สนามของแรง

สนามของแรง

สนามของแรง นักวิทยาศาสตร์กำหนดว่า บริเวณใดที่มีแรงกระทำต่อวัตถุ บริเวณนั้นมี สนาม (field) ตาเราไม่สามารถมองเห็นสนามได้ แต่ก็สามารถรู้ได้ว่าบริเวณใดมีสนาม จากการดูผลของแรงที่กระทำ

แบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่
1. สนามแม่เหล็ก
2. สนามไฟฟ้า
3. สนามโน้มถ่วง

สนามแม่เหล็ก นั้นอาจเกิดขึ้นได้จากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า หรือในทางกลศาสตร์ควอนตัมนั้น การสปิน(การหมุนรอบตัวเอง) ของอนุภาคต่างๆ ก็ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กเช่นกัน ซึ่งสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการ สปิน เป็นที่มาของสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรต่างๆ
สนามแม่เหล็กคือปริมาณที่บ่งบอกแรงกระทำบนประจุที่กำลังเคลื่อนที่ สนามแม่เหล็กเป็นสนามเวกเตอร์และทิศของสนามแม่เหล็ก ณ ตำแน่งใดๆ คือทิศที่เข็มของเข็มทิศวางตัวอย่างสมดุล

สนามไฟฟ้า (electric field) คือปริมาณซึ่งใช้บรรยายการที่ประจุไฟฟ้าทำให้เกิดแรงกระทำกับอนุภาคมีประจุภายในบริเวณโดยรอบ หน่วยของสนามไฟฟ้าคือ นิวตันต่อคูลอมบ์ หรือโวลต์ต่อเมตร (มีค่าเท่ากัน) สนามไฟฟ้านั้นประกอบขึ้นจากโฟตอนและมีพลังงานไฟฟ้าเก็บอยู่ ซึ่งขนาดของความหนาแน่นของพลังงานขึ้นกับกำลังสองของความหนานแน่นของสนาม ในกรณีของไฟฟ้าสถิต สนามไฟฟ้าประกอบขึ้นจากการแลกเปลี่ยนโฟตอนเสมือนระหว่างอนุภาคมีประจุ ส่วนในกรณีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น สนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับสนามแม่เหล็ก โดยมีการไหลของพลังงานจริง และประกอบขึ้นจากโฟตอนจริง

สนามโน้มถ่วง เมื่อปล่อยวัตถุ วัตถุจะตกสู่พื้นโลกเนื่องจากโลกมีสนามโน้มถ่วง (gravitational field) อยู่รอบโลก สนามโน้มถ่วงทำให้เกิดแรงดึงดูด
กระทำต่อมวลของวัตถุทั้งหลาย แรงดึงดูดนี้เรียกว่า แรงโน้มถ่วง (gravitational force) สนามโน้มถ่วงเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ g
และสนามมีทิศพุ่ง สู่ศูนย์กลางของโลก

แบบทดสอบ

1. ลูกบอลที่กำลังกลิ้งไปบนพื้น มันสามารถหยุดได้เอง เพราะแรงเสียดทานของพื้น ถ้าขาดแรงนี้ลูกบอลจะเป็นอย่างไร
A. ลูกบอลเคลื่อนที่เร็วขึ้นเรื่อยๆ
B. ไม่มีแรงกดของลูกบอลบนพื้น
C. ไม่มีแรงปฏิกิริยาของพื้น
D. ลูกบอลเคลื่อนที่ไม่รู้จักหยุด

2. ในขณะที่เรานั่งอยู่บนเก้าอี้ มีแรงอะไรกระทำต่อตัวเราบ้าง
1. แรงโน้มถ่วงของโลกดึงตัวเราลง
2. แรงเสียดทานของพื้นเก้าอี้
3. แรงที่เก้าอี้ดันตัวเราคำตอบที่ถูกคือ
A. ข้อ 1 และ 3
B. ข้อ 1 และ 2
C. ข้อ 2 และ 3
D. ข้อ 1 2 และ 3

3. จงพิจารณาข้อความต่อไปนี้ 1. วัตถุไม่หลุดไปจากโลก เพราะแรงโน้มถ่วงของโลก 2. วัตถุมีน้ำหนัก เพราะแรงโน้มถ่วงของโลก 3. วัตถุที่ตกอิสระ มีความเร่งเท่ากัน เพราะแรงโน้มถ่วงของโลกคำตอบที่ถูกคือ
A. ข้อ 1 และ 3
B. ข้อ 1 และ 2
C. ข้อ 2 และ 3
D. ข้อ 1 2 และ 3

4. จงพิจารณาข้อความต่อไปนี้1. เส้นแรงแม่เหล็ก ใช้บอกทิศของสนามแม่เหล็ก2. ภายนอกแท่งแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กมีทิศออกจากขั้วเหนือเข้าสู่ขั้วใต้3. ภายในแท่งแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กมีทิศออกจากขั้วใต้เข้าสู่ขั้วเหนือคำตอบที่ถูกคือ
A. ข้อ 1 2 และ 3
B. ข้อ 1 และ 2
C. ข้อ 2 และ 3
D. ข้อ 1 และ 3

5. ชายคนหนึ่งยืนอยู่บนตาชั่งซึ่งวางอยู่บนพื้นลิฟท์ขณะลิฟท์กำลังเคลื่อนที่ลงเข็มของตาชั่งชี้ตรงเลข 50 กิโลกรัม อยากทราบว่าถ้าเชือกดึงลิฟท์ขาด เข็มของตาชั่งจะชี้ตรงเลขใด
A. เลขศูนย์
B. น้อยกว่า 50 กิโลกรัม
C. มากกว่า 50 กิโลกรัม
D. ไม่สามารถสรุปได้

6. ตัวนำ A และ B มีประจุต่างชนิดกัน แต่ B มีประจุเป็นสองเท่าของ A เมื่อนำมาวางใกล้กันแรงที่กระทำต่อกันเป็นไปตามข้อใด
A. แรงที่ A ดึงดูด B มากกว่า แรงที่ B ดึงดูด A
B. แรงที่ B ดึงดูด A มากกว่า แรงที่ A ดึงดูด B
C. แรงที่ A ดึงดูด B เท่ากับ แรงที่ B ดึงดูด A
D. แรงที่ A ผลัก B มากกว่า แรงที่ A ผลัก B

7. จงพิจารณาข้อความต่อไปนี้1. สนามไฟฟ้ามีทิศเดียวกับทิศของแรงที่กระทำต่อประจุบวก2. เส้นแรงไฟฟ้ามีทิศตั้งฉากกับผิวของวัตถุที่มีประจุ3. เส้นแรงไฟฟ้ามีทิศออกจากประจุลบพุ่งเข้าหาประจุบวกคำตอบที่ถูกคือ
A. ข้อ 1 2 และ 3
B. ข้อ 1 และ 2
C. ข้อ 1 และ 3
D. ข้อ 2 และ 3

8. นักเรียนจะทราบได้อย่างไรว่าบริเวณใดมีสนามไฟฟ้าหรือไม่
A. นำเข็มทิศไปวางบริเวณนั้น
B. นำประจุไปวางบริเวณนั้น
C. นำเครื่องวัดกระแสไปวางบริเวณนั้น
D. ถูกทุกข้อ

9. เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เข้าสู่สนามแม่เหล็ก โดยทิศการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าตั้งฉากกับทิศของสนามแม่เหล็ก ผลที่เกิดขึ้นกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคนี้จะเป็นอย่างไร
A. ทิศการเคลื่อนที่ไม่เปลี่ยนแปลง
B. ทิศการเคลื่อนที่ไม่เปลี่ยนแปลงแต่อนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้น
C. ทิศการเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงเป็นเส้นโค้ง
D. ทิศการเคลื่อนที่ไม่เปลี่ยนแปลงแต่อนุภาคเคลื่อนที่ช้าลง

10. อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าลบ เคลื่อนที่เข้าสู่สนามแม่เหล็กในแนวตั้งฉากกับทิศของสนามแม่เหล็กแนวการเคลื่อนที่จะมีลักษณะอย่างไร
A. โค้งแบบวงกลม
B. โค้งเป็นเกลียว
C. เป็นเส้นตรง
D. อยู่นิ่ง