dq1 = dq

+q0

y

x

1Ecos1E

sin1E

2E

cos2E

sin2E

1Ed

2dE

Page 73: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

x

x

a

dq

Ed

cosEd

2

kdqdE

r=

cosE dE q= ò22 xar

22cos

xa

x

x a

E dE= òcosdE dE q=

( ) ( )2 2 2 22 2 2 2

0

Q

k dq x kQ xE

a x a xa x a x= =

+ ++ +ò

2222 )( xa

x

xa

kQE

xxa

kQE

23

)( 22

(1)

cosqdE

Page 74: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

(Electric Flux)

:

E = E A

?

Page 75: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

EAcosE

(Electric Flux)

E EA = 0o

E

E 0 = 90o

E

Page 76: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

C

E

2

69

2E)1(

101)109(

r

qkE C/N1099.8 3

)6.12)(1099.8(EA 3

E/CmN1013.1 25

2 24 4(3.14)1 12.6r mp= = =. .

Page 77: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

cosE i i i i iE A E A

( )

AdEAE i

i

iAi

E

..lim

0

Page 78: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Close surface

Page 79: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

• (1), ; θ<90o, Φ

• (2), ; θ =90o, Φ = 0

• (3), ;90o

< θ <180o, Φ

EAcosE

Page 80: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

N m /C

( )

AdEAE i

i

iAi

E

..lim

0

dAE AdE nE

En

Page 81: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Flux through a cubeE x

L

x

E dA

2

11

0

1

ELEAdAEdA)180(cosEAdE

0 2

2 2 2

E dA E(cos0 )dA E dA EA EL

00000ELEL 22E

A = L

L

L

Page 82: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

?

?

?

surface

i

i

iA

AdEAEi

E

..lim

0

Page 83: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Gauss’ LawGauss’ Law

0

. in

surface

E

qAdE

E

0

= (permittivity of free space) 0

Page 84: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

84

• qin E

E

E

AdE

0

inq ε

E

AdE

Page 85: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

85

q

r

E=keq/r2

***Gaussian surface (

)

Page 86: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

86

surface integral)

Page 87: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

(Point Charge)

0

. in

surface

qAdE

E

Gauss’ law

Page 88: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

88

q

S1

S1

S2 , S3q

q S1 S2

S3

0q /

0q /

Page 89: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

89

Page 90: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

90

•q

q

q

e2 2

o

q qE = = k

4πε r r

E

AdE

EdA in

o

q

ε

0

inqE dA

e=òÑ

2

0

4q

E πr ε

Page 91: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

91

2

o

QE 4πr =

ε

Q

a r>a r<ar>a r

2

o

QE =

4πε r

E

AdE

EdA in

o

q

ε

dAE in

o

q

ε

Page 92: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

92

r < a r

qin < Q

3 34 / 3 4 / 3

inqQ

a r

3 /inq Q r a

e2 3

o

QE = = k r

4πε r a

3/Q r a

3

2

0

/4

Q r aE r

E

AdE

EdA in

o

q

ε

Page 93: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

93

o

λlE 2πrl =

ε

e

o

λ λE = = 2k

2πε r r

E

AdE

EdA in

o

q

ε

Page 94: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

94

•2EAin

o o o

q σA σ2EA = 2EA = E =

ε ε 2ε

Page 95: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

(Surface Charge)

02E

!!!

σ

(Area charge density)

Page 96: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

96

2

0

4q

E πr ε 2

0

1 ,

4

qE

πε rRr

0,E Rr

q R

(r>R)

(r<R) 2

0

04 E πr

ε

E

AdE

EdA in

o

q

ε

AdE

R

Page 97: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

97

-A

-

-

-

0

inE

qAdE

E

E EAcos

E

0

E

surface

E dA

Page 98: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

98

R Q kEQ/r2

kEQr/R3

R kEQ/r2

Q 0 r < R

0

E2k / r

0/

0/ 2

Page 99: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

q 5 C q -8 C q q2

P

2q3 q2 q1 q

q1=q3=2.0 q2= 3.0 a = 1 m

C C

Page 100: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

100

http://www.rit.ac.th/homepage-sc/charud/selftest/2/index2.htm

1. q1 = q4q2 = q5 = -5.9 nC q3 = -3.1 nC

Page 101: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

101

http://www.rit.ac.th/homepage-sc/charud/selftest/2/index2.htm

3, 4, 2, 1

2.

Page 102: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

102

http://www.physics.sci.rit.ac.th/charud/oldnews/48/magnetic/OnlineTest_V4/index.asp

http://www.rit.ac.th/homepage-sc/charud/selftest/2/index2

Page 103: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

2.

?

…..

?

Page 104: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

gg UW

m

Page 105: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

A B

r

Page 106: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

?

Test charge

q0E

2,

qE k

r=

AB

ABr

qqk

r

qqkUU 00

( )

( )

r

qqkrU

12)(

r

qqkrU

12)(

.U F dsD = - ò

0 2.

kqU q dr

rD = - ò

r

Page 107: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

?

r

qqkrUe

12)(r

mGmrU g

21)(

!!!!!

G (universal gravitational constant)

G = 6.67259 x 10-11

N.m2 / kg2

Page 108: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

+Q

+10 μC

r

+20 μC

r

r

QqkrUe )(

+10 μC +20 μC

Constr

Qk

q

rUe )(

Q r

)()(

rVq

rUeEquipotential line

Page 109: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Test charge

q0E

000 q

W

q

W

q

UVVV exte

AB

2

00

r

QqkEqFF eext

V

AB

ABr

kQ

r

kQVV

:

+1 C

r

kQrV )(

Page 110: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

?

000 q

W

q

W

q

UVVV exte

AB

Page 111: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

111

•(equipotential surface)

B A

C B

B C

Page 112: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

112

Page 113: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

113

A B B A e

B A

1 1V -V = k q -

r r

e

qV = k

r

V = 0 Ar =

1/r

Page 114: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

114

ie

i i

qV = k

r

V = 0 r = ∞

Page 115: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

115

0

0

0 0

U q Ed

q EdUV Ed

q q

Page 116: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

a+Q

-Qa

+Q

+Q

Ex. V -Q

+Q 3

P2

a

2 2 2 2

2 2

i

i

qV k

r

Q Q Q Qk

a a a a

kQ

a

Page 117: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

Ex 9 (i) P (ii)

P

Page 118: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

118

• dq

e

dqdV = k

r

e

dqV = k

r

V=0

Page 119: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

119

• Q a P

x

eV = k

2 2 2 2

2e

πa k Qλ

x a x a

e

dqV = k

r 2 2e

dlk λ

x a

e edV = k k

dq λdl

r r

Q dq

d

Page 120: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

L

[C/m] Pd [m]

P

dL

xd

dxk

r

kdqdV

xdx

dq = dx

)ln()ln()( 0

0d

Ldkxdk

xd

dxkdVV

LL

Page 121: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

121

1 2

1 2

e e

q qV k k

r r

Q q

R r

1Q R

q r

Page 122: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

122

1 2e

QE k

R2 2e

qE k

r

E1/E2

2 2 221

2 2 2

22

/

/

QE kQ R Q r Rr rR

qE kq r qR rR R

r

2 1

RE E

r

Q R

q r

Page 123: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

123

A B) 0 d dE s E s

Page 124: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

124

E V

e

qV = k

r

2e

qE k

r

Page 125: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

125

1 2e

12

q qU = k

r

Page 126: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

126

1 3 2 31 2e

12 13 23

q q q qq qU = k + +

r r r

Page 127: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

127

μC

ก)P m

ข)q3=3.0

P

ค)

Ex. q1=2.0 µC

XY q2=-6.0 µC

m

Page 128: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

128

1 2

1 2

ie e

i

q q qV k k

r r r6 6

9 2 2 2.0 10 6.0 10 8.99 10 /

4.0 5.0 p

x C x CV x N m C

m m

36.29 10 x V

f iU U U

0 i iU r 3f pU q V

6 3

3 0 3.0 10 6.29 10 0pU q V x C x V

21.89 10 x J

Page 129: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

129

1 3 2 31 2

12 13 23

e

q q q qq qU k

r r r

25.48 10 x J

6 6

9 2 2

6 6 6 6

2.0 10 6.0 108.99 10 /

3.0

2.0 10 3.0 10 3.0 10 6.0 10

4.0 5.0

x C x Cx N m C

m

x C x C x C x C

m m

Page 130: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

130

3.

(Capacitor)

capacitance)

Page 131: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

131

Capacitor

Page 132: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

132

Page 133: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

133

(farad, F) Q

C =ΔV

Page 134: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4
Page 135: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

135

Page 136: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

136

QC =

ΔV

Q=

Ed o

Q=

Q/ε A d

oε A

=d

Page 137: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4
Page 138: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

138

a b

QC =

ΔV

0

ln2

q bV

L a

02

qE

Lr

lne

=2k b / a

02

ln

L Lπε

b

a

Page 139: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4
Page 140: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

140

a

b

e

1 1ΔV = k Q -

b a

e

Q abC = =

ΔV k b - a04

abπε

b a

b

e e

abC =

k k04

aπε a

b

Page 141: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

a

b

r

Page 142: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

a • C = a/k

Page 143: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

143

Page 144: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

144

Qtotal= Q1+Q2=C1V+C2V

1 2=eqC C C

1 2V=eqC C V C V

Page 145: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

145

C2

C2

C1

C1

C2

C2

-Q

Page 146: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

146

1 2Q Q Q

1 2

eq 1 2

Q QQ= +

C C C

1 2 ...V V V

1 2

1 1 1= + …

C C C

Page 147: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4
Page 148: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4
Page 149: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4
Page 150: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

150

qdW = ΔVdq = dq

C2

Q

0

q QW = dq =

C 2C

22Q 1 1

U = = QΔV = C(ΔV)2C 2 2

Page 151: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

151

2 21 1( )

2 2oU CV Ad E

21

2E o

Uu E

Ad

0 ,A

C V Edd

e= =

Page 152: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

152

/o oC kC k A d

k

Page 153: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

153

Page 154: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

154

ก)

ข)

ค)

ง)

จ)

7.60 cm2

1.8 mm 20 V

A=7.60 cm2 , d=1.8mm, V=20 V V Ed

3

20

1.8 10

V VE

d x m

311.1 10 /x V m 11.1 /kV m

Page 155: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

155

0

E 12 2 2 3

0 8.85 10 / 11.1 10 /E x C N m x V m

9 298.3 10 /x C m 298.3 /nC m

0

AC

d

4 2

12 2 2

3

7.6 10 8.85 10 /

1.8 10

x mx C N m

x m123.74 10x F 3.74 pF

QC

V

123.74 10 20 Q CV x F V

74.7 pC

21

2U CV

212174.7 10 20

2x C V

914.9 10x J 14.9 nJ

Page 156: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

156

10

AB

1 2 3C C C C

10 10 10F F F

F

30 F

10 F

10 F

10 F

A B

Page 157: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

157

3

18V C1

• C2 C3

c b

2 3 10 20 30cbC C C F F F

C1=15µF

C2=10µF C3=20µF18 V

aC3=20µF

C2=10µF

b

18 V

C1=15µF

a c

C abC1=15µF

a b

18 V

+Q -Q +Q -Q

C

+Q

18 V

-Q

• a b

Page 158: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

158

1

1 1

1 1 1 cb

ab cb cb

C C

C C C C C

1

1

15 30

30 15

cbab

cb

F FC CC

C C F F

15 3010

45F F

QC Q CV

V10 18 180 F V C

•Q Q

•a b

Page 159: 1 ไฟฟ้าสถิตย์  physics4

…The End…