สรุปเนื้อหาฟิสิกส์ ม.5 เทอม 2

สรุปเนื้อหาฟิสิกส์ ม.5 เทอม 2

ฟิสิกส์ ม.5 เทอม 2

• เสียง
• ไฟฟ้าสถิต
• ไฟฟ้ากระแส

1.เสียง

สมบัติของเสียง

• การสะท้อน (Reflection) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงไปกระทบสิ่งกีดขวาง ส่งผลให้เกิดการสะท้อนกลับของเสียงที่เรียกว่า “เสียงสะท้อน” (Echo)
• การหักเห (Refraction) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน หรือการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีอุณหภูมิต่างกัน ส่งผลให้อัตราเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของเสียงเปลี่ยนไป
• การเลี้ยวเบน (Diffraction) คือ การเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางหรือเลี้ยวเบนผ่านช่องว่างต่างๆของเสียง โดยคลื่นเสียงที่มีความถี่และความยาวคลื่นมาก สามารถเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางได้ดีกว่าคลื่นสั้นที่มีความถี่ต่ำ
• การแทรกสอด (Interference) เกิดจากการปะทะกันของคลื่นเสียงจากหลายแหล่งกำเนิด ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงที่ดังขึ้นหรือเบาลงกว่าเดิม หากคลื่นเสียงที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อย (ไม่เกิน 7 เฮิรตซ์) เมื่อเกิดการแทรกสอดกันจะทำให้เกิดเสียงบีตส์ (Beats)

การได้ยินเสียงและความเข้มของเสียง

เสียงที่เราได้ยิน คือ อัตราการถ่ายโอนพลังงานของแหล่งกำเนิดเสียงต่อหนึ่งหน่วยเวลา หรือที่เรียกว่า กำลังเสียง (Power of sound wave) ซึ่งมีหน่วยเป็นจูลต่อวินาที (J/s) หรือ วัตต์ (Watt)

โดยเสียงเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดในลักษณะของการแผ่ขยายออกไปในรูปทรงกลม มีแหล่งกำเนิดเสียงเป็นจุดศูนย์กลาง ซึ่งกำลังของเสียงที่ส่งออกจากแหล่งกำเนิดต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ผิวทรงกรม เรียกว่า “ความเข้มของเสียง” (Intensity) และระดับความเข้มของเสียงนั้น ถูกตรวจวัดในรูปของ “ความดัง” (Volume) ในหน่วยเดซิเบล (Decibel) ซึ่งมนุษย์สามารถรับรู้ถึงเสียงได้ตั้งแต่ที่ระดับเสียง 0 จนถึงราว 120 เดซิเบล โดยเสียงที่ดังเกินกว่า 120 เดซิเบล คือเสียงที่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้รับฟังได้

ทั้งนี้ นอกจากความเข้มของเสียงแล้ว ความถี่ (Frequency) ของคลื่นเสียง ยังเป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญต่อการได้ยินเสียงของมนุษย์ ความถี่มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hertz) ซึ่งมนุษย์สามารถรับคลื่นเสียงที่ระดับความถี่ ตั้งแต่ 20 ถึง 20,000 เฮิรตซ์ หรือเป็นช่วงความถี่ที่เรียกว่า โซนิค (Sonic)

ข้อควรรู้

• มนุษย์สามารถรับเสียงได้ดีที่สุด ในช่วงความถี่ 1,000 ถึง 6,000 เฮิรตซ์ โดยเสียงที่มีระดับความถี่ต่ำกว่า 20 เฮิรตซ์ เรียกว่า คลื่นใต้เสียง หรือ อินฟราโซนิค (Infrasonic)
• เสียงที่เกิดจากแหล่งกำเนิดขนาดใหญ่ เช่น การสั่นสะเทือนของสิ่งก่อสร้าง เป็นเสียงที่มนุษย์ไม่สามารถรับรู้ได้เช่นเดียวกับคลื่นเสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์ หรือที่เรียกว่า คลื่นเหนือเสียง หรือ อัลตร้าโซนิค (Ultrasonic) ยกเว้น สัตว์บางชนิด เช่น ค้างคาว หรือโลมา สัตว์เหล่านี้จะสามารถใช้ประโยชน์คลื่นเสียงในความถี่นี้ ในการสื่อสารและการระบุตำแหน่งได้
• มนุษย์สามารถจำแนกเสียงต่าง ๆ ตามระดับเสียงหรือเรียกเสียงที่มี ความถี่ต่ำ ว่า “เสียงทุ้ม” และเรียกเสียงที่มีความถี่สูงว่า “เสียงสูง/แหลม”

 ไฟฟ้าสถิต คืออะไร

ไฟฟ้าสถิต หรือ Static electricity เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจากความไม่สมดุลของปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบภายในวัสดุหรือบนพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งประจุไฟฟ้าเหล่านั้นจะยังคงอยู่จนกระทั่งเกิดการเคลื่อนที่หรือมีการถ่ายเทประจุ (Electrostatic Discharge)

โดยปกติแล้ววัสดุทุกชนิดมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า (มีปริมาณของประจุบวกและประจุลบอย่างละเท่า ๆ กัน) แต่หากมีการขัดถู สัมผัส หรือเสียดสีกันระหว่างวัสดุก็จะทำให้ประจุไฟฟ้าเหล่านี้จะเกิดการเปลี่ยนแปลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้าหรือที่เรียกว่า ฉนวน เช่น การนำลูกโป่งมาถูกับเส้นผม หรือการสัมผัสกันระหว่างรองเท้าหนังและพรมเช็ดเท้า สิ่งเหล่านี้จะทำให้เกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้า เป็นผลให้เกิดความไม่สมดุลของจำนวนประจุบวกและประจุลบในวัสดุแต่ละชิ้น ด้วยเหตุนี้วัสดุที่ต่างก็มีความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้าจึงมีความพยายามถ่ายเทประจุไฟฟ้ากับวัสดุอื่นๆ เพื่อสร้างความสมดุลให้กับตัวเอง และการแลกเปลี่ยนประจุไฟฟ้านี้เองที่เป็นสาเหตุของความรู้สึกที่คล้ายกับการถูกไฟฟ้าช็อตหรือที่เรียกว่า ไฟฟ้าสถิต

ประจุไฟฟ้า

คือ อำนาจทางไฟฟ้า วึ่งมี 2 ชนิด ได้แก่

• ประจุบวก ที่จำนวนโปรตอนมากกว่าจำนวนอิเล็กตรอน
• ประจุลบ ที่จำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน

ซึ่งวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า จะมีจำนวนโปรตอนเท่ากับอิเล้กตรอน

แรงระหว่างประจุ

มี 2 แบบ ได้แก่ แรงดูดและแรงผลัก ดังรูป

กฎการอนุรักษ์ประจุ

การทำให้วัตถุมีประจุไฟฟ้าด้วยวิธีต่าง ๆ จะเป็นการเคลื่อนย้ายประจุจากที่หนึ่งไปขังอีกที่หนึ่ง ซึ่งจะได้ว่าผลรวมของจำนวนประจุทั้งหมดคงที่เท่าเดิม การทำให้วัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเกิดประจุทำได้ 3 วิธี คือ

• การขัดสี คือ การนำวัตถุ 2 ชนิดที่ต่างกันมาขัดสีกัน จะเกิดการแลกเปลี่ยนประจุ
• การแตะสัมผัส คือ การนำวัตถุที่มีประจุมาแตะวัตถุที่เป็นกลางหรือมีประจุก็ได้การหาประจุหลังแตะ
• การเหนี่ยวนำ คือ การนำวัตถุที่มีประจุมาเข้าใกล้วัตถุที่มีประจุหรือวัตถุที่เป็นกลางก็ได้หลังการเหนี่ยวนำแล้วประจุที่เกิดขึ้นจะชนิดตรงข้ามกับที่มาเหนี่ยวนำ

ไฟฟ้ากระแสแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

• ไฟฟ้ากระแสตรง ( Direct Current หรือ D .C )
• ไฟฟ้ากระแสสลับ ( Alternating Current หรือ A.C. )

กระแสไฟฟ้าที่เราทุกคนบนโลกนี้ใช้อยู่ด้วยกันทั้งหมดมี 2 แบบ แบบที่ 1 คือไฟฟ้ากระแสตรง หรือ Direct Current (DC) และแบบที่ 2 คือไฟฟ้ากระแสสลับ หรือ Alternating Current (AC) ซึ่งใช้งานได้แตกต่างกันไป

        ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เป็นกระแสไฟฟ้าที่ไหลไปทิศทางเดียว มีแรงดันไฟเป็นค่าบวกหรือลบก็ได้ อาจมีการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าได้เล็กน้อย แต่จะไม่เปลี่ยนแปลงค่าจากบวกไปลบ หรือลบไปบวกกลับไปกลับมา แหล่งกำเนิดขอไฟฟ้ากระแสตรงจำพวก เซลล์ไฟฟ้า หรือ แบตเตอรี่ จะจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแบบสม่ำเสมอ

        ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าที่ไหลไปทิศทางเดียว แต่มีการไหลแบบกลับไปกลับมา มีแรงดันไฟเป็นค่าบวกและลบสลับกันไปมาอยู่ตลอดเวลา อัตราในการเปลี่ยนไปมาของทิศทางการไหลของกระแสนั้นเราจะเรียกว่า ความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ โดยมีหน่วยวัดเป็น “เฮิรตซ์” (Hz) ซึ่งก็คือจำนวนครั้งที่เกิดการเปลี่ยนแปลงทิศของกระแส หรือจำนวนรอบคลื่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะเลี้ยงด้วยไฟฟ้ากระแสตรง แต่บางชนิดก็เลี้ยงด้วยไฟฟ้ากระแสสลับเช่นกัน

ประโยชน์และการนำไปใช้งานของไฟฟ้าทั้ง 2 ชนิด

คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสสลับ(AC)

(1) สามารถส่งไปในที่ไกลๆได้ดี กำลังไม่ตก
(2) สามารถแปลงแรงดันให้สูงขึ้นหรือต่ำลงได้ตามต้องการโดยการใช้หม้อแปลง(Transformer)

ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสสลับ(AC)

(1) ใช้กับระบบแสงสว่างได้ดี
(2) ประหยัดค่าใช้จ่าย และผลิตได้ง่าย
(3) ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการกำลังมากๆ
(4) ใช้กับเครื่องเชื่อม
(5) ใช้กับเครื่องอำนวยความสะดวกและอุปกรณ์ไฟฟ้าได้เกือบทุกชนิด

คุณสมบัติของไฟฟ้ากระแสตรง(DC)

(1) กระแสไฟฟ้าไหลไปทิศทางเดียวกันตลอด
(2) มีค่าแรงดันหรือแรงเคลื่อนเป็นบวกอยู่เสมอ
(3) สามารถเก็บประจุไว้ในเซลล์ หรือแบตเตอรี่ได้

ประโยชน์ของไฟฟ้ากระแสตรง(DC)

(1) ใช้ในการชุบโลหะต่างๆ
(2) ใช้ในการทดลองทางเคมี
(3) ใช้เชื่อมโลหะและตัดแผ่นเหล็ก
(4) ทำให้เหล็กมีอำนาจแม่เหล็ก
(5) ใช้ในการประจุกระแสไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่
(6) ใช้ในรวงจรอิเล็กทรอนิกส์
(7) ใช้เป็นไฟฟ้าเดินทาง เช่น ไฟฉาย

–ขอบคุณข้อมูล https://legatool.com/