สนามของแรง

สนามของแรง (Force fields)สนามของแรง (Force fields)ครทวศกด ภชย

รายวชาฟสกสพนฐาน ระดบชนมธยมศกษาปท 4กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร โรงเรยนอนราชประสทธ

ตวชวดตวชวด

ว4.1/1 ทดลองและอธบายความสมพนธระหวางแรงกบการเคลอนทของ

ใ โ ไปใ ป โ วตถในสนามโนมถวงและนาความรไปใชประโยชน


อนภาคในสนามไฟฟาและนาความรไปใชประโยชน


อนภาคในสนามแมเหลกและนาความรไปใชประโยชน

ว4.1/4 วเคราะหและอธบายแรงนวเคลยรและแรงไฟฟาระหวางอนภาคใน

นวเคลยสนวเคลยส

เนอหาเนอหา

แรงกบการเคลอนทของวตถในสนามโนมถวง

แรงกบการเคลอนทของวตถในสนามไฟฟาแรงกบการเคลอนทของวตถในสนามไฟฟา

แรงกบการเคลอนทของวตถในสนามแมเหลก

แรงนวเคลยรและแรงไฟฟาระหวางอนภาคในนวเคลยสแรงนวเคลยรและแรงไฟฟาระหวางอนภาคในนวเคลยส

(F )แรง (Force)

แรง (force) คอ อานาจอยางหนงทกระทาหรอพยายามท

ใ ป จะกระทาตอวตถ เพอใหวตถเกดการเปลยนสภาพการเคลอนท

หรอเปลยนรปรางหรอเปลยนรปราง

วตถ วตถวตถ

Dcgo.mp4

แรง (Force)

หนวยของแรง

เพอใหทราบวาแรงทกระทาหรอพยายามกระทาตอวตถมขนาดมาก

หนวยของแรง

หรอนอยเพยงใน นกวทยาศาสตรจงกาหนดหนวยทใชวดขนาดของแรงเปน

(N) ใ ใ ใ นวตน (N) ซงเครองมอทใชวดขนาดของแรงทเราจะใชในการทดลองสาหรบ

การเรยนวชาน ไดแก เครองชง


2

แรงดงดดระหวางมวล (G it ti l f )

F=GMm/R2

กฎแรงดงดดระหวางมวล กลาววา วตถใดๆ ทมมวล จะมแรงซงดงดดใหมนเขา

แรงดงดดระหวางมวล (Gravitational force)

กฎแรงดงดดระหวางมวล กลาววา วตถใดๆ ทมมวล จะมแรงซงดงดดใหมนเขา

มาหากน โดยแรงทเกดขนนน จะมขนาดแปรตามมวลของวตถทงสอง และ แปรผกผนกบ

ระยะหางระหวางมวลทงสองระยะหางระหวางมวลทงสอง

ใ โ แรงกบการเคลอนทของวตถในสนามโนมถวง

สนามโนมถวง (G it ti fi ld)

G=F/m

สนามโนมถวง (Gravitation field)

โลกออกแรงดงดดวตถทกอยาง

บนโลก โดยสงแรงดงดดวตถทกชนด

ดวยแรงประมาณ 9.8 นวตน ตอมวลของ

วตถ 1 กโลกรม (คาความเรงเนองจาก

แรงโนมถวงของโลก)แรงโนมถวงของโลก)

Ge.mp4


มวล (M )มวล (Mass)

คอปรมาณความเฉอยทวตถมอย

ไ ถาเราทาใหวตถใด เคลอนทดวยความเรงไดยาก

แสดงวา วตถนนมความเฉอยมาก ซงกคอมมวลมาก

ถาวตถใดกาลงเคลอนทอย แลวเราออกแรงตาน

ไ แตตานไดยากมาก แสดงวา วตถนนมความเฉอยมาก

ซงกคอมมวลมาก


นาหนก (W i h)

W=mg

นาหนก (Weigh)

นาหนก คอแรงโนมถวงของโลกทกระทา

ตอวตถ

มคาไมคงท ขนอยกบระยะหางจากจด

ศนยกลางของโลก หรอบนดาวดวงใดๆ

ป ( มหนวยเปนนวตน แตชาวบาน (รวมทงคร

ฟสกส) ใชเปนกโลกรม (แตบงคบใหนกเรยน

ใ ฟสกสใชเปนนวตน)


แรงเสยดทาน (F i ti )

F=u N

คอ แรงทเกดขนระหวางผวสมผสของวตถ

แรงเสยดทาน (Friction)

คอ แรงทเกดขนระหวางผวสมผสของวตถ

สองชน (สวนมากเกดจากสนามโนมถวง)

เปนแรงทพยายามตานมใหผวสมผสทงสอง

ขยบหรอเคลอนออกจากกน แรงเสยดทานมขยบหรอเคลอนออกจากกน แรงเสยดทานม

ทศทางสวนกบการเคลอนททผวสมผส

ปจจยทสงผลตอแรงเสยดทาน ไดแก ลกษณะ

ผวสมผส มวลของวตถ ชนดของวตถ เปนตนผวสมผส มวลของวตถ ชนดของวตถ เปนตน


แรงเสยดทาน (F i ti )

ขอด แรงเสยดทานมประโยชนตอการเคลอนท

แรงเสยดทาน (Friction)

ขอด แรงเสยดทานมประโยชนตอการเคลอนท

เชน การเดนบนพนเรยบหรอหยาบจะมผลตอการ

ทรงตว

ขอเสย แรงเสยดทานมผลตอการเคลอนท โดย ขอเสย แรงเสยดทานมผลตอการเคลอนท โดย

ถาแรงเสยดทานมากจะทาใหการเคลอนททาได

ลาบาก


แรงเสยดทาน (F i ti )แรงเสยดทาน (Friction)

การลดแรงเสยดทาน ไดแก การลดพนท

ผวสมผส การเพมความลนของผวสมผสผวสมผส, การเพมความลนของผวสมผส

การเพมแรงเสยดทาน ไดแก การเพมพนท

ผวสมผส, การลดความลนของผวสมผส


ประโยชนของสนามโนมถวงในชวตประจาวน

ใหนกเรยนเขยนเรยงความ เรอง

ประโยชนของสนามโนมถวงในชวตประจาวน


ประโยชนของสนามโนมถวงในชวตประจาวน (1 หนา A4) ประโยชนของสนามโนมถวงในชวตประจาวน (1 หนา A4)

แรงกบการเคลอนทของอนภาคในสนามไฟฟา


การคนพบไฟฟาของเทลส (Th l )

เมอประมาณ 600 ปกอนครสตกาล โดยเทลสไดคนพบไฟฟาสถตจากแทงอาพน

การคนพบไฟฟาของเทลส (Thales)

เมอประมาณ 600 ปกอนครสตกาล โดยเทลสไดคนพบไฟฟาสถตจากแทงอาพน

เขาไดใหขอสงเกตวาเมอนาแทงอาพนถกบผาขนสตว แลววางแทงอาพนไวใกลกบวตถ

ชนเลกๆเชน เศษไม จะทาใหเศษไมเคลอนทเขาหาแทงอาพน นนคอแทงอาพนจะมชนเลกๆเชน เศษไม จะทาใหเศษไมเคลอนทเขาหาแทงอาพน นนคอแทงอาพนจะม

อานาจอยางหนงทดงดดวตถได


ตวนา (C d t ) และฉนวน (I l t )ตวนา (Conductor) และฉนวน (Insulator)

ตวนา คอ วสดทอเลกตรอนสามารถเคลอนทไดอยางอสระ (นาไฟฟา นาความรอนได)ตวนา คอ วสดทอเลกตรอนสามารถเคลอนทไดอยางอสระ (นาไฟฟา นาความรอนได)

ฉนวน คอ วสดทอเลกตรอนไมสามารถเคลอนทไดอยางอสระ


อะตอม (At )อะตอม (Atom)

วตถตางๆ รอบตวเรา ลวนประกอบขนมาจากอเลกตรอน วตถตางๆ รอบตวเรา ลวนประกอบขนมาจาก

อนภาคโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอน จบกลม

ใ ป รวมตวกนในรปแบบของอะตอมของธาตตางๆ

ธาตทตางกนยอมมจานวนของอนภาคดงกลาว ธาตทตางกนยอมมจานวนของอนภาคดงกลาว

รวมทงลกษณะของการจบกลมแตกตางกน

โปรตอน

นวตรอน



อเลกตรอน

โปรตอนจะมประจไฟฟาเปนบวก ซงมขนาด

ของประจไฟฟาเทากบประจไฟฟาของอเลกตรอน

อเลกตรอนจะมประจไฟฟาเปนลบ

นวตรอนจะไมมประจไฟฟา

โปรตอน

นวตรอน



อเลกตรอน

ชนดของอนภาค สญลกษณ มวล (kg) ประจไฟฟา

อเลกตรอน e- 9.10x10-31 -1.6x10-19C

โปรตอน 1 67 10-27 1 6 10-19Cโปรตอน p 1.67x10 27+1.6x10 19C

นวตรอน n 1.67x10-27 -

โปรตอน

นวตรอน


ประจไฟฟา

ประจไฟฟาในสสารม 2 ชนด คอ ประจบวก และประจลบ

ประจไฟฟา

ประจไฟฟาในสสารม 2 ชนด คอ ประจบวก และประจลบ

ประจไฟฟาชนดเดยวกนจะผลกกน

ประจไฟฟาตางชนดกนจะดงดดกน


การทาใหวตถเกดประจอสระการทาใหวตถเกดประจอสระ

การขดสหรอถ

การถายเทหรอแตะ

การเหนยวนาหรอลอ การเหนยวนาหรอลอ


การขดส

เปนการนาวตถตางชนดกนมาถกน แรงเสยดทานระหวางผวของวตถทง

การขดส

เปนการนาวตถตางชนดกนมาถกน แรงเสยดทานระหวางผวของวตถทง

สองจะทาใหเกดความรอน เมออะตอมของวตถไดรบความรอน อเลกตรอนจะ

หลดจากวตถหนงไปยงอกวตถหนง ผลคอทาใหวตถหนงมจานวนอเลกตรอนหลดจากวตถหนงไปยงอกวตถหนง ผลคอทาใหวตถหนงมจานวนอเลกตรอน

ลดลง สวนอกวตถจะมจานวนอเลกตรอนเพมขน


การถายเท

เปนการนาวตถ 2 สงมาสมผสหรอวางแตะกน

จะเกดการถายเทประจอสระระหวางวตถทงสอง

ประจอสระทเปนประจไฟฟาบวกและลบจะจบกนเปนคๆ แลวเปลยนสภาพ

กลายเปนกลางทางไฟฟากลายเปนกลางทางไฟฟา

ประจอสระทเหลอจากการจบคจะแสดงอานาจ ทางไฟฟาออกมา


การเหนยวนาการเหนยวนา

เปนการนาวตถทมประจไฟฟาไปวางไวใกลๆ กบวตถทเปนกลาง ทาง เปนการนาวตถทมประจไฟฟาไปวางไวใกลๆ กบวตถทเปนกลาง ทาง

ไฟฟา โดยยงไมสมผสกน แลวตอสายดน

ใ ไฟฟแรงกบการเคลอนทของอนภาคในสนามไฟฟา

2

เสนแรงไฟฟา (El t i li f f )

F=kQq/R2

เสนแรงไฟฟา (Electric lines of force)

เมอพจารณารอบจดประจไฟฟา จะพบเสนแรงไฟฟา เมอพจารณารอบจดประจไฟฟา จะพบเสนแรงไฟฟา

เราเรยกบรเวณโดยรอบจดประจทมเสนแรงไฟฟาสงไปถงวา สนามไฟฟา

Ief.mp4


ตวอยางการทดลองตวอยางการทดลอง

เสนแรงไฟฟาของจดประจไฟฟาตางชนดกน

เสนแรงไฟฟาของจดประจไฟฟาชนดเดยวกน


การทดลองการทดลอง


ประโยชนของสนามไฟฟาในชวตประจาวน


ประโยชนของสนามไฟฟาในชวตประจาวน


ประโยชนของสนามไฟฟาในชวตประจาวน (1 หนา A4) ประโยชนของสนามไฟฟาในชวตประจาวน (1 หนา A4)

แรงกบการเคลอนทของอนภาคในสนามแมเหลก

แมเหลก (magnet) คอ ของแขงชนดหนงทมสมบต

ดดโลหะบางชนดได

แรแมเหลก คอ สารประกอบประเภทออกไซดชนด

หนงของเหลกทเกดตามธรรมชาต มชอเรยกวาแมกนไทต

(Fe3O4)(Fe3O4)

ไ สารแมเหลก คอ สารทมสมบตถกแมเหลกดดได และ

มนษยสามารถทาใหกลายเปนแมเหลกได ตวอยางของ

สารแมเหลก เชน เหลก นกเกล โคบอลต แมงกานส


สมบตบาง ประการของแมเหลก

ใ ใ


1. วางตวในแนวทศเหนอและทศใต

2. มขวแมเหลก 2 ขว คอ2. มขวแมเหลก 2 ขว คอ

ขวมงทศเหนอ เรยกสนๆ วา ขวเหนอ สญลกษณ N

ขวมงทศใต เรยกสนๆ วา ขวใต สญลกษณ S

3 ขวแมเหลกชนดเดยวกนจะออกแรงผลกกน ขวแมเหลก3. ขวแมเหลกชนดเดยวกนจะออกแรงผลกกน ขวแมเหลก

ชนดตางกนจะดดกน


การทดลองหาสนามแมเหลกการทดลองหาสนามแมเหลก

สนามแมเหลก

สนามแมเหลก กรณขวตางกนสนามแมเหลก กรณขวตางกน

สนามแมเหลก กรณขวเหมอนกนสนามแมเหลก กรณขวเหมอนกน



4. แมเหลกจะสงอานาจแมเหลกออกไปรอบขว ตรงปลายแทง


แมเหลก จะมอานาจแมเหลกสงสด และลดนอยลงเมอถด

ไ เขามา และไมแสดงอานาจแมเหลกตรงกงกลางแทง

แมเหลกแมเหลก

5. แมเหลกสงอานาจแมเหลกไปไดรอบขวในลกษณะสามมต

6. สนามแมเหลก คอบรเวณรอบๆ แทงแมเหลกทแมเหลก

ไป สามารถสงอานาจแมเหลกไปถง


เราสรางแมเหลกเองไดไหม?

1. การสรางแทงแมเหลกโดยการถ


วาง แทงแมเหลกบนพนโตะ แลวใชแทงแมเหลกถลากจากปลายหนงไปจน

สดปลายอกขางหนง แลวยกขนนากลบมาวางทปลายตงตน ทาซาหลายๆ

ครง จนกระทงเหลกกลายเปนแมเหลกครง จนกระทงเหลกกลายเปนแมเหลก

ถาเหลกนนเปน เหลกออน (iron) จะไดแมเหลกชวคราว

ถาเหลกนนเปน เหลกกลา (steel) จะไดแมเหลกถาวร

แมเหลกจะหมด อานาจเมอถกนาไปเผาหรอถกทบดวยคอนหลายๆ ครง แมเหลกจะหมด อานาจเมอถกนาไปเผาหรอถกทบดวยคอนหลายๆ ครง



2. แมเหลก ไฟฟา


2. แมเหลก ไฟฟา

เมอปลอยกระแสไฟฟาเขาไปในขดลวดจะทาใหขดลวดสามารถแสดง

อานาจความเปนแมเหลก เกดขนได และอานาจแมเหลกจะหมดไปเมอ

หยดปลอยกระแสไฟฟาหยดปลอยกระแสไฟฟา

แมเหลกไฟฟามอเตอรแมเหลกไฟฟา


ความรเกยวกบแมเหลกไฟฟา

นกวทยาศาสตรชาวสวเดนชอ ฮนซ ครส


เตยน เออรสเตด (Hans Christian Oersted) ได

คนพบความสมพนธอยางหนงโดยบงเอญ ขณะทเขาคนพบความสมพนธอยางหนงโดยบงเอญ ขณะทเขา

ท า ก า ร ท ด ล อ ง ป ล อ ย ก ร ะ แ ส ผ า น เ ข า ไ ป ใ น

เสนลวดตวนาเสนหนง และมเขมทศวางอยใกลๆ กบเสนลวดตวนาเสนหนง และมเขมทศวางอยใกลๆ กบ

เสนลวดทมกระแสไหลผาน เขมทศเกดการบายเบน

ไป ไปจากแนวเดม เออรสเตดทดลองกลบทศทางการ

ไหลของกระแส เขมทศกเกดการบายเบนไปอก

เชนกน โดยมทศทางตรงกนขามกบครงแรกhttp://www.colorado.edu/physics/phys3310/phys3310_sp09/mainPage11.html



ป ไ


เออรสเตดสรปผลการทดลองครงนวา "เมอมกระแสไหล

ผานเสนลวดตวนา จะเกดเสนแรงแมเหลกขนมารอบ ๆ ๆ

เสนลวดตวนานน" ลกษณะเสนแรงแมเหลกทเกดขนรอบ

ป เสนลวดตวนา เกดขนเปนลกษณะวงกลมลอมรอบ

เสนลวดตวนา ลกษณะการเกดเสนแรงแมเหลกรอบ

เสนลวดตวนา


การทดลองของ O t dการทดลองของ Oersted


การทดลองของ O t dการทดลองของ Oersted

โดย Fi ik i โดยโดย Fisik.si โดย …


คาถามคาถาม

ถาเราปลอยอนภาคทมประจไฟฟาเคลอนทเขาไปในสนามแมเหลก จะเกดอะไรขนถาเราปลอยอนภาคทมประจไฟฟาเคลอนทเขาไปในสนามแมเหลก จะเกดอะไรขน

1 ถาอนภาคเคลอนทขนานกบทศทางของสนามแมเหลก1. ถาอนภาคเคลอนทขนานกบทศทางของสนามแมเหลก

2. ถาอนภาคเคลอนททามมใดๆกบทศทางของสนามแมเหลก ๆ

3. ถาอนภาคเคลอนทตงฉากกบทศทางของสนามแมเหลก


การเคลอนทของอนภาคในสนามแมเหลกการเคลอนทของอนภาคในสนามแมเหลกคาของแรง F จะมคามากหรอนอยขนอยกบ

1. ถาประจไฟฟาเคลอนทในทศขนานกบสนามแมเหลก จะทศเดยวกนหรอ

ตรงกนขามกไดประจไฟฟาไมถกแรงสนามแมเหลกกระทา แรง F มคาเปน 0

2. ถาประจเคลอนทในสนามแมเหลก โดยมทศการเคลอนททามมใดๆ กบ

สนามแมเหลก ประจไฟฟาจะถกแรงจากสนามแมเหลกกระทาใหเคลอนทแบบสนามแมเหลก ประจไฟฟาจะถกแรงจากสนามแมเหลกกระทาใหเคลอนทแบบ

เกลยว (ดการเคลอนท)

3. ถาประจเคลอนทในสนามแม เหลก โดยมทศการเคลอนทตงฉากกบ

สนามแมเหลก ประจไฟฟาจะถกแรงจากสนามแมเหลกกระทามคามากทสด

ถาประจหยดนง ประจไฟฟาจะไมถกแรงจากสนามแมเหลกกระทา แรง F มคาเปน 0


การเคลอนทของอนภาคในสนามแมเหลกการเคลอนทของอนภาคในสนามแมเหลก

ป F=qvB เมอ F = เปนแรงกระทาตอ

อนภาคไฟฟา q ทเคลอนทดวยความเรว v q

ในทศ ตงฉากกลสนามแมเหลก B

ป F = มหนวยเปน นวตน (N)

B =มหนวยเปน เทสลา (T:Tesla)

q = มหนวยเปน คลอมบ (C)

มหนวยเปน เมตรตอวนาท ( / ) v = มหนวยเปน เมตรตอวนาท (m/s)


ประโยชนของสนามแมเหลกในชวตประจาวน


ประโยชนของสนามแมเหลกในชวตประจาวน


ประโยชนของสนามแมเหลกในชวตประจาวน (1 หนา A4) ประโยชนของสนามแมเหลกในชวตประจาวน (1 หนา A4)

แรงนวเคลยรและแรงไฟฟาระหวางอนภาคในนวเคลยส

rr

วทยาศาสตร มคาตอบ รอบรไดวทยาศาสตร มคาตอบ รอบรได

ใ วทยาศาสตร ทดลองให เราเหนผล

วทยาศาสตร คอความจรง ทกสงตน

วทยาศาสตร ความรลน เหลอประมาณวทยาศาสตร ความรลน เหลอประมาณ

ฟสกส คอเรองราว ธรรมชาตฟสกส คอเรองราว ธรรมชาต

กลศาสตร ปราชญเชดช ปพนฐานกลศาสตร ปราชญเชดช ปพนฐาน

ไฟฟ คลนเสยง แสง ไฟฟา วชาการ

ไลวนเบกบาน ขานตอบโจทย โดยฉบไว

เคม นทดลอง พรอมจดหมเคม นทดลอง พรอมจดหม

สารเคม นาร ดสงสยสารเคม นาร ดสงสย

ป ใศกษาธาต สารประกอบ แสนชอบใจ

ป ไ ไ ปฏกรยา หลากหลายไซร ไดอศจรรย

ชววทยา คอชวต คอรอบตว อนใกลชด คอเพอนฉน

เรยนร เซลล โครงสราง นบอนนต

เปนสสน เปนความสข ทกเวลา

คณะคร วทยาศาสตร ยนดยง

ปคอยแนะสง สารพน คลายปญหา

เนนเรยนร หวงศษยรก พฒนา

สอ สรรมา มงใช ในการเรยน

สงเสรมให นกเรยน เกดมงมน

คนควาหมน ใฝงาน การอานเขยน

จรยธรรม นาตนนอม พรอมพากเพยร

ดจแสงเทยน สองทางส ประตชย

วชาการ คณธรรม ประสานค

กจกรรม ลาความร นาสมย

เทคโนโลย นสงเสรม จนกาวไกล

เพอเยาวชน ชาตไทย เจรญเอย

สนามของแรง

Education

force

friction

atom