ผลต่างระหว่างรุ่นของ "ไฟฟ้า"
เนื้อหาที่ลบ เนื้อหาที่เพิ่ม
บรรทัด 280:
=== สนามไฟฟ้า ===
บทความหลัก: [[สนามไฟฟ้า]]
ดูเพิ่มเติม: [[ไฟฟ้าสถิต]]
แนวคิดของ[[สนาม]]ไฟฟ้าได้รับการแนะนำโดย[[ไมเคิล ฟาราเดย์]] สนามไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยร่างกายที่มีประจุในที่ว่างล้อมรอบมัน และให้ผลลัพท์เป็นแรงที่กระทำบนประจุอื่นใด ๆ ที่ถูกวางภายในสนาม สนามไฟฟ้าจะกระทำระหว่างสองประจุในลักษณะที่คล้ายคลึงกับวิธีการที่สนามแรงโน้มถ่วงจะกระทำระหว่างสอง[[มวล]] และเหมือนมัน จะขยายไปสู่อินฟินิตี้และแสดงความสัมพันธ์แบบกำลังสองผกผันกับระยะทาง<ref name=Umashankar/> อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่ง แรงโน้มถ่วงจะทำหน้าที่ดึงดูด ดึงมวลทั้งสองเข้าหากัน ในขณะที่สนามไฟฟ้าสามารถให้ผลลัพท์ทั้งการดึงดูดหรือการผลักกัน เนื่องจากร่างกายที่ใหญ่เช่นดาวเคราะห์โดยทั่วไปจะขนส่งประจุแบบไม่มีจำนวนเป็นสุทธิ สนามไฟฟ้าในระยะห่างมักจะเป็นศูนย์ ดังนั้นแรงโน้มถ่วงคือพลังหลักที่ระยะทางในจักรวาล แม้ว่าจะอ่อนกว่ามาก<ref name=hawking/>
[[Image:VFPt image charge plane horizontal.svg|thumb|เส้นสนามกระจายออกมาจากประจุบวกเหนือแผ่นตัวนำแบนราบ]]
โดยทั่วไปสนามไฟฟ้าแปรเปลี่ยนในที่ว่าง (เกือบทั้งหมดของสนามไฟฟ้าจะแปรเปลี่ยนในที่ว่าง ยกเว้นสนามไฟฟ้ารอบ ๆ แผ่นตัวนำที่ขยายไปไกลถึงอินฟินิตี้ สนามของมันจะสม่ำเสมอ) และความแข็งแรงที่คนใดคนหนึ่งรายการที่ถูกกำหนดให้เป็นแรง (ต่อภาระต่อหน่วย) และความแรงของมันที่จุดหนึ่งจุดใดจะถูกกำหนดเป็นแรง (ต่อหน่วยประจุ) ที่จะรู้สึกได้โดยประจุที่อยู่นิ่งแต่ขนาดเล็กน้อยถ้าประจุนั้นถูกวางที่จุดนั้น<ref name=uniphysics/>{{rp|469–470}} ประจุตามแนวคิด ที่เรียกว่า 'ประจุทดสอบ' จะต้องมีขนาดเล็กและสูญหายได้เพื่อป้องกันไม่ให้สนามไฟฟ้าไปรบกวนสนามหลักและมันยังจะต้องอยู่นิ่งอีกด้วยเพื่อป้องกันผลกระทบจากสนามแม่เหล็กอื่น ๆ เมื่อสนามไฟฟ้าถูกกำหนดในแง่ของ[[แรง]] และแรงเป็น[[Euclidean vector|เวกเตอร์]] ดังนั้นสนามไฟฟ้าจึงเป็นเวกเตอร์ด้วย คือมีทั้งขนาดและทิศทาง โดยเฉพาะมันเป็น[[สนามเวกเตอร์]]<ref name=uniphysics/>{{rp|469–470}}
การศึกษาเกี่ยวกับสนามไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้นโดยประจุนิ่งถูกเรียกว่า[[ไฟฟ้าสถิต]] สนามอาจจะมองเห็นได้โดยชุดของเส้นสมมุติที่ทิศทางของมันที่จุดใด ๆ จะขนานไปกับทิศทางของสนาม แนวคิดนี้ถูกนำเสนอโดยฟาราเดย์<ref name="elec_princ_p73">
{{citation
| last = Morely & Hughes
| title = Principles of Electricity, Fifth edition
| page = 73
| isbn = 0-582-42629-4}}</ref> ที่ตั้งชื่อมันว่า '[[เส้นแรง]] 'บางครั้งยังคงเห็นว่าคำนี้ถูกใช้งานอยู่ เส้นสนามเป็นเส้นทางที่จุดประจุบวกหนึ่งจะกระจายออกไปเมื่อมันถูกบังคับให้เคลื่อนที่ภายในสนาม อย่างไรก็ตามเส้นสนามเหล่านี้เป็นแนวคิดในจินตนาการโดยไม่มีการดำรงอยู่จริงทางกายภาพ และสนามจะแทรกซึมไปทุกพื้นที่ที่แทรกแซงระหว่างเส้นสนาม<ref name="elec_princ_p73"/> เส้นสนามจะกระจายออกมาจากประจุนิ่งและมีคุณสมบัติที่สำคัญหลายอย่าง: อย่างแรก พวกมันมีจุดกำเนิดจากประจุบวกและสิ้นสุดที่ประจุลบ; อย่างที่สอง พวกมันจะต้องเข้าในตัวนำที่ดีใด ๆ ที่มุมฉาก และอย่างที่สาม พวกมันอาจไม่เคยข้ามกันเองหรือไม่เคยสิ้นสุดตัวมันเอง<ref name=uniphysics/>{{rp|479}}
วัตถุตัวนำที่กลวงจะนำพาประจุทั้งหมดบนพื้นผิวด้านนอกของมัน ดังนั้นสนามจะเป็นศูนย์ในทุกสถานที่ภายในวัตถุ<ref name=Duffin/>{{rp|88}} นี้เป็นหลักของการทำงานของ[[กรงฟาราเดย์]] ซึ่งเป็นเปลือกโลหะตัวนำที่แยกส่วนภายในของมันออกจากผลกระทบไฟฟ้าภายนอก
หลักการของไฟฟ้าสถิตมีความสำคัญเมื่อทำการออกแบบรายการของอุปกรณ์[[ไฟฟ้าแรงสูง]] มีข้อจำกัดที่แน่นอนต่อความแรงของสนามไฟฟ้าที่ตัวกลางใด ๆ อาจจะต้องมีความอดทน ถ้าเลยจากจุดนี้ไป [[ความล้มเหลวด้านไฟฟ้า]] ({{lang-en|electrical breakdown}}) อาจจะเกิดขึ้นและ[[อาร์คไฟฟ้า]]จะทำให้เกิดประกายไฟวาบระหว่างส่วนที่มีประจุด้วยกัน ตัวกลางเช่นอากาศเป็นตัวอย่าง มีแนวโน้มที่จะอาร์คข้ามช่องว่างเล็ก ๆ ถ้าความแรงของสนามไฟฟ้าเกินกว่า 1 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร แต่เมื่อต้องข้ามช่องว่างขนาดใหญ่ขึ้น ค่าความแรงจนเบรกดาวน์ของสนามไฟฟ้าจะสูงขึ้น บางทีอาจสูงถึง 30 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร<ref name=hv_eng>
{{Citation
| first = M.S.| last = Naidu
| first2 = V.| last2 = Kamataru
| title = High Voltage Engineering
| publisher = Tata McGraw-Hill
| page = 2
| year = 1982
| isbn = 0-07-451786-4}}
</ref>
ตัวอย่างที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและมองเห็นได้มากที่สุดของไฟฟ้าสถิตคือ[[ฟ้าผ่า]] ที่เกิดขึ้นเมื่อประจุแยกออกจากกันในเมฆโดยการยกขึ้นสูงของโดมอากาศ และเพิ่มสนามไฟฟ้าในอากาศจนมากเกินกว่าอากาศจะสามารถทนต่อ เมฆฟ้าผ่าขนาดใหญ่อาจมีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 100 MV และมีพลังงานปลดปล่อยออกมาอาจใหญ่มากถึง 250 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง<ref>
{{Citation
| first = M.S.| last = Naidu
| first2 = V.| last2 = Kamataru
| title = High Voltage Engineering
| publisher = Tata McGraw-Hill
| pages = 201–202
| year = 1982
| isbn = 0-07-451786-4}}
</ref>
ความแรงของสนามได้รับผลกระทบอย่างมากจากวัตถุตัวนำที่อยู่บริเวณใกล้เคียง โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันจะรุนแรงเมื่อมันถูกบังคับให้โค้งรอบวัตถุปลายแหลมคม หลักการนี้้เป็นประโยชน์ใน[[สายล่อฟ้า]] ที่ปลายแหลมของมันจะทำหน้าที่ส่งเสริมให้เกิดฟ้าผ่าลงที่จุดนั้น แทนที่จะลงมาที่อาคารที่มันปกป้อง<ref name="Nahin2002">{{cite book|author=Paul J. Nahin|authorlink=Paul J. Nahin|title=Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age|date=9 October 2002|publisher=JHU Press|isbn=978-0-8018-6909-9}}</ref>{{rp|155}}
=== ศักย์ไฟฟ้า ===
| |||