01.07.2015 Views

แสง - KruSamart

แสง - KruSamart

แสง - KruSamart

SHOW MORE
SHOW LESS

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!