Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
แสง<br />
1. แสงเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟา มีคุณสมบัติของคลื่น คือ สะทอน หักเห แทรกสอด และเลี้ยวเบน<br />
2. การสะทอน เกิดเมื่อแสงกระทบตัวกั้นแลวเคลื่อนที่ยอนกลับสูตัวกลางเดิม<br />
2.1 กฎการสะทอน<br />
- รังสีตกกระทบ รังสีสะทอน และเสนแนวฉากอยูในระนาบเดียวกัน<br />
- มุมตกกระทบ = มุมสะทอน<br />
2.2 ภาพเกิดจากรังสีสะทอนตัดกัน ถาตัดจริงเกิดภาพจริง ถาเสมือนตัดกันเกิดภาพเสมือน<br />
2.3 ภาพจากกระจกเงาราบ<br />
- เปนภาพเสมือนเสมอ<br />
- ระยะภาพ = ระยะวัตถุ<br />
- กําลังขยายเปน 1<br />
2.4 ภาพจากกระจกเวา เปนไดทั้งภาพจริงและภาพเสมือน<br />
2.5 ภาพจากกระจกนูน เปนภาพเสมือนขนาดเล็กกวาวัตถุ<br />
2.6 ความสัมพันธระหวาง f, S และ S′ หาไดจาก<br />
f กระจกเวาเปน + กระจกนูนเปน -<br />
1<br />
f = 1 S + 1 S ระยะวัตถุเปน + เสมอ ยกเวนวัตถุเสมือน<br />
S′ S′ ระยะภาพจริงเปน + ระยะภาพเสมือนเปน -<br />
f = R 2 (หนากระจก) (หลังกระจก)<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (154) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
2.7 กําลังขยายหาไดจาก<br />
M = S S′ = y y′<br />
หรือ M = S - f f หรือ M = S′<br />
- f<br />
f<br />
3. การหักเห เกิดเมื่อแสงเคลื่อนที่ผาน 2 ตัวกลาง แลวมีอัตราเร็วเปลี่ยนไป<br />
n<br />
3.1 กฎของสเนลล<br />
2<br />
n =<br />
1<br />
1 v v sin θ<br />
=<br />
1 λ<br />
2 sin θ<br />
=<br />
1<br />
2 λ2<br />
3.2 ดรรชนีหักเหของตัวกลางใดๆ เปนคาที่บอกใหรูวาอัตราเร็วแสงในสุญญากาศเปนกี่เทาของอัตราเร็ว<br />
แสงในตัวกลางนั้น ตัวกลางใดที่คา n มาก อัตราเร็วแสงในตัวกลางนั้นจะมีคานอย<br />
3.3 การสะทอนกลับหมด เกิดเมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่อัตราเร็วของแสงนอยไปยังตัวกลางที่<br />
อัตราเร็วแสงมาก โดยมุมตกกระทบโตกวามุมวิกฤต (θ C )<br />
n<br />
sin θ C =<br />
2<br />
n1<br />
3.4 การกระจายแสง เกิดขึ้นเพราะอัตราเร็วของแสงในตัวกลางตางๆ มีคาไมเทากัน แสงที่มีความยาว<br />
คลื่นนอยจะหักเหไดมากกวาแสงที่มีความยาวคลื่นมาก<br />
3.5 เลนสมี 2 แบบ คือ เลนสนูน (รวมแสง) เลนสเวา (กระจายแสง)<br />
3.6 ภาพจากเลนสเกิดจากรังสีหักเหตัดกัน ตัดกันจริงเกิดภาพจริง เสมือนตัดกันเกิดภาพเสมือน<br />
3.7 ภาพจากเลนสนูน เปนภาพจริง (ขนาดใหญ เล็ก เทาวัตถุ) และภาพเสมือนขนาดใหญ<br />
3.8 ภาพจากเลนสเวา เปนภาพเสมือนขนาดเล็กกวาวัตถุ (ถามีเลนสเวาชิ้นเดียว)<br />
3.9 ภาพจากเลนสเวาและกระจกนูน สามารถเปนภาพจริงได ถามีอุปกรณทางแสงชิ้นอื่นที่ทําใหแสงที่<br />
ตกกระทบทั้งเลนสเวาและกระจกนูนเปนแสงลูเขาแลวตัดกันกอนจุดโฟกัสของทั้งเลนสเวาและกระจกนูน<br />
3.10 ความสัมพันธระหวาง f, S และ S′<br />
f เลนสนูนเปน + เลนสเวาเปน -<br />
1<br />
f = 1 S + 1 S ระยะวัตถุเปน + เสมอ ยกเวนวัตถุเสมือน<br />
S′ S′ ระยะภาพ, ภาพจริงเปน + ภาพเสมือนเปน -<br />
3.11 กําลังขยายหาไดจาก<br />
M = S′ S = y′ y = S - f f = S′<br />
- f<br />
f<br />
3.12 ความลึกปรากฏหาไดจาก<br />
ตา<br />
n n h′<br />
cos θวัตถุ<br />
=<br />
วัตถุ h cos θตา<br />
ถามองดิ่ง cos θ วัตถุ = cos θ ตา = 1 ดังนั้น<br />
ตา<br />
n n = h′<br />
วัตถุ h<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (155)
4. การแทรกสอด เมื่อแสงผานชองคูหรือเกรตติงจะแทรกสอดเกิดคลื่นนิ่ง ทําใหเกิดแถบมืดแถบสวาง<br />
4.1 เงื่อนไขแถบสวาง (A) d sin θ = nλ<br />
(ปฏิบัพ) dx (n = 0, 1, 2, ...)<br />
l<br />
= nλ<br />
⎛ ⎞<br />
4.2 เงื่อนไขแถบมืด (N) d sin θ = ⎜n - 1 ⎟<br />
⎝ 2<br />
λ<br />
(บัพ)<br />
⎠<br />
(n = 1, 2, 3, ...)<br />
dx ⎛ ⎞<br />
l<br />
= ⎜n - 1 ⎟<br />
⎝ 2<br />
λ ⎠<br />
4.3 การหา d ของเกรตติง ไดวา d = ความยาวของ<br />
จํานวนเสน<br />
เกรตติง<br />
4.4 เมื่อแสงขาวผานชองคูหรือเกรตติงจะแยกเปน spectrum โดยตรงกลางเปนแสงขาว<br />
4.5 เมื่อแสง 2 ความยาวคลื่น λ x และ λ y ผานชองคูหรือเกรตติงแลวเกิดการซอนทับของแถบสวาง<br />
จะไดวา<br />
n x λ x = n y λ y<br />
5. การเลี้ยวเบน เกิดเมื่อแสงผานชองเดียว โดยเมื่อความกวางของชอง (d) มากกวาความยาวคลื่น<br />
จะทําใหเกิดการแทรกสอดที่ใหคลื่นนิ่ง<br />
เงื่อนไขแถบมืด d sin θ = nλ<br />
dx (n = 1, 2, ...)<br />
l<br />
= nλ<br />
6. เปรียบเทียบลวดลายการแทรกสอดจากชองคูและชองเดี่ยว<br />
6.1 ความกวางของแถบสวาง (N - N)<br />
ชองคูทุกแถบกวางเทากัน = λ<br />
d l<br />
2 l<br />
ชองเดี่ยว แถบอื่นๆ กวาง<br />
λ l<br />
d แตแถบสวางกลางกวาง<br />
λ<br />
d<br />
6.2 ระยะหางของแถบสวาง (A - A)<br />
ชองคูทุกแถบหางกันเทากัน = λ<br />
d l<br />
ชองเดี่ยวทุกแถบหางกัน = λ d l ยกเวน A 0 - A 1 หาง d<br />
6.3 ความเขมของลวดลายการแทรกสอด<br />
ชองคู ทุกแถบเขมเทากัน<br />
ชองเดี่ยว แถบสวางกลางเขมที่สุด แถบถัดไปเขมนอยลงๆ<br />
7. ทัศนอุปกรณ<br />
7.1 แวนขยาย ทําจากเลนสนูน ใหภาพเสมือนขนาดใหญ<br />
7.2 กลองถายรูป ทําจากเลนสนูน ใหภาพจริงขนาดเล็กบนฟลม<br />
7.3 เครื่องฉายภาพนิ่ง ทําจากเลนสนูน ใหภาพจริงขนาดใหญบนฉาก<br />
f<br />
7.4 กลองโทรทรรศน ใชเลนสนูน 2 ตัว โดย f o > f e กําลังขยาย =<br />
o<br />
f ใหภาพขนาดใหญที่ระยะอนันต<br />
e<br />
7.5 กลองจุลทรรศน ใชเลนสนูน 2 ตัว โดย f o < f e กําลังขยาย = M o × M e ใหภาพสุดทายเปน<br />
ภาพเสมือนขนาดใหญ<br />
3λ<br />
l<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (156) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
8. สีทางแสง<br />
8.1 แมสีทางแสงมี 3 สี คือ แดง น้ําเงิน เขียว<br />
8.2 ถาผสมแสงบนฉากขาวจะไดแสงสีตางๆ ตามไดอะแกรม<br />
เหลือง<br />
แดง<br />
ขาว<br />
เขียว<br />
น้ําเงินแกมเขียว<br />
มวงแดง<br />
น้ําเงิน<br />
8.3 การเห็นวัตถุเปนสีตางๆ เกิดเมื่อมีแสงสีตางๆ ตกกระทบวัตถุแลววัตถุสะทอนหรือหักเหแสงที่มี<br />
ความถี่ตรงกับความถี่ของวัตถุนั้นออกมา<br />
แบบทดสอบ<br />
1. ภาพของวัตถุมีขนาดขยาย 3 เทา โดยภาพที่ไดในกระจกและวัตถุหางกัน 20 เซนติเมตร จงหาวากระจกนี้<br />
เปนกระจกชนิดใด มีความยาวโฟกัสเทาใด<br />
1) กระจกนูน ความยาวโฟกัส 3.75 cm 2) กระจกนูน ความยาวโฟกัส 7.5 cm<br />
3) กระจกเวา ความยาวโฟกัส 3.75 cm *4) กระจกเวา ความยาวโฟกัส 7.5 cm<br />
2. แสงตกตั้งฉากกับดาน AC ของปริซึมดังรูป ถาดาน AB ของปริซึมสัมผัสกับของเหลว ซึ่งมีดรรชนีหักเห 1.3<br />
จงหาความเร็วของแสงในปริซึมเพื่อทําใหเกิดการสะทอนกลับหมดบนดาน AB<br />
A<br />
C 30°<br />
ของเหลว<br />
B<br />
1) 1.2 × 10 8 m/s<br />
*2) 2.0 × 10 8 m/s<br />
3) 3.0 × 10 8 m/s<br />
4) 4.5 × 10 8 m/s<br />
3. เมื่อนําวัตถุไปวางหนาเลนสเปนระยะ 20 เซนติเมตร พบวาเกิดภาพเสมือนซึ่งมีขนาดลดลงเหลือ 5<br />
1 เทา<br />
ของขนาดวัตถุ ถามวาภาพกับวัตถุอยูหางกันเทาใด<br />
*1) 16 cm 2) 24 cm 3) 80 cm 4) 120 cm<br />
4. เลนสนูนบางมีความยาวโฟกัส 80 เซนติเมตร ถาวางเลนสนี้บนแทงพลาสติกใสรูปสี่เหลี่ยม เมื่อแสงอาทิตย<br />
สองลงในแนวดิ่ง แสงจะรวมกันเปนจุดซึ่งต่ํากวาผิวบนของแทงพลาสติกเทาใด ถาดรรชนีหักเหของพลาสติก<br />
เปน 1.5<br />
1) 53 cm 2) 80 cm<br />
*3) 120 cm 4) 125 cm<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (157)
5. เมื่อใหลําแสงขนานของแสงความยาวคลื่น λ ตกตั้งฉากกับสลิตคู ซึ่งมีระยะระหวางชองสลิตเปน d แลวเกิด<br />
ภาพการแทรกสอดบนฉากที่อยูหางสลิตเปนระยะ D จงหาระยะหางระหวางแถบสวางแถบแรกกับแถบมืดที่สาม<br />
1) λ d D<br />
*2) 3λ<br />
2d D<br />
3) 2λ d D<br />
4) 5λ<br />
2d D<br />
6. ริ้วสวางอันดับที่ 1 ของแสงความยาวคลื่น 440 นาโนเมตร กับ 580 นาโนเมตร บนฉากอยูหางกัน 1.12<br />
เซนติเมตร จงหาจํานวนชองตอเซนติเมตรของเกรตติง<br />
แสง<br />
เกรตติง<br />
λ = 580 nm 1<br />
2.00 m<br />
λ = 440 nm 2<br />
1.12 cm<br />
1) 40 *2) 400 3) 4000 4) 40000<br />
7. ฉายแสงสีแดง เขียว และน้ําเงินไปทับกันพอดีบนฉากสีดํา จะเห็นฉากเปนสีอะไร<br />
*1) ดํา 2) ขาว<br />
3) แดง 4) แลวแต ขึ้นอยูกับความเขมของแสงแตละสี<br />
8. ถาภาพการแทรกสอดจากสลิตคูที่ปรากฏบนฉากเปนดังรูป ฉากอยูหางจากสลิตเทากับ 1.20 เมตร ระยะระหวาง<br />
ชองสลิตเปน 0.24 มิลลิเมตร ความยาวคลื่นของแสงที่ใชเปนเทาใด<br />
15 mm<br />
ฉาก<br />
แถบสวาง<br />
1) 500 nm 2) 550 nm *3) 600 nm 4) 650 nm<br />
9. แวนขยายทําดวยเลนสนูนความยาวโฟกัส 10 เซนติเมตร ถาตองการใชสองดูวัตถุเพื่อใหเห็นวัตถุใหญขึ้น<br />
ควรวางวัตถุใหหางจากเลนสเทาใด<br />
*1) 7 cm 2) 14 cm 3) 21 cm 4) 28 cm<br />
10. วางวัตถุไวหนาเลนสนูนใหหางจากเลนส 150 เซนติเมตร เกิดภาพที่ระยะ 5 เซนติเมตร ดานหลังเลนส<br />
ถานําเลนสเวาวางหนาเลนสนูนใหหางจากเลนส 5 เซนติเมตร จะไดภาพของวัตถุที่อยูไกลมากอยูที่ตําแหนง<br />
5 เซนติเมตร หลังเลนสนูนเหมือนเดิม จงหาความยาวโฟกัสของเลนสเวานี้<br />
1) 35 cm 2) 75 cm *3) 145 cm 4) 150 cm<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (158) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
11. ลําแสงขนาน (ความยาวคลื่นเดี่ยว) ขนาดกวาง L ตกกระทบตั้งฉากกับดานหนึ่งของแทงแกวสามเหลี่ยมมุมฉาก<br />
(ดรรชนีหักเห n) ดังรูป เมื่อลําแสงหักเหออกจากแทงแกวทางดานตรงขามมุมฉากของปริซึม ลําแสงจะมี<br />
ขนาดกวางเทาใด<br />
L<br />
θ<br />
n<br />
1) L sin (n sin θ)<br />
*2) cos L<br />
θ<br />
- n2<br />
sin<br />
3) L cos (n sin θ)<br />
4) sin L<br />
θ<br />
- n2<br />
sin<br />
1 2 θ<br />
1 2 θ<br />
12. แสงจากดวงอาทิตยซึ่งเปนแสงไมโพลาโรซ เมื่อเดินทางกระทบโมเลกุลของอากาศในทองฟา จะเกิดการกระเจิง<br />
ออกรอบทิศทาง ดังรูป แสงกระเจิงทิศใดที่เปนแสงที่โพลาไรซมากที่สุด<br />
แสงอาทิตย<br />
โมเลกุลของอากาศ<br />
0°<br />
135° 90°<br />
45°<br />
1) 0° 2) 45° *3) 90° 4) 135°<br />
เฉลยละเอียด (บางขอ)<br />
3. เฉลย 1) 16 cm<br />
โจทยขอนี้เปนเรื่องเลนสและกระจกโคง<br />
โจทยกําหนดวา ภาพเปนภาพเสมือนที่มีขนาด 1 5 เทาของวัตถุ แสดงวาเลนสเปนเลนสเวา ซึ่งมี<br />
ระยะโฟกัสเปนลบ (เลนสนูนใหภาพเสมือนขนาดโตกวาวัตถุเสมอ)<br />
ดังนั้น จากสมการของกําลังขยาย<br />
m = - u v = 1 5 ; v = - 5 u = - 5 20 = -4 cm<br />
ในเลนสเวาภาพเสมือนอยูฝงเดียวกับวัตถุ<br />
ดังนั้นระยะระหวางภาพกับวัตถุเทากับ 20 - 4 = 16 เซนติเมตร<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (159)
4. เฉลย 3) 120 cm<br />
โจทยขอนี้เปนเรื่องเลนสและการหักเหที่ผิวราบ<br />
เมื่อแสงขนานผานเลนสจะเขารวมกันที่จุดโฟกัส<br />
f = 80 เซนติเมตร<br />
แตแสงจะหักเหเขาสูแทงพลาสติก โดยการหักเหเขาทําใหตกกระทบลึกลงไปเปนระยะทางลึก d<br />
θ 1<br />
θ 1<br />
θ 2<br />
x<br />
θ 1<br />
f = 80 เซนติเมตร<br />
จุดที่แสงมารวมถาไมมีพลาสติก<br />
d<br />
θ 2<br />
จุดที่แสงหักเหจากผิวพลาสติกมาตัด<br />
x = f tan θ 1<br />
x = d tan θ 2<br />
d tan θ<br />
f =<br />
1<br />
tan θ2<br />
sin θ<br />
~<br />
1<br />
sin θ2<br />
จากกฎของสเนลล n 1 sin θ 1 = n 2 sin θ 2<br />
n 1 = 1, n 2 = 1.5 ; sin θ 1 = 1.5 sin θ 2<br />
sin θ1<br />
sin θ<br />
= 1.5<br />
2<br />
ดังนั้น d f ~ 1.5<br />
d = 1.5 f<br />
d = 1.5 × 80<br />
= 120 เซนติเมตร<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (160) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
5. เฉลย 2)<br />
3λ D 2d<br />
หาตําแหนง A 1 จาก<br />
หาตําแหนง N 3 จาก<br />
dx<br />
l<br />
= nλ<br />
x 1 =<br />
dx<br />
l<br />
=<br />
x 2 =<br />
∴ x 2 - x 1 =<br />
6. เฉลย 2) 400<br />
โจทยขอนี้อยูในเรื่องเกรตติงเลี้ยวเบน<br />
โจทยกําหนด<br />
ริ้วสวางอันดับที่ 1 n = 1<br />
ระยะระหวางเกรตติงถึงฉาก<br />
λ d l<br />
...(1)<br />
⎛ ⎞<br />
⎜n - 1 ⎟ λ ⎠<br />
⎝ 2<br />
5λ l<br />
2d<br />
...(2)<br />
5λ l<br />
2d -<br />
λ l<br />
d<br />
= 3λ<br />
l<br />
2d<br />
λ 1 = 440 nm = 4.4 × 10 -7 m<br />
λ 2 = 580 mm = 5.8 × 10 -7 m<br />
∴ L = 2.0 เมตร<br />
x 2 - x 1 = 1.12 cm = 1.12 × 10 -2 m<br />
สําหรับ λ 1<br />
d L<br />
x 1<br />
= nλ1<br />
สําหรับ λ2<br />
x<br />
d 2<br />
L = nλ2<br />
⎛<br />
d<br />
⎞<br />
⎜ 2 -<br />
⎟<br />
⎝ L x 1<br />
⎠<br />
= n(λ2 - λ1)<br />
d<br />
(1.12 × 10-<br />
2<br />
m)<br />
(2 m) = (1)(5.8 - 4.4) × 10 -7<br />
d(0.56 × 10 -2 ) = 1.4 × 10 -7 m<br />
d = 1.4<br />
0.56<br />
× 10 -5<br />
d = 140<br />
56<br />
× 10 -5 = 2.5 × 10 -5 m<br />
d = 2.5 × 10 -5 m = 2.5 × 10 -3 cm<br />
จํานวนเสนตอความยาว N = d 1<br />
= 1<br />
× - 3<br />
เสน/เซนติเมตร<br />
2.5 10<br />
N = 1000<br />
2.5 = 1000 4<br />
2.5<br />
× × 4 = 4000<br />
10<br />
N = 400 เสน/เซนติเมตร<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (161)
ไฟฟาสถิต<br />
1. ประจุไฟฟา มี 2 ชนิด คือ ประจุบวกและประจุลบ ประจุเหมือนกันจะผลักกัน ประจุตางกันจะดูดกัน<br />
2. แรงระหวางประจุ หาไดจาก<br />
kQ<br />
F = 1 Q<br />
2 2<br />
R<br />
R คือ ระยะหางของจุดประจุทั้งสองซึ่งวัดจากจุดศูนยกลางถึงจุดศูนยกลาง<br />
3. สนามไฟฟา (E) เปนแรงที่จุดประจุกระทํากับประจุทดสอบ +1 คูลอมบ<br />
3.1 คาสนามไฟฟา หาไดจาก<br />
3.2 จุดสะเทิน คือ จุดที่สนามไฟฟาเปนศูนย<br />
3.3 คาสนามไฟฟาในทรงกลมเปนศูนย<br />
E = kQ<br />
R2<br />
3.4 ความสัมพันธระหวางแรงและสนามไฟฟาไดวา<br />
เปนปริมาณเวกเตอร<br />
เปนปริมาณเวกเตอร<br />
F = qE q คือ ประจุที่อยูในสนามไฟฟา<br />
F เปนปริมาณเวกเตอร<br />
ทิศของ F จะเหมือน E ถา q เปนประจุ +<br />
ทิศของ F จะตรงขาม E ถา q เปนประจุ -<br />
4. ศักยไฟฟา (V A ) คือ งานในการนําประจุ +1 คูลอมบ จากอนันตมาจุดนั้น<br />
4.1 ศักยไฟฟา หาไดจาก<br />
V A =<br />
4.2 ศักยไฟฟาในทรงกลมเทากับศักยไฟฟาที่ผิว<br />
R kQ เปนปริมาณสเกลาร ตองคิดเครื่องหมาย<br />
A<br />
ประจุ Q ดวย<br />
5. พลังงานศักยไฟฟา (W A , E PA ) คือ งานในการนําประจุ q คูลอมบ จากอนันตมา ณ ตําแหนงนั้นๆ<br />
พลังงานศักยไฟฟา<br />
W A = qV A คิดเครื่องหมาย q ดวย<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (162) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
6. ความตางศักยไฟฟา (V AB ) คือ งานในการนําประจุ +1 คูลอมบ จากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่ง<br />
ความตางศักย หาไดจาก<br />
V AB = V A - V B<br />
V ตอนหลัง - V ตอนแรก<br />
7. ความสัมพันธระหวางความตางศักยไฟฟาและสนามไฟฟาในสนามสม่ําเสมอ ไดวา<br />
V = Ed<br />
โดย E ตองขนานกับ d<br />
8. กฎทรงพลังงาน เมื่อไมมีแรงภายนอกไปเกี่ยวของจะไดวา ผลรวมของพลังงานศักยและพลังงานจลน<br />
ทุกจุดมีคาคงตัว<br />
q(V A - V B ) = E kB - E kA<br />
9. ตัวเก็บประจุ มี 2 แบบ คือ ตัวเก็บประจุทรงกลมและแผนโลหะขนาน<br />
9.1 ความจุของตัวเก็บประจุทรงกลม<br />
C =<br />
9.2 ความจุของตัวเก็บประจุแผนโลหะขนาน<br />
V Q<br />
ผิว<br />
C = k a a คือ รัศมีทรงกลม<br />
C =<br />
V Q<br />
ระหวางแผ น<br />
9.3 การตอตัวเก็บประจุมี 2 แบบ คือ อนุกรมและขนาน<br />
- แบบอนุกรม Q รวม = Q 1 = Q 2 = Q 3<br />
V รวม = V 1 + V 2 + V 3<br />
C 1 =<br />
รวม<br />
C 1 +<br />
1<br />
C 1 +<br />
2<br />
- แบบขนาน V รวม = V 1 = V 2 = V 3<br />
Q รวม = Q 1 + Q 2 + Q 3<br />
C รวม = C 1 + C 2 + C 3<br />
9.4 พลังงานที่สะสมในตัวเก็บประจุ หาไดจาก<br />
C 1<br />
3<br />
W = 2 1 QV = 2<br />
1 CV 2 = 2<br />
1 C<br />
Q 2<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (163)
แบบทดสอบ<br />
1. ทรงกลมเล็กๆ สองลูกมีมวลเทากันเทากับ m มีประจุไฟฟา Q เทากัน แขวนไวดวยเชือกยาว l เชือกทั้ง<br />
สองกางออกเปนมุม 2θ โดย θ เปนมุมเล็กมาก ทรงกลมทั้งสองหางกันเปนระยะ x ระยะ x มีคาเทาใด<br />
(k คือ คาคงตัวทางไฟฟา)<br />
*1)<br />
3)<br />
2<br />
1/3<br />
⎛ ⎞<br />
⎜ 2kQ l mg 2)<br />
⎝<br />
2<br />
⎟ ⎟<br />
⎠<br />
1/3<br />
⎛ ⎞<br />
⎜ kQ l mg 4)<br />
⎝<br />
⎟ ⎟<br />
⎠<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎞<br />
mg ⎟<br />
⎟<br />
l ⎠<br />
2kQ 2<br />
⎛ ⎞<br />
⎜ mg ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ l ⎠<br />
x<br />
2. หยดน้ํามันรัศมี r ลอยนิ่งในสนามไฟฟา E ที่มีทิศดิ่งลง ประจุไฟฟาในหยดน้ํามันมีคาเทาใด กําหนดใหหยด<br />
น้ํามันมีความหนาแนน ρ<br />
1) + 3<br />
4<br />
l<br />
πR3 ρ<br />
E g<br />
2θ<br />
l<br />
*2) - 3<br />
4<br />
πR3 ρ<br />
E g<br />
3) + 4<br />
3<br />
kQ 2<br />
RE<br />
3ρ<br />
4) - 3<br />
π g 4<br />
1/3<br />
1/3<br />
E<br />
πR3ρ<br />
g<br />
3. ประจุขนาด 3 × 10 -8 คูลอมบ วางที่จุด B ซึ่งหางจากจุด A เปนระยะทาง 25 เซนติเมตร จะตองวางประจุ<br />
ที่เหมาะสมหางจาก A เปนระยะทางเทาใดจึงจะทําใหทุกๆ จุดบนผิวทรงกลมรัศมี 20 เซนติเมตร ที่มี<br />
ศูนยกลางที่จุด A มีคาเปนศูนย<br />
1) 12 cm *2) 16 cm 3) 20 cm 4) 24 cm<br />
4. จากรูป ถาตัวเก็บประจุ A มีประจุ 2 ไมโครคูลอมบ จงหาพลังงานไฟฟาสะสมในตัวเก็บประจุ B<br />
A 1 µ F<br />
B<br />
1) 2 × 10 -6 J 2) 3 × 10 -6 J 3) 4 × 10 -6 J *4) 6 × 10 -6 J<br />
5. ทรงกลมตัวนํารัศมี 10 เซนติเมตร มีประจุ 1 ไมโครคูลอมบ ศักยไฟฟาที่ระยะ 5 เซนติเมตรจากจุด<br />
ศูนยกลางภายในทรงกลมเปนเทาใด<br />
1) 0 V 2) 9 × 10 3 V *3) 9 × 10 4 V 4) 1.8 × 10 5 V<br />
6. ตัวเก็บประจุ C 1 เทากับ 5 ไมโครฟารัด และ C 2 เทากับ 10 ไมโครฟารัด เดิมไมมีประจุอยูเลย ตอเปนวงจร<br />
ดังรูป ตอนแรกโยก S ไปแตะ A จนเกิดสมดุลทางไฟฟา จากนั้นโยก S ไปทาง B พลังงานที่สะสมใน C 2<br />
เปนเทาใด A S B<br />
15 V<br />
C1<br />
C2<br />
3 µ F<br />
1) 25 µJ 2) 50 µJ<br />
3) 100 µJ *4) 125 µJ<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (164) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
7. จุดประจุ A ขนาด 15 ไมโครคูลอมบ อยูบนแกน Y ณ ตําแหนง y = -3.0 เมตร ในขณะที่จุดประจุ B ขนาด<br />
-4 ไมโครคูลอมบ อยูบนแกน X ณ ตําแหนง x = 2.0 เมตร จงหาวาจะตองใชพลังงานเทาใด ในการยาย<br />
ประจุ +2 ไมโครคูลอมบ จากระยะอนันตมาไวยังจุดกําเนิดพิกัดฉากนี้<br />
1) -27 mJ *2) 54 mJ 3) -63 mJ 4) 63 mJ<br />
8. อนุภาคโปรตอนเคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามไฟฟาสม่ําเสมอขนาด 50000 นิวตันตอคูลอมบ จาก A ไป B ดังรูป<br />
ถาการเคลื่อนที่ในลักษณะนี้ทําใหอนุภาคโปรตอนดังกลาวมีพลังงานจลนเปลี่ยนไป 2 × 10 -15 จูล จงหา<br />
ระยะทางจาก A ไป B<br />
*1) 0.25 m 2) 0.5 m 3) 0.75 m 4) 1.0 m<br />
9. มีประจุกระจายสม่ําเสมอบนแผนพลาสติกขนาดใหญ ทําใหเม็ดโฟมมวล m มีประจุ q ที่แขวนดวยดายที่เปน<br />
ฉนวนไฟฟาจากแผนพลาสติกกางออกทํามุม α กับแผนพลาสติก แสดงวาเม็ดโฟมอยูในสนามไฟฟาที่มีคาเทาใด<br />
α<br />
1)<br />
mg<br />
q sin α *2) mg q<br />
tan α 3) mgq sin α 4) mgq tan α<br />
10. แผนโลหะขนานสองแผน วางหางกันสม่ําเสมอเปนระยะ d แตละแผนมีประจุไฟฟาชนิดตรงกันขามเปน +Q<br />
และ -Q ถาอนุภาคมวล m มีประจุไฟฟา -2q หลุดออกจากแผนลบและวิ่งดวยความเรง 3g ไปยังแผนบวก<br />
แผนโลหะทั้งสองมีความตางศักยไฟฟาเทาใด<br />
1) 2 q<br />
3 mgd 2)<br />
mg<br />
2 3 qd 3) 2 mgd<br />
3 q *4) mgd<br />
2 3 q<br />
11. อิเล็กตรอนมีมวล m e มีประจุ -e ถูกปลอยจากจุด A (จากหยุดนิ่ง) ภายใตสนามไฟฟาสม่ําเสมอ E ใน<br />
สุญญากาศขณะที่อิเล็กตรอนผานจุด B มีความเร็ว v จงหาวาความตางศักยไฟฟาระหวางจุด A และ B<br />
เปนเทาใด<br />
1) eE 2) 0.5 m e v 2 3) 0.5 m e v 2 e *4) 0.5 m<br />
e v 2<br />
e<br />
12. แผนโลหะคูขนาน มีสนามไฟฟาสม่ําเสมอ E ทิศดังรูป ถามีไอออนมวล m ประจุ +Q หลุดจากแผน A ดวย<br />
อัตราเร็วตนนอยมาก ไอออนจะถึงแผน B ที่ระยะหาง d จากแผน A ดวยอัตราเร็วเทาใด<br />
1) 2m<br />
แผน A แผน B<br />
QEd<br />
E<br />
+ -<br />
2) m<br />
+ -<br />
2QEd<br />
+ -<br />
3) QEd 2m<br />
+ -<br />
*4) 2QEd<br />
m<br />
d<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (165)
เฉลยละเอียด (บางขอ)<br />
1. เฉลย 1)<br />
2. เฉลย 2) - 3<br />
4<br />
2<br />
2kQ<br />
mg<br />
⎛<br />
⎜ l<br />
⎝<br />
T cos θ<br />
F<br />
E<br />
θ<br />
Q<br />
mg<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
1/3<br />
l θ<br />
T<br />
πR3 ρ<br />
E g<br />
T sin θ<br />
x<br />
qE<br />
mg<br />
Q<br />
คิดที่ทรงกลมใดทรงกลมหนึ่ง<br />
T cos θ = mg ...(1)<br />
T sin θ = kQ<br />
2<br />
x2<br />
...(2)<br />
tan θ = kQ<br />
2<br />
mgx2<br />
θ เล็กๆ ∴ tan θ = sin θ<br />
2 x l<br />
= kQ<br />
2<br />
2<br />
mgx<br />
x 3 = kQ 2<br />
⋅<br />
mg 2<br />
x =<br />
2<br />
2kQ<br />
mg<br />
l<br />
⎛<br />
⎜ l<br />
⎝<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
1/3<br />
หยดน้ํามันลอยนิ่ง<br />
qE = mg<br />
q =<br />
mg<br />
E<br />
จาก ρ = m V<br />
∴ q =<br />
ρV<br />
E g<br />
∴ q = ρ 3 4 πR3<br />
E g<br />
โดย q เปนประจุ - Q ทิศ F ตรงขาม E<br />
ดังนั้น q = - 4 πR3 ρ<br />
3 E g<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (166) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
3. เฉลย 2) 16 cm<br />
D<br />
A<br />
-Q C<br />
25<br />
×<br />
10<br />
-2<br />
3<br />
B<br />
4. เฉลย 4) 6 × 10 -6 J<br />
โจทยขอนี้เปนเรื่องความจุไฟฟา<br />
×<br />
10<br />
-8<br />
ใหวางประจุ -Q หาง A เปนระยะ x cm แลวทุกจุดบนเสน<br />
รอบวงจะมีศักยไฟฟาเปน 0<br />
คิดที่ C ; V C = 0<br />
k3 × 10-<br />
8<br />
5 × 10-<br />
2<br />
= kQ<br />
(20 - x) × 10-<br />
2<br />
...(1)<br />
คิดที่ D ; V D = 0<br />
k3 10-<br />
8<br />
kQ ...(2)<br />
(1)<br />
(2)<br />
∴<br />
×<br />
×<br />
-2<br />
=<br />
×<br />
-2<br />
+<br />
45 10 (20 x)<br />
; 9 = 20 + x<br />
20 - x = 16 cm<br />
A<br />
B<br />
1 µ F<br />
3 µ F<br />
เนื่องจากไมมีกระแสไหลในวงจร ความตางศักยครอม A และ B ตองมีคาเทากัน<br />
Q<br />
C A =<br />
A<br />
VA<br />
จากโจทย Q A = 2 µC<br />
= 2 × 10 -6 C<br />
Q<br />
ดังนั้น V A =<br />
A<br />
C = 2 × 10-<br />
6<br />
A 1 × 10-<br />
6<br />
= 2 Volt<br />
V B = V A = 2 Volt<br />
Q<br />
V B =<br />
B<br />
CB<br />
Q B = C B V B<br />
= (3 × 10 -6 F)(2 Volt)<br />
Q B = 6 × 10 -6 C = 6 µC<br />
ดังนั้นพลังงานสะสมในตัวจุ B<br />
U B = 1 2<br />
2 C B V B = 2C Q B<br />
B<br />
= 1 2 (3 × 10 -6 F)(2 Volt) 2<br />
= 6 × 10 -6 J = 6 µJ<br />
2<br />
10<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (167)
5. เฉลย 3) 9 × 10 4 V<br />
โจทยขอนี้เปนเรื่องศักยไฟฟา<br />
ขอสังเกต ศักยไฟฟาภายในทรงกลมตัวนํา จะมีคาเทากับศักยไฟฟาที่ผิวของทรงกลม<br />
โจทยกําหนด<br />
R = 10 cm<br />
r = 5 cm<br />
Q = 1 µC = 1 × 10 -6 C<br />
V = KQ R<br />
=<br />
(8.99 × 109<br />
N⋅m2/C2)(1<br />
× 10-<br />
6<br />
C)<br />
(10 × 10-<br />
2<br />
m)<br />
V = 9 × 10 4 J/C = 9 × 10 4 Volt<br />
6. เฉลย 4) 125 µJ<br />
15 V<br />
A<br />
C 1 = 5 µ F<br />
เมื่อเลื่อน S ไปทาง A จนสมดุลทางไฟฟาที่ C 1 จะมีความตางศักย<br />
15 Volt<br />
B<br />
C 1 µ<br />
V′<br />
Q ′ 1<br />
= 5 F C 2 = 10 µ F<br />
V′<br />
Q ′ 2<br />
เมื่อโยก S ไปทาง B จะมีการถายโอนประจุจาก C 1 ไป C 2 หยุด<br />
ถายโอนเมื่อความตางศักยเปน V′<br />
ไดวา Q รวมกอนตอ = Q รวมหลังตอ<br />
C 1 V = C 1 V′ + C 2 V′<br />
5 × 15 = 5V′ + 10V′<br />
V′ = 5 โวลต<br />
W ที่สะสมใน C 2 = 1 2 C 2 V′ 2<br />
= 2 1 × 10 × 25 = 125 µJ<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (168) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
ไฟฟากระแส<br />
1. กระแสไฟฟา (I) คือ จํานวนประจุบวกที่ผานพื้นหนาตัดหนึ่งใน 1 หนวยเวลา<br />
หา I ไดจาก - I = Q t<br />
- I = nevA<br />
2. ความตานทาน (R) ของลวดตัวนํา<br />
หา R ไดจาก R = ρ<br />
A l<br />
3. กฎของโอหม<br />
เมื่อมีกระแสไฟฟาผานความตานทาน ไดวาอัตราสวนระหวางกระแสที่ผานและความตางศักยของตัว<br />
ตานทานมีคาคงที่<br />
V I = R 1 หรือ V = IR<br />
V = IR หมายถึง งานที่ +1 คูลอมบเสียใหแกตัวตานทาน<br />
4. การตอตัวตานทาน ทําได 2 แบบ คือ ตออนุกรมและตอขนาน<br />
4.1 ตออนุกรม I รวม = I 1 = I 2 = I 3<br />
V รวม = V 1 + V 2 + V 3<br />
R รวม = R 1 + R 2 + R 3<br />
4.2 ตอขนาน I รวม = I 1 + I 2 + I 3<br />
V รวม = V = V 2 = V 3<br />
R 1 =<br />
รวม R 1 +<br />
1 R 1 +<br />
2 R 1 → R<br />
3 รวม มีคานอยกวา R แถวที่นอยที่สุด<br />
R<br />
→ R =<br />
1R2<br />
R + R<br />
→ ในกรณีที่มี 2 ตัว<br />
5. แรงเคลื่อนไฟฟา (E) คือ งานที่เซลลไฟฟาจายใหแกประจุ +1C ในการเคลื่อนครบวงจร<br />
หาไดจาก E = IR + Ir → I = R E + r<br />
6. การตอเซลลไฟฟา มีการตอ 2 แบบ คือ การตออนุกรมและการตอขนาน<br />
การตออนุกรม<br />
- E รวม<br />
- r รวมกัน<br />
ถาตอถูกขั้ว E รวม = E 1 + E 2 + ...<br />
ถาตอผิดขั้ว E รวม = ΣE ถูก - ΣE ผิด<br />
1<br />
2<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (169)
7. การหาความตางศักย หาไดจาก<br />
V AB = ΣIR - ΣE → E ทิศตาม I เปน +, E ทิศสวน I เปน -<br />
โดยคิดกระแสจาก A ไป B<br />
8. พลังงานไฟฟาของตัวตานทาน (W) คือ งานที่ความตานทานไดทั้งหมด<br />
- หา W ไดจาก W = QV<br />
= ItV<br />
= I 2 Rt<br />
= V2<br />
R t<br />
9. กําลังไฟฟาของตัวตานทาน (P) คือ งานไฟฟาที่ถูกเปลี่ยนไปในหนึ่งหนวยเวลา<br />
- หา P ไดจาก P = t W<br />
= IV<br />
= I 2 R<br />
= V2<br />
R<br />
- เครื่องใชไฟฟาจะกําหนดคา P ที่ใชกับ V มาให ถาใชกับ V ที่เปลี่ยนไป คา P ก็จะเปลี่ยน I จะ<br />
เปลี่ยนแต R คงตัว<br />
10. การคิดคาไฟ คิดจากพลังงานไฟฟาที่ใชมีหนวยเปนหนวย (unit) ซึ่งคือ กิโลวัตต ⋅ ชั่วโมง<br />
หาจํานวนยูนิตไดจาก จํานวนยูนิต = วัตต<br />
1000<br />
× ชั่วโมง<br />
11. มิเตอร มี 3 แบบ คือ แอมมิเตอร โวลตมิเตอร และโอหมมิเตอร ซึ่งดัดแปลงมาจากกัลวานอมิเตอร<br />
11.1 แอมมิเตอร วัด I<br />
- วิธีทําตอความตานทานนอยๆ (Shunt) แบบขนานกับกัลวานอมิเตอร<br />
I G R G = I S R S<br />
- วิธีใชตอ A แบบอนุกรมกับวงจร<br />
11.2 โวลตมิเตอร วัด V<br />
- วิธีทําตอความตานทานมากๆ กับกัลวานอมิเตอร<br />
V ที่อาน = V G + V R<br />
- วิธีใชตอ V แบบขนานกับจุด 2 จุด<br />
11.3 โอหมมิเตอร วัด R<br />
- วิธีใชตอ R ที่ตองการวัดเขากับโอหมมิเตอร<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (170) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
แบบทดสอบ<br />
1. กระแสไฟฟา I ที่ผานเสนลวดเสนหนึ่งสัมพันธกับเวลาดังกราฟ จงหาปริมาณประจุไฟฟาทั้งหมดที่ผานพื้นที่<br />
หนาตัดของเสนลวดโลหะนี้ ในชวงเวลา 0 ถึง 10 วินาที<br />
I (A)<br />
1) 5.0 C<br />
1.5<br />
2) 6.25 C<br />
1.0<br />
0.5<br />
*3) 7.5 C<br />
t (S) 4) 5.75 C<br />
0 5 10<br />
2. ลวดตัวนําเสนหนึ่ง มีพื้นที่หนาตัด A ตารางเมตร ความหนาแนนของอิเล็กตรอนอิสระเทากับ n อนุภาคตอ<br />
ลูกบาศกเมตร ปลายทั้งสองขางของลวดเสนนี้ตอเขากับแหลงจายไฟทําใหเกิดกระแสไหลในลวด I แอมแปร<br />
ถาอิเล็กตรอนอิสระใชเวลาในการเคลื่อนที่จากปลายขางหนึ่งไปอีกปลายหนึ่ง t วินาที จงหาความยาวของ<br />
ลวด (e คือประจุของอิเล็กตรอน)<br />
1)<br />
n At<br />
le<br />
2) neAt<br />
I *3) It neA 4) nl<br />
A e<br />
3. ในการทดลองตอตัวตานทาน R 1 , R 2 , R 3 และ R 4 ดังในภาพ ถาจะใหไดคาความตานทานรวมต่ําสุด คา R 1 ,<br />
R 2 , R 3 และ R 4 ควรมีคาเปนกี่โอหม เรียงตามลําดับดังนี้<br />
*1) 10, 40, 30, 20<br />
2) 20, 10, 40, 30<br />
3) 30, 20, 10, 40<br />
4) 40, 30, 20, 10<br />
4. เซลลไฟฟา 4 ตัว ตางมีแรงเคลื่อนไฟฟา E โวลต และความตานทานภายใน r โอหม เทากัน นําเซลลไฟฟา<br />
ไปตอกันเปนวงจรกับความตานทานภายนอก R พบวาเมื่อตอเซลลไฟฟาอยางขนานจะใหกระแสไฟฟาผาน<br />
ความตานทาน R เปน 1.5 เทา ของกระแสไฟฟาเมื่อตอเซลลไฟฟาอยางอนุกรมความตานทานภายใน r<br />
มีคากี่โอหม<br />
1) 0.5 R 2) R 3) 1.5 R *4) 2 R<br />
5. ขนาดความตางศักยระหวาง A และ B มีคาเทาใด<br />
12 V<br />
3 Ω<br />
R 1<br />
R2<br />
R3<br />
R4<br />
4 V 4 Ω A<br />
1 Ω<br />
B<br />
2 V<br />
2 Ω<br />
1) 0.2 V<br />
*2) 3.8 V<br />
3) 5.0 V<br />
4) 7.4 V<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (171)
6. กัลแวนอมิเตอรเครื่องหนึ่ง ขณะที่ตออยูกับวงจรตามรูป พบวาเข็มชี้เต็มสเกลพอดี เมื่อนําตัวตานทานอีกหนึ่งตัว<br />
คา 1500 โอหม มาตอแบบอนุกรมใหกับวงจร พบวาเข็มของมิเตอรชี้ที่ 1 4 ของสเกล ถาแรงเคลื่อนไฟฟา<br />
เกิดจากเซลลที่มีความตานทานภายในต่ํามากและความตานทานของกัลแวนอมิเตอรนอยมาก ตัวตานทาน R<br />
มีคาความตานทานเทาใด<br />
R<br />
G<br />
*1) 500 Ω 2) 1000 Ω<br />
3) 1500 Ω 4) 2000 Ω<br />
7. เครื่องกําเนิดไฟฟาเครื่องหนึ่งกําลังทํางานดวยอัตรา 88 กิโลวัตต สงกําลังไฟฟาผานสายไฟซึ่งมีความตานทาน<br />
0.5 โอหม เปนเวลา 5 วินาที ที่ความตางศักย 22000 โวลต จงหาคาพลังงานที่สูญเสียไปในรูปความรอน<br />
ภายในสายไฟ<br />
1) 8 J 2) 20 J<br />
*3) 40 J 4) 80 J<br />
8. วงจรแบงศักยไฟฟา ดังรูป ถาตองการไดความตางศักยตกครอม R 2 เปน 2.0 โวลต โดยใหมีกระแสผานไมเกิน<br />
2.5 มิลลิแอมแปร ควรใช R 1 และ R 2 ตามขอใด<br />
10 V<br />
R<br />
R<br />
1<br />
2<br />
1) R 1 = 80 Ω และ R 2 = 20 Ω 2) R 1 = 900 Ω และ R 2 = 300 Ω<br />
*3) R 1 = 4000 Ω และ R 2 = 1000 Ω 4) R 1 = 15000 Ω และ R 2 = 5000 Ω<br />
9. แกลแวนอมิเตอรมีความตานทาน 1 กิโลโอหม ทนกระแสสูงสุด 0.1 มิลลิแอมแปร ตองใชชันตที่มีความ<br />
ตานทานเทาใดจึงจะวัดกระแสไฟฟาไดสูงสุด 20 มิลลิแอมแปร<br />
1) 0.5 Ω *2) 5.0 Ω<br />
3) 50.0 Ω 4) 500.0 Ω<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (172) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
10. นําไดโอดเหมือนกัน 4 ตัว มาตอกันดังรูป แลวตอเขากับแหลงกําเนิดไฟฟาสลับรูปซายน ถาใช<br />
ออสซิลโลสโคปตรวจดูรูปคลื่นของความตางศักยครอม R จะไดรูปคลื่นในขอใด<br />
R<br />
1)<br />
V R<br />
2)<br />
V R<br />
O<br />
t<br />
O<br />
t<br />
*3)<br />
V R<br />
4)<br />
V R<br />
O<br />
t<br />
O<br />
t<br />
เฉลยละเอียด (บางขอ)<br />
2. เฉลย 3) It neA<br />
4. เฉลย 4) 2 R<br />
จาก I = nevA<br />
แต v = S t<br />
∴ l =<br />
I = ne l t A<br />
neA<br />
It<br />
เมื่อตออนุกรม I อนุกรม = R 4E<br />
+ 4r<br />
...(1)<br />
เมื่อตอขนาน I ขนาน = E<br />
R +<br />
4 r = 4R 4E + r ...(2)<br />
(2)<br />
(1) ;<br />
ขนาน<br />
I I =<br />
อนุกรม 4R R + 4r<br />
+ r<br />
1.5 = 4R R + 4r<br />
+ r<br />
6R + 1.5r = R + 4r<br />
5R = 2.5r<br />
∴ r = 2R<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (173)
แมเหล็กไฟฟา<br />
1. ความเขมของสนามแมเหล็ก คือ จํานวนฟลักซแมเหล็กที่ตกตั้งฉากใน 1 หนวยพื้นที่ มีหนวยเปนเวเบอร/<br />
ตารางเมตรหรือเทสลา<br />
B =<br />
2. การเหนี่ยวนําแมเหล็ก<br />
2.1 เมื่อมีกระแสไหลในเสนลวดจะเกิดสนามแมเหล็กรอบๆ เสนลวด<br />
I<br />
A<br />
φ<br />
⊥<br />
ทิศของ B หาไดจากการใชมือขวา กําลวดใหนิ้วหัวแมมือแทน I นิ้วทั้ง 4 แทน B<br />
2.2 เมื่อมีกระแสไหลในขดลวดจะเกิดการเหนี่ยวนําแมเหล็ก หาขั้วแมเหล็กไดจากการใชมือขวากําลวด<br />
นิ้วทั้ง 4 แทน I นิ้วหัวแมมือแทนขั้วเหนือ<br />
N<br />
B<br />
S<br />
3. แรงจากสนามแมเหล็ก<br />
3.1 ประจุ q เคลื่อนที่เขาไปในสนามแมเหล็กจะมีแรงกระทํา คือ<br />
v<br />
F = q v × v B<br />
หรือ F = qvB sin θ θ เปนมุมระหวาง v กับ B<br />
F จะตั้งฉากกับ v ทําใหประจุวิ่งโคงวงกลม โดยแรงนี้เปนแรงเขาสูศูนยกลาง<br />
F C = mv 2<br />
R<br />
3.2 เมื่อมีกระแสไหลในเสนลวดที่อยูในสนามแมเหล็กจะเกิดแรงกระทํา<br />
F = I l B sin θ<br />
3.3 การหาทิศ F หาไดจากการใชมือขวา นิ้วทั้ง 4 แทนทิศ I ฝามือหันหา B นิ้วหัวแมมือแทนทิศ F<br />
ที่กระทําตอประจุ +<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (174) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
3.4 เสนลวด 2 เสน ที่มีกระแสผานและวางขนานกันจะเกิดแรงกระทําซึ่งกันและกัน<br />
F =<br />
KI 1<br />
d I 2l<br />
l = ความยาวของสวนที่ขนานกัน<br />
d = ระยะหางของลวดทั้งสอง<br />
ถา I ไหลทางเดียวกันเกิดแรงดึงดูดกัน ถา I ไหลสวนทางกันเกิดแรงผลักกัน<br />
3.5 เมื่อมีกระแสไหลในโครงลวดจะเกิดแรงกระทํา ทําใหเกิดโมเมนตแรงคูควบ<br />
M C = BINA cos θ θ คือ มุมระหวางระนาบขดลวดกับ B<br />
4. การเหนี่ยวนํากระแสไฟฟา<br />
4.1 เมื่อเคลื่อนขดลวดหรือแมเหล็กจะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟาเหนี่ยวนํา<br />
ε =<br />
∆φ<br />
∆t<br />
4.2 ทิศของแรงเคลื่อนไฟฟาเหนี่ยวนําหาไดจากการใชมือขวา<br />
- โดยการกํามือ ใหนิ้วหัวแมมือเปนแมเหล็กขั้วเหนือที่สราง นิ้วทั้ง 4 แทนทิศของ E เหนี่ยวนํา<br />
N<br />
N ที่สราง<br />
ε<br />
- ใหนิ้วหัวแมมือแทน B ที่สราง ซึ่งจะมีทิศตรงขาม ∆B นิ้วทั้ง 4 แทนทิศ E เหนี่ยวนํา<br />
ε<br />
B<br />
B ที่สราง<br />
4.3 เมื่อเสนลวดเคลื่อนที่ตัดเสนแรงแมเหล็กจะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟาเหนี่ยวนํา<br />
ε = B l v<br />
ทิศของ E หาจากการใชกฎมือขวา ใหนิ้วทั้ง 4 แทน v, F ฝามือหันหา B นิ้วหัวแมมือแทน ε, I<br />
5. หมอแปลงไฟฟา ใชแปลงความตางศักยไฟฟา โดยใชกับไฟฟากระแสสลับ<br />
E<br />
E1<br />
2<br />
R<br />
V 2<br />
1<br />
2<br />
N1<br />
N2<br />
5.1 E E =<br />
5.2 E 1 อาจเขียนเปน V 1 แต E 2 จะเทากับ V 2 เมื่อขดลวดไมมีความตานทาน<br />
5.3 เมื่อประสิทธิภาพ 100% ไดวา I 1 V 1 = I 2 V 2<br />
N N 1<br />
2<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (175)
แบบทดสอบ<br />
1. ประจุ -q มีมวล m เคลื่อนที่ดวยความเร็วตน v 0 เขาไปในบริเวณ (1) ซึ่งมีสนามไฟฟาสม่ําเสมอ E และ<br />
บริเวณ (2) ซึ่งมีสนามแมเหล็กสม่ําเสมอ B โดย E และ B มีทิศดังรูป และ d เปนระยะทางที่ประจุเคลื่อนที่<br />
ในบริเวณ (1) เมื่อเขาสูบริเวณ (2) แลวประจุจะมีเสนทางการเคลื่อนที่อยางไร<br />
v 0<br />
d<br />
E<br />
(1)<br />
*1) โคงลง รัศมีความโคง = m qB v<br />
2qEd<br />
0 2 - m 2) โคงลง รัศมีความโคง = m qB v<br />
2qEd<br />
0 2 + m<br />
3) โคงลง รัศมีความโคง =<br />
qB<br />
m v 2qEd<br />
0 2 + m 4) โคงลง รัศมีความโคง = qB m v 2qEd<br />
0 2 - m<br />
2. ลวดทองแดงมีความหนาแนน ρ และพื้นที่หนาตัด A นํามางอใหเปนเหลี่ยม 3 ดานยาวเทาๆ กัน และ<br />
สามารถหมุนรอบแกน PQ ซึ่งอยูในแนวระดับ ลวดเสนนี้อยูในสนามแมเหล็กสม่ําเสมอ B มีทิศพุงขึ้นตาม<br />
แนวดิ่ง เมื่อผานกระแส I เขาไปจะทําใหลวดเอียงทํามุม θ กับแนวดิ่งดังรูป ถา g เปนความเรงเนื่องจาก<br />
สนามโนมถวงโลก ขนาดสนามแมเหล็ก B จะมีคาเทาใด<br />
I<br />
g P<br />
θ<br />
B<br />
Q<br />
θ<br />
(2)<br />
B<br />
ρAg tan θ<br />
*1) 2 I<br />
ρAg tan θ<br />
3) I<br />
2) 2 ρAg I sin θ<br />
4) ρAg I sin θ<br />
3. ลวดตัวนําเสนหนึ่งเคลื่อนที่ผานสนามแมเหล็กสม่ําเสมอในทิศทางดังรูป ดวยความเร็วคงที่ v ขอใดถูกตองที่สุด<br />
b<br />
*1) ศักยไฟฟาที่ปลาย b สูงกวาศักยไฟฟาที่ปลาย a<br />
2) จะมีกระแสไหลจาก a ไปยัง b<br />
3) ศักยไฟฟาที่ปลาย a สูงกวาศักยไฟฟาที่ปลาย b<br />
a<br />
4) ศักยไฟฟาที่ปลาย a และปลาย b เทากัน<br />
4. จํานวนขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิของหมอแปลงไฟฟาเทากับ 200 รอบ และ 20 รอบ ตามลําดับ<br />
หมอแปลงนี้ใชกับไฟบาน 220 โวลต ถาขดลวดทุติยภูมิตอกับความตานทาน 10 โอหม ถามวากําลัง<br />
ความรอนที่เกิดขึ้นที่ความตานทานนี้เปนเทาใด ถาไมมีการสูญเสียพลังงานในหมอแปลงเลย<br />
1) 4840 W 2) 220 W *3) 48.4 W 4) 22.0 W<br />
5. หมอตุนไฟฟามีความตานทาน 50 โอหม ไมสามารถใชกับไฟบาน (220 โวลต) ไดโดยตรง ตองใชกับหมอแปลง<br />
ลงถาหมอแปลงที่ใชมีความตานทานของขดปฐมภูมินอยมาก แตความตานทานของขดลวดทุติยภูมิเปน 5 โอหม<br />
จํานวนรอบขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิเปน 200 และ 100 รอบตามลําดับ กําลังของหมอตุนเปนเทาใด<br />
1) 100 วัตต 2) 110 วัตต *3) 200 วัตต 4) 220 วัตต<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (176) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
6. เมื่อนําขดลวดตัวนําไฟฟาเคลื่อนที่ตัดสนามแมเหล็กโดยผานจากดานซายไปขวาดังรูป กระแสไฟฟาในขดลวด<br />
จะเปลี่ยนแปลงอยางไร<br />
1) เกิดกระแสไฟฟาวนตามเข็มนาฬิกาขณะเขาสูสนามแมเหล็ก และกระแสทวนเข็มนาฬิกาขณะออกจาก<br />
สนามแมเหล็ก<br />
*2) เกิดกระแสไฟฟาวนทวนเข็มนาฬิกาขณะเขาสูสนามแมเหล็ก และกระแสตามเข็มนาฬิกาขณะออกจาก<br />
สนามแมเหล็ก<br />
3) เกิดกระแสวนตามเข็มนาฬิกาตั้งแตเขาสูสนามแมเหล็กจนพนจากสนามแมเหล็ก<br />
4) เกิดกระแสวนทวนเข็มนาฬิกาตั้งแตเขาสูสนามแมเหล็กจนพนจากสนามแมเหล็ก<br />
7. วงลวดตัวนําวางอยูใกลกับลวดตัวนํา C ซึ่งมีกระแส I ผาน ถาดึงวงลวดใหเคลื่อนที่ออกจาก C ดังรูป<br />
ขอความตอไปนี้ขอใดถูกตองที่สุด<br />
C ตามเข็ม 1) เกิดกระแสเหนี่ยวนําในวงลวดมีทิศทวนเข็มนาฬิกา<br />
*2) เกิดกระแสเหนี่ยวนําในวงลวดมีทิศตามเข็มนาฬิกา<br />
I<br />
3) ไมเกิดกระแสเหนี่ยวนําในวงลวด<br />
4) เกิดแรงผลักระหวางวงลวดกับ C<br />
8. อิเล็กตรอนกําลังเคลื่อนที่ลงลางในระนาบของขดลวด เมื่อปลอยกระแส I ไหลดังรูป แรงกระทําตออิเล็กตรอน<br />
จะเปนตามขอใด<br />
I<br />
1) ไมมีแรงกระทํา 2) แรงกระทําในทิศขึ้น<br />
3) แรงกระทําไปทางขวา *4) แรงกระทําไปทางซาย<br />
9. ถาเลื่อนแทงแมเหล็ก M ไปทางขวามือดังรูป กระแสไฟฟาที่ผานความตานทาน R ในวงจรทั้งสองเปนตามขอใด<br />
A<br />
R<br />
วงจร ก<br />
B<br />
N<br />
M<br />
S<br />
B<br />
v<br />
C<br />
R<br />
วงจร ข<br />
*1) ในวงจร ก กระแสมีทิศจาก B ไป A และในวงจร ข กระแสมีทิศจาก D ไป C<br />
2) ในวงจร ก กระแสมีทิศจาก A ไป B และในวงจร ข กระแสมีทิศจาก D ไป C<br />
3) ในวงจร ก กระแสมีทิศจาก B ไป A และในวงจร ข กระแสมีทิศจาก C ไป D<br />
4) ในวงจร ก กระแสมีทิศจาก A ไป B และในวงจร ข กระแสมีทิศจาก C ไป D<br />
10. ในบริเวณที่มีสนามแมเหล็ก B มีแทงอะลูมิเนียมยาว l มวล m ถูกแขวนอยูในแนวระดับดวยลวดเบาให<br />
วางตัวตั้งฉากกับสนามแมเหล็ก ความตึงในเสนลวดจะเปลี่ยนไปเทาใดเมื่อกลับทิศของกระแสไฟฟา I<br />
I<br />
แทงอะลูมิเนียม<br />
B<br />
g<br />
*1) 2IB l 2) IB l<br />
3) 2mg 4) mg<br />
D<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (177)
11. อิเล็กตรอนมวล m ประจุ e เคลื่อนที่เปนทางโคงรัศมี R ในทิศตั้งฉากกับสนามแมเหล็ก B แตถาตองการทํา<br />
ใหเคลื่อนที่เปนทางตรง ตองใสสนามไฟฟาขนาดเทาใด ในทิศตั้งฉากกับทั้งทิศของสนามแมเหล็กและทิศการ<br />
เคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน<br />
*1) m R 2) m 3)<br />
e2<br />
m BR<br />
เฉลยละเอียด (บางขอ)<br />
4) eBR m<br />
1. เฉลย 1) โคงลง รัศมีความโคง = m qB v<br />
2qEd<br />
0 2 - m<br />
ประจุ -q วิ่งในสนามไฟฟาจะเกิดแรงกระทําโดยการเคลื่อนที่ดังรูป ทําให -q วิ่งชาลง ไดวา<br />
E<br />
q(V A - V B ) = 1 2<br />
2 mv B - 1 2<br />
2 mv A<br />
A B<br />
-qEd = 1 2<br />
2 mv B - 1 2<br />
2 mv 0<br />
v 0<br />
- q<br />
ρAg tan θ<br />
2. เฉลย 1) 2 I<br />
⎛<br />
⎞<br />
⎜ 1<br />
⎟<br />
m 2 mv2 qEd<br />
⎝ 2 0 - = v<br />
⎠ B<br />
v B =<br />
v 2qEd 0 2 - m<br />
ประจุ -q วิ่งในสนามแมเหล็กจะทําใหวิ่งโคงลงหารัศมีความโคงจาก qvB = mv 2<br />
R<br />
I<br />
mg<br />
P<br />
θ<br />
B<br />
R<br />
∴ R =<br />
Q<br />
θ<br />
mg<br />
mg<br />
S<br />
F<br />
mv<br />
qB = m qB<br />
P<br />
θ<br />
2mg<br />
mg<br />
R,S<br />
F<br />
v<br />
2qEd<br />
0 2 - m<br />
ใหลวดแตละดานมีมวล m และยาว l เมื่อดูดานตัดขวาง จะมีแรงกระทําดังรูป<br />
การที่ลวดเอียงนิ่งได แสดงวาลวด PQRS สมดุล โดยมีแรงจากน้ําหนักและแรงจากสนามแมเหล็ก<br />
ที่กระทําตอดาน RS<br />
คิดโมเมนตรอบจุด P<br />
M ตาม = M ทวน<br />
=<br />
IlB<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (178) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
2mg<br />
l<br />
2 sin θ + mg l sin θ = I l B ⋅ l cos θ<br />
2mg sin θ = I l B cos θ<br />
ρ = m V ; 2ρVg sin θ = I l B cos θ<br />
2ρA l g sin θ = I l B cos θ<br />
2ρAg tan θ<br />
B = I<br />
4. เฉลย 3) 48.4 W<br />
โจทยขอนี้เปนเรื่องหมอแปลงไฟฟา<br />
โจทยกําหนด<br />
N 1 = 200 รอบ<br />
N 2 = 20 รอบ<br />
V 1 = 220 Volt<br />
R 2 = 10 Ω<br />
P = ?<br />
ไมมีการเสียพลังงานในหมอแปลงเลย<br />
N 1 = 200<br />
V 1 =<br />
220 V<br />
N 2 =<br />
20<br />
R<br />
ในเรื่องหมอแปลง<br />
5. เฉลย 3) 200 วัตต<br />
ความรอนที่เสียในความตานทาน<br />
1<br />
V V =<br />
2<br />
V 2 =<br />
V 2 =<br />
1<br />
1<br />
N N 1<br />
2<br />
⎛<br />
⎟ ⎞<br />
⎜ N2<br />
⎝ N V1<br />
1 ⎠<br />
⎛ ⎞<br />
⎜ 20 ⎟<br />
⎝ 200 ⎠<br />
(220 Volt) = 22 Volt<br />
P = IV = I 2 R = R V2<br />
P =<br />
(22 10 Volt) 2<br />
Ω<br />
= 22 10 × 22 = 48.4 Watt<br />
จาก<br />
N E = N E 2<br />
2<br />
220 E<br />
200 = 2<br />
100<br />
E 2 = 110<br />
หา I 2 จาก I 2 = R E 2<br />
+ r = 50 110 + 5 = 2 A<br />
หากําลังของหมอตุนจาก P = R = 4 × 50 = 200 วัตต<br />
I 2 2<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (179)
ไฟฟากระแสสลับ<br />
1. ไฟฟากระแสสลับ ปริมาณตางๆ จะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา<br />
1.1 แรงเคลื่อนไฟฟาขณะใดๆ e = E m sin ωt<br />
1.2 กระแสไฟฟาขณะใดๆ i = I m sin ωt ω = 2πf<br />
1.3 ความตางศักยขณะใดๆ v = V m sin ωt<br />
2. คาที่วัดไดจากมิเตอร เรียกวา คายังผล ซึ่งเปนคาเฉลี่ยรากที่สองของไฟฟากระแสสลับ<br />
3. คารากที่สองของกําลังสองเฉลี่ย ของไฟฟากระแสสลับจะเปน 1 ของคาสูงสุด<br />
2<br />
I<br />
i rms = m<br />
= I<br />
2 ยังผล<br />
V<br />
V rms = m<br />
= V<br />
2 ยังผล<br />
4. ความตานทานของ R, C, L<br />
ตัวตานทานมีความตานทาน<br />
= R = ρ A l<br />
ตัวเก็บประจุมีความตานทานเชิงความจุ = x C = 1<br />
ω C<br />
ตัวเหนี่ยวนํามีความตานทานเชิงความเหนี่ยวนํา = x L = ωL<br />
5. ความสัมพันธของ v และ i ของ R, C, L<br />
5.1 ตัวตานทาน จาก v = iR ไดวา v และ i เฟสตรงกัน<br />
5.2 ตัวเก็บประจุ จาก C = Q V<br />
C = it v<br />
i = Cv<br />
t ไดวา i มีเฟสนํา v 90°<br />
5.3 ตัวเหนี่ยวนํา จาก v = L∆ t i ไดวา v มีเฟสนํา i 90°<br />
5.4 แผนภาพเฟเชอรความสัมพันธของ v และ i ของ R, C, L เปนดังนี้<br />
i C<br />
v L<br />
i R<br />
v R<br />
ตัวตานทาน i, v เฟสตรงกัน ตัวเก็บประจุ i เฟสนํา v 90° ตัวเหนี่ยวนํา v เฟสนํา i 90°<br />
vC<br />
iL<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (180) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
6. การตอ R, L, C แบบอนุกรม<br />
6.1 i เทากัน<br />
เขียน phasor ได<br />
R L C<br />
vC<br />
6.2 v รวมกันแบบ phasor v รวม =<br />
6.3 z =<br />
2<br />
R + (x - x<br />
7. การตอ R, L, C แบบขนาน<br />
R<br />
L<br />
C<br />
L<br />
C<br />
)<br />
2<br />
v L<br />
i C<br />
i R<br />
i L<br />
v R<br />
v<br />
i , i , i<br />
R<br />
C<br />
R , vC,<br />
vL<br />
7.1 v เทากัน<br />
7.2 i รวมกันแบบ phasor i รวม =<br />
7.3 z รวมหาไดจาก 1 z = 1 ⎛<br />
+ ⎜<br />
R2 x 1<br />
L x 1<br />
-<br />
⎝<br />
8. กําลังที่สูญเสียในวงจร<br />
8.1 P = i รวม v รวม cos φ<br />
8.2 P = กําลังที่สูญเสียในตัวตานทาน<br />
C<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
แบบทดสอบ<br />
2<br />
L<br />
v รวม<br />
φ<br />
vR<br />
2 2<br />
R + (vL<br />
vC)<br />
v -<br />
iรวม<br />
iR<br />
2 2<br />
R + (iC<br />
iL<br />
)<br />
i -<br />
vL - v C<br />
v<br />
i<br />
iC - i L<br />
1. จากสมการ i = 15 2 sin 314t คามิเตอรจะเปนเทาใดและความถี่ของไฟฟากระแสสลับนี้เปนเทาใด<br />
*1) 15 A, 50 Hz 2) 15 A, 100 Hz 3) 30 A, 50 Hz 4) 30 A, 100 Hz<br />
2. จากวงจรดังรูป กําลังไฟฟาที่สูญเสียมีคาเทาใด<br />
1) 612.24 W *2) 1200 W<br />
3) 1500 W 4) 1875 W<br />
3. กําหนดใหความตานทานเชิงความเหนี่ยวนําเปน 5 โอหม ความตานทานเชิงความจุเปน 4 โอหม และ<br />
v = 20 2 sin ωt แอมมิเตอรจะอานคาเทาใด<br />
v<br />
100 V<br />
A<br />
R = 3 Ω<br />
x C<br />
x L<br />
= 4 Ω<br />
= 5 Ω<br />
Ω = 4 x C<br />
*1) 1.0 A 2) 1.4 A<br />
3) 9.0 A 4) 12.7 A<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (181)
4. ตัวเก็บประจุที่มีความตานทานเชิงความจุ 40 โอหม ตออนุกรมกับความตานทาน 30 โอหม และถูกตอครอม<br />
กับสายจายไฟกระแสสลับ 220 โวลต มุมเฟสระหวางกระแสไฟฟาและความตางศักยไฟฟาที่จายเขาเปนเทาใด<br />
1) 90° 2) 60° *3) 53° 4) 0°<br />
5. จากวงจรในรูป ถาเปลี่ยน C ไปเปนตัวเหนี่ยวนํา L กระแส RMS ในวงจรจะเปลี่ยนไปจากเดิมเทาใด<br />
V<br />
*1) 0 (1 - 2<br />
2 L LC)<br />
ω ω V<br />
2) 0 (1 - 2<br />
2 C LC)<br />
ω ω<br />
V 0 sin ωt<br />
C<br />
3)<br />
ωL V0<br />
(1 - ω 2<br />
4)<br />
ωC V0<br />
LC) (1 - ω 2<br />
LC)<br />
6. แหลงกําเนิดแรงเคลื่อนไฟฟากระแสสลับมีความถี่เชิงมุมเทากับ ω จงหาอัตราสวนของคา r.m.s. ของ V L<br />
ตอคา r.m.s. ของ V<br />
1)<br />
ωL<br />
2 2 ⎛<br />
2<br />
R ( L) 1 ⎞<br />
+ ω + ⎜ ⎟<br />
⎝ ωC<br />
⎠<br />
R<br />
V L<br />
L<br />
V<br />
C<br />
2<br />
2<br />
2)<br />
R + ( ωL)<br />
ωL<br />
*3)<br />
ωL<br />
2<br />
R<br />
⎛<br />
⎜ωL<br />
+ -<br />
⎝<br />
2 ⎛ 1 ⎞<br />
R + ⎜ωL<br />
- ⎟<br />
⎝ ωC<br />
⎠<br />
4)<br />
ωL<br />
7. วงจรอนุกรม RLC มีแรงเคลื่อนไฟฟากระแสสลับความถี่เชิงมุม ω ตรงกับความถี่เรโซแนนซพอดี ถาลด<br />
ความถี่ของแรงเคลื่อนนี้ลงแผนภาพเฟสเซอรของความตางศักยที่ครอมบน R L และ C จะเปลี่ยนไปเปน<br />
ตามรูปขอใด<br />
C L R<br />
E<br />
⎛<br />
+ ⎜<br />
⎝<br />
1<br />
C<br />
ω<br />
1<br />
C<br />
ω<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
2<br />
2<br />
2<br />
V L<br />
V C<br />
V L<br />
V C<br />
*1)<br />
V R<br />
V C<br />
2)<br />
V R<br />
V L<br />
3)<br />
4)<br />
V R<br />
V C<br />
V L<br />
V R<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (182) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
8. จากรูปแสดงวงจรไฟฟากระแสสลับ จงหาอัตราสวนของ<br />
R 1<br />
L<br />
Vi<br />
V0<br />
R2<br />
L<br />
1)<br />
2)<br />
*3)<br />
4)<br />
V0<br />
V เมื่อแหลงจายกระแสสลับมีความถี่เชิงมุม ω<br />
i<br />
R<br />
R<br />
R<br />
(R<br />
(R<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1<br />
1<br />
1<br />
+<br />
+<br />
⎡<br />
⎢<br />
⎢⎣<br />
⎡<br />
⎢<br />
⎢⎣<br />
+ R<br />
+ R<br />
2<br />
ω2<br />
LC -<br />
ω<br />
R<br />
2<br />
C 1<br />
ω2<br />
LC -<br />
ω<br />
2<br />
2<br />
)<br />
)<br />
2<br />
2<br />
L 1<br />
R<br />
+<br />
R<br />
+<br />
2<br />
2<br />
⎡<br />
⎢<br />
⎢⎣<br />
⎡<br />
⎢<br />
⎢⎣<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎥⎦<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎥⎦<br />
2<br />
2<br />
ω2<br />
LC -<br />
ω<br />
C 1<br />
ω2<br />
LC -<br />
ω<br />
9. ในวงจรไฟฟากระแสสลับ ดังรูป ถาโวลตมิเตอร V อานคาความตางศักยได 200 โวลต จงหากระแสสูงสุดที่<br />
ผานความตานทาน R<br />
L 1<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎥⎦<br />
⎤<br />
⎥<br />
⎥⎦<br />
2<br />
2<br />
V<br />
R = 100Ω<br />
1) 0.70 A 2) 1.41 A 3) 2.0 A *4) 2.83 A<br />
10. ถาเฟสของกระแสยังผลและความตางศักยยังผลของวงจรไฟฟากระแสสลับเปนดังรูป กําลังไฟฟาเฉลี่ยที่<br />
สูญเสีย ในวงจรนี้มีคากี่กิโลวัตต<br />
30°<br />
V = 200 V<br />
I = 20 A<br />
1) 1.8 kW 2) 2.4 kW 3) 3.0 kW *4) 3.5 kW<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (183)
เฉลยละเอียด (บางขอ)<br />
2. เฉลย 2) 1200 W<br />
วิธีทําที่ 1<br />
100 V<br />
i<br />
R = 3 Ω<br />
x C<br />
= 4<br />
Ω<br />
วิธีทําที่ 2<br />
จากรูป ความตานทานเชิงซอน<br />
2 2<br />
z = 3 + 4 = 5 Ω<br />
∴ กระแสไฟฟา = v z = 100 5 = 20 A<br />
P ของวงจรคิดจาก P ของ R<br />
∴ P = I 2 R = 20 × 20 × 3<br />
= 1200 Watt<br />
v R =<br />
iR<br />
i v<br />
= =<br />
z 20 A<br />
v C = ix L<br />
หา z, I แลวเขียน phasor<br />
z =<br />
2 2<br />
3 + 4 = 5 Ω<br />
i = v z = 5 = 20 A<br />
v รวม =<br />
v R =<br />
60 V<br />
53°<br />
100 V<br />
v C =<br />
i = 20 A<br />
80 V<br />
จาก<br />
P = iv cos φ<br />
= 20 × 100 ×<br />
3 5<br />
= 1200 Watt<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (184) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
อะตอมและอิเล็กตรอน<br />
1. ทอมสัน หาคา q/m ได 1.76 × 10 11 C/kg ทําการทดลองโดย<br />
1.1 เรงประจุผานความตางศักย V qV =<br />
1.2 ประจุวิ่งโคงในสนามแมเหล็ก qvB =<br />
1.3 ประจุวิ่งตรงในสนามแมเหล็กและสนามไฟฟา qvB = qE<br />
1<br />
2 mv 2<br />
mv 2<br />
R<br />
2. มิลลิแกน หาคาของ e - ได 1.6 × 10 -19 C โดยใชหยดน้ํามัน<br />
หยดน้ํามันที่ลอยนิ่งในสนามไฟฟา qE = mg<br />
หา E ไดจาก E = d V<br />
3. โครงสรางอะตอม<br />
3.1 รัทเทอรฟอรด<br />
- มีประจุ + รวมกันตรงกลาง เรียกวา “นิวเคลียส”<br />
- มี e - วิ่งเปนวงกลมรอบๆ<br />
3.2 บอร<br />
- e - ในชั้นพิเศษไมแผสเปกตรัม โดยที่ชั้นพิเศษนี้ไดวา mvR = n h<br />
- รัศมีอะตอม R n = n 2 R 1<br />
E<br />
- พลังงานอะตอม E n =<br />
2 1<br />
n<br />
- เมื่อเปลี่ยนชั้นพลังงาน จะมีการดูดกลืนหรือปลดปลอยคลื่นแมเหล็กไฟฟา λ ที่ปลดปลอย<br />
หาไดจาก<br />
1 ⎛ ⎞<br />
⎜<br />
λ<br />
= R H ⎜<br />
⎜ ⎟ ⎟⎟ ⎝ n 1 2 2<br />
f n 1 ไลมานท n<br />
-<br />
f = 1 n i = 2, 3, ...<br />
i ⎠ บาลมเมอร n f = 2 n i = 3, 4, ...<br />
โดย R H = 1.10 × 10 7 m -1<br />
4. ปรากฏการณโฟโตอิเล็กทริก เมื่อแสงความถี่พอเหมาะตกกระทบโลหะ จะทําใหเกิดกระแสโฟโต-<br />
อิเล็กตรอน<br />
4.1 พลังงานโฟตอน E = hf<br />
4.2 สมการพลังงาน hf = W + eV s<br />
4.3 พลังงานจลนสูงสุดของ e - E k max<br />
= eV s หรือ E k max = hf - W<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (185)
4.4 จากกราฟระหวาง V s และ f<br />
- slope = h e f<br />
f 0<br />
W<br />
e<br />
5. ความยาวคลื่นเดอบรอยล อนุภาคประพฤติเปนคลื่นไดเมื่อเคลื่อนที่<br />
5.1 ความยาวคลื่นสสาร λ = P h = h mv<br />
5.2 พลังงานอนุภาค E = 1<br />
2 mv 2<br />
5.3 พลังงานคลื่น E = hf<br />
6. รังสีเอกซ เกิดเมื่อเรง e - ผานความตางศักยสูงๆ แลวทําใหเกิดการแผคลื่นแมเหล็กไฟฟาในชวง<br />
รังสีเอกซมี 2 แบบ<br />
6.1 รังสีเอกซแบบเสน หา λmin จากการพิจารณา e - ตัวที่ชนเปาแลวหยุดไดวา<br />
eV = 1<br />
2 mv 2 = hf max = hc<br />
λ<br />
→<br />
min<br />
λmin = hc eV<br />
6.2 รังสีเอกซแบบตอเนื่อง เกิดเมื่อ e - ชน atom แลว atom ถูกกระตุนเมื่อกลับสูสถานะพื้นจะ<br />
ปลดปลอยพลังงาน<br />
แบบทดสอบ<br />
1. สเปกตรัมเสนสวางของอะตอมไฮโดรเจน เสนสวางลําดับแรกที่เราเห็นชัดเจนมีความยาวคลื่นมากที่สุด 656<br />
นาโนเมตร ในอนุกรมของบัลเมอรเสนสวางลําดับที่สองจะมีความยาวคลื่นเทาใด<br />
1) 328 นาโนเมตร 2) 420 นาโนเมตร *3) 486 นาโนเมตร 4) 600 นาโนเมตร<br />
2. จากพลังงานของอะตอมไฮโดรเจน E n = - 13.6<br />
n 2<br />
ถาอะตอมเปรียบสถานะจากชั้นกระตุนที่ 1 กลับมาสู<br />
สถานะพื้นจะปลดปลอยโฟตอนที่มีโมเมนตัมเทาใด<br />
*1) 5.4 × 10 -27 kg ⋅ m/s 2) 1.6 × 10 -18 kg ⋅ m/s<br />
3) 4.9 × 10 -10 kg ⋅ m/s 4) 3.4 × 10 -8 kg ⋅ m/s<br />
3. จากกราฟความสัมพันธระหวางพลังงานจลนสูงสุดของอิเล็กตรอนและความถี่ของโฟตอน คานิจของพลังค<br />
เปนเทาใด<br />
(J) E kmax<br />
V s<br />
y<br />
f 0<br />
f 1<br />
f(Hz)<br />
1) (f 1 -<br />
y f0)e<br />
*3)<br />
y<br />
f 1 - f 4)<br />
0<br />
2) f 1 -<br />
y f 0<br />
ye<br />
f 1 + f 0<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (186) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
4. ฟงกชันงานของโลหะโซเดียมเทากับ 2.0 อิเล็กตรอนโวลต ถาแสงความยาวคลื่น 300 นาโนเมตร ตกกระทบ<br />
ผิวโซเดียม โฟโตอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจะมีพลังงานจลนสูงสุดกี่อิเล็กตรอนโวลต<br />
1) 1.2 eV *2) 2.1 eV 3) 4.2 eV 4) 6.1 eV<br />
5. เมื่อฉายแสงความถี่หนึ่งลงบนผิวโลหะที่มีคาฟงกชันงาน 1.0 อิเล็กตรอนโวลต ไดพลังงานจลนสูงสุดของ<br />
อิเล็กตรอนเปน 2.0 อิเล็กตรอนโวลต ถาใชแสงความถี่ใหมเปน 1.5 เทาของความถี่เดิม คาพลังงานจลน<br />
สูงสุดของอิเล็กตรอนเปนเทาใด<br />
1) 2.5 eV 2) 3.0 eV *3) 3.5 eV 4) 4.0 eV<br />
6. ถาระดับพลังงานชั้นที่ n ของอะตอมไฮโดรเจนในหนวยอิเล็กตรอนโวลต เขียนไดเปน E n = - 13.6<br />
n 2<br />
ถา<br />
อิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจนเปลี่ยนสถานะจากชั้นที่ 2 ลงมาชั้นที่ 1 จะปลดปลอยโฟตอนที่มีโมเมนตัมเทาใด<br />
1) 3.40 × 10 -8 kg ⋅ m/s 2) 4.89 × 10 -10 kg ⋅ m/s<br />
3) 1.63 × 10 -18 kg ⋅ m/s *4) 5.44 × 10 -27 kg ⋅ m/s<br />
7. ในเรื่องปรากฏการณโฟโตอิเล็กทริก ถาเปลี่ยนความยาวคลื่นของแสงที่ฉายลงบนผิวโลหะใหลดลงจาก λA<br />
ไปเปน λB (ทั้ง λA และ λB มีคานอยกวาความยาวคลื่นขีดเริ่ม) ความตางศักยหยุดยั้งจะเปลี่ยนจาก VA<br />
ไปเปน VB คา VB - VA เปนเทาใด<br />
*1) hc e ⎟ ⎟ ⎞<br />
⎜<br />
⎜ ⎛<br />
λA<br />
- λB<br />
2)<br />
⎝ λ λ ⎠<br />
A<br />
B<br />
hc<br />
e<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
λA<br />
λB<br />
λ 2B<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
- 3)<br />
hc<br />
e<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
λA<br />
λB<br />
λAλB<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
2 - 4)<br />
hc<br />
e<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
λA<br />
λB<br />
λ 2A<br />
8. โลหะ 3 ชนิด ประกอบดวย ซีเซียม (Cs) แบเรียม (Ba) และแคลเซียม (Ca) มีฟงกชันงานเปน 1.8, 2.5<br />
และ 3.2 อิเล็กตรอนโวลต ตามลําดับ ถามีแสงความยาวคลื่น 400 นาโนเมตร ตกกระทบบนโลหะทั้งสาม<br />
โลหะชนิดใดจะแสดงปรากฏการณโฟโตอิเล็กทริก<br />
1) Cs *2) Cs และ Ba 3) Cs, Ba และ Ca 4) ไมเกิดเลย<br />
9. จงหาคาความตางศักยที่ตองใชในการหยุดโฟโตอิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลนสูงสุดจากแผนโลหะแบเรียม เมื่อ<br />
มีแสงความยาวคลื่น 400 นาโนเมตร ตกกระทบ กําหนดใหฟงกชันงานของแบเรียมเปน 2.5 อิเล็กตรอนโวลต<br />
และผลคูณระหวางคาคงตัวพลังคกับความเร็วแสงในสุญญากาศเปน 1240 อิเล็กตรอนโวลต นาโนเมตร<br />
*1) 0.6 V 2) 2.5 V 3) 3.1 V 4) 5.6 V<br />
10. ในทฤษฎีอะตอมของโบร มีสมมติฐานวาคาโมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอนมีไดเฉพาะบางคาเทานั้น ขอใด<br />
ตอไปนี้ที่ไมสามารถเปนคาโมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอนในสถานะใดๆ ของอะตอมไฮโดรเจน<br />
1) 3.15 × 10 -34 J ⋅ s 2) 4.20 × 10 -34 J ⋅ s<br />
*3) 6.80 × 10 -34 J ⋅ s 4) 7.35 × 10 -34 J ⋅ s<br />
-<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (187)
11. ในปรากฏการณโฟโตอิเล็กทริก กราฟระหวางความตางศักยหยุดยั้ง V s กับความถี่ของแสง f สําหรับแอโนด<br />
ที่ทําดวยโลหะ A และ B ซึ่งโลหะ A มีคาฟงกชันงานมากกวาโลหะ B จะเปนตามรูปใด<br />
V s<br />
A B<br />
V s<br />
B A<br />
1)<br />
2)<br />
0 f<br />
0 f<br />
V s<br />
A B<br />
Vs<br />
BA<br />
3)<br />
*4)<br />
0 f<br />
0 f<br />
12. จงหาอัตราสวนระหวางความยาวคลื่นต่ําสุดของรังสีเอ็กซที่เกิดจากการเรงอนุภาคโปรตอน และความยาว<br />
คลื่นต่ําสุดของรังสีเอ็กซที่เกิดจากการเรงอิเล็กตรอนดวยความตางศักย 4.00 กิโลโวลตเทากัน และไปชนเปา<br />
โลหะชนิดเดียวกัน<br />
*1) 1.0 2) 4.0 3) 43 4) 1840<br />
1. เฉลย 3) 486 นาโนเมตร<br />
เฉลยละเอียด (บางขอ)<br />
จาก<br />
1 ⎜<br />
= R<br />
λ H ⎜<br />
⎜ ⎟ ⎟⎟ ⎝ n 1 -<br />
2 2<br />
f n 1<br />
i ⎠<br />
λ ยาวสุดของบาลมเมอร คือ f นอยสุด คิดจากชั้น 3-2<br />
656<br />
1 ⎛ ⎞<br />
= R H ⎜ 1 1 ⎟<br />
⎝ 4 - 9 ⎠<br />
656<br />
1 ⎛ ⎞<br />
= R H ⎜ 5 ⎟<br />
⎝ 36 ⎠<br />
...(1)<br />
สเปกตรัมลําดับที่ 2 จากชั้น 4-2<br />
1 ⎛ ⎞<br />
= R<br />
λ H ⎜ 1 ⎟<br />
⎝ 4 - 16 1<br />
⎠ 1 ⎛ ⎞<br />
= R<br />
λ H<br />
⎜ 3 ⎟<br />
⎝ 16 ⎠<br />
...(2)<br />
(1)<br />
(2) ; ∴ λ = 486 nm<br />
⎛<br />
⎞<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (188) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
2. เฉลย 1) 5.4 × 10 -27 kg ⋅ m/s<br />
ชั้นกระตุนที่ 1 คือ n = 2<br />
ซึ่งมี E = - 13.6 4 = -3.4 eV<br />
จาก E 2 → E 1 คายพลังงาน = -3.4 - (-13.6)<br />
= 10.2 eV<br />
∴ โฟตอนมีความยาวคลื่น λ = e hc<br />
× 10.2<br />
จากความยาวคลื่นสสาร λ = P h<br />
e hc<br />
× 10.2 = P h → P = e ×<br />
c 10.2<br />
= 5.44 × 10 -27 kg ⋅ m/s<br />
4. เฉลย 2) 2.1 eV<br />
โจทยขอนี้เปนเรื่องปรากฏการณโฟโตอิเล็กทริก<br />
ในปรากฏการณโฟโตอิเล็กทริก อาศัยหลักการอนุรักษพลังงาน<br />
พลังงานของโฟตอน = ฟงกชันงาน + พลังงานจลนของอิเล็กตรอน<br />
hf = W e + E k<br />
พลังงานจลนของโฟตอน = 1240 (nm) eV ⋅ nm<br />
λ<br />
= 1240<br />
300<br />
E photon = 4.13 eV<br />
W = 2.0 eV<br />
E photon = W e + E k<br />
4.13 = 2.0 + E k<br />
E k = 2.13 eV<br />
= 2.1 eV<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (189)
นิวเคลียสและกัมมันตรังสี<br />
1. กัมมันตรังสี มี 3 ชนิด<br />
1.1 แอลฟา มีประจุ +2e มวล 4 amu ทะลุทะลวงต่ํา เมื่อปลอย α เลขมวลลดลง 4 เลขอะตอม<br />
ลดลง 2<br />
1.2 บีตา มีประจุ -e มวลนอยมาก เมื่อปลดปลอย β เลขมวลคงเดิม เลขอะตอมเพิ่ม 1<br />
1.3 แกมมา ไมมีมวล ไมมีประจุ เมื่อปลดปลอย γ เลขมวล เลขอะตอมคงเดิม<br />
2. กฎการสลายตัว<br />
2.1 สารกัมมันตรังสีมีคาสลายตัวคงตัวเฉพาะสาร (λ)<br />
0.693<br />
λ =<br />
T 1/2<br />
2.2 อัตราการสลาย หรือกัมมันตรังสี (R)<br />
R = λN 0 (N 0 =<br />
3. เวลาครึ่งชีวิต เปนเวลาที่สารใชในการสลายไปจนเหลือครึ่งหนึ่ง<br />
หาไดจาก T = 0.693<br />
4. การหาจํานวนนิวเคลียสที่เหลือหลังการสลาย<br />
หาไดจาก<br />
N N =<br />
0<br />
λ<br />
⎛<br />
t/T<br />
1 ⎞ 1/2<br />
⎜ ⎟⎠<br />
⎝<br />
2<br />
=<br />
มวลเปน g × NA<br />
)<br />
เลขมวลโมเลกุล<br />
m m =<br />
0<br />
5. สภาพสมดุล เกิดเมื่ออัตราการเกิดและอัตราการสลายของสารนั้นมีคาเทากัน เชน สาร A สลายไป<br />
เปน B และ B สลายเปน C ถา B อยูในสภาพสมดุลจะไดวา<br />
อัตราการเกิด B = อัตราการสลาย B<br />
λAN A = λBN B<br />
6. รัศมีนิวเคลียส หาไดจาก R = R 0 A 1/3 (R 0 = 1.2 × 10 -15 m)<br />
7. มวลและพลังงาน จาก E = mc 2 จะไดวา มวล 1 u เปลี่ยนเปน E = 931 MeV<br />
8. พลังงานในปฏิกิริยา หาไดจากผลตางของมวลกอนและหลังปฏิกิริยาคูณดวยพลังงานของมวล 1u<br />
9. เสถียรภาพของนิวเคลียส พิจารณาจากพลังงานยึดเหนี่ยว/นิวคลีออน<br />
10. ปฏิกิริยานิวเคลียร มี 2 แบบ คือ ฟชชันและฟวชัน<br />
10.1 ฟชชัน เปนปฏิกิริยาที่ใชอนุภาคเขาชนนิวเคลียสธาตุใหญแตกตัวเปนนิวเคลียสขนาดกลาง 2 ธาตุ<br />
+ นิวตรอน (อาจไมมีหรือถามีไมเกิน 3 ตัว) + พลังงาน<br />
10.2 ฟวชัน เปนปฏิกิริยารวมธาตุขนาดเล็กเปนธาตุใหญขึ้น + พลังงาน<br />
R R<br />
0<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (190) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008
แบบทดสอบ<br />
1. ไอโซโทปของ 24 Na มีครึ่งชีวิต 15 ชั่วโมง เมื่อเวลาผานไป 75 ชั่วโมง นิวเคลียสนี้จะสลายไปแลวประมาณ<br />
กี่เปอรเซ็นต<br />
1) 20 เปอรเซ็นต 2) 80 เปอรเซ็นต 3) 75 เปอรเซ็นต *4) 97 เปอรเซ็นต<br />
2. ในการทดลองศึกษาสมบัติของสารกัมมันตรังสี โดยตรวจนับกัมมันตภาพ ไดผลการทดลองดังขอมูลในตาราง<br />
จงประมาณหากัมมันตภาพที่นับไดตอนาที เมื่อทําการนับที่เวลาหลังจากเริ่มตน 45 ชั่วโมง<br />
เวลานับจากเริ่มตน (ชั่วโมง) 0 5 10 15 20 25<br />
กัมมันตภาพที่นับได (ตอนาที) 10050 7080 4980 3535 2510 1765<br />
1) 1250 2) 880 3) 625 *4) 440<br />
9 4 12 1<br />
3. จากปฏิกิริยา 4 Be + 2 He → 6 C + 0 n ถาอนุภาคแอลฟามีพลังงานจลน 10 MeV นิวตรอนจะมี<br />
พลังงานจลนเทาใด<br />
9<br />
กําหนดให 4 Be = 9.012186 u<br />
12 6 C = 12.000000 u<br />
4 2 He = 4.002604 u<br />
มวลของนิวตรอน = 1.008665 u<br />
มวล 1 u เทากับพลังงาน 931 MeV<br />
1) 4.3 2) 5.7 *3) 15.7 4) 17.1<br />
4. ถานิวเคลียสของธาตุ A มีมวล 4.0020 u และนิวเคลียสของธาตุ A นี้ ประกอบดวยโปรตอนและนิวตรอน<br />
อยางละ 2 ตัว (มวลของโปรตอน = 1.0073 u มวลของนิวตรอน = 1.0087 u มวล 1 u เทากับพลังงาน<br />
930 MeV) พลังงานยึดเหนี่ยวตอนิวคลีออนของธาตุ A เปนเทาใด<br />
*1) 6.98 2) 13.96 3) 27.9 4) 29.7<br />
5. ณ เวลาหนึ่ง ธาตุกัมมันตรังสี A มีกัมมันตภาพ A 0 ในขณะที่ธาตุกัมมันตรังสี B มีกัมมันตภาพ B 0 ถา<br />
คาคงที่การสลายตัวของธาตุ A เปน a และของธาตุ B เปน b เวลาผานไปอีกนานเทาใดกัมมันตภาพของ<br />
ธาตุทั้งสองจึงเทากัน<br />
A<br />
1)<br />
0 - B0<br />
A<br />
a - b 2)<br />
0 - B0<br />
lnA<br />
b - a *3)<br />
0 - lnB0<br />
lnA<br />
a - b 4)<br />
0 - lnB0<br />
b - a<br />
6. สําหรับปฏิกิริยา 2 1 H + 2 3<br />
1 H → 2 He + X + 3.3 MeV<br />
X แทนอนุภาคใด<br />
1) อิเล็กตรอน 2) โพสิตรอน 3) โปรตอน *4) นิวตรอน<br />
2008<br />
โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008 __________________________วิทยาศาสตร ฟสิกส (191)
7. ในปฏิกิริยานิวเคลียร 7 4 3 Li(p, α ) 2 He จะคายหรือดูดกลืนพลังงานเปนจํานวนเทาใด (กําหนดให มวลของ<br />
ลิเธียม-7 เทากับ 7.0160 u มวลของโปรตอนเทากับ 1.0078 u มวลอนุภาคแอลฟาเทากับ 4.0026 u และ<br />
มวล 1 u เทียบเทากับพลังงาน 930 MeV)<br />
*1) คาย 17 MeV 2) คาย 4 MeV<br />
3) ดูดกลืน 17 MeV 4) ดูดกลืน 4 MeV<br />
10 1 7 4<br />
8. จากปฏิกิริยานิวเคลียร 5 B + 0 n 3 Li + 2 He พบวามีพลังงานเกิดขึ้น 2.79 MeV จงหามวล<br />
ของ Li ในหนวย u (กําหนด มวลของโบรอน-10 เทากับ 10.01294 u มวลของนิวตรอนเทากับ 1.00866 u<br />
และมวลของฮีเลียม-4 เทากับ 4.00260 u และมวล 1 u เทียบเทากับพลังงาน 930 MeV)<br />
1) 7.00000 u *2) 7.01600 u<br />
3) 7.02000 u 4) 7.03100 u<br />
1. เฉลย 4) 97 เปอรเซ็นต<br />
เฉลยละเอียด (บางขอ)<br />
N N ⎛<br />
⎛<br />
= ⎜<br />
0 ⎝ 2 = ⎜<br />
⎝ 2<br />
N<br />
N = 0<br />
32<br />
31N<br />
∴ จํานวนนิวเคลียสที่สลายไป = 0<br />
32<br />
31N<br />
=<br />
0<br />
32N × 100%<br />
0<br />
= 96.8%<br />
4. เฉลย 1) 6.98<br />
มวลนิวเคลียสที่นาจะเปนของธาตุ A = (2 × 1.0073) + (2 × 1.0087)<br />
= 4.032<br />
มวลนิวเคลียสของธาตุ A = 4.0020<br />
∴ ∆m = 0.03<br />
B.E. = ∆m × 930<br />
= 0.03 × 930<br />
∴<br />
B.E. Nucleon = 0.03 4 × 930<br />
= 6.98 MeV/Nucleon<br />
1 ⎟⎠<br />
⎞<br />
t/T<br />
1 ⎟⎠<br />
⎞<br />
75/15<br />
<br />
วิทยาศาสตร ฟสิกส (192) _________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2008<br />
2008