งานคอม (3)

ไ ฟ ฟ้ า ส ถิ ต
ELECTROSTATIC

คำนำ

หนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์ เรื่องไฟฟ้าสถิต สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษา
ปีที่ 5 นี้สร้างขึ้นเพื่อใช้เป็นสื่อการสอนในรายวิชาฟิสิกส์ เพื่อยกระดับผลสัมฤทธิ์
ทางการเรียนในรายวิชาฟิสิกส์ และเพื่อให้เกิดกระบวนการเรียนรู้ได้ด้วยตนเอง
ในการจัดทำหนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์เล่มนี้ได้รับความร่วมมือจากคณาจารย์
ผู้ทรงคณาวุฒิ ครูจากกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
โรงเรียนเมืองกระบี่

ผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่าหนังสือเรียนเล่มนี้จะเป็นประโยชน์
ต่อการเรียนรู้เพื่อประยุกต์ใช้พัฒนาการเรียนรู้ได้อย่างเหมาะสม และให้มีผล
สัมฤทธิ์ทางการเรียนตามความคาดหวัง ขอขอบคุณคณะครูตลอดจนเพื่อนๆ
และญาติพี่น้องที่มีส่วนเกี่ยวข้องในการจัดทำไว้ ณ โอกาสนี้

คณะผู้จัดทำ

สารบัญ หน้า

1. ไฟฟ้าสถิต 2

1.1 การเกิดไฟฟ้าสถิต 2
1.2 ชนิดของประจุไฟฟ้าแรงกระทำ 2

ที่เกิดขึ้นระหว่าง 2 ประจุไฟฟ้า 4
1.3 การส่งผ่านประจุไฟฟ้า 5
1.4 ตัวนำและฉนวนไฟฟ้า 5
5
1.4.1 ตัวนำไฟฟ้า 5
1.4.2 ฉนวนไฟฟ้า 6
1.4.3 สารกึ่งตัวนำ
1.5 การทำให้วัตถุที่เป็นกลาง 6
ทางไฟฟ้ามีอำนาจทางไฟฟ้า 6
1.5.1 การขัดสีหรือการถู 6
1.5.2 การแตะหรือสัมผัส 7
1.5.3 โดยการเหนี่ยวนำ 7
1.6 อิเล็กโทรสโคป 7
1.6.1 อิเล็กโตรสโคปแบบพิธบอล
1.6.2 อิเล็กโทรสโคปแบบแผ่นทองคำเปลว 9

2. สนามไฟฟ้า 11

2.1 แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ์

3. ศักย์ไฟฟ้า หน้า

3.1 ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุดใดๆ 12

12

4. ตัวเก็บประจุ 14

4.1 ตัวเก็บประจุชนิดค่าคงที่ 14
4.1.1 ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ 14
4.1.2 ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า 15
4.1.3 ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิค 15
4.1.4 ตัวเก็บประจุชนิดพลาสติก 15
16
4.2 ตัวเก็บประจุชนิดปรับค่าได้ 16
4.2.1 หน่วยของการเก็บประจุ 17
4.2.2 พลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ

5. การใช้ประโยชน์ 17
ด้านต่างๆ
17
5.1 เครื่องกำจัดฝุ่นในอากาศ 18
5.2 เครื่องพ่นสี 18
5.3 เครื่องถ่ายเอกสาร

บรรณานุกรม 20

เรื่องไฟฟ้าสถิต

(Static electricity)

ฟิสิกส์ ม.5

1. ไฟฟ้าสถิต (Static electricity)

1.1 การเกิดไฟฟ้าสถิต
การที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากันทำให้เกิด

แรงดึงดูดเมื่อวัตถุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุต่างชนิดกัน หรือเกิดแรงผลักกันเมื่อวัสดุทั้ง 2 ชิ้น
มีประจุชนิดเดียวกัน เราสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตโดยการนำผิวสัมผัสของวัสดุ 2 ชิ้นมา
ขัดสีกัน พลังงานที่เกิดจากการขัดสีกันทำให้ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุจะเกิดการแลก
เปลี่ยนกัน โดยจะเกิดกับวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ฉนวน ตัวอย่างเช่น
ยาง, พลาสติก และแก้ว สำหรับวัสดุประเภทที่นำไฟฟ้านั้นโอกาสเกิดปรากฏการณ์
ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุไม่เท่ากันนั้นยากแต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ เช่น กรณีที่ผิวโลหะถูก
กระแทกด้วยของแข็งหรือของเหลวที่ไม่เป็นตัวนำ ประจุที่เกิดการเคลื่อนย้ายระหว่าง
การสัมผัสจะถูกเก็บบนผิวของวัสดุทั้ง 2 ชิ้น

จากผลการทดลองแสดงว่า ประจุไฟฟ้าที่เกิดบนแท่งแก้วคู่แรกต้องเป็น
ประจุไฟฟ้าชนิดเดี่ยวกันเพราะ ต่างถูด้วยแพรด้วยกัน และประจุไฟฟ้าที่เกิดบนแท่ง
แก้วคู่หลังก็เป็นประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันเพราะ ต่างถูด้วยชนสัตว์เช่นเดียวกัน โดยที
แท่งแก้วคู่แรกผลักกันและแท่งแก้วคู่หลังผลักกัน แต่แท่งแก้วจากคู่แรกและจากคู่หลัง
ดูดกันย่อมแสดงว่าประจุไฟฟ้าบนแท่งแก้วคู่แรกและคู่หลังต้องเป็นประจุไฟฟ้าต่าง
ชนิดกัน แม้ว่าจะทดลองใช้วัตถุคู่อื่นๆที่เหมาะสม ก็จะให้ผลทำนองเดียวกัน
จึงสรุปผลได้ว่า ประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการขัดสีมีต่างกันอยู่สองชนิดเท่านั้นจึงได้
กำหนด ชนิดประจุไฟฟ้า โดยเรียกประจุไฟฟ้าชนิดหนึ่งว่า ประจุไฟฟ้าบวก (positive
charge) และเรียกประจุไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งว่าประจุไฟฟ้าลบ (negative charge)

1.2 ชนิดของประจุไฟฟ้า แรงกระทำที่เกิดขึ้นระหว่างประจุไฟฟ้า
การทดลองนำผ้าแพร ถูกับแก้วผิวเกลี้ยงสองแท่ง แล้วนำแท่งแก้วทั้งสองขึ้นแขวนไว้

ใกล้ๆ กัน จะปรากฏว่าแท่งแก้วทั้งสองเบนหนีออกจากกัน แสดงว่าเกิดมีแรงผลัก
ระหว่างแท่งแก้วทั้งสอง นำแท่งแก้วผิวเกลี้ยงชนิดเดียวกันอีกคู่หนึ่งถูด้วยขนสัตว์ แล้วนำ
ขึ้นแขวนเช่นเดียวกัน จะปรากฏว่าแท่งแก้วคู่นี้ผลักกัน และเบนห่างจากกันแต่ถ้านำแงแก้ว
ที่ถูด้วยผ้าแพร จากคู่แรกมาหนึ่งแท่ง แขวนคู่กับอีกหนึ่งแท่งจากคู่หลังที่ถูด้วยขนสัตว์แล้ว
จะปรากฏว่าแท่งแก้วทั้งสองเบนเข้าหากัน แสดงว่าแท่งแก้วคู่นี้ดูดกัน เมื่อทำการทดลอง
ซ้ำหลายครั้งก็จะปรากฏผลเช่นเดียวกัน

จากผลการทดลองแสดงว่า ประจุไฟฟ้าที่เกิดบนแท่งแก้วคู่แรกต้องเป็นประจุไฟฟ้า
ชนิดเดี่ยวกันเพราะ ต่างถูด้วยแพรด้วยกัน และประจุไฟฟ้าที่เกิดบนแท่งแก้วคู่หลังก็
เป็นประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันเพราะ ต่างถูด้วยชนสัตว์เช่นเดียวกัน โดยทีแท่งแก้วคู่แรกผลัก
กันและแท่งแก้วคู่หลังผลักกัน แต่แท่งแก้วจากคู่แรกและจากคู่หลังดูดกันย่อมแสดงว่า
ประจุไฟฟ้าบนแท่งแก้วคู่แรกและคู่หลังต้องเป็นประจุไฟฟ้าต่างชนิดกัน แม้ว่าจะทดลองใช้
วัตถุคู่อื่นๆที่เหมาะสม ก็จะให้ผลทำนองเดียวกัน

2

จึงสรุปผลได้ว่าประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการขัดสีมีต่างกันอยู่สองชนิดเท่านั้นจึง
ได้กำหนด ชนิดประจุไฟฟ้า โดยเรียกประจุไฟฟ้าชนิดหนึ่งว่า ประจุไฟฟ้าบวก
(positive charge) และเรียกประจุไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งว่า ประจุไฟฟ้าลบ
(negative charge)

1.2.1 ประจุไฟฟ้าบวก คือ ประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นแท่งแก้วผิวเกลี้ยง ภายหลังที่นำ
มาถูด้วยผ้าแพร

1.2.2 ประจุไฟฟ้าลบ คือ ประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนแท่งอีโบไนต์ (ebonite) ภาย
หลังที่นำมาถูด้วยขนสัตว์ หรือสักหลาด

แรงที่เกิดขึ้นระหว่างประจุไฟฟ้า
- ประจุไฟฟ้าชนิดเดียว จะผลักกัน
- ประจุไฟฟ้าต่างชนิด จะดูดกัน
- แรงผลักหรือแรงดูดนี้เป็นแรงคู่ปฏิกิริยากัน (action=reaction)
- วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าจะดูดวัตถุที่เป็นกลางเสมอ




อนุภาค สัญลักษณ์ ประจุ มวล ( kg )

โปรตอน



อิเล็กตรอน p +e 1.67252 x 10-27
นิวตรอน


e- -e



9.1091 x 10-31
n
0


1.67482 x 10-27





3

1.3 การส่งผ่านประจุไฟฟ้า
หากเราเคยถูกไฟช็อตหลังจากเดินผ่านพรมหนาๆ แล้วมาสัมผัสลูกบิดที่

เป็นโลหะ แสดงว่าเราเคยสัมผัสผลลัพธ์ที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตมาแล้ว ไฟฟ้าสถิตทำให้
ลูกโป่งติดค้างอยู่บนฝาผนังหลังจากนำมาถูกับเส้นผมโป่ง

อิเล็กตรอนในไฟฟ้าสถิตทำให้เกิดประจุ ไฟฟ้าหยุดนิ่งตัวอย่าง เช่น
เมื่อถูลูกโป่งเข้ากับเส้นผมอิเล็กตรอนอิสระที่อยู่บนเส้นผมจะเปลี่ยนมาอยู่บนลูกโป่ง
แทนและทำให้วัตถุที่เสียอิเล็กตรอน (เส้นผมของเรา) กลายเป็นประจุบวกในขณะที่
ประจุบวกรับอิเล็กตรอน (ลูกโป่ง) กลายเป็นประจุลบและดึงดูดกับประจุบวกที่อยู่บน
ฝาผนังทำให้ลูกโป่งติดค้างอยู่ได้ ลักษณะเช่นเดียวกันนี้เกิดขึ้น เมื่อเราเดินผ่านพรม
แล้วมาสัมผัสกับลูกบิดโลหะ อิเล็กตรอนที่เกาะกันอย่างหลวมๆ บนพรมจะกระโดดมา
อยู่ที่ตัวของเราทำให้เกิดเป็นขั้วของไฟฟ้า แต่เราจะไม่ทราบจนกระทั่งได้สัมผัสกับ
ลูกบิดประตูโลหะ เพราะ ประจุลบจากตัวเราจะวิ่งผ่านมือไปยังลูกบิด ทำให้เรารู้สึก
เหมือนโดยไฟฟ้าช็อตที่เกิดขึ้นด้วย

4

1.4 ตัวนำและฉนวนไฟฟ้า
1.4.1 ตัวนำไฟฟ้า
ตัวนำ (Conductor) คือ สสาร วัตถุ วัสดุ หรือ อุปกรณ์ที่สามารถยอมให้

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย หรือวัตถุที่มีความต้านทานต่ำ ได้แก่ ทองแดง อลูมิเนียม
ทอง และเงิน ซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด แต่ในสายไฟทั่วไปจะใช้ทองแดงเป็นตัวนำ
เพราะตัวนำที่ทำจากจะเงินมีราคาแพง

1.4.2 ฉนวนไฟฟ้า
ฉนวน (Insulator) คือ สสาร วัตถุ วัสดุ หรือ อุปกรณ์ที่ไม่สามารถยอมให้

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปได้ หรือ ต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าไม่ให้ผ่านไปได้ ได้แก่
ไม้แห้ง พลาสติก, ยาง, แก้ว และกระดาษแห้ง เป็นต้น

1.4.3 สารกึ่งตัวนำ
สารกึ่งตัวนำเป็นสารที่มีคุณสมบัติอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน เช่น ซิลิกอน

เยอรมันเนียม เทลลูเนียมเป็นต้น สารดังกล่าวเหล่านี้มีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ
คือมีจำนวนอิเล็กตรอนอิสระอยู่น้อยจึงไม่สามารถให้กระแสไฟฟ้าไหลเป็นจำนวนมาก
ฉะนั้นลำพังสารนี้อย่างเดียวแล้วไม่สามารถทำประโยชน์อะไรได้มากนักดังนั้น เพื่อที่จะ
ให้ได้กระแสไฟฟ้าไหลเป็นจำนวนมากเราจึงต้องมีการปรุงแต่งโดยการเจือปนอะตอม
ของธาตุอื่นลงไปในเนื้อสารเนื้อเดียวเหล่านี้ หรือเอาอะตอมของธาตุบางชนิดมาทำ
ปฏิกิริยากันให้ได้สารประกอบที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ สารกึ่งตัวนำที่สร้างขึ้นโดย
วิธีดังกล่าวนี้เรียกว่า สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ หรือสารกึ่งตัวนำแบบสารประกอบตาม
ลำดับ ซึ่งจะเป็นสารที่ใช้ทำทรานซิสเตอร์ และไดโอดชนิดต่าง ๆ




5

1.5 การทำให้วัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้ามีอำนาจทางไฟฟ้า
การทำให้วัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้ามีอำนาจทางไฟฟ้าทำได้ 3 วิธี ดังนี้
1.5.1 การขัดสีหรือการถู เกิดจากการนำวัตถุ 2 ชนิดมาขัดสี หรือถูกัน จะ

ทำให้มีการถ่ายเทของประจุไฟฟ้า(อิเลคตรอน)ระหว่างวัตถุทั้งสอง วัตถุใดสูญเสีย
อิเลคตรอนไปวัตถุนั้นจะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ส่วนวัตถุที่ได้รับอิเลค ตรอนมา จะมี
ประจุไฟฟ้าเป็นลบ ในการขัดสีหรือถู จำนวนประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนวัตถุทั้งสองมี
ขนาดเท่ากัน แต่มีประจุไฟฟ้าเป็นชนิดตรงข้ามสำหรับคนที่สวมใส่รองเท้าหนังแล้ว
เดินไปบนพื้นที่ปูด้วยขนสัตว์หรือพรหม เมื่อเดินไปจับลูกปิดประตูจะมีความรู้สึกว่า
ถูกไฟช๊อต ที่เป็นเช่นนี้เราสามารถอธิบายได้ว่า เกิดประจุไฟฟ้าขึ้นจากการขัดสีของ
วัตถุ 2 ชนิด วัตถุใดสูญเสียอิเลคตรอนไปจะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ส่วนวัตถุใดได้รับ
อิเลคตรอนมาจะมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ซึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุที่มาขัดสีกันเมื่อ เอาวัตถุที่
กำหนดทางซ้ายมือ 2 ชนิดมาขัดสีกัน ตัวอย่างเช่น ถ้านำหนัง( leather)มาถูกับขน
สัตว์( wool) หลังการถู หนังจะมีประจุเป็นบวก ขนสัตว์จะมีประจุเป็นลบ หรือเอาแท่ง
ยางแข็ง (hard rubber)ถูกับขนสัตว์( wool) แท่งยางจะมีประจุไฟฟ้าลบและขนสัตว์
จะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก
(หมายเหตุ การเรียงลำดับการให้หรือรับอิเล็กตรอนดังกล่าววัตถุนั้นจะต้อง สะอาด
และแห้ง)

1.5.2 การแตะหรือสัมผัส โดยการนำวัตถุที่มีอำนาจทางไฟฟ้าไปแตะหรือ
สัมผัสกับวัตถุที่เป็นกลางทาง ไฟฟ้า ทำให้มีการถ่ายเทของอิเล็กตรอน จนกระทั่ง
วัตถุทั้งสองมีศักดิ์ไฟฟ้าเท่ากันจึงหยุดการถ่ายเท หลังการสัมผัสหรือการแตะจะ
ทำให้วัตถุซึ่งเดิมเป็นกลางจะมีประจุไฟฟ้าชนิด เดียวกับประจุไฟฟ้าของวัตถุที่นำมา
แตะ โดยขนาดของประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า(เดิม)จะมีค่า
เท่ากับขนาดประจุไฟฟ้าที่ลดลงของวัตถุที่นำมาแตะ

1.5.3 โดยการเหนี่ยวนำ โดยการนำวัตถุซึ่งมีประจุไฟฟ้าเข้าไปใกล้ ๆ
วัตถุที่เป็นกลาง(แต่ไม่แตะ)จะทำให้ เกิดการเหนี่ยวนำให้ประจุไฟฟ้าที่อยู่ในวัตถุที่
เป็นกลางเกิดการจัดเรียงตัวใหม่ เนื่องจากแรงทางคูลอมบ์ เป็นผลทำให้วัตถุที่เป็นก
ลางจะมีประจุไฟฟ้าเกิดขึ้น

6

1.6 อิเล็กโทรสโคป (electroscope)
อิเล็กโทรสโคปมี 2 ชนิดด้วยกัน ได้แก่
1.6.1 อิเล็กโตรสโคปแบบพิธบอล
อิเล็กโทรสโคป เป็นเครื่องมือสำหรับตรวจไฟฟ้าสถิตย์ อิเล็กโตรสโคปแบบ

นี้ เป็นอิเล็ก โตรสโคปแบบง่ายที่สุด ประกอบด้วยลูกกลมเล็กทำด้วยเม็ดโฟม
หรือไส้หญปล้อง ซึ่งมีน้ำหนัก เบามาก ตัวลูกกลมแขวนด้วยเชือกด้าย หรือไหมเส้น
เล็กๆ จากปลายเสาที่ตั้งบนแท่นฉนวนไฟฟ้า ดังรูป

1.6.2 อิเล็กโทรสโคปแบบแผ่นทองคำเปลว
อิเล็กโทรสโคปแบบนี้ ประกอบด้วยแผ่นทองคำเปลว หรือแผ่นอะลูมิเนียม

บางๆ สองแผ่น ติด ห้อยประกบกันที่ปลายแท่งโลหะ AB ปลายบนของแท่งโลหะนี้
เชื่อมติดกับจานโลหะ D ตัวแท่งโลหะ สอดติดแน่นอยู่ในฉนวนไฟฟ้าท่อนหนึ่ง
(ระบายทึบในรูป) ซึ่ง อาจเป็นแท่งอิโบไนต์ก็ได้ ตัวท่อนฉนวน เสียบแน่นอยู่กับปลั๊ก
ยาง P ซึ่งสอดแนบสนิท กับฝาบนของกล่องโลหะ C ด้านหน้า และด้านหลังของโลหะ
จะตัดออก และกรุไว้ด้วยแผ่นกระจก เพื่อให้มองเห็นแผ่นทองคำเปลวได้สะดวก
ดังรูป

7

เนื่องจากตัวกล่องโลหะ และวางอยู่บนพื้น ก็เท่ากับถูกเออร์ทอยู่ตลอดเวลา
ศักย์ไฟฟ้าของตัวกล่องโลหะ จึงเป็นศูนย์เท่ากับ ศักย์ไฟฟ้า ของโลกอยู่เสมอ
แผ่นทองคำเปลวทั้งสอง จะกางออกจากกันได้ เพราะเกิดความต่างศักย์
ระหว่างแผ่นทองคำ กับตัวกล่องโลหะ เมื่อนำอิเล็กโตรสโคปตั้งบนพื้นโต๊ะ ตัวกล่อง
โลหะถูกเออร์ท ย่อมมีความต่างศักย์ไฟเป็นศูนย์ เท่ากับศักย์ไฟฟ้า ของโลกอยู่
ตลอดเวลา เมื่อให้ประจุไฟฟ้าแก่จานโลหะ จะเป็นประจุชนิดใดก็ได้ การทำเช่นนี้
ประจุไฟฟ้าที่ให้จะกระจายไปทั่วจานโลหะ ก้านโลหะและแผ่น ทองคำเปลวทั้งสอง
และทั้งสามสิ่งนี้จะมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากันโดยตลอด ขณะนี้จะเกิดความต่างศักย์ไฟฟ้า
ระหว่างแผ่นทองคำเปลวกับกระป๋องโลหะทันที แผ่น ทองคำเปลวจะกางออกจาก
กัน (ดังรูป ก.) ส่วนรูป ข. แสดงการให้ประจุไฟฟ้าลบอิสระแก่จานโลหะ ดังนั้น แผ่น
ทองคำเปลวจึงปรากฏมีประจุไฟฟ้าลบ จึงย่อมมีศักย์ไฟฟ้าลบ ส่วยผิวในของกล่อง
โลหะมีประจุไฟฟ้าเหนี่ยวนำชนิดบวกแต่ศักย์ไฟฟ้าศูนย์จึงเกิดความต่างศักย์
ระหว่างแผ่นทองคำกับกล่องโลหะ แผ่นทองคำจึงอ้าออก




การเหนี่ยวนำ หรือการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต (Induction) เป็นวิธีการทำให้
ตัวนำมีประจุไฟฟ้าโดยใช้ประจุไฟฟ้าจากวัตถุอื่น ซึ่งไม่แตะกัน ปกติแล้วประจุไฟฟ้า
จะถูกเหนี่ยวนำตามส่วนต่างๆของวัตถุเนื่องจากการดึงดูดและผลักกัน ถ้าเคลื่อน
ประจุชนิดหนึ่งออกไป วัตถุนั้นจะมีประจุไฟฟ้าชนิดตรงข้ามคงอยู่อย่างถาวร

แผ่นประจุ(Proof plane) เป็นแผ่นตัวนำเล็กๆมีด้ามถือทำด้วยฉนวน ใช้
สำหรับถ่ายโอนประจุไฟฟ้าระหว่างวัตถุต่างๆ

8

2. สนามไฟฟ้า (electric field)

สนามไฟฟ้า (electric field) หมายถึง “ บริเวณโดยรอบประจุไฟฟ้า ซึ่ง
ประจุไฟฟ้า สามารถส่งอำนาจไปถึง”หรือ “ บริเวณที่เมื่อนำประจุไฟฟ้าเข้าไปวาง
แล้วจะเกิดแรงกระทำบนประจุไฟฟ้านั้น” ตามจุดต่างๆ ในบริเวณสนามไฟฟ้าย่อมมี
ความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าต่างกัน จุดที่อยู่ใกล้ประจุไฟฟ้า จะมีความเข้มข้นของ
สนามไฟฟ้าสูงกว่าจุดที่อยู่ห่างไกลออกไป
สนามไฟฟ้ารอบๆประจุบวกจะมีทิศพุ่งออก

สนามไฟฟ้ารอบๆประจุลบจะมีทิศพุ่งเข้า




9

นิยามสนามไฟฟ้า เป็นแรงต่อประจุ 1 coulum

สนาม E = แรง (F) / ประจุ (Q)
E=F/Q

F = QE

สรุป การหาความเข้มของสนามไฟฟ้า(มีหน่วยคูลอมบ์) ณ จุดใด ๆ
1. เขียนรูป แสดงตำแหน่งประจุเข้าของสนาม
2. นำประจุ +1 คูลอมบ์ ไปวางไว้ ณ จุดที่จะหาความเข้มของสนามไฟฟ้า
3. เขียนทิศทางของแรงที่กระทำต่อประจุ +1 คูลอมบ์ ณ จุดนั้นด้วย
4. หาความเข้มของสนามไฟฟ้า จากสูตร







E = KQ/R2

10

2.1 แรงระหว่างประจุและกฎของคูลอมบ์
Coulomb ทำการวัดแรงระหว่างประจุในปี ค.ศ. 1785 โดยใช้เครื่องมือที่

เรียกว่า เครื่องชั่งการบิด ( torsion balance ) ดังรูป แสดงเครื่องมือที่ Coulomb ใช้
วัดแรงไฟฟ้าระหว่างประจุทั้งสอง

เมื่อประจุ Q1 ถูกดันออกจาก Q2 ทำให้เส้นใยสังเคราะห์บิดไปจนนิ่ง เมื่อ
แรงผลักถูกชดเชยโดยแรงคืนตัวของเส้นใยสังเคราะห์ที่บิด จากหลักการนี้
Coulomb สามารถวัดแรงเป็นฟังก์ชันของระยะทางระหว่างประจุ Q1 และ Q2 ได้ ใน
ทำนองเดียวกัน Coulomb ยังสามารถวัดแรงดึงดูดได้อีกด้วย

เมื่อประจุ Q1 และ Q2 คงที่, Coulomb ค้นพบว่า ขนาดของแรงไฟฟ้าF

∝แปรผันตรงกับ ส่วนกลับ ของระยะทางระหว่างประจุทั้งสองยกกำลังสอง
F 1/R2 ------------(1)
Coulomb ทำการทดลองอีกชุดหนึ่ง พบว่า เมื่อระยะทางระหว่างประจุทั้ง
สองคงที่แล้ว ขนาดของแรงไฟฟ้า แปรผันตรงกับผลคูณประจุ Q1 ของวัตถุหนึ่งกับ
ประจุ Q2 ของวัตถุอีกอันหนึ่ง

∝F Q1Q2 ------------(2)
∝นำสมการ (1) และ (2) มารวมกันเป็นสมการทั่วไปสำหรับแรงระหว่างประจุทั้งสอง

F Q1Q2 /R2 -------(3)

F = KQ1Q2/R2

เรียกว่า Coulomb’s law อ่านว่า กฎของคูลอมบ์

11

3. ศักย์ไฟฟ้า (electric potential)




ศักย์ไฟฟ้าที่ตำแหน่งใดๆ (V) คือ งานที่ใช้ในการเคลื่อนประจุ +1 C จาก

ตำแหน่งที่ศักย์ไฟฟ้าเป็น 0 มายังจุดนั้นหรือศักย์ไฟฟ้าที่ตำแหน่งใดๆ (V) คือ
พลังงานศักย์ไฟฟ้าต่อ 1 หน่วยประจุที่ตำแหน่งนั้น (Ep/q)ศักย์ไฟฟ้าที่ตำแหน่งซึ่ง


อยู่ห่างจากจุดประจุ Q เป็นระยะ R จะหาได้จากสูตร

V = KQ/R

เวลาคำนวณต้องแทนเครื่องหมายของประจุ Q ด้วย
ศักย์ไฟฟ้าเป็นปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นโวลต์ (V)



3.1 ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุดใดๆ

ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุดใดๆ หมายถึง "งานต่อหนึ่งหน่วยประจุ ใน
การเคลื่อนประจุระหว่างจุดทั้งสอง"

VB - VA = WAB / Q
A ๐------------------------------๐ B
ถ้า Q เป็นประจุบวก จะพบว่า
W เป็น + เมื่อศักย์ที่ B สูงกว่าที่ A (ได้งาน)
W เป็น - เมื่อศักย์ที่ B ต่ำกว่าที่ A (เสียงาน)
W เป็น ศูนย์ เมื่อศักย์ที่ B เท่ากับศักย์ที่ A (ไม่มีงาน)

V=W/Q
W = QV

W = พลังงาน ในการเคลื่อนที่ประจุ Q หน่วย Joule
Q = ประจุไฟฟ้าหน่วย Coulomb
V = ความต่างศักย์ระหว่าง 2 จุด หน่วย (J/C หรือ Volt)

12

พลังงานศักย์ไฟฟ้า คือ พลังงานศักย์ต่อหนึ่งหน่วยประจุที่ใช้ในการเคลื่อน
ประจุไฟฟ้าจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในสนามไฟฟ้า มีหน่วยเป็นจูล

Ep = qV = kQ1Q2/R

Ep = พลังงานศักย์ไฟฟ้า
q = ประจุไฟฟ้า มีหน่วยเป็น คูลอมบ์
V = ศักย์ไฟฟ้า มีหน่วยเป็น โวลต์
ส่วนพลังงานในการเคลื่อนประจุจากจุด A ที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้า VA ไปยังจุด B ที่
มีความต่างศักย์ไฟฟ้า VB จะเป็นดังนี้




W = qVAB

W = พลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนประจุ มีหน่วยเป็นจูล

q = ประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนระหว่างจุด A กับ B

V = ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด A กับจุด B

V = Ed

ดังนั้น W = qEd

13

4. ตัวเก็บปศัรกะยจ์ุไฟ(cฟ้aาpacitor)


ตัวเก็บประจุ เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่รู้จักทั่วไปว่าสามารถเก็บประจุได้

บางทีเรียกว่า คาปาซิเตอร์ ใช้สัญลักษณ์ย่อว่า C มีหน่วยเป็น ฟารัด (F)




4.1 ตัวเก็บประจุชนิดค่าคงที่ จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าการเก็บประจุได้
แบ่งได้ 5 ชนิด

4.1.1 ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้กระดาษชุบไข หรือ
น้ำมัน (Oil) เป็นฉนวนไดอิเล็กตริก โครงสร้างของตัวเก็บประจุชนิดนี้จะประกอบด้วย
แผ่นเพลต 2 แผ่น ที่เป็นแผ่นดีบุกรีดจนบางคั่นกลางด้วยกระดาษชุบไขแล้วนำมา
ม้วนเข้าเป็นท่อนกลม จากแผ่นเพลตทั้งสอง แต่ละข้างจะถูกต่อขาที่เป็นลวดตัวนำ
ออกมาใช้งาน ตัวเก็บประจุจะถูกหุ้มห่อด้วยฉนวนไฟฟ้าชนิดต่างๆ แล้วแต่บริษัทผู้
ผลิต อย่างเช่น ปลอกกระดาษแข็ง กระเบื้องเคลือบ กระดาษอาบน้ำผึ้ง เป็นต้น เพื่อ
ป้องกันความชื้นและฝุ่นละออง ดังแสดงในรูป




ตัวเก็บประจุชนิดกระดาษจะมีค่าความจะไม่สูงมากนัก ซึ่งจะเขียนบอกไว้ที่
ข้างๆ ตัวเก็บประจุ คืออยู่ในพิสัยจาก 10 pF ถึง 10mF อัตราทนไฟสูงประมาณ 150
โวลต์ จนถึงหลายพันโวลต์ โดยมากนิยมใช้ในวงจรจ่ายกำลังไฟสูง

14

4.1.2 ตัวเก็บประจุชนิดไมก้า เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้แผ่นไมก้าเป็นฉนวนไดอิ
เล็กตริก ส่วนมากตัวเก็บประจุชนิดนี้จะถูกทำเป็นรูปสี่เหลี่ยมเพราะแผ่นไมก้าจะมี
คุณสมบัติที่แข็งกรอบ โครงสร้างของมันจะประกอบด้วยแผ่นเพลตโลหะบางๆ อาจใช้
หลายๆ แผ่นวางสลับซ้อนกัน แต่จะต้องคั่นด้วยฉนวนไมก้า ดังแสดงในรูป ซึ่งตัวเก็บ
ประจุจะถูกหุ้มห่อด้วยฉนวนจำนวนเมกาไลท์ เพื่อป้องกันการชำรุดสึกหรอ




ตัวเก็บประจุชนิดไมก้าจะมีค่าความจุอยู่ในพิสัยจาก 1.5 pF ถึง 0.1 mF มี
อัตราทนแรงไฟได้สูงมากประมาณ 350 โวลต์ จนถึงหลายพันโวลต์ โดยบริษัทผู้ผลิต
จะพิมพ์บอกค่าความจุอัตราทนแรงไฟและค่าความคลาดเคลื่อนไว้บนตัวของมัน หรือ
บางทีก็ใช้สีแต้มบอกเป็นโค้ดที่ตัวเก็บประจุนี้ ซึ่งจะได้กล่าวถึงต่อไป ส่วนการใช้งาน
ของตัวเก็บประจุชนิดไมก้า นิยมใช้งานในวงจรความถี่วิทยุ (RF) และวงจรที่มีแรงดัน
ไฟสูงมาก

4.1.3 ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิค เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้ไดอิเล็กตริกที่ทำมา
จากฉนวนจำพวกกระเบื้อง หรือที่เรียกว่า "เซรามิค" ซึ่งมีโครงสร้างของตัวเก็บประจุ
จะมีรูปร่างแบบแผ่นกลม (Disc) และแบบรูปทรงกระบอก(Tubular) ซึ่งจะมีค่าความจุ
อยู่ในพิสัยจาก 1.5 pF ถึง 0.1 mF อัตราทนแรงไฟประมาณ500 โวลต์


4.1.4 ตัวเก็บประจุชนิดพลาสติก แต่จะใช้ไดอิเล็กตริกที่เป็นแผ่นฟิล์มที่

ทำมาจากโพลีเอสเตอร (Polyester) ไมลาร์ (Mylar) โพลีสไตรีน (Polystyrene) และ
อื่นๆ โดยนำมาคั่นระหว่างแผ่นเพลตทั้งสองแผ่นแล้วม้วนพับให้มีลักษณะเป็นรูปทรง
กระบอก ตัวเก็บประจุชนิดพลาสติกจะมีค่าความจุอยู่ในพิสัยตั้งแต่ 2 mF ขึ้นไปและ
อัตราทนกำลังไฟตั้งแต่ 200 ถึง 600 โวลต์ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรลิติก เป็นตัวเก็บ
ประจุที่ใช้น้ำยาอิเล็กโทรไลท์เป็นแผ่นข้างหนึ่งแทนโลหะ และอีกแผ่นหนึ่งเป็นแผ่น
โลหะมีเยื่อบางๆ ที่เรียกว่า "ฟิล์ม" (Film) หุ้มอยู่ เยื่อบางๆ นี้คือ ไดอิเล็กตริก หรือแผ่น
กั้นจะแสดงลักษณะรูปร่างของตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรลิติก ซึ่งส่วนมากจะบรรจุใน
กระป๋องอะลูมิเนียมทรงกลมยาว และจะมีขั้วบอก




15

ศักย์ไฟฟ้าตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรลิติก เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้น้ำยาอิเล็กโทรไลท์เป็น

แผ่นข้างหนึ่งแทนโลหะ และอีกแผ่นหนึ่งเป็นแผ่นโลหะมีเยื่อบางๆ ที่เรียกว่า "ฟิล์ม"


(Film) หุ้มอยู่ เยื่อบางๆ นี้คือ ไดอิเล็กตริก หรือแผ่นกั้นจะแสดงลักษณะรูปร่างของตัว

เก็บประจุชนิดอิเล็กโทรลิติก ซึ่งส่วนมากจะบรรจุในกระป๋องอะลูมิเนียมทรงกลมยาว
และจะมีขั้วบอกไว้อย่างชัดเจน ว่าขั้วใดเป็นขั้วบวกและขั้วลบ สัญลักษณ์ของตัวเก็บ
ประจุชนิดอิเล็กโทรลิติก การต่อขั้วของตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรลิติกในการใช้งาน


เราจะต้องมีความระมัดระวังให้มากที่สุด ถ้าหากว่าเราต่อขั้วผิดจะมีผลทำให้กระแส

ไฟเข้าไปทำลายเยื่อที่เป็นไดอิเล็กตริกชำรุดเสียหายได้ ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรลิ
ติกจะสามารถทำให้มีค่าความจุได้สูงนับเป็นร้อยๆ ไมโครฟารัด โดยที่ตัวเก็บประจุจะ
มีขนาดเล็ก ค่าความจุที่ใช้งานจะอยู่ในพิสัยสองสามไมโครฟารัดจนถึงมากกว่า 100
mF และอัตราทนกำลังไฟตั้งแต่ 5 โวลต์จนถึง 700 โวลต์ ซึ่งนิยมนำไปใช้ในวงจร
ดี.ซี.ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรลิติกจะมีข้อเสียอันเนื่องมาจากค่าสูญเสียจากสารไดอิ
เล็กตริกที่มีค่ามากแต่จะมีตัวเก็บประจุอีกชนิดหนึ่งที่ใช้หลักการเดียวกับตัวเก็บประจุ
ชนิดอิเล็กโทรลิติกคือตัวเก็บประจุแบบแทนทาลัม (Tantalum Electrolytic
Capacitor)

4.2 ตัวเก็บประจุชนิดปรับค่าได้
เป็นตัวเก็บประจุซึ่งการเก็บประจุจะเปลี่ยนแปลงไปตามการเคลื่อนที่ของแกน

หมุน ตัวเก็บประจุชนิดนี้ปกติแล้วจะประกอบด้วยอุปกรณ์ภายใน 2 ส่วน ได้แก่ แผ่น
เพลตที่เคลื่อนที่ได้และแผ่นเพลตที่ติดตั้งอยู่กับที่โดยแผ่นเพลตทั้งสองจะเชื่อมต่อกัน
ทางไฟฟ้ากับวงจรภายนอก การแบ่งประเภทของตัวเก็บประจุชนิดปรับค่าได้นี้ จะ
แบ่งตามไดอิเล็กตริกที่ใช้ โดยแบ่งออกเป็น 4 ชนิด ได้แก่ อากาศ ไมก้า เซรามิค และ
พลาสติก

4.2.1 หน่วยของการเก็บประจุ
ค่าการเก็บประจุ แสดงถึงความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้าของตัว

เก็บประจุ โดยมีหน่วยเป็น ฟารัด (Farad, F) ตัวเก็บประจุที่มีค่าการเก็บประจุ 1 ฟา
รัด(F) หมายถึงความสามารถที่ะเก็บประจุไฟฟ้าจำนวน 1 คูลอมป์ (6.24 ด 1018
อิเล็กตรอน) โดยให้แรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์ ระหว่างแผ่นเพลตทั้งสองค่าการเก็บประจุ 1
ฟารัด (F) เป็นค่าที่มีปริมาณมากและไม่ค่อยพบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปแต่จะ
ใช้ในรูปของ ไมโครฟารัดความจุของตัวนำใด

16

4.2.2 พลังงานสะสมในตัวเก็บประจุ
งานเคลื่อนประจุเข้าไปเก็บในตัวเก็บประจุ คือพลังงานที่สะสมใน

ตัวเก็บประจุ ถ้าให้ U แทนด้วยพลังงานที่สะสมอยู่ในเก็บประจุจะได้สูตรดังนี้

U = 1/2QV = 1/2CV2 = 1/2Q2/C

5. การใช้ประโยชน์ด้านต่างๆ



ปัจจุบันมีเทคโนโลยีใหม่ๆ มากมายในการพัฒนาและผลิตเครื่องกรอง
อากาศหรือเครื่องกำจัดฝุ่นในอากาศ ซึ่งเราจะขอยกนำเสนอเทคโนโลยีที่นำมา
ประยุกต์จากไฟฟ้าสถิต โดยผลิตเป็นเครื่องกำจัดฝุ่นในอากาศ อันจะมีประโยชน์ใน
การช่วยบรรเทาปัญหาฝุ่นควันที่ฟุ้งกระจายในอากาศตามแหล่งโรงงานอุตสาหกรรม
หรือ บ้านเรือนซึ่งก่อให้เกิดปัญหาตามมามากมาย

5.1 เครื่องกำจัดฝุ่นในอากาศ หรือเครื่องฟอกอากาศ เป็นอุปกรณ์กำจัด
อนุภาคจากแก๊สเผาไหม้ หรือ จากอากาศร้อนที่สกปรก ประกอบด้วยท่อโลหะที่มีแกน
กลางยึดติดด้วยฉนวนดังรูป

17

5.2 เครื่องพ่นสี เป็นอุปกรณ์ใช้สำหรับพ่นผงหรือละอองสี เพื่อให้สีเก้าติดชิ้น
งานดีกว่าสำหรับเครื่องพ่นผงสีนั้น จะใช้หลักการทำให้ผงสีหรือละอองสีกลายเป็น
อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าขณะถูกพ่น ออกจากเครื่องพ่น มีผลให้ผงหรือละอองทีประจุ
ไฟฟ้านั้นมีแรงดึงดูดกับผิวชิ้นงานและจะเกาะ ติดชิ้นงานนั้นได้ดี

หลักการใช้ความต่างศักย์สูงต่อกับแผ่นโลหะ และชิ้นวัตถุที่ต้องการตรวจ
โดยแผ่นโลหะนั้นเคลือบด้วยผงซิลิคอนคาร์ไบด์ต่อกับขั้วบวกส่วนชิ้นงาน (วัตถุ) ต่อ
เข้ากับขั้วลบ เมื่อเครื่องทำงานผงซิลิคอนคาร์ไบด์จะกลายเป็นประจุบวกถูกผลักจาก
แผ่นโลหะไป กระทบกับชิ้นงาน อนุภาคของผงซิลิคอนคาร์ไบด์จะยึดเกาะตรงบริเวณ
ลายนิ้วมือ ลายนิ้วมือจึงปรากฏให้เห็นซึ่งเป็นประโยชน์มากในการพิสูจน์อาชญากรรม
ดังรูป สียึดเคลือบผิวชิ้นงานดียิ่งขึ้น และช่วยให้ประหยัดผงสี เนื่องจากไม่ฟุ้งกระจาย

5.3 เครื่องถ่ายเอกสาร (เครื่องถ่ายสำเนาเอกสาร) เป็นอุปกรณ์ถ่ายสำเนาสิ่ง
พิมพ์ตัวอักษรหรือภาพลายเส้นจากต้นฉบับ ส่วนประกอบและหลักการทำงาน
แต่ละขั้นตอนแสดงไว้ดังรูป

18

หลักการให้แสงส่องไปที่ต้นฉบับสะท้อนผ่านเลนส์ไปกระทบแผ่นฟิล์ม ซึ่ง
ฉาบด้วยวัสดุตัวนำที่ขึ้นกับแสง (จะมีสมบัติเป็นตัวนำเมื่อถูกแสง) โดยเมื่อเครื่องเริ่ม
ทำงาน แผ่นฟิล์มนี้จะถูกทำให้มีประจุไฟฟ้าบวกทั่วทั้งแผ่นก่อนดังรูป ก. จากนั้นจึงให้
แสงส่องไปที่ต้นฉบับสะท้อนผ่านเลนส์กระทบแผ่นฟิล์มบริเวณที่ เป็นที่ว่าง บน
ต้นฉบับจะให้แสงออกมากระทบแผ่นฟิล์ม ทำให้บริเวณที่ถูกแสงกลายเป็นตัวนำ
จึงมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า ส่วนตัวอักษร หรือ ภาพลายเส้น บนต้นฉบับที่เป็นสีดำ
(หรือสีเข้มๆ ) ดูดกลืนแสง จึงไม่ให้แสงสะท้อนมากระทบแผ่นฟิล์มบริเวณนั้นบนแผ่น
ฟิล์มจึงไม่ถูกแสง ยังคงมีประจุบวกอยู่ดังรูป ข. เมื่อพ่นผงหมึกที่มีประจุลบไปบนแผ่น
ฟิล์มนี้ผงหมึกจะเกาะติดเฉพาะบริเวณที่ มีประจุบวกนี้เท่านั้น ซึ่งเป็นบริเวณที่เกิด
จากตัวอักษร หรือภาพลายเส้นดังรูป ค. ทำให้ปรากฏเป็นภาพของต้นฉบับบนแผ่น
ฟิล์ม เมื่อกดแผ่นกระดาษประจุบวกลงแผ่นฟิล์มที่มีผงหมึกดังกล่าว จึงได้ภาพสำเนา
ปรากฏบนแผ่นกระดาษดังรูป ง. เมื่ออบแผ่นกระดาษด้วยความร้อน เพื่อให้ผงหมึก
ติดแน่นก็จะได้ภาพสำเนาที่ติดทนถาวรชัดเจน

19

บรรณานุกรม

หนังสือเรียนวิชาฟิสิกส์.(2560).กรุงเทพฯ:สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และ
เทคโนโลยีกระทรวงศึกษาธิการ
สุนิตา ไพจตุรัส.//2559.//สรุปฟิสิกส์ เรื่องไฟฟ้าสถิต.//สืบค้นเมื่อ 13 กรกฎาคม
2564,/

จาก/https://www.sites.google.com

20

คณะผู้จัดทำหนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์
เรื่องไฟฟ้าสถิต สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

1.นางสาวชญานิศ ขวัญศร เลขที่ 30

2.นางสาวณัฏฐณิชา เกบุตร เลขที่ 31

3.นางสาวจารุวรรณ ทองสัมฤทธิ์ เลขที่ 32




ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/1

21

โรงเรียนเมืองกระบี่