Weitere ähnliche Inhalte Ähnlich wie Physics atom part 1 (20) Mehr von Wijitta DevilTeacher (20) Physics atom part 12. ตอนที่ 1 ทบทวนพืนฐานเกียวกับประจุไฟฟ้ า
้
่
1. ศักย์ ไฟฟารอบจุดประจุ
้
เมื่อ
V คือ ศักย์ไฟฟ้ ารอบประจุ (โวลต์)
k = 9 x 109 N.m2/c2
Q คือ ประจุตนเหตุ (คูลอมบ์)
้
R คือ ระยะห่างจากจุดประจุถึงจุดที่จะคานวณ (m)
Ep คือ พลังงานศักย์ไฟฟ้ า (จูล)
q คือ ประจุทดสอบ (C)
V คือ ศักย์ไฟฟ้ า ณ จุดนั้น ๆ (โวลต์)
3. 2. สนามไฟฟาสม่าเสมอ
้
เมื่อ
E คือ สนามไฟฟ้ าสม่าเสมอ (V/m , N/C)
V คือ ความต่างศักย์ระหว่างขั้วบวกและลบ (โวลต์)
d คือ ระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้ า (m)
F คือ แรงกระทาต่อประจุ q (นิวตัน)
่
q คือ ประจุที่อยูในสนามไฟฟ้ านั้น (C)
q คือ ประจุไฟฟ้ าในอนุภาค (C)
n คือ จานวนอิเล็กตรอน
e คือ ประจุของอิเล็กตรอน = 1.6x10 –19 C
4. 3. การเคลือนทีของประจุไฟฟ้ าในสนามแม่ เหล็ก
่ ่
เมื่อ
R คือ รัศมีวงกลมการเคลื่อนที่ (m)
m คือ มวลของอนุภาคไฟฟ้ า (kg)
v คือ ความเร็ วของอนุภาคไฟฟ้ า (m/s)
q คือ ประจุ (c)
B คือ ความเข้มสนามแม่เหล็ก (เทสลา)
6. Democritus
“ อะตอมเป็ นชิ้นส่ วนทีเ่ ล็กทีสุดของสสาร
่
ทีสามารถจะคงอยู่ได้ ”
่
ทุกสิ่ งทุกอย่ างประกอบขึนจาก อนุภาคที่
้
เล็กมาก จนไม่ สามารถมองเห็น
ได้ อนุภาคเล็กๆ เหล่ านีจะรวมพวกเข้ า
้
ด้ วยกันโดยวิธีการต่ างๆ สาหรับอนุภาค
เองนั้นไม่ มีการเปลียน แปลงและไม่
่
สามารถจะแตกแยกออกเป็ นชิ้นส่ วนที่
เล็กลงไปอีกได้
ภาษากรีก atoms ความหมายว่ า ไม่ สามารถแบ่ งแยกได้ อีก
7. Aristotle
“ ดิน นา ลม ไฟ ”
้
Empedocles
สสารทกชนิดมีเนื้อต่ อเนื่อง ไม่ มีช่องว่ าง
ุ
ไม่ มีเนื้อสสาร และสามารถแบ่ งออกเป็ นชิ้น
เล็ก ๆ เท่ าใดก็ได้ ไม่ จากัด นั่นคือ ไม่ มี
อะตอม
11. A glass tube containing a glowing green electron beam
รังสี แคโทดเดินทางเป็ นเส้ นตรง
15. สมบัติรังสี แคโทด
1) ทาให้ สารเรืองแสงเกิดการเรืองแสงได้
2) เบี่ยงเบนเข้ าหาขั้วไฟฟาบวก
้
3) เบี่ยงเบนในสนามแม่ เหล็กและทิศการเบี่ยงเบนเป็ นไปตาม
กฎมือซ้ าย
4) ไม่ สามารถทะลุแผ่ นโลหะบาง ๆ ที่ขวางกั้น
5) หมุนกังหันเล็ก ๆ ได้
ให้ ร้ ู ว่ามีประจุไฟฟาเป็ นลบ
้
ให้ ร้ ู ว่า ภายในรังสี แคโทดประกอบไปด้ วยก้อนอนุภาค
(อนุภาค คือ สิ่ งทีมีตวตนมีมวล มีโมเมนตัม ฯลฯ)
่ ั
27. ตัวอย่ าง
ในการทดลองของ Thomson เพื่อหาอัตราส่ วนประจุต่อมวลของอนุภาค
รังสี แคโทด โดยใช้สนามแม่เหล็กขนาด คือ 1.4 10-3 เทสลา รัศมี
ความโค้งของลาอนุภาครังสี แคโทดจะเท่ากับ 9.13 เซนติเมตร ในการวัด
ความเร็ วของอนุภาครังสี แคโทด พบว่า ถ้าต่อแผ่นโลหะทั้งสองซึ่งมี
ระยะห่างกัน 1.0 เซนติเมตรเข้ากับความต่างศักย์ ไฟฟ้ า 322 โวลต์ จะทา
ให้อนุภาครังสี แคโทด เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง จงหาความเร็ วและ
อัตราส่ วนประจุต่อมวลอนุภาครังสี แคโทด
29. คุณรู้ จริงไหม???
1.
2.
3.
4.
5.
6.
เมื่อรังสี คาโทดวิงผ่านขั้วไฟฟ้ า จะเบนเข้าหาขั้ว.................................
่
เมื่อรังสี คาโทด วิงผ่านสนามแม่เหล็กจะ.............................................
่
่
เมื่อรังสี คาโทด พุงชนโลหะบาง ๆ รังสี ทะลุไปได้หรื อไม่..................
่
ั
เมื่อรังสี คาโทดพุงชนกังหัน จะทาให้กงหัน.......................................
สมบัติใดของรังสี คาโทดทาให้ทราบว่า รังสี คาโทดมีประจุเป็ นลบ
สมบัติใดของรังสี คาโทดทาให้ทราบว่า รังสี คาโทดมีประกอบไปด้วย
ก้อนอนุภาค
30. ทอมสั นทราบได้ อย่ างไรว่ าอนุภาคในลาของรังสี
แคโทดมีประจุเป็ นลบ
ก. สามารถเบี่ยงเบนได้ในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้ า
ข. เพราะรังสี แคโทดเป็ นรังสี ที่เกิดจากขั้วลบ
ค. เมื่อเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้ าจะเบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวก
ง. มีทิศการเคลื่อนที่ตรงกันข้ามกับกระแสไฟฟ้ า
31. ทาไมหลอดรังสี แคโทดจึงต้ องจัดให้ เป็ นหลอด
สุ ญญากาศหรือเกือบเป็ นสุ ญญากาศ
ก. เพื่อให้สามารถมองเห็นลาแสงที่เกิดขึ้นได้ชดเจน
ั
ข. เพื่อลดความดันของอากาศในหลอด
ค. เพื่อให้สนามไฟฟ้ าระหว่างขั้วหลอดคงที่
ั
ง. เพื่อช่วยลดความร้อนให้กบขั้วของหลอด
จ. ป้ องกันไม่ให้รังสี แคโทดชนกับโมเลกุลของอากาศซึ่ งจะทาให้
เกิดรังสี ได้นอย
้
34. พิจารณาเฉพาะหยดทีอยู่นิ่ง ๆ
่
FE = mg
qE = mg
จากการทดลองถ้าจัดความต่างศักย์ไฟฟ้ าให้เหมาะสมจะมีหยด
่ ั
น้ ามันบางหยดลอยนิ่งอยูกบที่แสดงว่าแรงเนื่องจากสนามไฟฟ้ า
เท่ากับแรงโน้มถ่วงของโลก
35. FE = mg
qE = mg
neE = mg
เพราะ q = ne
ne = mg / E
q คือ ประจุรวมทั้งหมดในหยดน้ ามัน(C) n คือ จานวนอิเล็กตรอน
e คือ ประจุอิเล็กตรอน 1 ตัว m คือ มวลของหยดน้ ามันทั้งหมด (kg)
E คือ ความเข้มสนามไฟฟ้ า (N/C)
36. ตัวอย่ าง
ในการทดลองของ Millikan ต้ องใช้ ความต่ าง
ศักย์ ไฟฟาระหว่ างแผ่ นโลหะค่ าเท่ าใด จึงจะทาให้ แรง
้
เนื่องจากสนามไฟฟ้ าทีกระทาต่ อหยดน้ ามันสมดุลกับแรง
่
ดึงดูดของโลก ถ้ าหยดน้ ามันมีมวล 6.4 10 – 15 กิโลกรัม
และได้ รับอิเล็กตรอนเพิม 7 ตัว ระยะห่ างระหว่ าง แผ่ น
่
โลหะเท่ ากับ 1 เซนติเมตร ประจุไฟฟ้ า ของอิเล็กตรอน
เท่ ากับ 1.6 10 – 19 คูลอมบ์
40. 3. ในการทดลองหาค่ าประจุต่อมวลของทอมสั นโดยใช้
สนามแม่ เหล็กทีมความเข้ ม 0.002 T ถ้ าความต่ างศักย์
่ ี
ระหว่ างแผ่ นขนานสองแผ่ น ห่ างกัน 2 cm มีค่า 80 V
ความเร็วของอิเล็กตรอนขณะเคลือนทีผ่านแผ่ นโลหะนีมค่า
่ ่
้ ี
เท่ าไร
ก.
ข.
ค.
ง.
2 X 10 6 m / s
4 X 10 6 m / s
6 X 10 6 m / s
8 X 10 6 m / s
42. 4. ในการทดลองหาค่ าประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนโดยใช้
หลอดตาแมว ได้ จัดค่ าความต่ างศักย์ ระหว่ างแคโทดกับ
แอโนดรู ปก้ นกระทะเท่ ากับ 180 V ถ้ ากระแสไฟฟ้ าที่ผ่าน
ขดลวดโซลินอยด์ ทาให้ เกิดสนามแม่ เหล็ก 5 X 10–3 T
และทราบว่ าอิเล็กตรอนมีประจุ - 1.6 X 10 – 19 C และมี
มวล 9 X 10– 31 kg อัตราเร็วของอิเล็กตรอนขณะวิงถึง
่
แอโนดเป็ นเท่ าไร
6 m/s
6 m/s
ก. 2 X 10
ข. 4 X 10
ค. 6 X 10 6 m / s
ง. 8 X 10 6 m / s
44. 5. จากโจทย์ ข้อที่ 4. ขณะถึงแอโนดอิเล็กตรอนจะ
วิงด้ วยรัศมีความโค้ งเท่ าไร
่
ก.
ข.
ค.
ง.
3
5
7
9
X 10- 3 m
X 10- 3 m
X 10- 3 m
X 10- 3 m
45. 6. ในการทดลองวัดอัตราส่ วนประจุต่อมวลของ
อิเล็กตรอนโดยวิธีของทอมสั น โดยครั้งแรกให้ รังสี แคโทด
เกิดการเบี่ยงเบนในสนามแม่ เหล็ก แต่ เมือใส่ สนามไฟฟาเข้ า
่
้
ไปเพือหักล้ างการเบี่ยงเบนของรังสี แคโทด กลับปรากฏว่ า
่
รังสี แคโทดกลับเบี่ยงเบนมากยิงขึนผู้ทาการทดลองควรจะ
่ ้
ทาอย่ างไร
ก.
ข.
ค.
ง.
กลับทิศทางของสนามไฟฟา
้
ลดความเข้ มของสนามไฟฟา
้
เพิมความเข้ มของสนามไฟฟา
่
้
ลดความเข้ มของสนามแม่ เหล็ก
46. 7. ในการทดลองหลอดตาแมว พบว่า ความเร็วของอนุภาครังสี
e
m
แคโทดมีค่าเท่ ากับ 9 x 10 7 m / s เมื่อนา ขดลวดโซลิ
นอยด์ ที่ทาให้ เกิดสนามแม่ เหล็ก 0.1 เทสลา ครอบลงบนหลอดตา
แมว จงหาว่ ารังสี แคโทด จะวิงเป็ นเส้ นโค้ งด้ วยรัศมีเท่ าไร
่
(กาหนด ของอนุภาครังสี แคโทดเท่ ากับ 1.8 x 10 11 C/kg )
ก.
0.05 ซม.
ข. 0.5 ซม.
ค. 2.5 ซม.
ง. 5.0 ซม.
47. 8. ในการทดลองตามแบบของมิลลิแกน พบว่ าหยดนามัน
้
หยดหนึ่งลอยนิ่งอยู่ได้ ระหว่ างแผ่ นโลหะ ขนานสองแผ่ น
ซึ่งห่ างกัน 0.8 cm โดยมีความต่ างศักย์ ระหว่ างแผ่ นเท่ ากับ
12,000 V ถ้ าหยดนามันมีประจุไฟฟ้ า 8 X 10 – 19 C จะมี
้
นาหนักเท่ าไร
้
ก. 1.2 X 10 – 12 N
ค. 3.2 X 10 – 12 N
ข. 2.2 X 10 – 12 N
ง. 4.2 X 10 – 12 N
49. 10. ในการทดลองเรื่องหยดน้ามันของมิลลิแกน ถ้ าใช้
ความต่ างศักย์ ไฟฟ้ า 100 โวลต์ หยดน้ามันมีมวล
8 X 10 -16 kg ระยะห่ างระหว่ างแผ่ นขั้วโลหะเท่ ากับ
0.8 cm ทาให้ หยดนามันอยู่นิ่ง หยดน้ามันได้ รับ
อิเล็กตรอนกีตัว
่
ก. 1 ตัว
ค. 4 ตัว
ข. 2 ตัว
ง. 8 ตัว
50. 11. ในการทดลองเรื่องหยดนามันของมิลลิแกน พบว่ าถ้ า
้
ต้ องการใช้ โวลต์ หยดนามันซึ่งมีมวล 4.8 X 10 -15 kg ลอย
้
นิ่งอยู่ระหว่ างแผ่ นโลหะ 2 แผ่ น ซึ่งวางขนานห่ างกัน 1 cm
ถ้ าใช้ ความต่ างศักย์ ระหว่ างแผ่ นโลหะ 300 โวลต์ ถ้ า
อิเล็กตรอนมีประจุ 1.6 X 10 -19 C และ ความเร่ ง
เนื่องจากแรงดึงดูดของโลกเท่ ากับ 10 m/s2 หยดนามันนี้
้
จะมีอเิ ล็กตรอนเกาะอยู่กตว
ี่ ั
ก. 1 ตัว
ค. 100 ตัว
ข. 10 ตัว
ง. 1,000 ตัว
51. 12. ในการทดลองของมิลลิแกน เมือทาให้ หยดนามันมวล
่
้
1.6 X 10 -14 kg ลอยหยุดนิ่งระหว่ างแผ่ นโลหะขนานซึ่ง
วางห่ างกัน 1 cm โดยแผ่ นบนมีศักย์ ไฟฟ้ าสู งกว่ าแผ่ นล่ าง
เท่ ากับ 392 โวลต์ ถ้ าความเร่ ง เนื่องจากแรงดึงดูดของโลก
เท่ ากับ 9.8 m/s2 และอิเล็กตรอนมีประจุ 1.6 X 10 -19 C
จงคานวณหาว่ าหยดนามันนีมอเิ ล็กตรอนอิสระแฝงอยู่กตัว
้
้ ี
ี่
ก.
25 ตัว
ค. 250 ตัว
ข. 50 ตัว
ง. 500 ตัว
52. 13. หยดนามันมีมวล 1.92 x 10 -30 กิโลกรัม และมี
้
จานวนอิเล็กตรอนอิสระอยู่จานวนหนึ่งลอยนิ่ง อยู่ระหว่ าง
แผ่ นตัวนาขนาดทีมสนามไฟฟาความเข้ ม 6 x 10 -14
่ ี
้
นิวตัน/คูลอมบ์ ทิศแนวดิง มีอเิ ล็กตรอนอิสระกีตวอยู่บน
่
่ ั
หยด นามันดังกล่ าว กาหนดประจุอเิ ล็กตรอนเป็ น
้
-1. X 10 -19 คูลอมบ์
ก.
250 ตัว
ค. 1,000 ตัว
ข. 500 ตัว
ง. 2,000 ตัว
53. 14. ในการทดลองเรื่องหยดนามันของมิลลิแกนนั้น
้
พบว่ าเมื่อเพิมค่ าความต่ างศักย์ จนถึงค่ าสู งสุ ดของ
่
เครื่องมือ แล้ วไม่ สามารถทาให้ หยดน้ามันหยุดนิ่ง
หรือเคลือนที่ในทิศตรงข้ ามกับเมื่อยังไม่ ให้ ค่าความ
่
ต่ างศักย์ แสดงว่ า
ก.
หยดน้ ามันมีประจุชนิดที่ทาให้แรงเนื่องจากสนามไฟฟ้ ามี
ทิศทางเดียวกับแรงโน้มถ่วงของโลก
ข. สนามไฟฟ้ ามีค่าน้อยเกินไป
ค. หยดน้ ามันมีมวลมากเกินไป
ง. ถูกทุกข้อ
54. 15. ในการทดลองหยดนามันของมิลลิแกน ปรากฏว่ า
้
เมือยังไม่ ใส่ สนามไฟฟาเข้ าไป หยดนามันจะตกลงด้ วย
่
้
้
ความเร็วคงทีค่าหนึ่ง เมื่อใส่ สนามไฟฟ้ าเข้ าไปเพือจะให้
่
่
หยดนามันลอยนิ่งอยู่กบทีกลับปรากฏว่ า หยดนามัน
้
ั ่
้
กลับตกลงด้ วยความเร็วสู งกว่ าเดิม เหตุผลต่ อไปนีข้อใด
้
ถูกต้ อง
ก.
หยดน้ ามันมีประจุลบ
ข. ความเข้มของสนามไฟฟ้ าต่าเกินไป
ค. ความเข้มของสนามไฟฟ้ าสู งเกินไป
ง. ทิศทางของสนามไฟฟ้ าสลับกันกับที่ควรจะเป็ น