Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
ฟ สิ ก ส บทที่ 16 ไฟฟ า และแม เ หล็ ก (1) ตอนที่ 1 กระแสไฟฟา – – – – –
+ + + + + ควรทราบ 1) กระแสไฟฟา เปนเพียงกระแสสมมุติ 2) กระแสไฟฟา ไมใชกระแสอิเลคตรอน 3) กระแสไฟฟาจะไหลสวนทางกับอิเลคตรอน และกระแสไฟฟาจะไหลทางเดียวกับประจุบวก และกระแสไฟฟาจะมีทศิ ทางกับสนามไฟฟา (E)
1(มช 40) กําหนดใหสนามไฟฟา (E) มีทิศทางดังรูป การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟา และ ทิศทางของกระแสไฟฟา ( I ) ทีเ่ กิดขึน้ จะเปนจริงดังรูปในขอใด (ขอ 3) 1.
2.
3.
4.
เราสามารถคํานวณหาปริมาณกระแสไฟฟาไดจากสมการ I = Qt เมือ่ Q = ปริมาณประจุไฟฟาทีไ่ หลผานพืน้ ทีห่ นาตัดตัวนํา ณ.จุดหนึง่ ๆ (คูลอมบ) t = เวลาทีป่ ระจุไฟฟาไหลผานจุดนัน้ ๆ (วินาที) I = กระแสไฟฟาทีเ่ กิด ( แอมแปร , A) 59
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
2. ถาประจุไฟฟาที่ผานลวดตัวนําหนึ่ง ภายในเวลา 2 นาที เทากับ 600 ไมโครคูลอมบ กระแสไฟฟาที่ไหลผานลวดตัวนํานี้จะมีคากี่แอมแปร ( 5 x 10–6) วิธที าํ
3. ถาปริมาณประจุไฟฟาที่ผานหลอดไฟใน 1 นาที เทากับ 120 ไมโครคูลอมบ กระแสไฟฟา ผานหลอดไฟมีคา กีแ่ อมแปร ( 2 x 10–6 ) วิธที าํ
กรณีที่โจทยไมบอกขนาดประจุไฟฟา (Q) มาใหนั้น เราอาจหาคาประจุไฟฟาไดจากสมการ Q = ne เมือ่ n = จํานวนอิเลคตรอนทีเ่ คลือ่ นทีผ่ า นพืน้ ทีห่ นาตัดตัวนํา ณ.จุดหนึง่ ๆ e = 1.6 x 10 –19 C ( คือ ประจุอเิ ลคตรอน 1 ตัว ) 4. หากจํานวนอิเลคตรอนทีเ่ คลือ่ นผานพืน้ ทีห่ นาตัดเสนลวดตัวนําหนึง่ เทากับ 5x1020 อนุภาค (40 แอมแปร) ภายในเวลา 2 วินาที จงหาปริมาณกระแสไฟฟาที่เกิดขึ้น วิธที าํ
5. ถาตอลวดโลหะเสนหนึ่งกับเซลลไฟฟา แลวพบวามีกระแสไฟฟา ผานลวดเสนนี้ 3.2 A (1020 ตัว) จงหาจํานวนอิเลคตรอนทีผ่ า นพืน้ ทีภ่ าคตัดขวางลวดในเวลา 5 วินาที วิธที าํ
เราอาจคํานวณหาปริมาณกระแสไฟฟาไดจากอีกสมการหนึ่ง คือ เมือ่ N = e = v = A =
I = Nev A ความหนาแนนอิเลคตรอน ( m–3 ) 1.6 x 10 –19 C ( คือ ประจุอเิ ลคตรอน 1 ตัว ) ความเร็วลอยเลือ่ นของอิเลคตรอน (m /s ) พืน้ ทีห่ นาตัดของตัวนํา ( m2) 60
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
6. ลวดเสนหนึ่งมีพื้นที่หนาตัด 5 ต.ร.มม มี e 1x1028 อนุภาคตอ ล.บ เมตร ถา e เคลือ่ นที่ ดวยความ เร็วลอยเลือ่ น 1 มม/วินาที จงหากระแสที่ไหลในเสนลวด (8 A) วิธที าํ
7(En 37) ลวดโลหะเสนหนึ่งมีพื้นที่ ภาคตัดขวาง 1 ตารางมิลลิเมตร ถามีกระแสไฟฟาจํานวน หนึ่งไหลผานลวดนี้ ในเวลา 4 วินาที โดยขนาดความเร็วลอยเลือ่ นของอิเล็กตรอนเทากับ 0.02 เซนติเมตรตอวินาที จงหาปริมาณประจุไฟฟาที่เคลื่อนที่ผานลวดนี้ในเวลาดังกลาว ( ใหความหนาแนนอิเลคตรอนอิสระของโลหะนีเ้ ทากับ 1.0 x 1029 m–3 ) (ขอ 3) 1. 8.00 C 2. 10.2 C 3. 12.8 C 4. 16.0 C วิธที าํ
ควรทราบเพิม่ เติมวา พื้นที่ใตกราฟกระแสไฟฟา ( I ) กับเวลา ( t ) จะมีขนาดเทากับปริมาณ ประจุไฟฟา (Q) เสมอ
8(En 41/2) กระแสไฟฟา I ที่ผานเสนลวดโลหะเสนหนึ่ง สัมพันธกับเวลา T ดังกราฟ จงหาปริมาณประจุไฟ ฟาทั้งหมดที่ผานพื้นที่หนาตัดของเสนลวดโลหะนี้ ใน ชวงเวลา 0 ถึง 10 วินาที 1. 5.0 C 2. 6.25 C 3. 7.5 C 4. 8.75 C วิธที าํ
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦
61
(ขอ 3)
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
ตอนที่ 2 กฏของโอหม และความตานทาน กฏของโอหม กลาววา “ปริมาณกระแสไฟฟาที่ไหลผานตัวนําหนึ่ง ๆ จะแปรผันตรงกับความตางศักย” เขียนความสัมพันธจะได I ϒ V I = kV V = 1k I V = IR เมือ่ V = ความตางศักย (โวลต) I = ปริมาณกระแสไฟฟา (แอมแปร) R = ความตานทาน (โอหม) 9. จะตองใชความตางศักยเทาใดตอกับตัวตานทาน 1 เมกะโอหม (106 υ) เพือ่ ใหมกี ระแส (100 โวลต ) ไฟฟาผานตัวตานทาน 1 mA วิธที าํ
10. ลวดความตานทานเสนหนึง่ เมือ่ ตอระหวางความตางศักย 4.0x10–3 โวลต มีกระแสไหล ผาน 1.0 มิลลิแอมแปร ถาตอระหวางความตางศักย 1.2 โวลต จะมีกระแสผานกีแ่ อมแปร ( ขอ ง ) ก. 0.3 x 10–3 ข. 3.3 x 10–3 ค. 4.8 x 10–3 A ง. 0.3 วิธที าํ
จาก จะได จะเห็นวา
V = V = R หาก R หาก R
IR I มาก I จะนอย นอย I จะมาก
และเกี่ยวกับความตานทานของตัวนําใด ๆ R ϒ AL R = ″ AL 62
http://www.pec9.com
Physics Online V
เมือ่
R ″ L A
= = = =
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
ความตานทาน (โอหม) สภาพตานทาน (โอหม . เมตร) ความยาว (เมตร) พืน้ ทีห่ นาตัดของตัวนํา (เมตร2)
11(En 18) หนวยของความตานทานจําเพาะ คือ ก. โอหม . เมตร ข. โอหม ค. โอหมตอเมตร2
(ขอ ก) ง. โอหมตอเมตร
12. ลวดโลหะชนิดหนึง่ มีสภาพตานทาน 2.0 x 10–8 โอหม . เมตร และ มีพน้ื ทีห่ นาตัด 1.0 ตารางเซนติเมตร ถาตองการใหลวดโลหะนี้มีความตานทาน 1 โอหม จะตองใชลวดยาวกี่เมตร 1. 5.0 x 10–3 2. 2.0 x 10–2 3. 50 4. 5.0 x 107 (ไมมีขอถูก) วิธที าํ
13(มช 36) ในการทดลองหาคาสภาพตานทานของสารแทงสี่เหลี่ยมผืนผายาว 1 cm และมีพื้นที่ หนาตัด 0.5 ตารางเซนติเมตร ผานกระแสไฟฟา 1 mA ตามแนวความยาวของสารแลววัด คาความตางศักยระหวางปลายทั้งสองขางของสารซึ่งอานคาได 10–2 โวลต จงหาคาสภาพ (0.05 โอหม เมตร) ตานทานของสาร วิธที าํ
14. สายไฟ 2 เสน ทําดวยโลหะ 2 ชนิด เสนแรกมีสภาพความตานทานเปน 5 เทาของเสนที่ 2 ถาความยาวและความตานทานเทากัน อัตราสวนพืน้ ทีห่ นาตัดของเสนที่ 1 ตอเสนที่ 2 คือ ( ค.) ก. 1 : 3 ข. 2 : 1 ค. 5 : 1 ง. 5 : 2 วิธที าํ
63
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
15. สายไฟ 2 เสน ทําจากโลหะชนิดเดียวกัน เสนทีส่ องมีพน้ื ทีห่ นาตัดเปน 6 เทาของเสน แรก และมีความยาวเปน 3 เทาของเสนแรก จงหาวาความตานทานของเสนแรกวามีคา เปน กีเ่ ทาของเสนทีส่ อง (2 เทา) วิธที าํ
16. ลวดตัวนําขนาดสม่าํ เสมอเสนหนึง่ ยาว 8 เมตร วัดความตานทานได 9 โอหม ถามีลวด ตัวนําชนิดเดียวกัน แตขนาดเสนผาศูนยกลางเปนครึง่ หนึง่ ของเสนแรก ตองการใหมคี วาม (4) ตานทาน 18 โอหม จะตองใชลวดยาวกีเ่ มตร วิธที าํ
17(มช 28) ลวดเหล็กมีเสนผานศูนยกลางเปนสองเทาของลวดทองแดงและมีสภาพตานทานเปน 6 เทาของลวดทองแดง ถาตองการลวดทองแดง และ ลวดเหล็กที่มีความตานทานเทากัน จะตองมีอตั ราสวนของความยาวของลวดทองแดง ตอลวดเหล็กเทาใด (ขอ ค) ก. 3 : 1 ข. 1 : 3 ค. 3 : 2 ง. 2 : 3 วิธที าํ
64
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
18. ลวดเสนหนึง่ มีความตานทาน 6.0 โอหม เมือ่ นํามารีดใหเสนลวดมีขนาดเล็กลงจนมีความ ยาวเปนสามเทาของตอนเริม่ ตน ถาคุณสมบัติตางๆ ของสารที่ทําเสนลวดไมเปลี่ยน ความ ( ขอ ง. ) ตานทานของเสนลวดตอนสุดทายจะเปนกีโ่ อหม ก. 18 ข. 24 ค. 36 ง. 54 วิธที าํ
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦
ตอนที่ 3 พลังงานไฟฟา และ กําลังไฟฟา สมการที่ใชหาพลังงานไฟฟา W = QV W = ItV W = ItIR W = I2Rt W = VR t V 2 W = VR t เมือ่ W = พลังงานไฟฟา (จูล) Q V = ความตางศักย (โวลต) I t = เวลา (วินาที) R 65
จาก Q = I t จาก V = IR จาก I = VR
= ประจุไฟฟา (คูลอมบ) = กระแสไฟฟา (แอมแปร) = ความตานทาน (โอหม)
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
สมการที่ใชหากําลังไฟฟา P = Wt QV P = t P = IV P = I2 R 2 P = VR เมือ่ P = กําลังไฟฟา (วัตต) 19. ตอหลอดไฟกับความตางศักย 220 V แอมมิเตอรอา นกระแสไฟฟาได 0.1 A จงหาพลัง ( 1320 จูล) งานไฟฟาทีส่ ญ ู เสียไฟเมือ่ เปดหลอดไฟนี้ 1 นาที วิธที าํ
20(มช 28) เตาไฟฟาเตาหนึง่ ประกอบดวยลวดใหความรอนซึง่ มีความทาน 48.4 υ เมือ่ ตอเขา กับความตางศักยไฟฟา 220 V เปนเวลา 10 นาที จงหาปริมาณความรอนทีเ่ กิดขึน้ ก. 6 x 105 J ข. 6 x 104 J ค. 104 J ง. 103 J (ขอ ก) วิธที าํ
21. ตอหลอดไฟกับความตางศักย 220 V แอมมิเตอรอา นกระแสไฟฟาได 0.1 A จงหากําลังไฟ ( 22 วัตต) ฟาของหลอดไฟนี้ วิธที าํ
66
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
22(En 37) หลอดไฟฟาหลอดแรกมีความตานทาน 4 โอหม ตอกับแบตเตอรี่ 12 โวลต หลอดที่ 2 มีความตานทาน 5 โอหม ตอกับแบตเตอรี่ 15 โวลต กําลังไฟฟาที่หลอดทั้งสองใชตางกันเทาใด 1. 3 W 2. 9 W 3. 11 W 4. 22 W (ขอ 2) วิธที าํ
23(En 41) เตาไฟฟาขนาด 1200 วัตต เตาอบไมโครเวฟขนาด 900 วัตต และหมอหุงขาวไฟฟา ขนาด 600 วัตต ถาใชทง้ั สามเครือ่ งกับไฟฟา 220 โวลต พรอมกันจะใชกระแสไฟฟาเทาใด (ขอ 3) 1. 8 A 2. 10 A 3. 12 A 4. 15 A วิธที าํ
24(มช 43) จงหาสภาพตานทานไฟฟาในหนวยโอหมตอเมตรของลวดยาว 2 เมตร พืน้ ทีห่ นา ตัด 10–6 ตารางเมตร เมือ่ มีกระแสไฟฟา 1 แอมแปรไหลผาน จะมีอตั ราการเปลีย่ น (ขอ 4) แปลง พลังงานไฟฟาเปนพลังงานความรอน 48 มิลลิวัตต 1. 2.4 x 10–2 2. 4.8 x 10–4 3. 4.8 x 10–8 4. 2.4 x 10–8 วิธที าํ
25(En 42/2) เครือ่ งกําเนิดไฟฟาเครือ่ งหนึง่ กําลังทํางานดวยอัตรา 88 กิโลวัตต สงกําลังไฟฟา ผานสายไฟซึง่ มีความตานทาน 0.5 โอหม เปนเวลา 5 วินาที ทีค่ วามตางศักย 22,000 โวลต จงหาคาพลังงานทีส่ ญ ู เสียไปในรูปความรอนภายในสายไฟ 1. 8 J 2. 20 J 3. 40 J 4. 80 J ( ขอ 3 ) วิธที าํ
67
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
26(มช 38) เครือ่ งกําเนิดไฟฟาเครือ่ งหนึง่ สามารถสงกําลังไฟฟาได 345 กิโลวัตต ใหหาคา พลังงานทีส่ ญ ู เสียไปในรูปของความรอนภายในสายไฟ ถาสงกําลังไฟฟาผานสายไฟยาว 500 เมตร ความตานทาน 0.25 โอหม เปนเวลา 20 วินาที ดวยความตางศักย 69 กิโลโวลต วิธที าํ
(125 จูล)
27(En 36) เครือ่ งใชไฟฟาในบานชนิด 100 วัตต 220 โวลต เมือ่ นํามาใชขณะทีไ่ ฟตกเหลือ 200 โวลต เครือ่ งใชไฟฟานัน้ จะใชกาํ ลังไฟฟาเทาใด 1. 78 W 2. 83 W 3. 88 W 4. 93 W (ขอ 2) วิธที าํ
28. เตารีดไฟฟาขนาด 1,000 วัตตใชกบั ไฟฟา 220 V ถานํามาตอกับไฟ 110 V จะไดกาํ ลัง ไฟฟาเทาใด ก. 250 W ข. 500 W ค. 700 W ง. 750 W (ขอ ก) วิธที าํ
68
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
29. จากขอทีผ่ า นมา ใชเตารีดนีโ้ ดยถูกตองคือใชกบั ไฟฟา 220 V ตองใหอตั ราความรอนเทาใด ข. 240 จูล/วินาที ก. 220 จูล/วินาที ค. 1000 จูล/วินาที ง. 2400 จูล/วินาที (ขอ ค) วิธที าํ
30(En 38) จะตองใหความตางศักยไฟฟากีโ่ วลต เพือ่ จะทําใหเกิดสนามไฟฟาทีส่ ามารถเรง อิเล็กตรอนจากหยุดนิง่ ใหมคี วามเร็ว 0.4 x 107 เมตรตอวินาที (45.5 V) กําหนด ประจุอเิ ลคตรอน = 1.6 x 10–19 C
มวลอิเลคตรอน = 9.1 x 10–31 kg
วิธที าํ
31(En 32) ถาตองการเรงอนุภาคมวล 4 x 10–12 กิโลกรัม ทีม่ ปี ระจุ 8 x 10–9 คูลอมบ จากสภาพหยุดนิง่ ใหมอี ตั ราเร็ว 100 เมตร/วินาที จะตองใชความตางศักยเทาใด 1. 0.025 โวลต 2. 0.4 โวลต 3. 2.5 โวลต 4. 40 โวลต (ขอ 3) วิธที าํ
69
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
32. ถาตัวทําใหเกิดความรอน ทําใหอณ ุ หภูมขิ องน้าํ จํานวน 2 กิโลกรัม เปลีย่ นจาก 15oC เปน 21oC ในเวลา 20 นาที จงหากําลังของตัวทําใหเกิดความรอนนี้ (วัตต) (ความจุความรอนจําเพาะของน้าํ มีคา 4200 จูล/กก.เคลวิน) (ขอ ข) ก. 0.6 ข. 42.0 ค. 105.0 ง. 142 วิธที าํ
33. ถาผานกระแสไฟฟาขนาด 15 แอมแปร ความตางศักย 220 โวลต ไปยังกาตมน้าํ ไฟฟา แบบขดลวด ซึง่ มีนาํ้ บรรจุอยู 500 กรัม จงคํานวณหาเวลาทีใ่ ชในการตมน้าํ ทีอ่ ณ ุ หภูมติ ง้ั ตน 23oC ใหเดือดทีอ่ ณ ุ หภูมิ 100oC ถา 70% ของพลังงานไฟฟาใหความรอนกับน้ําโดยตรง (กําหนดใหความจุความรอนจําเพาะของน้าํ = 4.2 kJ/kg K) ก. 9 วินาที ข. 17 วินาที ค. 49 วินาที ง. 70 วินาที (ขอ ง) วิธที าํ
สมการที่ใชหาคาไฟฟา
P คาไฟฟา = ( 1000 ) t (ราคาตอหนวย) เมือ่ t = เวลา (ชัว่ โมง)
34. เมือ่ เปดหลอดไฟขนาด 100 วัตต เปนเวลานาน 20 ชัว่ โมงตอเนือ่ ง จะตองเสียคาไฟกี่ บาท ( กําหนดคาไฟฟาหนวยละ 2 บาท ) (4) วิธที าํ 70
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
35(มช 37) เครือ่ งทําน้าํ อุน ไฟฟาขนาด 3000 วัตต 220 โวลต ถาอาบน้าํ อุน เปนเวลา 15 นาที จะเสียคาไฟฟาประมาณ (อัตราคาไฟฟาสําหรับ 5 หนวยแรก เปน 3 บาท/หนวย) (2.25 บาท) วิธที าํ
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦
ตอนที่ 4 การตอตัวตานทาน 4.1 การตอแบบอนุกรม มีกฏการตอดังนี้ 1) 2) 3) 4) 36. จากรูป
Iรวม = I1 = I2 V1 ¬ V2 Vรวม = V1 + V2 Rรวม = R1 + R2 ก. ใหหาความตานทานรวม (5 ϖ) ข. ใหหา I1 และ I2 (5 แอมแปร) (10 V , 15 V) ค. ใหหา V1 และ V2 (25 โวลต) ง. ใหหา Vรวม
วิธที าํ
71
Physics Online V
http://www.pec9.com
37. จากรูปจงหา กระแสไฟฟารวมของวงจร และ กระแสไฟฟาทีไ่ หลผานตัวตานทาน 1 ϖ วิธที าํ
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
1ϖ 2ϖ 3ϖ V=9V
( Iรวม = I1= 3 แอมแปร)
38. จากขอทีผ่ า นมา จงหาความตางศักยของตัวตานทาน 1 ϖ และ ความตางศักยรวม วิธที าํ (V1 = 3 โวลต , Vรวม = 18 โวลต)
39. จากรูปจงหา ความตางศักยทค่ี รอม (16 โวลต) ตัวตานทาน 4 ϖ
R1=2ϖ R2=4ϖ
วิธที าํ
V1= 8 V
40. จากรูปจงหา ความตางศักยรวมของวงจร วิธที าํ (33 โวลต)
R1=3ϖ R2=8ϖ
V2= ?
V2= 24 V 41. จากรูปจงหา คาความตานทาน R วิธที าํ (4ϖ)
I รวม = 3 A 2ϖ
R
Vรวม = 18 V
72
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
42(มช 41) ถาตองการแบงศักยไฟฟา V โดยใชความตานทาน จะตอง ใชตวั ตานทาน R1 ขนาดกีโ่ อหม จึงจะไดความตางศักยระหวางจุด (15 โอหม) A และ B มีคา เปน 13 V วิธที าํ
4.2 การตอแบบขนาน มีกฏการตอดังนี้ 1) 2) 3) 4)
I1 # I2 Iรวม = I1 + I2 Vรวม = V1 = V2 1 1 1 Rรวม = R1 + R2 43. ก. ใหหาความตานทานรวม (2 ϖ) ข. ใหหา Vรวม (36 โวลต) (36 โวลต) ค. ใหหา V1 และ V2 (12 A , 6 A) ง. ใหหา I1 และ I2 วิธที าํ
73
Physics Online V
http://www.pec9.com
44. จากรูปจงหา ความตานทานรวม และ ความตางศักยรวมของวงจร วิธที าํ (12 โวลต)
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
6ϖ I รวม = 3 A
12 ϖ
45. กระแสไฟฟา 3.5 แอมแปรไหลผานความตานทาน 3 โอหม และ 4 โอหม ซึง่ ตอกัน แบบขนานกระแสไฟฟาทีไ่ หลผานความตานทานแตละอันมีคา เทาใด (2 A , 1.5 A) วิธที าํ
46. จากรูปจงหา หากกระแสทีไ่ หลผานตัวตานทาน 3 ♠ เปน 10 แอมแปร แลวกระแสทีไ่ หลผาน (5 A) ตัวตานทาน 6 ♠ จะมีคา กีแ่ อมแปร
3ϖ 6ϖ
วิธที าํ
47. จากรูปจงหา หากกระแสทีไ่ หลผานตัวตานทาน 4 ♠ เปน 15 แอมแปร แลวกระแสรวมทีไ่ หล เขาวงจรทัง้ หมด จะมีคา กีแ่ อมแปร (20 A) วิธที าํ
74
4ϖ I รวม = ?
12 ϖ
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
48. ลวดความตานทาน 2 , 3 และ 4 ♠ ตอกันอยาง ขนาน ถามีกระแสไหลผานลวด 3 ♠ เปน 4 แอมแปร กระแสทัง้ หมดในวงจรเปนเทาไร (13 A) วิธที าํ
49. จากรูป จงหาความตานทานระหวาง A กับ B วิธที าํ (6)
50. จากรูป จงหาความตานทานรวม ระหวาง X กับ Y (8 ϖ) วิธที าํ
51. นําความตานทานขนาด 1 โอหม จํานวน 20 ตัวมาตอกัน จะตอกันไดความตานทานรวม มากที่สุด และนอยทีส่ ดุ กีโ่ อหมได (20 ϖ , 0.05 ϖ) วิธที าํ
75
http://www.pec9.com
Physics Online V
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
52. ลวดความตานทาน 4 เสน ตอกันดังรูป ถา ความตางศักยระหวางปลายทัง้ สองของความ ตานทาน 4 โอหม มีคา 8 โวลต จงหากระ แสทีผ่ า นความตานทานทุกเสน ( I7♠ = 0.8 A , I8♠ = 0.8 A , I10♠ =1.2 A , I4♠ = 2 A) วิธีทํา
53. กระแสทีไ่ หลผานความตานทาน 1.0 ϖ มีคา เทาใด
I = 0.5 A
16
E
1
8 5
ก. 0.3 A
♠
♠
ข. 0.25 A
♠
3 4
ค. 0.279 A
วิธที าํ
76
♠ ♠
♠
ง. 0.4 A
(ขอ ข)
Physics Online V
http://www.pec9.com
54. จากรูปวงจรตอไปนี้ จงหากระแส ทีไ่ หลผาน R2 , R3 , R4 (4 A) วิธที าํ 60 V
55. จากรูปจงหา V1 และ V2 วิธที าํ
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
R1 = 3 ♠ R4 = 6 ♠
R2 = 6 ♠ R3 = 6 ♠
(9 V , 24 V)
R1=3ϖ R2=8ϖ Vรวม= 33 V
77
http://www.pec9.com
Physics Online V
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
56. วงจรดังรูป จงหาความตางศักยระหวางจุด a และ b ก. เมือ่ ไมมตี วั ตานทาน ข. เมือ่ มีตวั ตานทาน 2 k♠
9V
a
R2=2k♠ ก
ค. เมือ่ มีตวั ตานทาน 1 M♠
R1=1k♠
R1=1k♠ Vin 9V
(ก. 6V ข. 4.5 V ค. 6 V)
b
Vout
R1=1k♠ 9V
a 2 k♠
R2=2k♠ b ข.
a 1 M♠
R2=2k♠
b ค.
วิธีทํา
4.3 วงจรที่มีบางจุดยุบรวมกันได 57. จากรูปตอไปนีจ้ งหาความตานทานรวม ระหวางจุด A กับ B (1.5 โอหม)
6♠ A
วิธีทํา
78
C
3♠
6♠ D
B
Physics Online V
http://www.pec9.com
58. จากรูปตอไปนีจ้ งหาความตานทานรวม ระหวางจุด A กับ B (3.75 โอหม)
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
6♠ A
วิธีทํา
3♠
C
6♠
B
D 8♠
59. จากรูปตอไปนีจ้ งหาความตานทานรวม ระหวางจุด A กับ B (3 โอหม)
2♠
A
วิธีทํา
A
D
2♠
4♠ 4♠
วิธีทํา
D
79
1♠
1♠
B
60. จากรูปตอไปนีจ้ งหาความตานทานรวม ระหวางจุด A กับ B (1.5 โอหม)
C
B
2♠ 3♠
C
Physics Online V
http://www.pec9.com
61. จากรูปตอไปนีจ้ งหาความตานทานรวม ระหวางจุด A กับ B (6 โอหม)
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
1.2 ♠
A
C
5.6 ♠
D 6♠
12 ♠
วิธีทํา
4♠ B
62. จากรูปทีก่ าํ หนดใหจงหาความตานทาน รวมระหวางจุด A กับ B (1 โอหม)
1♠ 1♠ A
80
a
1♠ d
1♠
B
1♠
c
b f
1♠
1♠
1♠
1♠
วิธีทํา
E
F
e 1♠ 1♠
1♠
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
4.4 วงจรแบบสมมาตร 63. จงหาความตานทานรวมระหวางจุด A กับ B ถาตัวตานทานแตละตัว มีความตานทาน 2 ♠ ( 3 ♠) วิธีทํา
2♠ 2♠ 2♠
2♠
A
2♠ 2♠ B
2♠ 2♠
2♠
2♠
2♠ 2♠ 2♠
2♠
64. จากวงจรทีก่ าํ หนดใหจงหาความตานทานรวมระหวางจุด x , y 2R 2R R R R R R R y R R R x R R R วิธีทํา
2R
2R
81
(2 R)
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
65. จากรูป จงหาความตานทานรวมระ หวางจุด x และ y (10 ♠) วิธีทํา
20♠ 5♠
6♠
5♠
6♠ 4♠
x 6♠
5♠
y 6♠
5♠
20♠
4.5 วงจร WHEATSTONE BRIDGE 66. จงหาความตานทานรวมระหวางจุด A กับ B (100 โอหม)
100♠
วิธีทํา
A 100♠
82
100♠ 100♠
B 100♠
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
67. จงหาความตานทานรวมระหวางจุด A กับ B (2.5 โอหม)
1♠
วิธีทํา
A
2♠
10♠
5♠
68. จงหาความตานทานรวมระหวางจุด A กับ B ( 403 โอหม) วิธีทํา
10♠ A
C 20♠
69. จากรูปจงหาความตานทานรวมระหวางจุด x กับ y 200♠
200♠ x 50♠
B
6♠
100♠
20♠
500♠
500♠
83
B
D
(200 โอหม)
500♠
วิธีทํา
10♠
y
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
70. จากวงจรในรูป โวลมิเตอรอา นคาไดศนู ย จงหาตัวตานทาน R ในวงจรมีคา กีโ่ อหม วิธีทํา
20♠
(6 โอหม)
A
40♠ E
R
C
30♠
V
B
D 10♠
4.6 วงจร Delta , Wye 71. จงหาความตานทานรวมระหวางจุด A และ B จากรูปวงจรทีก่ าํ หนดให (2.6 โอหม) วิธีทํา
3♠
C
A
B
5♠ 3♠
2.5♠ D
84
2♠
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
72. จากวงจรดังรูปตัวตานทานทุกตัวมีความตาน ทานตัวละ 30 โอหม จงหาความตานทานรวม ( 100 ระหวางจุด A และ B 3 โอหม)
C
30♠
30♠ 30♠
วิธีทํา
A
30♠
30♠
30♠ 30♠
F
30♠
30♠ B
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦
ตอนที่ 5 แรงเคลือ่ นไฟฟา แรงเคลือ่ นไฟฟา (E) คือ พลังงานที่ประจุ 1 คูลอมบใชในการเคลื่อนที่จนครบ 1 รอบวงจร E = I(R+r) เมือ่ E คือ แรงเคลือ่ นไฟฟา (โวลต) I คือ ปริมาณกระแสไฟฟา (แอมแปร) R คือ ความตานทานภายนอกเซลลไฟฟา (โอหม) r คือ ความตานทานภายในเซลลไฟฟา(โอหม) 85
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
73. เซลไฟฟาอันหนึง่ มีความตานทานภายใน 2 โอหม เมือ่ ตอกับความตานทาน 8 โอหม พบวามีกระแสไฟฟาไหล 0.15 แอมแปร แรงเคลือ่ นไฟฟาของเซลไฟฟาอันนีค้ อื ( 1.5 V ) วิธที าํ
74(มช 27) เซลไฟฟาอันหนึง่ มีแรงเคลือ่ นไฟฟา 50 โวลต เมือ่ ตอกับความตานทาน 10 โอหม พบวามีกระแสไฟฟาไหล 4.5 แอมแปร ความตานทานภายในของเซลไฟฟาอันนีค้ อื ข. 0.50 ♠ ค. 1.1 ♠ ง. 5 ♠ (ขอ ค) ก. 0 ♠ วิธที าํ
75(En 36) จงหากระแสไฟฟาทีไ่ หลผาน แอมมิเตอร (A) ในวงจร (ขอ 3) 1. 0.3 A 2. 0.6 A 3. 1.0 A 4. 1.5 A วิธที าํ
86
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
76. เซลไฟฟาเซลหนึง่ มีแรงเคลือ่ นไฟฟา 2 โวลต ความตานทานภายใน 2♠ ตอเปนวงจร ดวยลวดความตานทาน 8♠ จงหา ก. กระแสไฟฟาทีไ่ หลผานวงจร ( 0.2 A) ( 1.6 V) ข. ความตางศักยทข่ี ว้ั เซล ( 0.4 V) ค. ความตางศักยภายในเซล วิธที าํ
77. เมือ่ นําเอาลวดความตานทาน 4 υ ตอเขากับขัว้ แบตเตอรีแ่ รงเคลือ่ นไฟฟา 18 โวลต ความ ตานทานภายใน 2 υ จะเกิดความตางศักยระหวางขัว้ เซลเทาใด (12 V) วิธที าํ
78. เมือ่ นําเอาลวดความตานทาน 6 และ 12 υ ตอเขากับขัว้ แบตเตอรีแ่ รงเคลือ่ นไฟฟา 18 V ความตานทานภายใน 2 υ จะเกิดความตางศักยระหวางขัว้ เซลเทาใด เมือ่ ลวดตานทาน ทัง้ สองตอกันแบบอนุกรม (16.2 V) วิธที าํ
87
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
79. จากขอทีผ่ า นมา หากตัวตานทาน 6 และ 12 υ เปลีย่ นเปนตอกันแบบขนาน จะเกิดความ ตางศักยระหวางขัว้ เซลเทาใด (12 V) วิธที าํ
80. เมือ่ ตอความตานทาน 1 υ เขาระหวางขัว้ เซลลไฟฟาเซลลหนึง่ วัดกระแสไฟฟาได 5 แอมแปร เมือ่ เปลีย่ นความตานทานเปน 7 υ วัดกระแสไฟฟาได 1 แอมแปร เซลลไฟฟา ( 7.5 โวลต ) นีม้ แี รงเคลือ่ นไฟฟาเทาไร วิธที าํ
81(มช 28) เมือ่ ตอความตานทาน 1♠ เขาระหวางขัว้ เซลลไฟฟาเซลลหนึง่ วัดกระแสไฟฟาได 2 A เมือ่ เปลีย่ นความตานทานเปน 2.5♠ วัดกระแสไฟฟาได 1 A เซลลไฟฟานีม้ แี รง เคลือ่ นไฟฟาเทาไร (ขอ ง) ก. 1.0 V ข. 1.5 V ค. 2.5 V ง. 3.0 V วิธที าํ
88
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
82(มช 35) ความตานทานตัวหนึง่ ตอกับแบตเตอรี่ ทําใหมกี ระแส 0.6 แอมแปร ไหลผาน เมือ่ นําความตานทาน 4 โอหม มาตออนุกรมกับความตานทานตัวแรก จะทําใหกระแส ลดลงไปจากเดิม 0.1 แอมแปร จงหาแรงเคลือ่ นไฟฟาของแบตเตอรี่ ก. 5 โวลต ข. 6 โวลต ค. 12 โวลต ง. 0.48 โวลต (ขอ ค.) วิธที าํ
83(En 33) เซลไฟฟาหนึง่ เมือ่ เอาลวดความตานทาน 8.5 ♠ ตอระหวางขัว้ ของเซลลจะเกิด ความตางศักยทข่ี ว้ั ของเซล 2.125 V เมือ่ ทําใหวงจรเปดความตางศักยทข่ี ว้ั เซลเปลีย่ นเปน 2.5 V จงหาความตานทานภายในเซล (1.5 ϖ ) วิธที าํ
84. วงจรไฟฟาดังรูป มีกระแสไฟฟา 4 แอมแปร ผานตัวตานทาน ถาไมคดิ ความตานทาน ภายในแบตเตอรีจ่ งหา R = 0.5 โอหม ก. กระแสไฟฟาทีผ่ า นหลอดไฟ 4 แอมแปร R1 ข. ความตางศักยระหวางปลายตัวตานทาน 6 โวลต r ค. ความตานทานของหลอดไฟ หลอดไฟ ง. พลังงานไฟฟาที่ถูกใชไปใน 10 วินาที จ. กําลังไฟฟาทีส่ ญ ู เสียไปในตัวตานทาน (ก. 4 แอมแปร ข. 2 V ค. 1 โอหม ง. 240 J จ. 8 W) 89
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
วิธที าํ
การตอเซลลไฟฟาโดยทั่วไปมี 2 แบบหลัก ๆ ไดแก 1) การตอแบบอนุกรม คือ การตอเซลลไฟฟาใหอยูในสายเดียวกัน กรณี 1 ตออนุกรมแบบถูกทิศ Eรวม = E1 + E2 rรวม = r1 + r2 กรณี 2 ตออนุกรมแบบกลับทิศ Eรวม = E1 – E2 rรวม = r1 + r2 85. จากรูปจงหากระแสทีไ่ หลในวงจร วิธที าํ
(5 แอมแปร)
90
Physics Online V
http://www.pec9.com
86. จากวงจรทีแ่ สดงตามรูป จงหากระแสในวงจร ก. 0.25 A ข. 0.50 A ค. 1.00 A ง. 1.50 A
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
(ขอ ค)
วิธที าํ
87. จากรูป จงหากระแสทีไ่ หลในวงจร
(4 แอมแปร)
วิธที าํ
88(En 40) พิจารณาวงจรไฟฟาดังรูป จงหาคา (ขอ 2) กระแสไฟฟาทีไ่ หลในวงจร 1. 0.25 A 2. 0.50 A 3. 0.75 A 4. 1.00 A วิธที าํ
91
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
2) การตอแบบขนาน คือ การตอเซลลไฟฟาแบบแยกอยูคนละสาย 1 = r1 + r1 Eรวม = E และ rรวม 1 2 89. จงหา I ทีผ่ า นความตานทาน 2♠ จากรูป
(2 A)
วิธที าํ
90. จงหา I ทีผ่ า นความตานทาน 4 ♠ จากรูป (1 A) วิธีทํา
91. จงหากระแสไฟฟาผานตัวตานทาน a , b และ c ในวงจรไฟฟา ดังรูป ให E1 = 3 V Ra = 7 ♠ E2 = 3 V R b = 4 ♠ r1 = 1 ♠ Rc = 12 ♠ (0.5 ,0.375 , 0.125 A) r2 = 1 ♠ วิธีทํา
92
a r1 E1
b c r2 E2
http://www.pec9.com
Physics Online V
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
92. ไดโอดเปลงแสงตัวหนึง่ จะเปลงแสงเมือ่ มีกระแสไฟฟา 20 มิลลิแอมแปร ผานขณะตอไบ แอสตรง และความตางศักยระหวางขัว้ 1.7 โวลต ถานําไดโอดตัวนีไ้ ปตอกับแบตเตอรี่ 6 โวลต ทีม่ คี วามตานทานภายในนอยมาก จะตองนําตัวตานทานคาเทาใดมาตออยางไรกับ วงจรเพือ่ ไมใหไดโอดเสียหาย ( นําความตานทาน 215 โอหม ตออนุกรมกับไดโอด) วิธีทํา
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦
ตอนที่ 6 การหาความตางศักยระหวางเซลล เราสามารถหาความตางศักยระหวางเซลลไฟฟาใด ๆ ไดจากสมการ Vab = ϒIR – ϒE
เมือ่ Vab I R E
คือ คือ คือ คือ
ความตางศักยระหวางจุด a กับจุด b กระแสไฟฟาในวงจร ความตานทานระหวางจุด a กับ b แรงเคลือ่ นไฟฟาระหวางจุด a กับ b
ตองทราบเพิ่มเติม 1. ตองคิดจากจุด a ไปจุด b ตามทิศการไหลของกระแสไฟฟา 2. หาก E มีทศิ ตานกระแสไฟฟา I (คือกระแสเขาขัว้ บวกของเซลล) ตองใช E เปนลบ หาก E มีทิศเดียวกับกระแสไฟฟา I (คือกระแสเขาขั้วลบของเซลล) ตองใช E เปนบวก
3. Vab = Va – Vb Vab = –Vba 4. หากเราคิดจนครบรอบวงจร จะไดวา V = 0 จะไดออกมาวา 0 = θIR – θE ϒE = ϒIR 93
Physics Online V
http://www.pec9.com
93. จากวงจรดังรูป จงหาความตางศักย ไฟฟาระหวางจุด b กับ c และระหวางจุด d กับ a (12 , 7.5 โวลต ) วิธีทํา
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
a
6V 1υ
6V 1υ 2υ d
4υ
94. จากวงจรดังรูป จงหาศักยไฟฟาทีจ่ ดุ a,b,c (2.5 , 11 , 9) วิธีทํา
b
a 6V 2υ
6υ 12V 2υ 2V 1υ
12V 1υ
5υ d
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦
94
3υ
c
6υ
b 4υ
8V 2υ
c
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
ตอนที่ 7 Kirchoft’s Law กฏของจุด ( Point Rule ) กลาววา “ ทีจ่ ดุ ใดๆ ในวงจรไฟฟาผลรวมของกระแสไฟฟาที่ เขาสูจ ดุ นัน้ ทัง้ หมด จะเทากับผลรวมของกระแสไฟฟาทีไ่ หลออกจากจุดนัน้ ทัง้ หมดเสมอ ” กฏของวง (Loop Rule ) กลาววา “ ในวงจรไฟฟาทีค่ รบวงจรใดๆ ( วงจรปด ) ผลรวม ของแรงเคลือ่ นไฟฟาตลอดวงจรนัน้ ๆ จะมีคา เทากับผลรวมของความตางศักยของทุกๆ จุดในวง จรปดนัน้ ” เขียนเปนสมการจะไดวา ρ E = ρ IR 95. จากวงจรดังรูป จงหากระแสไฟฟาทีผ่ า น เซลล 8 โวลต ( 0.5 A)
2υ
วิธีทํา
12V 2υ
10V 1υ
3υ
2υ
96. จากวงจรดังรูปจงคํานวณหากระแสไฟฟา ทีผ่ า นตัวตานทาน 2 โอหม ( 1 A)
8V 2υ
5V,2υ 1υ
2υ
วิธีทํา
2V,1υ
95
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
97. จากวงจรดังรูป แอมมิเตอรจะอานคาได เทาไร (4.2 แอมแปร)
3υ A
วิธีทํา
1υ
2υ
3V
6V
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦
ตอนที่ 8 กัลวานอมิเตอร แอมปมเิ ตอร โวลตมเิ ตอร และโอหมมิเตอร กัลวานอมิเตอร คือ เครื่องมือใชวัดปริมาณกระแสไฟฟา
1) ตองตอ กัลวานอมิเตอร แบบ...............เขากับตัวตานทานในวงจร 2) ตองนําซันต(R s) มาตอแบบ.................กับกัลวานอมิเตอร เพือ่ ลด ปริมาณ.....................ทีใ่ หผา นกัลวานอมิเตอรใหมปี ริมาณนอยลง 3) กัลวานอมิเตอร + ซันต เรียกวา ......................ใชวดั กระแสไฟฟา 96
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
98. แกลแวนอมิเตอรเครือ่ งหนึง่ ความตานทาน RG = 100 โอหม กระแสไฟฟาผานสูงสุด 10 ไมโครแอมแปร ถาตองการกระแสไฟฟา 210 ไมโครแอมแปร ผานตองใช ความตานทาน (5 ϖ ) Rs ขนาดเทาใดมาตอขนาน วิธที าํ
99(มช 32) แกลแวนอมิเตอรเครือ่ งหนึง่ ความตานทาน RG = 900 โอหม กระแสไฟฟาผาน สูงสุด 10 ไมโครแอมแปร ถาตองการกระแสไฟฟา 100 ไมโครแอมแปร ผานตองใช (ขอ ก) ความตานทาน Rs มีคา เทาไรตออยางไร ก. Rs = 100 โอหม ตอขนานกับแกลแวนอมิเตอร ข. Rs = 60 โอหม ตอขนานกับแกลแวนอมิเตอร ค. Rs = 100 โอหม ตออนุกรมกับแกลแวนอมิเตอร ง. Rs = 90 โอหม ตออนุกรมกับแกลแวนอมิเตอร วิธที าํ
100(มช 26) แอมปมเิ ตอรวดั กระแสได 1 mA ตองใชความตานทานซันต 10♠ ตอขนานกัลวานอมิเตอรซึ่งมีความไว 100 →A คาความตานทานของกัลวานมิเตอร(RG) มีคาเทาใด ก. 100♠ ข. 90♠ ค. 10♠ ง. 2♠ (ขอ ข) วิธที าํ
97
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
101(En 44/2) แกลแวนอมิเตอรตวั หนึง่ มีความตานทาน 20 โอหม อานไดเต็มสเกลเมือ่ ตอเขา กับความตางศักย 0.2 โวลต ถาตองการทําใหเปนแอมมิเตอรทอ่ี า นเต็มสเกลได 1 แอมแปร โดยตอตัวตานทานขนาน (หรือซันต) กับแกลแวนอมิเตอรน้ี ขณะทีแ่ อมมิเตอรอา นไดเต็ม สเกลกระแสทีผ่ า นซันตมคี า เทาใด 1. 0.01 A 2. 0.10 A 3. 0.90 A ง. 0.99 A (ขอ 4) วิธที าํ
การวัดความตางศักยไฟฟา 1) ตองตอ กัลวานอมิเตอร แบบ................กับตัวตานทานในวงจร 2) ตองนํามัลติพลายเออร (Rm) ซึ่งมีคามากๆ มาตอแบบ.............. กับกัลวานอมิเตอร เพือ่ ใหกระแสไหลมาหากัลวานอมิเตอร นอยๆ ทําใหเหลือกระแสไหลผานตัวตานทาน (R) ใกลเคียง กับกระแสเดิม จะทําใหวดั ความตางศักยไดใกลเคียงความจริง 3) กัลวานอมิเตอร + มัลติพลายเออร เรียกวา ..................... ใชวดั ความตางศักย
102(มช 27) การดัดแปลงกัลวานอมิเตอรเปนโวลต จะตองนําความตานทานมาตอรวมแบบใด ก. ซันตและความตานทานมีคา นอย ข. ซันตและความตานทานมีคา มาก ค. อนุกรมและความตานทานมีคา นอย ง. อนุกรมและความตานทานมีคา มาก (ขอ ง) 103 (มช 37) แกลแวนอมิเตอรเครือ่ งหนึง่ มีความตานทาน 1000 โอหม วัดกระแสไฟฟาสูงสุด 100 ไมโครแอมแปร จงหาขนาดของความตานทานทีน่ าํ มาตอกับแกลแวนอมิเตอรน้ี เพือ่ ดัดแปลงใหเปนโวลตมเิ ตอรทว่ี ดั ความตางศักยสงู สุด 1 โวลต (9000 ϖ) วิธที าํ
98
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
104(มช 44) แกลแวนอมิเตอรเครือ่ งหนึง่ มีความตานทาน 0.2 โอหม กระแสไฟฟาสูงสุดทีไ่ หล ผานไดมคี า 50 มิลลิแอมแปร ตองหาความตานทานเทาไร (โอหม) มาตอกับแกลแวนอ– มิเตอรน้ี เพือ่ ใหวดั ความตางศักยไดสงู สุด 100 มิลลิโวลต 1. 0.2 2. 1.8 3. 2 4. 2.4 (ขอ 2) วิธที าํ
การวัดความตานทาน โอหมมิเตอร (Ohmmeter) คือ เครือ่ งมือทีใ่ ชวดั ความตานทาน สวน ประกอบทีส่ าํ คัญของโอหมมิเตอร คือ แกลแวนอมิเตอร ตอกับตัวตานทาน แปรคา R0 และ เซลลไฟฟา E ดังรูป
G
E R0 x
Rx
y
เมือ่ ตองการวัดความตานทาน Rx ใดๆ ใหเอาขัว้ x และ y ไปตอทีป่ ลายตัวตานทานนัน้ ซึง่ จะมีผลใหกระแสไฟฟาผานโอหมมิเตอร ถา Rx มีคา มาก กระแสไฟฟาผานโอหมมิเตอร มีคา นอย เข็มจะเบนนอย แตถา Rx มีคา นอย กระแสไฟฟาผานโอหมมิเตอรมคี า มาก เข็มจะ เบนมาก แตถา นําปลาย x และ y แตะกัน ถือวาความตานทานเปนศูนย กระแสไฟฟาจะผาน โอหมมิเตอรมากทีส่ ดุ เข็มของโอหมมิเตอรจะเบนไดมากทีส่ ดุ ตําแหนงของเข็มขณะนีต้ อ งชี้ ศูนย ดังนัน้ สเกลของโอหมมิเตอร จะกลับกับแอมมิเตอร และโวลตมเิ ตอร 99
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
105. โอหมมิเตอรตวั หนึง่ ภายในมีเซลลไฟฟา ซึง่ มีแรงเคลือ่ นไฟฟา 3 โวลต และมีความตาน ทานภายใน 5 โอหม ตออนุกรมอยูก บั ตัวตานทานแปรคามีความตานทาน 250 โอหม และแกลแวนอมิเตอรมคี วามตานทาน 45 โอหม ก. ถาตอปลายทัง้ สองของโอหมมิเตอร กันโดยตรงจะมีกระแสไฟฟาผานแกลแวนอ(0.01 แอมแปร) มิเตอรเทาไร ข. ถาตอปลายทัง้ สองของโอหมมิเตอรเขากับตัวตานทานตัวหนึง่ ปรากฏวามีกระแสไฟ (300 โอหม) ฟาผาน 0.005 แอมแปร ตัวตานทานทีต่ อ มีความตานทานเทาไร วิธที าํ
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦
ตอนที่ 9 แมเหล็ก และ สนามแมเหล็ก สมบัตเิ บือ้ งตนของแมเหล็ก 1) แทงแมเหล็ก 1 แทงจะมี 2 ขัว้ คือ ขัว้ เหนือและขัว้ ใตเสมอ 2) ขัว้ แมเหล็กชนิดเดียวกันจะผลักกัน และขัว้ ตางกันจะดูดกันเสมอ 3) บริเวณรอบ ๆ แทงแมเหล็กซึง่ ปกติจะมีแรง ทางแมเหล็กแผออกมาตลอดเวลา บริเวณ โดยรอบแทงแมเหล็กนีเ้ รียก สนามแมเหล็ก สนามแมเหล็กจะเปนปริมาณเวกเตอร ซึง่ ภายนอกแทงแมเหล็ก จะมีทศิ ออกจากขัว้ เหนือ เขาหาขัว้ ใต และภายในแทงแมเหล็กจะมีทศิ จากขัว้ ใตไปหาขัว้ เหนือ 100
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
4) เสนทีเ่ ขียนแทนแรงทีแ่ มเหล็กแผออกมา เรียก เสนแรงแมเหล็ก 5) จํานวนเสนแรงแมเหล็ก เรียกวา ฟลักซ แมเหล็ก (∑) ซึง่ มีหนวยเปน เวเบอร เราสามารถคํานวณหา ฟลักซแมเหล็ก ซึง่ ตกบนพืน้ ทีร่ องรับหนึง่ ไดจากสมการ = BA sin ± เมือ่ = ฟลักซแมเหล็ก (เวเบอร) B = ความเขมสนามแมเหล็ก (เวเบอร/m2 , เทสลา) A = พืน้ ที่ (m2 ) ± = มุมระหวางสนามเมเหล็กกับพืน้ ทีร่ องรับ 106. จงวาดรูปเสนแรงแมเหล็กตอไปนี้ ใหสมบูรณ
N
S
107. ฟลักซแมเหล็ก คือ .................................................................... มีหนวยเปน ................... 108. ขดลวดพืน้ ที่ 10 x 10–4 m2 วางอยูใ นบริเวณทีม่ สี นามแมเหล็กขนาดสม่าํ เสมอ 10 เทสลา จงหาคาฟลักซแมเหล็กทีผ่ า นขดลวด เมือ่ ระนาบของขดลวดทํามุม 90o กับสนามแมเหล็ก (10–2)
วิธที าํ
109. จากขอทีผ่ า นมา จงหาคาฟลักซแมเหล็กทีผ่ า นขดลวด เมือ่ ระนาบของขดลวดทํามุม 30o กับสนามแมเหล็ก (5x10–3 ) วิธที าํ
101
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
110. จากขอทีผ่ า นมา จงหาคาฟลักซแมเหล็กทีผ่ า นขดลวด เมือ่ ระนาบของขดลวดทํามุม 0o (0 เวเบอร) กับสนามแมเหล็ก วิธที าํ
111(มช 34) กลองสีเ่ หลีย่ มซึง่ แตละดานมีพน้ื ทีเ่ ทากันหมดเทากับ 0.10 ตารางเมตร วางอยูใ น สนามแมเหล็กสม่าํ เสมอขนาด 5 เทสลา โดยทีท่ ศิ ทางของสนามแมเหล็กตัง้ ฉากกับระนาบ ของกลองดานใดดานหนึง่ ฟลักซสนามแมเหล็กทีผ่ า นกลองนีค้ อื (ขอ ข) ก. 0 Wb ข. 0.5 Wb ค. 1.0 Wb ง. 03 Wb วิธที าํ
112(En 43/1) ขดลวดของมอเตอรไฟฟามีพน้ื ทีห่ นาตัด 0.4 m2 วางอยูใ นสนามแมเหล็ก 2 เทสลา โดยมีแนวระนาบของขดลวดทํามุม 30o กับสนามแมเหล็กดังรูป จงคํานวณวา ฟลักซแมเหล็กทีผ่ า นขดลวดเทากับเทาไร 1. 1.0 Weber 2. 0.8 Weber 3. 0.6 Weber 4. 0.4 Weber (ขอ 4) วิธที าํ
⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦
102
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
ตอนที่ 10 แรงกระทําตออนุภาคไฟฟาซึง่ เคลือ่ นทีใ่ นสนามแมเหล็ก เมือ่ อิเลคตรอนหรือประจุลบใด ๆ เคลือ่ นทีต่ ดั สนามแมเหล็ก จะเกิดแรงกระทําตอประจุ ไฟฟานัน้ ซึง่ สามารถหาทิศของแรงกระทําตออิเลคตรอนนีไ้ ดโดยใชกฎมือซาย
113(มช 37) ถามีอเิ ลคตรอนวิง่ ตามแนวราบไปทางขวาผานสนามแมเหล็กขนาดสม่าํ เสมอซึง่ มี ทิศพุง ออกมาตัง้ ฉากกับระนาบของแผนกระดาษ แนวทางการเคลือ่ นทีข่ องอิเลคตรอน คือ 1. วิง่ ในแนวราบตามเดิม 2. เบีย่ งเบนจากแนวเดิมลงขางลาง 3. เบีย่ งเบนพุม ออกมาจากแผนกระดาษตามทิศของสนามแมเหล็ก (ขอ 4) 4. เบีย่ งเบนจากแนวเดิมขึน้ ขางบน วิธที าํ
103
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
สําหรับขนาดของแรงทีก่ ระทําตอประจุลบ เราสามารถหาคาไดจากสมการ F = qv B sin ± เมือ่ q = ประจุ (คูลอมบ) V = ความเร็วของประจุนน้ั (m/s) B = ความเขมสนามไฟฟา (เทสลา) ± = มุมระหวางสนามแมเหล็กกับทิศความเร็ว 114. ประจุไฟฟา –3.2 x10–19 คูลอมบ เคลือ่ นทีด่ ว ยความเร็ว 2.5 x 105 เมตรตอวินาที ผานเขาไปในบริเวณทีม่ สี นามแมเหล็กขนาด 1.2 เทสลา โดยทิศของความเร็วตัง้ ฉากกับ ทิศของสนามแมเหล็ก จงหาขนาดของแรงทีก่ ระทําตอประจุไฟฟานี้ (9.6 x 10–14 N ) วิธที าํ
ควรทราบเพิ่มเติมเกี่ยวกับแรงที่สนามแมเหล็กกระทําตอประจุไฟฟา
1) หากประจุบวกเคลือ่ นทีต่ ดั สนามแมเหล็ก ก็จะเกิดแรงกระทํา ตอประจุบวกนัน้ เชนกันเราสามารถหาขนาดของแรงกระทําได จากสมการ F = q v B sin ± (เหมือนแรงกระทําตอ e ) และหาทิศของแรงไดโดยใชกฎมือขวา ดังรูป 2) กรณีตอ ไปนี้ แรงกระทํามีคา เปนศูนย 2.1 q = 0 เชนกรณีทน่ี วิ ตรอนเคลือ่ นทีต่ ดั สนามแมเหล็ก 2.2 กรณีความเร็ว (V) มีคา เปนศูนย 2.3 กรณีทป่ี ระจุไฟฟาเคลือ่ นขนานกับทิศสนามแมเหล็ก กรณีน้ี ± = 0o จะได sin ± = sin 0o = 0 ทําใหแรงกระทํามีคา เปนศูนยเชนกัน
104
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
3) เมือ่ ประจุไฟฟาถูกแรงกระทําในสนามแมเหล็ก ประจุไฟฟานัน้ จะเคลือ่ นทีเ่ ปนรูปวงกลม ซึง่ หารัศมีไดจาก sin± R = m vqB หากประจุเคลื่อนที่ตั้งฉากกับสนามแมเหล็ก จะได sin90o R = m v qB นัน่ คือ R = mqBv เมือ่ m คือ มวลของประจุนน้ั (kg) หากประจุเคลื่อนที่เอียงทํามุมกับสนามแมเหล็ก ประจุนน้ั จะเคลือ่ นเปนเกลียวสปริง ดังรูป 115. โปรตอนตัวหนึง่ เขามาในสนามแมเหล็กขนาด 1.5 เทสลา ดวยความเร็ว 2x107 เมตร/วินาที โปรตอนเปนอนุภาคมีประจุไฟฟา 1.6 x 10–19 คูลอมบ จงคํานวณหาแรงทีส่ นามแมเหล็ก นีก้ ระทําตอโปรตรอนเมือ่ (ก. 2.4x10–12 N ข. 4.8x10–12 N) ก) โปรตอนทํามุม 30o กับสนามแมเหล็ก ข) โปรตอนทํามุมฉากกับสนามแมเหล็ก วิธที าํ
116(En 43/1) โปรตอนจากดวงอาทิตยเคลือ่ นทีล่ งหาผิวโลกในแนวดิง่ บริเวณเสนสูตรศูนยของ โลก ซึง่ มีสนามแมเหล็กโลกขนานกับผิวโลก โปรตอนจะเบนไปทางทิศใด
1. ทิศเหนือ
2. ทิศตะวันตก
3. ทิศใต
4. ทิศตะวันออก
(ขอ 4)
ตอบ
117(มช 27) สนามแมเหล็กจะไมมีผล ตอ ก. ประจุไฟฟาที่อยูนิ่ง ค. แมเหล็กถาวรทีอ่ ยูน ง่ิ
ข. ประจุไฟฟาที่เคลื่อนที่ ง. แมเหล็กถาวรทีเ่ คลือ่ นที่
ตอบ 105
(ขอ ก)
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
118(En 34) เมือ่ อิเลกตรอนเคลือ่ นทีผ่ า นบริเวณหนึง่ ซึง่ มีสนามกรณีใดทีค่ วามเร็วของอิเล็กตรอนไมเปลีย่ นแปลง 1. ขนานกับสนามแมเหล็ก 2. ขนานกับสนามไฟฟา (ขอ 1) 3. ตั้งฉากกับสนามแมเหล็ก 4. ตั้งฉากกับสนามไฟฟา ตอบ
119(En 41)อนุภาคแอลฟาและอนุภาคบีตาเคลือ่ นทีเ่ ขาไปในแนวขนานกับสนามแมเหล็ก B ที่มี คาสม่าํ เสมอดังรูป การเคลือ่ นทีใ่ นสนามแมเหล็กของอนุภาคทัง้ สองจะเปนอยางไร 1. เปนเสนตรง 2. เปนวงกลม โดยวิ่งวนคนละทางกัน 3. เปนวงกลม โดยวิ่งวนทางเดียวกัน 4. เปนรูปเกลียว (ขอ 1) ตอบ
120(มช 31) ยิงอิเล็กตรอนดวยความเร็ว 5.0x107 เมตร/วินาที เขาไปในทิศตั้งฉากกับ B จะมี แรงกระทําตออิเล็กตรอนดวยขนาดเทาไร ใน หนวยของนิวตัน (ขอ ก) ก. 2.8 x 10–14 ข. 0.7 x 10–10 ค 1.0 x 102 ง. 1.8 x 105 วิธที าํ
121(มช 31) จากขอทีผ่ า นมาอิเล็กตรอนจะมีการเคลือ่ นทีอ่ ยางไร
(ขอ ค)
ก. หยุดนิง่ กับทีเ่ นือ่ งจากแรงโนมถวง ข. เคลือ่ นทีเ่ ปนรูปพาราโบลา ค. เคลือ่ นทีเ่ ปนวงกลมในทิศตามเข็มนาฬิกา ง. เคลือ่ นทีเ่ ปนวงกลมในทิศทวนเข็มนาฬิกา ตอบ 106
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
122(มช 31) จากขอทีผ่ า นมารัศมีความโคงของการเคลือ่ นทีข่ องอิเล็กตรอนมีคา กีเ่ มตร (ขอ ง) ก. 8.31 x 10–55 ข. 3.94 x 10–22 ค. 2.78 x 10–10 ง. 8.13 x 10–2 วิธที าํ
123. อนุภาคดิวเทอรอนเคลือ่ นทีด่ ว ยความเร็ว 9.6 x 106 เมตรตอวินาที ในทิศทางที่ตั้งฉาก กับสนามแมเหล็กที่มีขนาด 0.4 เทสลา ทําใหอนุภาคดิวเทอรอนเคลือ่ นทีเ่ ปนวงกลม รัศมี 0.5 เมตร อัตราสวนระหวางประจุตอมวลของอนุภาคดิวเทอรอน จะมีคา กีค่ ลู อมบตอ กิโลกรัม 1. 2.1 x 10–8 2. 2.1 x 10–6 3. 4.8 x 105 4. 4.8 x 107 (ขอ 4) วิธที าํ
124. อิเล็กตรอนทีจ่ ดุ A ดังรูป มีความเร็ว(Vo) 107 m/s จงหา ก) ขนาดของความเขมสนามแมเหล็กที่ทําให อิเล็กตรอนเคลือ่ นทีจ่ าก A ไป B (1.14 x 10–3 เทสลา)
ข) เวลาทีใ่ ชในการเคลือ่ นทีจ่ าก A ไป B วิธที าํ
(1.57 x 10–8 วินาที)
107
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
125. ในเครือ่ งเรงอนุภาคบางแบบ อนุภาคจะถูกทําใหวิ่งเปนวงกลม โดยใชสนามแมเหล็กที่มี ทิศทางตัง้ ฉากกับแนวทีอ่ นุภาควิง่ ถาสนามแมเหล็กสม่ําเสมอขนาด B เทสลา และอนุภาค มีมวล m ประจุ q เวลาทีอ่ นุภาควิง่ แตละรอบจะตองเปนกีว่ นิ าที °q m °B 1. 2mB 2. 2° 3. 3qB 4. 2°mqB (ขอ 2) qB วิธที าํ
126. อิเล็กตรอนเคลือ่ นทีด่ ว ยความเร็ว 100 เมตร/วินาที เขาไปในสนามแมเหล็ก ซึ่งมีคา 0.1 เทสลา ในแนวตั้งฉากกับสนามแมเหล็กนั้น กินเวลากี่วินาที ทิศทางของการเคลือ่ นทีจ่ งึ จะ เบนไปจากเดิม 60o กําหนดใหมวลของอิเล็กตรอน = 9x10–31 กิโลกรัม 1. 0.5x10–12 2 6x10–11 3. 7x10–8 4. 8x10–9 (ขอ 2) วิธที าํ
127. อนุภาคมวล 0.5 กรัม มีประจุไฟฟา –2.5 x 10–8 คูลอมบ เคลือ่ นทีใ่ นแนวระดับดวย ความเร็วตน 6 x 104 m/s เขาไปในสนามแมเหล็ก แตยงั คงเคลือ่ นทีไ่ ปไดในแนวระดับ จงหาขนาดของสนามแมเหล็ก (3.33 เทสลา) วิธที าํ
108
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
ตอนที่ 11 สนามแมเหล็กทีเ่ กิดจากกระแสไฟฟาไหลในตัวนํา เออรเสตด นักฟสิกสชาวเดนมารค เปนผูค น พบวา เมือ่ ปลอย ใหกระแสไฟฟาไหลผานตัวนําจะเกิดสนามแมเหล็กขึ้นรอบ ๆ ตัวนํา ในทิศทางที่เราสามารถหาได โดยใชกฏมือขวาโดยใหใชมอื ขวาโดย ใชมือขวากําเสนลวดนั้น และใหชน้ี ว้ิ หัวแมมอื ไปตามทิศของกระแส จะไดวาทิศของสนามแมเหล็กจะไหลตามทิศสี่ ที่กําขดลวด สําหรับขนาดของสนามแมเหล็กหาจาก B = (2x10–7) RI เมือ่
B I R โปรดสังเกตุ
= สนามแมเหล็กเหนีย่ วนํารอบลวดโลหะตัวนํา (Tesla) = กระแสไฟฟา (A) = ระยะหางจากตัวนําถึงจุดที่วัดคาสนาม (m) ทิศของสนามแมเหล็กจะตั้งฉากกับทิศของกระแสไฟฟาเสมอ
128(มช 36) ถามีกระแสไหลในลวดตัวนําเสนตรงดังรูป จะมีอะไรเกิดขึน้ กับอนุภาคอิเลคตรอน ก. และ ข. ซึง่ กําลังเคลือ่ นทีข่ นานกับเสนลวดนีด้ ว ยอัตราเร็ว v (ขอ 1) 1. อิเลคตรอน ก และ ข เคลือ่ นทีเ่ ขาหาลวดตัวนํา 2. อิเลคตรอน ก และ ข เคลือ่ นทีอ่ อกจากลวดตัวนํา 3. อิเลคตรอน ก เคลือ่ นทีเ่ ขาหาลวดตัวนํา และ อิเลคตรอน ข เคลือ่ นทีอ่ อกหาง 4. อิเลคตรอน ก เคลื่อนที่ออกหางลวดตัวนํา และ อิเลคตรอน ข เคลื่อนที่เขาหาลวดตัวนํา 129(En42/1) AB เปนสวนของลวดตรงยาวมีกระแส I จาก A ไป B และมีอเิ ล็กตรอนประจุ –e กําลัง วิง่ ผานจุด C ดวยความเร็ว v ซึ่งมีทิศขนานกับ AB ดังรูป ขณะนัน้ อิเล็กตรอนมีความเรงตามขอใด 1. มีความเรงในทิศเขาหาเสน AB 2. มีความเรงในทิศออกจากเสน AB 3. มีความเรงในทิศขนานกับการเคลือ่ นที่ 4. ไมมคี วามเรง (ขอ 2) 109
http://www.pec9.com
Physics Online V
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
หากเราปลอยกระแสไฟฟาไหลวนเกลียวขดลวด จะเกิดสนามแมเหล็กไหลวนรอบเกลียวขดลวดนัน้ ดังแสดง ในรูป ทิศการไหลวนของสนามแมเหล็กนี้สามารถหาได โดยใชกฏมือขวา โดยเอามือขวากําขดลวดทัง้ เกลียว และ ใหนิ้วทั้งสี่วนตามกระแสไฟฟา หากหัวแมมือชี้ไปทางทิศใด สนามแมเหล็กจะวนออกขด ลวดทางดานนัน้ ลักษณะนี้จะทําใหขดลวดนี้เปนเสมือนแทงแมเหล็กแทงหนึ่ง โดยดานที่ หัวแมมอื ชีไ้ ปจะเปนขัว้ แมเหล็กเหนือ เพราะมีสนามแมเหล็กพุงออกดังกลาว ขดลวดที่มี กระแสไฟฟาไหลผานแลวกลายเปนเสมือนแทงแมเหล็กเชนนี้ เรียก ขดลวดโซลินอยด ⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦
ตอนที่ 12 แรงกระทําตอลวดทีม่ กี ระแสไหลผานในสนามแมเหล็ก หากเรามีเสนลวดวางอยูใ นสนามแมเหล็ก และมี กระแสไฟฟาไหลผาน จะเกิดแรงกระทําตอเสนลวดนัน้ เราสามารถหาทิศของแรงทีก่ ระทํานัน้ ได โดยใช กฏมือขวาดังแสดงในรูปภาพ และหาขนาดของแรงกระทํานั้นไดจากสมการ F = I L B sin ±
เมือ่ F I L ±
= = = =
แรงกระทําตอเสนลวดนัน้ (N) กระแสที่ไหลผาน (A) ความยาวของขดลวด (m) มุมระหวางทิศกระแสกับสนามแมเหล็ก
130. ลวดเสนหนึ่งยาว 5.0 เซนติเมตร มีกระแสไหล 4 แอมแปร วางอยูในสนามแมเหล็กขนาดสม่ําเสมอ 10–3 เทสลา โดยลวดเอียงทํามุม 30o กับสนามแม เหล็กดังรูป จงหาขนาดของแรงแมเหล็กทีก่ ระทํา ตอลวดเสนนี้ ( 1x10–4 นิวตัน) วิธที าํ 110
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
131(มช 36) ลวดเสนหนึ่งยาว 5 เมตร มีกระแสไหลผาน 4 แอมแปร วางอยูในสนามแมเหล็ก ขนาดสม่ําเสมอ 10–3 เทสลา โดยลวดทํามุมฉากกับสนามแมเหล็กขนาดของแรงที่กระทํา ตอลวดเปนกีน่ วิ ตัน (0.02 นิวตัน) วิธที าํ
132. เสนลวดตัวนํายาว 60 เซนติเมตร มีกระแสไฟฟาไหลผาน 10 แอมแปร และทํามุม 30o กับทิศของสนามแมเหล็กขนาด 1.5 เทสลา จงหา ก. ขนาดของแรงทีเ่ กิดขึน้ (4.5) (0.5 m/s2) ข. ถามีมวล 9 กิโลกรัม จงหาความเรง ค. ในเวลา 2 วินาที จะมีความเร็วเทาใด (1 m/s) วิธที าํ
133. แทงตัวนํายาว 10 เซนติเมตร มวล 0.05 กิโลกรัม มีกระแสไฟฟาผาน 25 แอมแปร เมือ่ นําไปไวในบริเวณที่มีสนามแมเหล็กขนาดสม่ําเสมอ ปรากฏวาแทงตัวนํานี้สามารถลอยนิ่ง อยูในสนามแมเหล็ก จงหาวาขนาดของสนามแมเหล็กมีคากี่เทสลา (ขอ 2) 1 2. 15 5. 11 1. 13 3. 17 4. 19 วิธที าํ
111
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
แรงกระทําระหวางลวดตัวนํา 2 เสนที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟาไหลผาน
กรณีทม่ี ลี วดตัวนํา 2 เสน ขนานกัน หากมีกระแสไฟฟาไหลไปในทางตรงกันขาม ลวดทั้ง 2 จะเกิดแรงผลักกัน หากมีกระแสไฟฟาไหลไปทางเดียวกัน ลวดทั้ง 2 จะเกิดแรงดูดกัน 134(En 44/1) สายไฟทีเ่ ดินในอาคารประกอบขึน้ ดวยลวดทองแดง 2 เสน หุมฉนวนและมี เปลือกหุมให 2 เสน รวมอยูด ว ยกันอีกชัน้ หนึง่ เมื่อมีการใชเครื่องไฟฟาในบาน ลวด 2 เสน จะมีแรงกระทําตอกันหรือไม และอยางไร 1. ไมมแี รงกระทําตอกัน เพราะมีฉนวนหุมแยกจากกันไมได 2. มีแรงกระทําตอกัน โดยผลักและดูดสลับกันเพราะเปนไฟฟากระแสสลับ 3. มีแรงกระทําตอกันและเปนแรงดูดเขาหากัน 4. มีแรงกระทําตอกันและเปนแรงผลักซึ่งกันและกัน (ขอ 4) แรงกระทําตอขดลวดทีอ่ ยูใ นสนามแมเหล็ก และมีกระแสไฟฟาไหลผาน
หากเรานําขดลวดไปไวในสนามแมเหล็ก แลวปลอย กระแสไฟฟาใหเขาไปไหลวนดังรูป จะพบวาแรง กระทําตอขดลวด 2 ขางจะมีทิศตรงกันขาม จะสง ผล ทําใหขดลวดนัน้ เกิดการหมุนตัวเราสามารถหา โมเมนตการหมุนของขดลวดนีไ้ ดจากสมการ M = N I A B cos ±
เมือ่ M N A B ± 112
= = = = =
โมเมนตของแรงคูค วบ (N.m) จํานวนรอบของขดลวด พืน้ ทีข่ องขดลวด (m2) ความเขมสนามแมเหล็ก (เทสลา) มุมระหวางระนาบพืน้ ที่ (A) กับ สนามแมเหล็ก (B)
Physics Online V
http://www.pec9.com
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
ควรจํา 1) โมเมนตสงู สุดเกิดเมือ่ A ขนานกับ B คือ ± = 0o 2) โมเมนตตาํ่ สุดเกิดเมือ่ A ตั้งฉากกับ B คือ ± = 90o เพราะ M = N I A B cos ± M = N I A B cos 90o M = N I A B (0) M= 0 135. ขดลวดตัวนํารูป พื้นที่ 10 cm2 วางอยูใ นบริเวณทีม่ สี นามแมเหล็ก 5 เทสลา ถาจํานวน ขดลวดตัวนําเทากับ 400 รอบ จงหาโมเมนตของแรงคูค วบทีเ่ กิดขึน้ เมือ่ ระนาบ ขดลวดทํา มุม 60o กับแนวสนามแมเหล็ก คาของกระแสที่ผานขดลวดเทากับ 6 แอมแปร (6 N.m) วิธที าํ
136(มช 36) ขดลวดวงกลมมีพื้นที่หนาตัด 60 ตารางเซนติเมตร มีขดลวดพันอยู 600 รอบ และ มีกระแสไหลผาน 1 แอมแปร วางไวในสนามแมเหล็กที่มีความเขม 1 เทสลา โมเมนต สูงสุดของขดลวดจะมีคา กีน่ วิ ตันเมตร (3.6 N.m) วิธที าํ
113
http://www.pec9.com
Physics Online V
บทที่ 16 ไฟฟาและแมเหล็ก (1)
มอเตอรกระแสตรง
จากหลักการณของขดลวดหมุนตัวในสนามแมเหล็กทีผ่ า นมา เราอาจนําไปสรางเปน มอเตอรกระแสตรงได แตอาจมีปญ หาเบือ้ งตนดังนี้ ปญหาที่ 1 เมื่อขดลวดหมุนไปไดครึ่งรอบสายไฟที่ตอกระแสเขาจะเกิดการไขวกันทําให กระแสไหลกลับดานกับตอนแรกสงผลใหขดลวดหมุนกลับไปกลับมาดังรูป วิธีแกคือ ใสวงแหวนครึ่งซีกสัมผัสกับแปลงขดลวดตัวนํา ดังรูป ปญหาที่ 2 เมือ่ ขดลวดหมุนตัวไป 1/4 รอบ ระนาบพื้นที่จะตั้งฉากกับสนามแมเหล็ก โมเมนตการหมุนจะมีคาเปน 0 ขดลวดจะหยุดหมุน
วิธีแกคือ ใสขดลวดเพิ่มเขาไปอีกในระนาบตั้งฉากกับขดลวดเดิม ดังรูป 137. ตามรูปมอเตอรจะหมุนอยางไร ก. จะหมุนกลับไปกลับมาจากตามเข็ม นาฬิกาแลวทวนเข็มนาฬิกา
ข. จะหมุนกลับไปกลับมา จากทวนเข็ม นาฬิกาแลวตามเข็มนาฬิกา ค. หมุนตามเข็มนาฬิกา ง. หยุดนิง่ ⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦
114
(ขอ ข)