ประจุบวก ประจุ ลบ แตก ต่างกัน อย่างไร

    ทาลิส ( Thales ) นักปราชญ์ชาวกรีกนาแท่งอาพันมาถูกกับผ้าขนสัตว์ แท่งอาพันสามารถดูดวัตถุเบาๆได้ เช่น ขนนก อานาจที่เกิดขึ้นนี้ได้ถูกเรียกว่า อานาจไฟฟ้า

            ความสามารถแสดงแรงดึงดูดต่อวัตถุต่าง ๆ ได้ อำนาจทางไฟฟ้าเรียกสั้น ๆ ว่า ไฟฟ้า ตรงกับภาษาอังกฤษว่า Electricity มาจากคาว่า Elektron ในภาษากรีก ซึ่งหมายถึงอาพันอาพัน ( Amber ) คือยางสนที่แข็งตัวจนเกือบกลายเป็นหิน มีลักษณะคล้ายพลาสติกโปร่งแสง มีสีน้าตาลแกมแดง สามารถขัดให้ขึ้นเงาได้ง่าย นิยมทาเป็นเครื่องประดับ มีมากในประเทศเยอรมัน และโปแลนด์ เกิดจากต้นสนทับถมกันจมดินจมทรายมานานนับพันนับหมื่นปี อาพันมีความแข็ง 6 ( เพชรซึ่งแข็งที่สุดมีความแข็ง 10 )

สาเหตุที่ทำให้วัตถุเกิดประจุไฟฟ้าอิสระย่อมทำได้  3  วิธี

1.  การขัดสีกันของวัตถุที่เหมาะสม  2  ชนิด  และประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนผิววัตถุคู่หนึ่ง ๆ จะเป็นประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันเสมอ  ได้มีการทำบัญชีของวัตถุที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตโดยการขัดสี  โดยเรียงตามลำดับการขัดสี ดังนี้

1.  ขนสัตว์                                                            11.  แก้วผิวขรุขระ

2.  ขนแกะ หรือผ้าสักหลาด                             12.  ผิวหนัง

3.  ไม้                                                                    13.  โลหะต่าง ๆ

4.  เชลแลค                                                           14.  ยางอินเดีย

5.  ยางสน                                                             15.  อำพัน

6.  ครั่ง                                                                  16.  กำมะถัน

7.  แก้วผิวเกลี้ยง                                                  17.  อิโบไนต์

8.  ผ้าฝ้าย หรือสำลี                                             18.  ยาง

9.  กระดาษ                                                          19.  ผ้าแพร ( Amalgamated )

10. ผ้าแพร                                                            20.  เซลล์ลูลอยด์

การขัดสีกันของวัตถุ  2  ชนิด  หลังการขัดสี

-  วัตถุหมายเลขน้อย  มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก

-  วัตถุหมายเลขมาก มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ

                2.  การเหนี่ยวนำ  ทำได้โดย  นำวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าอิสระอยู่แล้วมาทำการเหนี่ยวนำ  ซึ่งทำให้ตัวนำเกิดประจุอิสระด้วยการเหนี่ยวนำ  สรุปได้ว่า

                ก.  ประจุไฟฟ้าอิสระที่ตัวนำได้รับจะเป็นประจุไฟฟ้าชนิดตรงกันข้ามกับชนิดของประจุไฟฟ้าบนวัตถุที่ใช้                                             เหนี่ยวนำ

                ข.  วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าที่ใช้เป็นตัวเหนี่ยวนำไม่สูญเสียประจุไฟฟ้าไปเลย

                3.  การสัมผัส  โดยการนำวัตถุตัวนำอื่นที่มีประจุไฟฟ้าอิสระอยู่แล้วมาสัมผัสกับตัวนำที่เราต้องการ  จะให้เกิดประจุอิสระ  การกระทำเช่นนี้เกิดการถ่ายเทประจุเท่ากัน  ตามทฤษฎีอิเล็กตรอน  การถ่ายเทประจุไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน  การเกิดประจุไฟฟ้าอิสระด้วยการสัมผัส  สรุปได้ดังนี้

                ก.ประจุไฟฟ้าอิสระที่ตัวนำได้รับจะเป็นประจุชนิดเดียวกันกับชนิดของประจุไฟฟ้าบนตัวนำที่นำมาสัมผัสเสมอ

                ข.  เมื่อสัมผัสกันแล้วตัวนำทั้งสองจะมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน

                ค.  ประจุไฟฟ้ารวมทั้งหมดบนตัวนำทั้งสองภายหลังสัมผัสกันแล้วจะมีจำนวนเท่ากับประจุไฟฟ้าทั้งหมดก่อนสัมผัสกัน

                  ชนิดของประจุไฟฟ้า

                1.  ประจุไฟฟ้าบวก ( Positive charge )  คือ วัตถุที่ได้สูญเสียอิเล็กตรอนไป

                2. ประจุไฟฟ้าลบ ( Negative charge )  คือ วัตถุที่ได้รับอิเล็กตรอนเพิ่ม

          วัตถุที่มีจำนวนอิเล็กตรอนและโปรตอนเท่ากันจะไม่แสดงอำนาจทางไฟฟ้า เรียกว่า วัตถุที่เป็นกลาง            ทางไฟฟ้า

                ทฤษฎีที่ใช้ในปัจจุบัน คือทฤษฎีอิเล็กตรอน กล่าวว่า  วัตถุทุกชนิดย่อมประกอบอะตอม เป็นจำนวน

มากมาย  และแต่ละอะตอมประกอบอนุภาคมูลฐานหลายชนิด  เช่น  อิเล็กตรอน  โปรตอน  นิวตรอน  เป็น

องค์ประกอบที่สำคัญของอะตอม

                ปกติอะตอมของธาตุย่อมเป็นกลาง  คือ  ไม่แสดงอำนาจไฟฟ้า  อธิบายปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าจะอธิบายโดยใช้การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเป็นหลัก  โปรตอนหลุดจากนิวเคลียสได้ยาก  ส่วนอิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่หลุดออกจากนิวเคลียสได้ง่ายกว่า  เมื่ออิเล็กตรอนที่หลุดจากอะตอมใดที่เป็นกลาง  เข้าสู่อะตอมที่เป็นกลาง  อะตอมที่สูญเสียอิเล็กตรอนจึงจะแสดงอำนาจไฟฟ้าบวก  ส่วนอะตอมอื่นที่เป็นกลางเมื่อได้รับอิเล็กตรอนจะแสดงอำนาจไฟฟ้าลบ

        ชนิดของแรงระหว่างประจุไฟฟ้า

                1.  แรงระหว่างประจุไฟฟ้ามี  2  ชนิด  คือ  แรงดูดกับแรงผลัก

                2.  ประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันจะผลักกัน  ประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันจะดูดกัน

                3.  วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าจะดูดวัตถุที่เป็นกลางเสมอ

                4.  แรงกระทำบนวัตถุ  เป็นแรงต่างร่วม  คือ  แรงที่กระทำซึ่งกันและกัน  และมีค่าเท่ากันโดยไม่คำนึงถึงประจุทั้งสองเท่ากันหรือไม่ก็ตาม

กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า

วัตถุชิ้นหนึ่ง ๆ ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากมาย

อะตอม  ประกอบด้วย

      1.  นิวเคลียส  ประกอบด้วย

      -  โปรตอน  ประกอบอนุภาคที่มีประจุบวก

      -  นิวตรอน  ประกอบด้วยอนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า

2.             อิเล็กตรอน  ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ  เคลื่อนที่รอบนิวเคลียสด้วยพลังงานในการ

เคลื่อนที่ค่าหนึ่งและมีมวลน้อย  สามารถหลุดออกจากอะตอมหนึ่งไปสู่อะตอมหนึ่งได้

สรุป

                การทำให้วัตถุมีประจุไฟฟ้า  ไม่ใช่การสร้างประจุขึ้นใหม่  แต่เป็นเพียงการย้ายประจุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งเท่านั้น  โดยที่ผลรวมของประจุทั้งหมดของระบบที่พิจารณายังคงเท่าเดิม ซึ่งข้อสรุปนี้คือ กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า นั่นเอง

   ตัวนำและฉนวน  ( Conductor and Insulator )

               ตัวนำไฟฟ้า   คือ  วัตถุที่ยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปได้โดยสะดวก  เช่น  โลหะต่างๆ สารละลายของกรด เบส และเกลือ เป็นต้น

                ฉนวนไฟฟ้า  คือ  วัตถุที่ไม่ยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปโดยสะดวก หรือไม่ยอมให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านไป  เช่น   กระเบื้องเคลือบ  ยางอิโบไนต์ เป็นต้น