บทที่12 ไฟฟา้กระแส

12.1 กระแสไฟฟา้ - ในเรื่องไฟฟา้สถิต เราพจิารณาแต่เพยีงประจุไฟฟา้ที่อยูน่ิ่ง

-ประจุไฟฟา้ที่เคล่ือนที่แล้วจะเป็นไฟฟา้กระแส, ปัจจุบนัเราทราบแน่นอนแล้ววา่ โลหะบางชนิด เชน่ ทองแดง จะมอิีเล็กตรอนบางตัวที่ไมไ่ด้ติดกับอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ ซึ่งเราเรยีกวา่อิเล็กตรอนอิสระ (free

electron) เมื่อได้รบัพลังงานเพิม่ขึ้น จะเคล่ือนที่ทันที

- กระแสไฟฟา้ที่แท้จรงิ เป็นการเคล่ือนที่ของอิเล็กตรอนอิสระ, และจะเคล่ือนท่ีจากศักยไ์ฟฟา้ ต่ำ่าไปหาศักยไ์ฟฟา้สงู ( กระแสไฟฟา้ที่เรยีนกันอยูน่ ี้ เป็น กระแสสมมต ิ ซึ่งมทีิศทางตรงขา้มกับการเคล่ือนที่ของ

อิเล็กตรอนอิสระ, โดยเคล่ือนจากศักยไ์ฟฟา้สงู ไปหาศักยไ์ฟฟา้ต่ำ่า)

12.2 แหล่งก่ำาเนิดไฟฟา้ 1. เซลไฟฟา้ปฐมถมูิ (Primary cell)จะใหก้ระแสไฟฟา้จากการปฏิกรยิาเคมี

เมื่อสารเคมถีกูใชห้มดแล้ว จะไมส่ามารถน่ำามาอัดไฟได้อีก เชน่ เซลแหง้ หรอืถ่านไฟฉาย

- ถ่านไฟฉายทัว่ไป จะใชส้งักะสเีป็นขัว้ลบ มแีท่งคารบ์อนเป็นขัว้บวก ของผสมลักษณะเปียก

เป็นผงถ่าน, มงักานีสไดออกไซด์และอัมโมเนียมคลอไรด์ผสมกัน, จะให้ แรงเคล่ือนไฟฟา้ประมาณ 1.5 โวลต์ ไม่ วา่จะเป็นถ่านไฟฉายขนาดเล็ก หรอืขนาดใหญ่ เพราะเกิดจากปฏิกรยิาเคมอียา่งเดียวกัน

2. เซลไฟฟา้ทตุิยภมู ิ จะใหไ้ฟฟา้จากปฏิกิรยิาเคมี เชน่เดียวกัน แต่เมื่อสารเคมถีกูใชห้มด ไปแล้วเราสามารถน่ำามาอัดไฟใหมไ่ด้ จะใชไ้ด้อีกต่อไป เชน่ แบตเตอรีร่ถยนต์

- แบตเตอรีร่ถยนต์ ประกอบด้วยแผ่นตะกัว่พรุน ท่ำาหน้าที่เป็นขัว้ลบ, แผ่นตะกัว่เปอร์ออกไซด์ท่ำาหน้าที่เป็นขัว้บวกโดยมสีารละลายประกอบด้วยกรดก่ำามะถันและน่ำ้ากลัน่, ใหแ้รงเคล่ือนไฟฟา้ เซลละ 2

โวลต์

- เมื่อจา่ยไฟฟา้ออกมานานๆ แผ่นตะกัว่พรุนและตะกัว่เปอรอ์อกไซด์จะกลายเป็นตะกัว่ซลัเฟต, ปฏิกิรยิาเคมจีะลดลงและจา่ยไฟฟา้น้อยลง เมื่อเราน่ำาไปอัดไฟฟา้ โดยเอาขัว้บวกจากภายนอกต่อกับขัว้ของ

แบตเตอรี,่ จะท่ำาใหข้ัว้ลบกกลายเป็นตะกัว่พรุน, ขัว้บวกกลายเป็นตะกัว่เปอรอ์อกไซด์ตามเดิม และสามารถจา่ยไฟฟา้ ได้อีกครัง้หน่ึง

นอกจากใชแ้ผ่นตะกัว่เป็นขัว้ ยงัอาจใช ้ นิเกิล แคดเมยีม แทนตะกัว่เรยีกวา่ Nikel cadmium cell, cell แบบนี้ใหค้วามต่างศักยเ์ซลล์ละประมาณ 1.25 โวลต์

3. โฟโตเซล (Photoelectric cell) ประกอบด้วยหลอดสญูญากาศ ผิวด้านในขา้งหน่ึงฉาบด้วยสารไวแสง เชน่ เซลลิเนียม มี ขาหลอดต่อวงจรกับขัว้ลบของแบตเตอร ี่ สว่นขัว้โลหะอีกขา้งหน่ึงต่อวงจรกับขัว้บวก ถ้าหลอดโฟโตเซลล์ได้รบัแสงจะมี

อิเล็กตรอนหลดุมาสูข่ัว้บวกท่ำาใหก้ระแสไฟฟา้ไหลผ่านวงจรได ้ และกระแสไฟฟา้นี้จะแปรผันตามความเขม้ของแสง ใช้ ประโยชน์ในการฉายภาพยนต์เสยีงในฟล์ิม หรอืท่ำาสวติซอั์ตโนมติัและป้องกันการโจรกรรมตู้นิรภัย

4. คู่ควบความรอ้น

ทองแดงมีFree electron ที่พรอ้มจะเคล่ือนที่ออกมากกวา่เหล็ก ดังนัน้ ถ้าดทูี่รอยต่อ

(Junction) ดังรูป เมื่อถกูกระตุ้นด้วยความรอ้นอุณหภมูสิงูๆ อิเล็กตรอนจะเคล่ือนที่แบบทวนเขม็นาฬิกา ดัง นัน้ กระแสไฟฟา้จะเคล่ือนที่ตามเขม็นาฬิกา ถ้าต่อกับแอมมเิตอร์ ใหก้ระแสไฟฟา้เขา้ทางบวก ออกทางลบ เขม็จะเบนไปในแนวการเคล่ือนที่

ของกระแสไฟฟา้ ตามรูป

รูป แสดงทิศทางการเคล่ือนที่ของกระแสไฟฟา้

5. เซลสรุยิะ (Solar cell) คือเครื่องก่ำาเนิดไฟฟา้ที่สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตยเ์ป็นพลังงานไฟฟา้โดยตรง โดยอาศัยคณุสมบตัิความไวแสงของโลหะกึ่งตัวน่ำา คือ เมื่อมแีสงตกกระทบแผ่นโลหะนี้จะท่ำาใหเ้กิดพลังงานไฟฟา้ออกมา

ได้

ใชโ้ลหะ Silicon โดยใสส่ารบางชนิดลงไปเพื่อเปล่ียนโครงสรา้งภายใน แต่ยงั

อยูใ่นสภาพเป็นกลาง โดยม ีFree electron มากขึ้น (ของจรงิด้านน้ีจะฉาบด้วยสารโปรง่ใสป้องกันการสะท้อนแสงคือใหด้ดูแสงมาใชง้านมากที่สดุ) ใชโ้ลหะ Silicon แต่เติมสารอีกชนิดหนึ่งลงไป ท่ำาใหพ้รอ้มจะรบั electron เรยีกวา่Hole

เมื่อต่อกันครบวงจร ดังรูป จะดดูอิเล็กตรอนเขา้มาทางขวา (ดังรูป) มอียูต่รงรอยต่อ (Junction) ท่ำาใหด้้านขวามอืเป็น - เมื่อโฟตอนจากแสงมากระบท จะท่ำาให ้+ , ซึ่งเป็นกลางแยกออกจากกัน เรยีกวา่ Hole-Pair – ท่ำาใหป้ระจ ุ จากขวาวิง่ผ่าน Junction ไปทางซา้ยเป็นการเคล่ือนที่ของประจ ุ - , (ทวนเขม็นาฬิกา) ท่ำาใหเ้กิดกระแสไฟฟา้เคล่ือนที่ไปในทิศทางสวนกลับ คือ ตามเขม็นาฬิกา

6. ไดนาโม เป็นแหล่งกระแสไฟฟา้เหน่ียวน่ำา โดยใชข้ดลวดตัวน่ำา ตัดเสน้แรงของสนามแม่ เหล็ก ซึ่งการหมุนของขดลวดตัวน่ำานี้ อาจใชพ้ลังงานจากน่ำ้าตกหรอืเขื่อนน่ำ้าก็ได้ จงึเป็นแหล่งก่ำาเนิดที่ส่ำาคัญอยา่งยิง่ใน

ปัจจุบนั

12.3 กระแสไฟฟา้ในโลหะตัวน่ำา ปรมิาณของกระแสไฟฟา้ วดัได้ด้วย ปรมิาณประจุไฟฟา้ที่ผ่านพื้นที่ภาคตัดขวางของตัวน่ำาไป

ในเวลา1 วนิาที สมมติวา่มปีระจุQ คลูอมบผ่์านจุดX ไปในเวลา t วนิาที

เวลา t วนิาที มปีระจุไฟฟา้ผ่านไปQ คลูอมบ์

เวลา1 วนิาที มปีระจุไฟฟา้ผ่านไป คลูอมบ์

แต่ประจุท่ีผ่านไปในเวลา1 วนิาที เรยีกวา่ กระแสไฟฟา้

I = Qt

หน่วยของกระแสเป็น คลูอมบ์/ วนิาที ซึ่งเรยีกวา่ แอมแปร์

กระแส 1 AMPERE คือ จ่ำานวนประจุ 1 คลูอมบ์ ที่ผ่านจุดใดจุดหนึ่งในเวลา 1 วนิาที หรอื กระแสที่ผ่านในเสน้ลวด แต่ละเสน้ที่ยาวมาก 2 เสน้ (ไมค่นึงถึงขนาด) ซึ่งวางขนานหา่งกันเป็นระยะ 1 เมตร ในสญูญากาศ จะท่ำาใหเ้กิดแรงต่อความยาว 1 เมตร บนเสน้ลวดเสน้หน่ึงมคี่าเท่ากับ 2.0 10 นิว

ตัน

จาก I = Q = It ถ้าเขยีนกราฟระหวา่ง I กับ t จะได้วา่ พื้นที่ใต้กราฟระหวา่ง I กับ t คือประจุไฟฟา้ทัง้หมด

12.4 การหากระแสเมื่อทราบพื้นที่หน้าตัดของลวดตัวน่ำา ถ้ามคีวามต่างศักยร์ะหวา่งปลายของตัวน่ำาอิเล็กตรอนจะพาประจุเคล่ือนที่ ท่ำาใหเ้กิด

กระแสไฟฟา้ไหลในตัวน่ำาใหอิ้เล็กตรอน1 ตัว พาประจุไปe คลูอมบ์

ถ้าe ไปด้วยความเรว็ลอยเล่ือน v เมตร/ วนิาที

ในชว่งระยะทาง x สมมติวา่ใชเ้วลา t วนิาที

x = vt

ปรมิาตรชว่งความยาว x = xA ลบ. เมตร

= vtA ลบ. เมตร

ให้1 หน่วยปรมิาตรเป็นอิเล็กตรอน n ตัว

vtA หน่วยปรมิาตรมอิีเล็กตรอน nvtA ตัว

อิเล็กตรอน1 ตัว น่ำาประจุ e คลูอมบ์

อิเล็กตรอนnvtA ตัว น่ำาประจุ nvtA.e คลูอมบ์

Q = nvtAe หากระแสไฟฟา้

กระแส =

I =

=

I = vAne

I = กระแส (แอมแปร)์ n = จ่ำานวนอิเล็กตรอนใน1 หน่วยปรมิาตร

e = ประจุของอิเล็กตรอน (คลูอมบ)์ v = ความเรว็ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอน (เมตร/ วนิาที) A = พท. หน้าตัดของตัวน่ำา

12.5 สภาพต้านทาน(Resistively) เป็นสมบตัิเฉพาะของสารหน่ึงๆ ซึ่งจะแตกต่างกันส่ำาหรบัสารต่างชนิดกัน

สภาพต้านทานของวตัถใุด หมายถึง ความต้านทานของสารชนิดนัน้ท่ีมคีวามยาว 1 เมตร และมี พท. ภาคตัดขวาง1 ตร.ม.

สภาพต้านทานมหีน่วยเป็น - m ในการค่ำานวณ สภาพต้านทานใช้ เป็นสญัลักษณ์

“ เงินมสีภาพต้านทาน 1.6 10-8 โอหม์- ” เมตร หมายความวา่ เงินขนาด พ.ท. ภาคตัดขวาง 1 ตร. เมตร มดีวามยาว 1 เมตร จะมคีวามต้านทาน 1.6 10-8 (จะเหน็วา่เงินมีความต้านทานต่ำ่ามากจงึน่ำากระแสได้ดี) “ พ.ีว.ีซ.ี มสีภาพต้านทาน 1018 โอหม์- ” เมตร หมายความวา่ แท่ง พี.ว.ีซ.ี

ขนาด พท. ภาคจดัขวาง 1 ตร. เมตร มคีวามยาว 1 เมตร จะมคีวามต้านทาน 1018 (จะเหน็วา่มคีวามต้านทานสงูมากกระแสจงึผ่านไมไ่ด้)

* การค่ำานวณค่าสภาพต้านทาน

สตูร R = เมื่อ R เป็น ความต้านทานของตัวน่ำา ( )

เป็น สภาพต้านทาน ( .m) เป็น ความยาวของตัวน่ำา (m) A เป็น พื้นที่หน้าตัดของตัวน่ำา (m2) สตูรที่เกี่ยวขอ้งกับการค่ำานวณ

D = , V = A. D = ความหนาแน่น พื้นที่วงกลม = ¶ r2 = ¶ M = มวล V = ปรมิาตร D = เสน้ผ่านศูนยก์ลาง

เมื่อยดืเสน้ลวดใหย้าวออกไป พื้นที่ภาคตัดขวางจะเล็กลง ความต้านทานรวมจะมากขึ้นแต่สภาพ ต้านทานคงเดิม และปรมิาตรของลวดจะเท่าเดิมเสมอ

ดังนัน้ V = A = A1 1 = A2 2 = ………… ลบ.เมตร

หมายเหต ุ 1 ตร. มม = 10-6 ตร.เมตร 1 ตร. ซม = 10-4 ตร. เมตร

12.6 ความน่ำาไฟฟา้(Conductivity) ความน่ำาไฟฟา้ (CONDUCTIVITY) เป็น “ คณุสมบตัิที่ตรงขา้มกับความต้านทาน

” ของวตัถุ วตัถใุดที่มคีวามน่ำาไฟฟา้สงู แสดงวา่มคีวามต้านทานต่ำ่า วตัถใุดที่มคีวามน่ำาไฟฟา้ต่ำ่าแสดงวา่มี ความต้านทานสงู

12.7 สภาพน่ำาไฟฟา้ สภาพน่ำาไฟฟา้ เป็น “ ลักษณะเฉพาะของวตัถคุล้ายกับสภาพต้านทาน, สภาพน่ำาไฟฟา้, กับสภาพ

” ต้านทาน มคีณุสมบติัตรงขา้มกัน

ถ้า (sigma) เป็นสภาพน่ำาไฟฟา้ =

หน่วยของสภาพน่ำา คือ ( - m)-1 ทดสอบความเขา้ใจ

ปัญหา ค่ำาตอบ

1.กระแสไฟฟา้วดัได้จากปรมิาณใด

2. การหากระแสไฟฟา้ I มสีตูรอยา่งไร(ก)(ข)

3. กฏของOhm วา่อยา่งไร

4. จากกฏของOhm จะได้สตูรอยา่งไร5. ความน่ำาไฟฟา้ (G) คืออะไร

1. ปรมิาณประจุที่ผ่านจุดใดจุดหน่ึงไปใน1 วนิาที

2. ก. I = ข. I = v A n e

3. ในลวดตัวน่ำา อัตราสว่นระหวา่งV และ I มคี่าคงที่

= k , V = R4. V = IR 5. คือคณุสมบตัิของวตัถทุี่ยอมใหก้ระแสผ่านได้มากหรอืน้อย

ความน่ำามคีณุสมบตัิตรงขา้มกับความต้านทาน

6. ความน่ำาไฟฟา้ (C) มสีตูรอยา่งไร มีหน่วยอยา่งไร

7. สภาพต้านทาน ( ) คืออะไร

8. สภาพต้านทาน ( ) มสีตูรอยา่งไร มหีน่วยอยา่งไร

9. สภาพน่ำาไฟฟา้ ( ) คืออะไร10. สภาพน่ำาไฟฟา้ ( ) มสีตูรอยา่งไร มหีน่วยอยา่งไร

6.G = ; G =

7.คณุสมบตัิเฉพาะตัวของวตัถตุัวน่ำาอันนัน้

มหีน่วยเป็น - m 8. R = = สภาพต้านทานของวตัถุ

มหีน่วยเป็น Ohm-m 9. คือสว่นกลับของสภาพต้านทาน

10. = = หน่วย ( - m )-1 หรอื siemens/ m

12.8 ไดโอดผลึก

วตัถกุึ่งตัวน่ำาแบบN- type เกิดจากการเอาสารเยอรมาเนียมบรสิทุธิ์ ซึ่งไมย่อมใหไ้ฟฟา้ผ่าน ผสมกับธาตุ สารหน ู การผสมน้ีต้องมอัีตราสว่นพอเหมาะ ถ้าผสมมากหรอืน้อยเกินไป ก็จะไมเ่กิดสารกึ่งตัวน่ำาผสมแล้วจะมี

อิเล็กตรอนเกินมา เพื่อใหน้่ำากระแสได้บา้ง

วตัถกุึ่งตัวน่ำาแบบP- type เกิดจากการเอาสารเยอรมาเนียมบรสิทุธิ์ ผสมกับธาตโุบรอน ในอัตราสว่นที่พอเหมาะ

สารที่เอามาเติมกับสารเยอรมาเนียมนี้ เราเรยีกวา่ สารอสทุธ ิ(IMPURITY) สาร P- type น้ีผสมแล้ว อิเล็กตรอนของเยอรมาเนียมจะหายไป 1 ตัว เพราะไปอยูก่ับโบรอน เยอรมาเนียมเกิด

การขาดอิเล็กตรอนจงึมปีระจุบวกมากกวา่ประจุลบ

ถ้าเราเอาผลึกเยอรมาเนียม ชนิด P กับ N มาเชื่อมตามแนว AB (ดังรูป) เราจะ เรยีกวา่ไดโอดผลึก (Crystal diode) ซึ่งมคีณุสมบติัการน่ำาไฟฟา้ แบบกึ่งตัวน่ำา

รูป ก (บน) รูป ข.(ล่าง) รูป ค.

ในสาร P-type ขาดอิเล็กตรอน ในสาร T-type มอิีเล็กตรอนมาก

รูป ก. ยงัไมส่บัสวทิซ์ ยงัไมม่อีะไร

รูป ข. อิเล็กตรอนจาก N-type ถกูผลัก ผ่านแนว AB ไปสู่ P-type ที่ ขาดอิเล็กตรอน เมื่อถกูผลักจากขัว้ลบ และถกูดดูจากขัว้บวก อิเล็กตรอนจงึกระโดดไปเรื่อยๆ นัน้คือเกิดกระแสไฟฟา้

ไหล

รูป ค. เอา P-type กับขัว้ลบ และ N-type กับขัว้บวก ขัว้บวกดดูอิเลคตรอนมา

อออีก หน่ึงขา้มไปหา P-type ไมไ่ด้ จงึไมม่กีระแสไหล

แนว AB ในขอ้ ข. เรยีกวา่ ขัว้ความต้านทานต่ำ่า (low resistance barrier)

แนว AB ในขอ้ ค. เรยีกวา่ ขัว้ความต้านทานสงู (high resistance barrier) สรุป

diode ต้องต่อ P-type กับขัว้บวก และN-type กับขัว้ลบ จงึจะมี

กระแสไหลผ่านการเอา P กับ N มาต่อกัน สามารถใชใ้นวงจรไฟฟา้ใหม้คีวามต้านทานสงูหรอืต่ำ่าก็ได้แล้วแต่จะต่ออยา่งไรกับแบตเตอรี่

ทดสอบความเขา้ใจปัญหา ค่ำาตอบ

1. ลวดความต้านทานธรรมดา กระแสไฟฟา้ผ่านได้กี่ทาง

2.ลวดความต้านทานใชส้ญัลักษณ์อยา่งไร

* ของจรงิ จะงอหยกัไปมาหรอืไม่

3. Diode จะใหก้ระแสผ่านได้กี่ทาง4. Diode เหมาะส่ำาหรบัเปล่ียน กระแส

อยา่งไร

5. ถ้าใหก้ระแสไฟฟา้ผ่าน Diode V I หรอืไม่

6. ถ้าใชล้วดความต้านทาน.ให ้ I ผ่าน V I หรอืไม่ จะได้กราฟอยา่งไร

7.ปรกติควรต่อความต้านทานไวใ้นวงจรรว่มกับ Diode เพราะเหตใุด

1. ทกุทาง

2. ไมง่อตามรูป ซึ่งเป็นสญัลักษณ์

3. ทางเดียว

4. เปล่ียนกระแสสลับใหเ้ป็นกระแสตรง เพราะกระแส ผ่านได้ทางเดียว

5. ไม่

6.V จะแปรตาม I

7. เพื่อไมใ่หก้ระแสผ่านมากเกินไป เพราะ diode ทนความรอ้นได้ไมเ่กิน700C

สรุปกราฟไฟฟา้กระแส

เมื่อR ปรบัค่าได้ จะได้ผลอยา่งไรบา้ง

1. I จะมากที่สดุ เมื่อR I =

2. สตูร I = IR +Ir = E

V = - rI + Eเทียบสมการ

y = - ax + b จะได้กราฟเสน้ตรง เอียงลง โดยจุดตัดแกน y เป็นE, Slope = r

จากรูปE = y โวลต์., r = Slope = tan =……………………………………………………………………………………………… 3. จากสตูร I = IR + Ir = E V = E – Ir เมื่อR ลดลง, ท่ำาให้ I มากขึ้น V จะลดลง

เมื่อR มากขึ้น , I จะลดลง V จะมากขึ้น

สรุป ก. เมื่อ R มากขึ้น , V มากขึ้น, จนตอนหลัง V จะเพิม่น้อยมาก จนเกือบ

คงที่ (เกือบขนานแกน) ข. เมื่อR

มากที่สดุ จนคล้ายเป็นโวลต์มเิตอร ์V ที่อ่านได้ ยอ่มเป็น

ค่าของ E (ลากเสน้ขนาน, ตัดแกนy จะเป็นE) ค. I = , Slope จะเป็นค่าของ I จะเหน็วา่ R มากขึ้นๆ ๆ Slope หรอื I จะลดลงจน

ใกล้ศูนย์ * พอ้งจองกับสตูร I = จากจุดต่างๆ บนกราฟ จะอ่านค่าV และR ได้จงึหา I ได้จากสตูรV = IR จงึท่ำาใหห้า r ได้ จากสตูร I = ………………………………………………………………………………………………ง. ลวด R น้ี จะมกี่ำาลังไฟฟา้ (P) มากที่สดุ เมื่อR = r I =

P = I2 R = ( )2 R = =

P มากที่สดุ เมื่อR = r Pmax =

1. กระแสไฟฟา้ในตัวกลางคู่ใดต่อไปน้ี เกิดจากการถ่ายเทประจุไฟฟา้ลบอยา่งเดียวเท่านัน้

ก. แท่งโลหะตัวน่ำาและหลอดบรรจุก๊าซ

ข. สารละลายอิเล็กโตรไลท์และหลอดสญุญากาศ

ค.หลอดสญูญากาศและแท่งโลหะตัวน่ำา

ง. หลอดบรรจุก๊าซและสารละลายอิเล็กโตรไลท์

เฉลยขอ้ ข. แนวคิด กระแสไฟฟา้ ที่หลอดสญูญากาศ และในแท่งโลหะตัวน่ำา เกิดจากการเคล่ือนท ี่ ของ electron (ซึ่งมปีระจุลบ) เท่านัน้

2. ขอ้ความต่อไปนี้ ขอ้สรุปใดเป็นจรงิ

1. จ่ำานวนประจุที่เคล่ือนที่ผ่านภาคตัดขวางของตัวน่ำา Q คิดทัง้ประจุบวกและลบ เชน่ ถ้ามปีระจุบวกเคล่ือนที่

ผ่าน q1 คลูอมบแ์ละมปีระจุลบเคล่ือนที่ผ่านในทิศที่สวนกัน q2 คลูอมบ ์ ประจ ุ Q ที่ไหลผ่านตัวน่ำา

ทัง้หมดจะเท่ากับq1+ q22. ในตัวน่ำาที่มกีระแสไฟฟา้ไหลผ่าน ประจุบวกและลบจะเคล่ือนที่ไปทางเดียวกันไมไ่ด้

3. ทิศของกระแสไฟฟา้มทีิศเดียวกับทิศการเคล่ือนที่ของไอออนบวกและมทีิศตรงขา้ม กับทิศการ เคล่ือนท่ีของไอออนลบและอิเล็กตรอน กระแสไฟฟา้เป็นปรมิาณสเกลาร์

ก. ขอ้1 และ2 ข. ขอ้2 และ3 ค. ขอ้1 และ3 ง. ขอ้1, 2 และ3 เฉลยขอ้ ง. แนวคิด ทัง้สามขอ้เป็นจรงิ

3. ถ้าต้องใชพ้ลังงานไฟฟา้กระแสสลับจากแหล่งก่ำาเนิดไฟฟา้โตยตรง ควรเลือกแหล่ง ก่ำาเนิดไฟฟา้จากขอ้ใดดีที่สดุ

ก. เซลล์ไฟฟา้เคมี ข. เครื่องก่ำาเนิดไฟฟา้

ค. เซลล์สรุยิะ ง. คู่ควบความรอ้น

เฉลยขอ้ ข.

แนวคิด ไฟฟา้กระแสสลับ (AC) “ต้องมาจาก เครื่องก่ำาเนิดไฟฟา้”

4. สมมติวา่แหล่งพลังงานในดาวเทียมสถิตยร์อบโลกก็คือ เซลล์สรุยิะในแบตเตอรี่ เซลล์ ทตุิยภมูิ ซึ่งจะรบัพลังงาน ไฟฟา้เก็บไวใ้ชต้อนดาวเทียมถกูเงาโลกบงั สามารถเขยีนผังครา่วๆ ได้ดังนี้

A คืออุปกรณ์ที่ต้องการใชพ้ลังงานไฟฟา้

B คือแบตเตอรีเ่ซลล์ทตุิยภมูิ

D คือไดโอดสารกึ่งตัวน่ำา

S คือเซลล์สรุยิะ จง – ตอบค่ำาถามขอ้ ก ค

.א เมื่อมแีสงตกกระทบเซลล์สรุยิะจะจา่ยกระแสออกจากตัวทางปลายใด (X หรอืY) ท่ำาไมจงึตอบเชน่นัน้

.ב ขณะมแีสง กระแสไฟฟา้จะวิง่ผ่านอุปกรณ์A โดยเขา้ทางจุดใด (P หรอืQ) .ג เมื่อไมม่แีสง กระแสไฟฟา้จะวิง่ผ่านอุปกรณ์A หรอืไมอ่ยา่งไร

เฉลย

แนวคิด ขอ้ ก. กระแสไฟฟา้ I ออกจากปลายX เพราะ I จะเคล่ือนท่ีได้ในแนวลกูศรของ Diode ข. I เขา้ทางจุดP ( เพราะ I ออกมาจากปลายX ผ่านDiode) ค. ผ่านได้ เพราะแบตเตอรีจ่ะจา่ยกระแสไฟฟา้แทน

5. ขอ้ใด ผิด

.א แหล่งก่ำาเนิดไฟฟา้สว่นใหญ่สรา้งขึ้นโดยอาศัยหลักการเปล่ียนรูปจากพลังงานรูปอ่ืน ๆ เป็นพลังงานไฟฟา้ .ב การอัดไฟใหก้ับแบตเตอรีท่่ำาได้โดยการต่อขัว้บวกของแบตเตอรีเ่ขาักับขัว้บวกของแหล่งจา่ยไฟกระแสตรงและ

ต่อขัว้ลบของแบตเตอรีเ่ขา้กับขัว้ลบของแหล่งจา่ยไฟกระแสตรง

.ג การน่ำากระแสไฟฟา้ในหลอดสญูญากาศเหมอืนกับการน่ำากระแสไฟฟา้ในสารละลายอิเล็กโตรไลต ์ คือเกิดจาก การเคล่ือนที่ของประจุบวกและประจุลบ

.ד ความต้านทานไฟฟา้ของลวดโลหะเพิม่ขึ้น ถ้าเพิม่ความยาวและลดพื้นที่หน้าตัด

เฉลยขอ้ ค. แนวคิด ในหลอดสญูญากาศe หรอืรงัสคีาโทดเป็นตัวเคล่ือนท่ี

6. กระแสไฟฟา้ในตัวกลางคู่ใดต่อไปน้ีที่เกิดจากการถ่ายเททัง้ประจุไฟฟา้ลบเเละประจุไฟฟา้บวก

.א หลอดสญูญากาศและสารละลายอิเล็กโตรไลต์

.ב สารละลายอิเล็กโตรไลต์และหลอดบรรจุก๊าซ

.ג หลอดสญูญากาศและหลอดบรรจุก๊าซ

.ד แท่งโลหะตัวน่ำาและหลอดสญูญากาศ

เฉลยขอ้ ข. แนวคิด กระแสไฟฟา้ที่ไหลผ่านสารละลายอิเล็กโตรไลต ์ และหลอดบรรจุก๊าซเกิดจาก การถ่ายเททัง้ประจุบวกและ

ประจุลบ

7. การน่ำาไฟฟา้ในตัวกลางต่อไปน้ี ตัวกลางใดมเีฉพาะอิเล็กตรอนเคล่ือนที่เท่านัน้

1. โลหะ 2. หลอดไดโอด

3. สารละลายอิเล็กโตรไลต์ 4. หลอดบรรจุก๊าซ

5. หลอดไฟโตอิเล็กตรกิ ขอ้ใดถกูต้อง

ก. ขอ้1, 3 และ5 ข. ขอ้2 และ5 ค. ขอ้1, 2 และ5 ง. ทกุขอ้

เฉลยขอ้ ค. แนวคิด* สารละลายอิเล็กโตรไลต์ เกิดการเคล่ือนที่ของประจุไฟฟา้บวก และประจุไฟ ฟา้ลบ (ในสภาพไอออน)

* หลอดบรรจุก๊าซ เกิดการเคล่ือนที่ของประจุบวก และประจุลบ แต่กระแสไฟฟา้สว่นใหญ่เกิดจากการ เคล่ือนท่ีของอิเล็กตรอน

8. ลวดทองแดงเสน้หนึ่งมพีื้นที่หน้าตัด 1.2 ตารางมลิลิเมตร ยาว 500 เมตร จะมคีวามต้าน ทานเท่าใด ให้

สภาพต้านทานของทองแดง1.8 10-8 โอหม์เมตร

ก. 1.5 10-2 ข. 7.5 10-2 ค. 1.5 ง. 7.5 เฉลยขอ้ ง. แนวคิด R = = = 7.5

9. ลวด A ยาวเท่ากับลวด B โดยมพีื้นที่หน้าตัดเป็นครึง่หนึ่งของลวด B แต่มคีวามต้านทาน เท่ากัน จง

อัตราสว่นระหวา่งค่าสภาพต้านทานของลวดA และลวดB ก. 1 4 ข. 1 2 ค. 2 1 ง. 4 1 เฉลยขอ้ ง. แนวคิด RA = RB

=

=

10. ลวด2 เสน้A และB ท่ำาด้วยโลหะชนิดเดียวกัน เมื่อวดัความต้านทานปรากฏวา่ได้เท่ากัน สรุปได้วา่

ก. ลวดทัง้สองเสน้ยาวเท่ากัน ข. ลวดทัง้สองเสน้มพีื้นที่หน้าตัดเท่ากัน

ค. ลวดทัง้สองเสน้มสีภาพต้านทานเท่ากัน ง. ถกูทัง้ขอ้ (1) และ (2) เฉลยขอ้ ค. แนวคิด ท่ำาด้วยโลหะชนิดเดียวกัน ยอ่มมี เท่ากัน

R =

R เท่ากันได้ เมื่อ เหมาะสมกัน

11. ลวด A ยาวเป็นสองเท่าของลวด B และมสีภาพต้านทานเป็น 3 เท่าของลวด B ถ้าลวด B มพีื้นที่ หน้าตัดเป็น เท่าของลวดA จงหาอัตราสว่นของความต้านทานของลวดA ต่อลวด B

ก. 2 3 ข. 3 4 ค. 3 2 ง. 4 3 เฉลยขอ้ ค. แนวคิด RA = RB = =

= =

12. ลวด X มพีื้นที่หน้าตัดเป็น 2 เท่าของลวด Y มอัีตราเรว็ระหวา่งค่าต้านทานของลวด X และลวด Y เป็น1 3 จงหาอัตราสว่นความยาวของลวดX และลวด Y ที่มคีวามต้านทานเท่ากัน เฉลย

แนวคิด RX = RY

ของX = ของY =

= = 6 1

13. น่ำาโลหะชนิดหน่ึงมาหล่อใหเ้ป็นแท่ง ซึ่งมพีื้นที่หน้าตัดเป็นวงกลม สีเ่หล่ียม และสามเหล่ียมตามล่ำาดับ (ตามรูปขา้งล่าง) โดยมปีรมิาตรและยาวเท่ากัน ถ้าใหก้ระแสไหลผ่านตามยาว ขอ้สรุปเกี่ยวกับความต้านทาน ขอ้ใดถกูต้อง

ก. R3 R1 R2 ข. R2 R1 R3 ค. R3 R1 = R2 ง. R1 = R2 = R3 เฉลยขอ้ ง. แนวคิด ปรมิาตรเท่ากัน, ความยาวเท่ากัน พื้นที่หน้าตัดเท่ากัน R เท่ากัน เพราะR = ซึ่งลวดทกุตัวมี , L และA เท่ากัน

14. ลวดตัวน่ำามขีนาดโตสม่ำ่าเสมอยาว 1 เมตร พื้นที่หน้าตัด 1 ตารางมลิลิเมตร ถ้าลวดน้ีมคีวามต้านทาน 500 โอหม์ จะมสีภาพการน่ำาไฟฟา้เป็นกี่ซเีมนต์ต่อเมตร

ก. 5 10-4 ข. 2 10- 4 ค. 5 103 ง. 2 103

เฉลยขอ้ ง. แนวคิด R = 500 = = 5 .m = = = 2 ซเีมนต์ / เมตร

15. ลวดเสน้หนึ่งยาว 1.0 เมตร มคีวามต้านทาน 0.5 โอหม์ จงหาวา่ลวดชนิดเดียวกันที่มเีสน้ผ่า

ศูนยก์ลางเป็นหน่ึงของเสน้แรกจะต้องมคีวามยาวเท่าใด จงึจะมคีวามต้านทาน 1.2 โอหม์

ก. 0.4 เมตร ข. 0.6 เมตร ค. 0.8 เมตร ง. 1.2 เมตร

เฉลยขอ้ ข. แนวคิด R = 0.5 = ………(1)

1.2 = ……...(2)

; 2.4 = 4 = 0.6

16. ลวดเสน้หนึ่งโตสม่ำ่าเสมอยาว 1.45 เมตร มเีสน้ผ่าศูนยก์ลาง 0.35 มลิลิเมตร ความต้านทาน 10 จงหาสภาพไฟฟา้

ก. 102 ซเีมน/ เมตร ข. 103 ซเีมน/ เมตร ค. 104 ซเีมน/ เมตร ง. 106

ซเีมน/ เมตร เฉลยขอ้ ง. แนวคิด R = 10 = = 1.6 106 สภาพน่ำา = 1.6 106 ซเีมน/ เมตร

17. เสน้ลวดที่มพีื้นที่หน้าตัดเป็นวงกลม ถ้าความยาวและขนาดเสน้ผ่าศูนยก์ลางของเสน้ลวดเพิม่ขึ้นเป็น 2 เท่า ทัง้สองค่าแล้ว ความต้านทานของเสน้ลวดจะเป็นอยา่งไร

ก. ลดลงเหลือ1/4 ข. เพิม่ขึ้นเป็น2 เท่า

ค. ลดลงครึง่หน่ึง ง. เพิม่ขึ้นเป็น4 เท่า เฉลยขอ้ ค. แนวคิด R1 = 1 R2 = 2

=

= =

18. น่ำาลวดทองแดงและลวดเหล็กซึ่ง ต่างมคีวามยาว L และเสน้ผ่าศูนยก์ลางเป็น d มาเชื่อมติดกันแล้วต่อ ด้วยความต่างศักย ์v ครอ่มเขา้กับปลายทัง้สองของลวดคู่นี้ ถ้าสภาพต้านทานไฟฟา้ของทองแดงน้อยกวา่เหล็ก

ปรมิาณใดบา้งที่ทองแดงมค่ีาน้อยกวา่เหล็ก, * ( ก่ำาหนดวา่n ของทองแดง n เหล็ก)* 1. ความเรว็ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอนอิสระ 2. กระแสไฟฟา้ที่ผ่าน 3. ความต้านทาน 4. ความต่างศักยร์ะหวา่งปลายของลวดแต่ละเสน้ ค่ำาตอบที่ถกูที่สดุคือ ก. ขอ้ 1 และ 2 ข. ขอ้ 2 และ 3 ค. ขอ้ 2, 3 และ 4 ง. ขอ้1, 3 และ4 เฉลยขอ้ ง. แนวคิด ลวดต่ออนุกรมกัน I เท่ากันตลอด

19. ลวดตัวน่ำา X และ Y ท่ำาด้วยโลหะชนิดเดียวกัน มคีวามต้านทานเท่ากัน แต่

ขนาดไมเ่ท่ากันโดยลวดX มคีวามยาวและพื้นท่ีหน้าตัดเป็น2 เท่าของลวดY เมื่อ น่ำามาต่อขนานกัน ดังรูป จงหาอัตราสว่นของความเรว็ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอนอิสระ

ในลวดX ต่อความเรว็ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอนอิสระในลวดY ก. 1 2 ข. 1 1 ค. 2 1 ง. 4 1 เฉลยขอ้ ก. แนวคิด ความต้านทานเท่ากัน, ต่อขานกัน, I แยกไหลเท่ากัน IX = IY vAne = vAne = =

20. ลวดตัวน่ำาขนาดสม่ำ่าเสมอเสน้หน่ึงยาว 1 เมตร วดัความต้านทานได ้0.2 โอหม์ ถ้ามตัีวน่ำาชนิดเดียวกัน

แต่ขนาดเสน้ผ่านศูนยก์ลางเล็กกวา่เดิมครึง่หนึ่ง ถ้าต้องการใหม้คีวามต้านทาน 0.8 โอหม์ ต้องใชล้วดยาวเท่าใด

ก. 1 เมตร ข. 4.0 เมตร ค. 2.0 เมตร ง. 3.0 เมตร

เฉลยขอ้ ก. แนวคิด d2 เป็น d1

A2 เป็น A1 ( สตูรA = ) R1 = R2 = =

= = 1 เมตร

21. ถ้าน่ำาลวดเสน้หน่ึงใหเ้หลือเพยีงครึง่หน่ึงของของเดิม แล้วรดีลวดที่เหลือใหย้าวเท่ากับลวดเดิม ถามวา่ความ

ต้านทานของลวดเสน้ใหมน้ี่เป็นเท่าไร ถ้าลวดเสน้เดิมมคีวามต้านทาน 10 โอหม์ ก. 10 โอหม์ ข. 30 โอหม์ ค. 20 โอหม์ ง. 40 โอหม์

เฉลยขอ้ ค. แนวคิด

R = เดิม 10 = ………..(1) ใหม่ R = ………..(2) ; = 2 R/ = 20

22. ลวดเสน้หนึ่ง มพีื้นที่ภาคตัดเท่ากันตลอดเสน้ เมื่อท่ำาใหล้วดนี้เล็กลงโดยมไิด้ตัดเน้ือออก ปรากฏวา่ลวดเสน้น้ีมี

เนื้อที่ภาคตัดเท่ากันตลอดเสน้ และมคีวามยาวเป็น n เท่าของความยาวเดิม จงหาวา่ความต้านทานจะเพิม่ขึ้นเป็นกี่เท่าของความต้านทานเดิม

ก. 2n ข. n2 ค. 3/4 n ง. n4

เฉลยขอ้ ข. แนวคิด ลวดเดิมมคีวามยาว 1 ลวดใหมม่คีวามยาว 2

= n ปรมิาตรเท่าเดิม v = A1 1 = A2 2

พื้นที่ภาคตัดขวางเดิมA1 = และพื้นที่ภาคตัดขวางใหม่ A2 = จาก R = R1 = R2 = = = = n2 ความต้านทานจะเพิม่ขึ้นเป็นn2 เท่า

23. สายไฟฟา้เสน้หน่ึงยาว 100 เมตร ประกอบขึ้นด้วยตัวน่ำาไฟฟา้เป็นลวดทองแดงขนาดเสน้ผ่าศูนยก์ลาง 0.029 น้ิว เจด็เสน้ขนานกัน ทองแดงมสีภาพต้านทาน 1.72 ไมโครโอหม์ ต่อ เซนติเมตร ถ้ามกีระแส

ไฟฟา้10 แอมแปรไ์หลผ่าน จงหาความต้านทานของไฟฟา้เสน้น้ี เฉลย แนวคิด รศัมขีองลวดแต่ละเสน้ = 0.029 2.54 10-2 = 3.68 10-4 เมตร พื้นที่ภาคตัดขวางลวด7 เสน้ = (3.68 10-4) 7 = 3 10-6 ตร.เมตร = 1.72 10-8 โอหม์.เมตร R =

=

= 0.573

24. เมื่อยดืลวดเสน้หน่ึงใหม้เีสน้ผ่านศูนยก์ลางเล็กลงกวา่เดิมเป็น n เท่าของเดิม ความต้านทานของลวดจะเป็น กี่เท่าของเดิม

ก. 2n ข. 2n2 ค. n4 ง. เฉลยขอ้ ค. แนวคิด v1 = ) v2 = ปรมิาตรคงที่ ; 1 = n2 . 2

R1 =

R2 = R2 = n4 . R1

25. ถ้าความหนาแน่นของพาหะของประจุไฟฟา้ในลวดทองแดง (ซึ่งคืออิเล็กตรอนอิสระ) เป็น 5.0 1028 m-3 ในลวดทองแดงพื้นที่หน้าตัด 2.0 ตารางมลิลิเมตร มกีระแสไฟฟา้ผ่าน 1.5 แอมแปร ์

อัตราเรว็ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอนในลวดนัน้จะเป็นเท่าใด

(e = 1.6 10-19C, อัตราเรว็ลอยเล่ือน= drift veiocity) เฉลย แนวคิด I = vAne 1.5 = v (2 10-6) 5 1028

1.6 10-19

v = 9.3 10-5 m/s

26. กระแสไฟฟา้ไหลผ่านลวดตัวน่ำา 1 แอมแปร ์ เป็นเวลา t วนิาท ี คิดเป็นจ่ำานวนอิเล็กตรอนอิสระที่ไหลผ่าน

พื้นที่ภาคตัดขวางของลวดได้เท่าใด (ประจ่ำาอิเล็กตรอนเท่ากับ e คลูอมบ์ )

ก. et / I ข. eIt ค. It / e ง. t / eI เฉลยขอ้ ค. แนวคิด I = = n =

12.9 ผลของอุณหภมูทิี่มต่ีอความต้านทาน

(1) โลหะบรสิทุธิ ์ถ้า – อุณหภมูสิงูขึ้น สภาพต้านทานจะสงูขึ้น, อุณหภมูติ่ำ่า สภาพต้านทานลด

จะน่ำาไฟฟา้ดีขึ้น, –ถ้าอุณหภมูใิกล้ 2730C โลหะบางชนิดจะมคีวามต้านทาน เป็น0 โอหม์ (2) โลหะผสม ถ้าอุณหภมูเิปล่ียนแปลง สภาพต้านทานจะมกีารเปล่ียนแปลงน้อย ดังนัน้ตัว

ต้านทานมาตรฐาน จงึมกัเป็นโลหะผสม

(3) สารกึ่งตัวน่ำา (Semi conductor) เชน่ คารบ์อน, ซลิิคอน, เจอร์ มาเนียม โดยปกติจะมสีภาพต้านทานสงู แต่พออุณหภมูสิงูขึ้น สภาพต้านทานกลับลดลง

(4) ฉนวน มสีภาพต้านทานสงูมาก เชน่ แก้ว P.V.C. ปกติจะไมน่่ำาไฟฟา้ แต่อุณหภมูสิู

งมากๆ ก็อาจน่ำาไฟฟา้ได้ เชน่ แก้วที่อุณหภมูิ4000C จะน่ำาไฟฟา้ได้บา้ง

12.10 สตูรส่ำาหรบัค่ำานวณหาความต้านทาน เมื่ออุณหภมูเิปล่ียนแปลงมดีังนี้

Rt = R0(1+ t) Rt = ความต้านทานที่ t0C หรอืความต้านทานที่อุณหภมูสิดุท้าย ( )R0 = ความต้านทานที่00C หรอืความต้านทานเดิม ( )T = อุณหภมูท่ีิเปล่ียนไป (0C) = – สมัประสทิธิอุ์ณหภมูิ ความต้านทาน (/0C)

27. ความต้านทานของลวด ที่ใชพ้นัไดนาโมมค่ีาเท่ากับ 38 ที่160C เมื่อใชไ้ดนาโมไปนานๆ อุณหภมูสิงู

ขึ้นเป็น450C จงหาความต้านทานของลวดที่ใชพ้นัไดนาโมนี้ ก่ำาหนด = 0.0042 เฉลย แนวคิด จากสตูร R = R0(1 + t)

ท ี่160C ; R16 = R0(1 + 0.0024 16) ……(1)

ท ี่450C ; R45 = R0(1 + 0.0024 45) …….(2)

จาก (1),(2) R45 = 672.35

28. ลวดโลหะบรสิทุธิเ์ชน่ ทองแดง มคี่าความต้านทานเปล่ียนแปลงกับอุณหภมูขิองลวดอยา่งไร

.א ความต้านทานเพิม่ขึ้นเมื่ออุณหภมูเิพิม่ขึ้น

.ב ความต้านทานเพิม่ขึ้นเมื่ออุณหภมูลิดลง

.ג ความต้านทานคงเดิมเมื่ออุณหภมูเิปล่ียน

.ד ความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภมูเิพิม่ขึ้น

เฉลยขอ้ ก. แนวคิด ความต้านทานของโลหะบรสิทุธิแ์ปรผันตรงกับอุณหภมูเิคลวนิ จงึอาจใชค้วามรูน้ี้สรา้งเทอรโ์มมเิตอร์ ความต้านทานได้

29. จากการศึกษาผลของอุณหภมูทิี่มตี่อความต้านทาน จงพจิารณาวา่ขอ้ใดถกู

1.ฉนวนเปล่ียนสภาพเป็นตัวน่ำาไฟฟา้ได้ถ้าใหค้วามต่างศักยท์ี่ปลายฉนวนสงูมาก 2.เราใชโ้ลหะบรสิทุธิใ์นการสรา้งตัวต้านทานมาตรฐานซึ่งมคี่าความต่สงศักยท์ีเชื่อถือได้ 3. เมื่ออุณหภมูขิึ้นสารกึ่งตัวน่ำาจะน่ำาไฟฟา้ได้ดีขึ้น

ก. ขอ้1, 2 ข. ขอ้1, 3 ค. ขอ้2, 3 ง. ขอ้1, 2 และ3 เฉลยขอ้ ข.

30. ขอ้ความใดที่กล่าว ผิดความจรงิทางวทิยาศาสตร์

.א เมื่ออุณหภมูลิดลง ตัวน่ำามคีวามน่ำาไฟฟา้ลดลง

.ב เมื่ออุณหภมูลิดลง ฉนวนมคีวามน่ำาไฟฟา้ลดลง

.ג เมื่ออุณหภมูเิพิม่ขึ้น ตัวน่ำามคีวามต้านทานเพิม่ขึ้น

.ד เมื่ออุณหภมูเิพิม่ขึ้น ฉนวนมคีวามต้านทานลดลง

เฉลยขอ้ ก.

31. ขอ้ใดถกูต้อง.א อุณหภมูมิผีลต่อการเปล่ียนแปลงสภาพต้านทานของโลหะบรสิทุธิน้์อยมาก จงึน่ำาโลหะบรสิทุธิน้ี์ไปสรา้งตัว

ต้านทานมาตรฐาน

.ב สารกึ่งตัวน่ำาจะมสีภาพน่ำายิง่ยวด เมื่ออุณหภมูติ่ำ่ามากๆ จนถึงต่ำาแหน่งอุณหภมูวิกิฤต

.ג ถ้าใหค้วามต่างศักยแ์ก่ฉนวนสงูๆ จะท่ำาใหฉ้นวนเปล่ียนเป็นตัวน่ำาได้

.ד โลหะผสมจะมสีภาพต้านทานลดลงอยา่งรวดเรว็ เมื่ออุณหภมูสิงูขึ้น

เฉลยขอ้ ค. แนวคิด เชน่ อากาศปกติจะเป็นฉนวน แต่ถ้าความต่างศักยส์งูมาก อากาศจะมสีภาพ เป็น Ion และ

สามารถน่ำาไฟฟา้ได้

32. ลวดตัวน่ำาสม่ำ่าเสมอยาว 1 เมตร พื้นที่หน้าตัด 0.1 ตารางมลิลิเมตร มปีระจุไฟฟา้ไหลผ่าน 1.6 10-10 คลูอมบใ์นเวลา 10 วนีาท ี ถ้าความเรว็ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอนอิสระในลวดเป็น 2 10-4

เมตรต่อวนิาที จงหาจ่ำานวนอิเล็กตรอนอิสระทัง้หมดภายในลวดตัวน่ำาน้ี เฉลย แนวคิด โจทยถ์ามจ่ำานวนelectron q = ne 1.6 10-10 = n (1.6 10-19) n = 109 ตัว

33. เมื่อมกีระแสไฟฟา้เพิม่ขึ้นในลวดทองแดง จ่ำานวนอนุภาคที่น่ำาประจุต่อหน่วยปรมิาตร (n) และความเรว็ลอย เล่ือน (v) จะเป็นตามขอ้ใด

ก. n เพิม่ขึ้นv เพิม่ขึ้น ข. n คงเดิมv เพิม่ขึ้น

ค. n เพิม่ขึ้นv คงเดิม ง. n ลดลงv เพิม่ขึ้น เฉลยขอ้ ข. แนวคิด I = vAne ถ้าเป็นโลหะทองแดงเหมอืนกันยอ่มมจี่ำานวนอิเล็กตรอน / หน่วย

ปรมิาตรคงที่

(n คงเดิม ) ตามสตูร ถ้า I เพิม่, v จะเพิม่ด้วย

34. ลวดตัวน่ำาเสน้หน่ึงเป็นรูปทรงกระบอกมพีื้นที่หน้าตัด 0.1 ตารางเซติเมตร ยาว 1 เมตร ลวดนี้มจี่ำานวน

อิเล็กตรอนอิสระทัง้หมด 5 1022 ตัว ถ้าขณะนี้มกีระแสไฟฟา้ไหลผ่านลวดตัวน่ำาน ี้4 มลิลิแอมแปร ์ความเรว็ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอนอิสระในลวดตัวน่ำาน้ีเป็นกี่เมตรต่อวนิาที

แนวคิด * n = = = 5 1027 ตัว / ลบ.ม. I = vAne 4 10-3 = v (0.1 10-4 ) 5 1027 1.6 10-19

v = 5 10-7 เมตร / วนิาที

35. ลวดเสน้หนึ่งมพีื้นท่ีหน้าตัดเป็นวงกลมขนาด 0.2 ตารางเซนติเมตร ความยาว 1 เมตร เมื่อต่อลวดนี้เขา้

กับแหล่งก่ำาเนิดไฟฟา้จะมปีระจุไฟฟา้ 9 10-2 คลูอมบ์ เคล่ือนที่ผ่านในเวลา 10 วนิาที ถ้าความเรว็ลอย

เล่ือนของอิเล็กตรอนในลวดเป็น2 10-4 เมตรต่อวนิาที จ่ำานวนอิเล็กตรอนอิสระในลวดเสน้นี้ทัง้หมด

ก. 4.0 1022 ตัว ข. 1.5 1022 ตัว ค. 5.0 1021 ตัว ง. 2.0 1030 ตัว เฉลยขอ้ ข. แนวคิด = vAne = 2 10- 4 (0.2 10-4 ) n 1.6 10-19

n = 1.5 1025 ตัว

36. ในการทดลองครัง้หน่ึงสามารถเขยีนกราฟระหวา่งกระแสไฟฟา้ กับเวลา ดังรูป ถามวา่ตัง้แต่เริม่ต้นจนกระแสไฟฟา้เท่ากับ 0 แอมแปร ์ มปีระจุเคล่ือนที่ผ่านเครื่องวดั

เฉล่ียวนิาทีละกี่คลูอมบ์

ก. 200 คลูอมบ์ ข. 150 คลูอมบ์ ค.0.17 คลูอมบ์ ง. 0.017 คลูอมบ์

เฉลยขอ้ ง. แนวคิด Q = พื้นที่ใต้กราฟ = = 0.17 คลูอมบ์ = = 0.017 คลูอมบ์

37. ลวดเสน้หนึ่งมเีสน้ผ่าศูนยก์ลาง 1 mm สามารถรบัประจุจากอิเล็กตรอนได้180 คลูอมบ์ ในเวลา 2 ชัว่โมง 30 นาที โดยที่ลวดตัวน่ำาน้ีมอิีเล็กตรอนมูลฐานผ่านได ้5.8 1022 อนุภาคต่อลกูบาศก์

เซนติเมตร จงหาอัตราเรว็ลอยเล่ือนของอิเล็กตรอนในตัวน่ำานี้

ก. 1.74 10-3 cm/s ข. 1.74 10-4 cm/s

ค. 2.74 10-3 cm/s ง. 2.74 10-4 cm/s เฉลยขอ้ ง. แนวคิด I = vAne = v ne = 5.8 1022

106 (1.6 10-19 ) v = 2.74 10-6 m/s = 2.74 10-4 cm/s

38. กระแสไฟฟา้ไหลผ่านเสน้ลวดหนึ่งเปล่ียนแปลงตามเวลา ดังแสดงในกราฟ จงหาจ่ำานวน

อิเล็กตรอนที่ผ่านพื้นมีห่น้าตัดหนึ่งในชว่งเวลาวนิาทีท ี่10 ถึง วนิาทีที่20

.א 3.125 1020 ตัว.ב 4.206 1020 ตัว.ג 5.013 1020 ตัว.ד 6.281 1020 ตัว

เฉลยขอ้ ก. แนวคิด Q = พื้นที่ใต้กราฟ

= = 50 คลูอมบ์ ne = 50 n 1.6 10-19 = 50 n = 3.125 1020 ตัว