การทดลอง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

วันศุกร์ที่ 9 กรกฎาคม พ.ศ. 2553

พลังงานศักย์ไฟฟ้า !!

ในการนำประจุไฟฟ้าบวกสองประจุ เข้ามาใกล้กัน เราจะต้องทำงาน และในทางกลับกัน เราต้องการแยกประจุบวกสองประจุออกจากกัน ก็จะต้องทำงานเช่นเดียวกัน เมื่อมีการทำงานนั่นแสดงว่าพลังงานก็ย่อมมีการเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม จากรูปลิงจะต้องทำงานในการนำประจุบวก(อันเล็กเข้าไปยังประจุบวกอันใหญ่) โดยงานที่ลิงทำจะเปลี่ยนไปอยู่ในรูปของพลังงานศักย์ไฟฟ้าของประจุ(อันเล็ก)ที่นำเข้ามา เมื่อประจุอันเล็กเข้าไปใกล้ประจุอันใหญ่มากขึ้นพลังงานศักย์ไฟฟ้าก็จะมากขึ้นด้วย และเมื่อปล่อยประจุนั้น ประจุนั้นก็จะเคลื่อนที่ออกไป ทั้งนี้เพราะพลังงานศํกย์ไฟฟ้าที่สะสมอยู่ในประจุจะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ของประจุนั้น. ดังนั้นในการที่ลิงนำประจุเข้ามาจะต้องทำงานทุกครั้ง และงานที่ทำจะมากขึ้นถ้าขนาดของประจุที่นำมามีขนาดมากขึ้น
งานในการนำประจุจะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานศักย์ไฟฟ้า และพลังงานศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในการนำประจุจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ ซึ่งพลังงานศักย์ไฟฟ้าต่อหนึ่งหน่วยประจุ เราเรียกว่าศักย์ไฟฟ้า สามารถเขียนเป็นความสัมพันธ์ได้ว่า
หน่วยของศักย์ไฟฟ้า คือ โวลต์ แทนด้วยสัญญลักษณ์(V.)
จากตัวอย่าง ถ้าเรานำประจุบวก 3 C ออกจากประจุลบ และต้องทำงาน 30J, ซึ่งงานที่ ทำจะอยู่ในรูปของพลังงานศักย์ไฟฟ้าของประจุที่เคลื่อนที่( 3 C) ศักย์ไฟฟ้า ณ บริเวณนั้นหาได้จาก
ตอนเริ่มต้นถือว่าประจุบวกทั้ง 3 C ไม่มีพลังงาน และไม่มีพลังงานศักย์ไฟฟ้า เมื่อถูกดึงออกไปจากเดิมจะมีศักย์ไฟฟ้าเป็น 10 V. เราพูดได้ว่าความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดทั้งสองเท่ากับ10 V.
ศักย์ไฟฟ้าคือพลังงานศักย์ไฟฟ้าต่อหนึ่งหน่วยประจุที่เคลื่อนที่ หมายความว่าเมื่อปล่อยประจุ 1 C ออกไป ประจุนั้นจะมีพลังงงานศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 10 J และประจุนั้นจะเคลื่อนที่ได้โดยพลังงานดังกล่าวจะเปลี่ยนเป็นพลังงงานจลน์ได้ 10 J เช่นเดียวกัน ก่อนที่จะชนประจุลบ
งานในการเคลื่อนประจุ จะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานศักย์ไฟฟ้าที่สะสมอยู่ในประจุนั้น และพลังงานศักย์ไฟฟ้าก็สามารถเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ในการเคลื่อนที่ของประจุได้ ซึ่งเป็นไปตามกฏการอนุรักษ์พลังงาน
สำหรับถ่านไฟฉาย ขนาด 1.5 โวลต์ เมื่อต่อครบวงจรจะมีการเคลื่อนที่ของอิเลคตรอน จากขั้วลบผ่านความต้านทานภายนอกไปยังขั้วบวกของเซล

หมายความว่าเมื่อมีประจุไฟฟ้าทุก ๆ 1 C เคลื่อนที่ออกจากเซล เซลจะจ่ายพลังงานให้กับประจุนั้นจำนวน 1.5 J ซึ่งพลังงานจำนวนนี้ประจุจะใช้ในการเคลื่อนที่ตลอดวงจร(จนกระทั้งกลับถึงที่เดิม) นั่นแสดงว่าในการเคลื่อนที่ของประจุ 1 C ผ่านวงจรจะต้องทำงาน 1.5 J เมื่อเซลมอบพลังงานให้กับทุก ๆ ประจุที่เคลื่อนที่ออกจากเซลด้วยอัตรา 1.5 J ต่อ 1 C ที่เคลื่อนที่ออกจากเซลจึงทำให้พลังงานในเซลลดลงเรื่อย ๆ จนในที่สุดเซลนั้นจะใช้การไม่ได้ ในรูปเซลชนิด D จะให้พลังงานในเวลาที่นานกว่าเซลชนิด AA และพลังงานที่ประจุสูญเสียไปในการเคลื่อนที่ผ่านความต้านทาน เช่นในรูปคือดวงไฟ จะ ทำให้ดวงไฟนั้นสว่าง สำหรับเซลที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้ามากขึ้นเช่นแบตเตอรี่ 12 V ก็จะมอบพลังงาน.จำนวน 12 J ให้กับระจุ 1 C ที่เคลื่อนที่ออกจากเซล แต่โปรดระลึกไว้เสมอว่า ประจุขนาด 1 C จะมีค่ามาก