ประจุไฟฟ้า

ในสมัยก่อน ประมาณ 550 ปี ก่อนคริสตืศักราช นักปปราชญ์ชาวกรีก ชื่ิอ ทาลีส ได้พบว่าเมื่อนำแท่งอำพันมาถูกับผ้าขนสัตว์ แท่งอำพันสามารถดูดวัตถุเบาๆได้ ทั้งนี้เพราะแท่งอำพันถูกทำให้มีประจุไฟฟ้าได้เมื่อถูกับผ้าขนสัตว์ต่อมาในระยะหลังใด้มีผู้ศึกษาเรื่งนี้มากขึ้นและพบว่ามีวัตถุหลายชนิดเมื่อนำมาถูกันจะเกิดประจุไฟฟ้าได้ เช่น แท่งแก้วกับผ้าแพร เป้นต้น 
รูป 1.1 การเกิดประจุไฟฟ้า โดยการถูและแตะ

เบนจามิน แฟรงคลิน นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน เป็นบุคคลแรกที่จำแนกชนิดประจุไฟฟ้าเป็นประจุบวก+ และประจุ - แสดงแรงกระทำต่อกันระหว่างวัตถุที่มีประจุไฟฟ้า (F) ดังรูป 

รูป1.2 รูปทิศทางแรงที่กระทำต่อประจุ
เราจึงสรุปได้ว่า การทำให้วัตถมีประจุไฟฟ้า ไม่ใช่เป็นการสร้างประจุขึ้นใหม่ แต่เป็นเพียงการย้ายประจุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งเท่านั้นโดยมีผลรวมของจำนวนประจุทั้งหมดของระบบที่พิจารณายังคงเท่าเดิมซึ่งข้อสรุบนี้ คือ กฎมูลฐานทางฟิสิกส์ที่มีชื่อว่าื  กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าConservation of Charge)
ประจุไฟฟ้ามีหน่วยเป็น คูลอมบ์  อิเล็กตรอน 1 อนุภาค มีประจุ  1.6 x 10  คูลอมบ์

การทำให้วัตถุมีประจุไฟฟ้า สามารถทำได้ 3 วิธี คือ
         1. การถู
         2. การถ่ายเท
         3. การเหนี่ยวนำ

  การถู  ทำได้โดยการนำวัตถุที่ต้องการให้มีประจุไฟฟ้ามาถูกัน แต่ต้องไม่ลืมว่า การถู ไม่ได้ทำให้เกิดประจุไฟฟ้า เพราะ ประจุไฟฟ้า มีอยู่ในวัตถุทุกชนิดอยู่แล้ว เพราะวัตถุทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน ตามที่กล่าวมาแล้ว แต่การถู ทำให้เกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้าจากวัตถุหนึ่ง ไปอยู่อีกวัตถุหนึ่งเท่านั้น

          จากภาพจะเห็นได้ว่า การถูทำให้แท่งอำพัน มีประจุเป็นลบ เพราะรับอิเล็กตรอนจากผ้าขนสัตว์ และเมื่อผ้าขนสัตว์ สูญเสียอิเล็กตรอนไป จึงทำให้ผ้าขนสัตว์มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก

   การถ่ายเทประจุ  หมายถึงการนำวัตถุที่มีประจุ มาแตะวัตถุที่ไม่มีประจุ ซึ่งจะมีผลทำให้ ประจุไฟฟ้าที่อยู่บนวัตถุที่มีประจุ ถ่ายเทไปยังวัตถุที่ไม่มีประจุ

     จากรูป จะเห็นได้ว่า เมื่อนำแท่งอำพัน ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ(a) มาแตะทรงกลมโลหะ จะทำให้ประจุไฟฟ้าลบ บนแท่งอำพัน ถ่ายเทลงมายังทรงกลมโลหะ ทำให้ทรงกลมโลหะมีประจุเป็นลบไปด้วย(b)

   การเหนี่ยวนำ  เป็นการนำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้า มาเหนี่ยวนำ(นำเข้ามาใกล้ ๆ แต่ไม่ให้สัมผัสกัน) แล้วจึงใช้กระบวนการเหนี่ยวนำให้วัตถุอีกวัตถุหนึ่ง เกิดประจุไฟฟ้าขึ้น

 

  (a) นำแท่งอำพัน ซึ่งมีประจุลบเข่าใกล้ทรงกลมโลหะ จะเกิดแรงดึงดูดระหว่างประจุ ทำให้ประจุบวก มาอออยู่บริเวณใกล่แท่งอำพัน ส่วนประจุลบจะเกิดแรงผลักให้ไปอู่ทางด้านตรงข้าม
  (b) นำสายดิน(ซึ่งเป็นโลหะ) มาต่อเข้ากับทรงกลมโลหะ จะทำให้ประจุลบบนทรงกลมโลหะไหลลงดินจนหมด แต่ประจุบวกไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ เพราะถูกประจุลบบนแท่งอำพันดึงดูดไว้
  (c) นำสายดินออกจากทรงกลมโลหะก่อน  จากนั้น จึงนำแท่งอำพันออก 
**ระวังอย่านำแท่งอำพันออกก่อนเป็นอันขาด เพราะประจุจะถ่ายเทลงดินจนหมด**  จะได้ทรงกลมโลหะ ที่มีประจุไฟฟ้า
ข้อสังเกต  ด้วยวิธีเหนี่ยวนำ เราจะได้วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกับวัตถุที่มาเหนี่ยวนำ