ไฟฟ้าสถิต ชุดที่ 1 (13 ข้อ)

1. วางประจุบนผิวของทรงกลมตัวนำที่อยู่โดดเดี่ยวรัศมี 2.7 cm ความหนาแน่นประจุเชิงผิวมีค่าสม่ำเสมอและมีค่าเป็น 6.9 × 10−6 C/mแล้วทรงกลมนี้มีประจุทั้งหมดเท่าไร
ตอบ 6.3 × 10-8 C
2. โลหะทรงกระบอกยาวปลายมนเป็นกลางทางไฟฟ้า ตั้งอยู่บนฐานที่เป็นฉนวน ถ้านำประจุบวกขนาดเท่ากันมาใกล้ปลายทั้งสองข้างพร้อมกัน โดยมีระยะจากปลายเท่าๆ กัน ตามลำดับ การกระจายของประจุบนส่วน A ส่วน B และส่วน C ของทรงกระบอกเป็นอย่างไร
ตอบ A และ C เป็นลบ แต่ B เป็นบวก
3. สามเหลี่ยมด้านเท่า ยาวด้านละ 10 cm ที่จุดยอดของสามเหลี่ยมมีประจุ +1 μC, − 2 μC และ +2 μC ดังรูป จงหาแรงลัพธ์ที่กระทำต่อประจุ +2 μC
ตอบ 3.12 N
4. ลูกพิท A และ B ซึ่งมีประจุ 0.8 ไมโครคูลอมบ์ เท่ากัน ผูกติดกับด้ายเบาซึ่งติดอยู่กับผนังคนละฝั่ง และวางอยู่บนพื้นราบลื่น ที่เป็นฉนวน ต่อมานำลูกพิท C ซึ่งมีประจุเป็น 1.6 ไมโครคูลอมบ์ วางระหว่างลูกพิท A และ B ปรากฎว่าด้ายที่ผูกลูกพิททั้งสองตึง และลูกพิท C วางนิ่งอยู่ วัดระยะระหว่างลูกพิท A กับ C และ B กับ C ได้ 10 เซนติเมตร ดังรูป อยากทราบว่าแรงตึงเชือกของด้ายทีผูกติดกับลูกพิท A มีค่าเท่าไร
ตอบ 1.01 N
5. ประจุ +Q กระจายสม่ำเสมออยู่บนผิวทรงกลมรัศมี R สมมติมีแรงภายนอกกระทำบนประจุ +q เพื่อให้ประจุ +q เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในแนวแกน x ด้วยความเร็วคงที่ผ่านจุดศูนย์กลางทรงกลมถ้ากำหนดให้ทิศทางของแรงไปทาง +x เป็นบวก และทิศไปทาง – x เป็นลบ กราฟระหว่างแรงภายนอกกับระยะ x จะเป็นแบบใด
ตอบ
6. อนุภาคมวล m ประจุเป็นบวกเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วงและแรงไฟฟ้าจากสนามไฟฟ้า E ซึ่งชี้ขึ้นในแนวดิ่งถ้าอนุภาคตกด้วยความเร่ง a จงหาค่าของประจุของอนุภาค
ตอบ \(\rm\dfrac{m}{E}(g-a)\)
7. ยิงอิเล็กตรอนมวล me ประจุ −e ในแนวระดับเข้ากึ่งกลางระหว่างแผ่นประจุไฟฟ้าคู่ขนานความต่างศักย์ 4 โวลต์ แต่ละแผ่นยาว 60 เซนติเมตร และวางห่างกัน 30 เซนติเมตร ดังรูป อิเล็กตรอนต้องมีพลังงานจลน์กี่อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) จึงจะชนที่ปลายขอบแผ่นประจุไฟฟ้าด้านบนพอดี (ไม่คิดผลของแรงโน้มถ่วงของโลก)
ตอบ 8 eV
8. อนุภาคแอลฟา อนุภาคบีตา รังสีแกมมา เมื่อเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก ข้อใดไม่เกิดการเบน
ตอบ รังสีแกมมา
9. ลูกพิธ 2 ลูก มีมวลเท่ากัน และแต่ละลูกมีประจุไฟฟ้าเท่ากันทั้งคู่ แขวนจากจุดเดียวกันด้วยเอ็นที่เป็นฉนวนยาว 10 เซนติเมตร ลูกพิธทั้งสองกางออกทำมุม 37 องศากับแนวดิ่งแรงระหว่างประจุไฟฟ้าที่กระทำต่อลูกพิธแต่ละลูกเป็นกี่เท่าของแรงโน้มถ่วง ที่กระทำต่อลูกพิธนั้น (กำหนดให้ \(\sin37°=\dfrac{3}{5}\))
ตอบ \(\dfrac{3}{4}\)
10. ในการทดลองเรื่องหยดน้ำมันของมิลลิแกน ถ้าใช้ความต่างศักย์ไฟฟ้า 100 โวลต์ หยดน้ำมันมีมวล 8 × 10-16 กิโลกรัม ระยะห่างระหว่างแผ่นขั้วโลหะเท่ากับ 0.8 เซนติเมตร ทำให้หยดน้ำมันอยู่นิ่ง หยดน้ำมันได้รับอิเล็กตรอนกี่ตัว
ตอบ 4 ตัว
11. มีประจุ +q วางอยู่บนแกน x ณ ตำแหน่ง x = 0 และประจุ −2q วางอยู่ ณ ตำแหน่ง x = +d ต้องการทราบว่า ณ ตำแหน่ง x มีค่าเท่าใดที่ศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์
ตอบ \(\rm \dfrac{+d}{3}\)
12. แผ่นโลหะขนาน 2 แผ่นวางห่างกันเป็นระยะ d และมีประจุไฟฟ้าชนิดตรงข้าม อิเล็กตรอนที่หลุดจากแผ่นลบจะวิ่งด้วยความเร่ง a ไปยังแผ่นบวก ถ้าให้ m และ e เป็นมวลและประจุอิเล็กตรอนตามลำดับ แผ่นโลหะทั้งสองมีความต่างศักย์เป็นเท่าไร
ตอบ \(\rm \dfrac{mad}{e}\)
13. ถ้าศักย์ไฟฟ้าที่ผิวโลหะทรงกลมรัศมี R มีค่าเท่ากับ Vo จงหาสนามไฟฟ้าที่ระยะ 2R จากจุดศูนย์กลางของทรงกลม
ตอบ \(\rm \dfrac{V_0}{4R}\)