เส้นสนามไฟฟ้า(electric filed lines)

เส้นสนามไฟฟ้า หรือเส้นแรงไฟฟ้า (electric line of force) เป็นเส้นต่างๆ

ที่ใช้เขียนเพื่อแสดงทิศทางของสนามไฟฟ้าในบริเวณรอบๆ จุดประจุ ดังรูป

ก. ทิศทางของสนามไฟฟ้ารอบจุดประจุบวก ข. ทศิทางของสนามไฟฟ้ารอบจุดประจุบวก

เมื่อมีประจุมากกว่า 1 จุดประจุ เส้นแรงไฟฟ้าหรือเส้นสนามไฟฟ้า จะปรากฏเป็น

เส้นอย่างไร มาศึกษาจากการทดลองการกระจายตัวของด่างทับทิม บริเวณท่ีมี

สนามไฟฟ้า โดยน้ากระดาษกรองที่ชุบน้้าแห้งพอหมาด แล้วต่อเข้ากับขั้วไฟฟ้า

ของเครื่องจ่ายไฟกระแสตรงโวลต์สูง ดังรูป

ค. ต่อขั้วไฟฟ้ากับเครื่องกระแสตรงโวลตส์ูง

โดยให้ขั้วทั้งสองห่างกัน 3-5 ซม. กดสวิตซ์ให้ไฟฟ้าท้างาน แล้วโรยเกล็ดด่างทับทิม

ที่บดละเอียดอย่างสม่้าเสมอให้กระจายบางๆ รอบๆ ขั้วไฟฟ้าท้ังสอง ผลท่ีเกิดขึ้น

พบว่าเกล็ดด่างทับทิมมีการแผ่กระจายตัวให้เห็นเป็นเส้นๆ โดยแผ่ออกจาก

ขั้วบวกไปยังขั้วลบ ซึ่งก็คือแนวการแผ่กระจายของไอออนลบซึ่งเป็นแนวของแรง

ลัพธ์ ดังรูป

ง. แสดงเส้นสนามไฟฟ้าเทยีบกับกระจายตวัของด่างทับทิมจากขั้วไฟฟา้ที่เป็นจุด

เมื่อพิจารณาแนวการแผ่กระจายของผงสีม่วงซึ่งเป็นไอออนลบ จากผลที่ปรากฏ

ข้างต้น จะเป็นแนวเส้นดังรูป ซึ่งก็คือเส้นแรงไฟฟ้า ดังรูป

จ. เส้นสนามไฟฟ้าระหว่างประจุบวกกับประจุลบ

ดังนั้นเมื่อลากเส้นสัมผัสกับสนามไฟฟ้า ณ ต้าแหน่งใดๆ ทิศทางของเส้นสัมผัส

แสดงทิศทางของแรงที่กระท้าต่อประจุบวก โดยลูกศรท่ีเขียนก้ากับไว้บนเส้น

สนามไฟฟ้า แต่ละเส้นนั้นแสดงทิศทางของแรงที่กระท้าต่อประจุบวก ซึ่งจะพุ่ง

ออกจากประจุบวกสู่ประจุลบ ดังรูป

จ. เส้นสนามไฟฟ้าระหว่างประจุบวกกับประจุลบ

ตัวอย่าง เส้นสนามไฟฟ้าในกรณีท่ีวางแผ่นตัวน้าระนาบขนาดเท่ากัน 2 แผ่น พบว่า

เส้นสนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นตัวน้าขนานท่ีมีประจุบนแต่ละแผ่นเท่ากัน เป็นประจุต่างชนิด

กันจะมีขนาดคงตัวและทิศทางเดียวกัน ดังนั้นเส้นสนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นตัวน้าขนาน

จึงเป็นเป็นเส้นตรงขนานกัน และมีความหนาแน่นของเส้นเสมอกันดังรูป ดังรูป

ฉ. แนวการกระจายของด่างทับทับของแผ่นโลหะคู่ขนาน ช.เส้นสนามไฟฟ้าของแผ่นโลหะคู่ขนาน

ตัวอย่าง เส้นสนามไฟฟ้าในกรณีท่ีวางแผ่นตัววงกลม 2 วงรัศมีต่างกันซ้อนกัน

โดยต่อขั้วไฟฟ้าบวกและลบที่ต่อกับเครื่องจ่ายไฟกระแสตรงโวลต์สูงบนตัวน้า

แต่ละวง แล้วโรยด่างทับทิมลงในบริเวณระหว่างวงกลมทั้งสอง จะเห็นแนวการ

กระจายของผงสีม่วง ดังรูป

ซ. แนวการกระจายของด่างทับทับของตัวน าทรงกลม 2 วงซ้อนกัน

ตวัอย่าง พิจารณาพบว่า เส้นสนามไฟฟ้าภายในระหว่างวงกลมทั้งสองจะเห็น

เส้นสนามไฟฟ้าพุ่งออกตามแนวรัศมีและมีลักษณะเช่นเดียวกับเส้นสนาม

ของจุดประจุ ดังรูป

ฌ. สนามไฟฟ้าเนื่องจากประจุต่างชนิดกันของตัวน าวงกลมซ้อนกัน

ตวัอย่าง เส้นสนามไฟฟ้า ในรูป เป็นการศึกษาลักษณะของเส้นสนามไฟฟ้าที่

สมบูรณ์ คือ เป็นการพิจารณาใน 3 มิติ ซึ่งมีลักษณะของเส้นสนาม ดังรูป

ญ. เส้นสนามไฟฟา้ของแผ่นโลหะขนาน ฎ. เส้นสนามไฟฟ้าจากจุดประจุบวกและลบ

สรุป เมื่อพิจารณาความเข้มของสนามไฟฟ้าพบว่า จุดท่ีอยู่ใกล้ประจุ จะมีความ

หนาแน่นของเส้นสนามไฟฟ้ามาก ส่วนที่อยู่ใกลออกไปจะมีความหนาแน่น

ของเส้นสนามไฟฟ้าน้อยลง จึงกล่าวได้

“บริเวณท่ีมีเส้นสนามไฟฟ้าหนาแน่นมาก สนามไฟฟ้าที่บริเวณที่มี

สนามไฟฟ้าหนาแน่นน้อย สนามไฟฟ้ามีค่าน้อย”

เส้นสนามไฟฟ้าของประจุต่างชนิด และประจุชนิดเดียวที่อยู่ใกล้กัน แสดงได้ดังรูป

เส้นสนามไฟฟ้าของประจุบวกอิสระ และประจุลลบอิสระ

เส้นสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประ 2 ประจุด

หนังสือสารอ้างอิง

นิรันดร์ สุวรตัน์. ฟิสิกส์ ม.6 เล่ม 1-2. ส านักพมิพ์ พ.ศ. พัฒนา : กรุงเทพฯ, 2552.

สถาบันสง่เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. หนังสือเรยีนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสกิส์ เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4-6. โรงพิมพ์คุรุสภา : กรุงเทพ, 2554.