สนามแม่เหล็กรอบ

แรงแม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก

แรงแม่เหล็ก (magnetic force) อาจเกิดได้หลายกรณี เช่น

1.         1.แรงแม่เหล็กระหว่างขั้วแม่เหล็ก เมื่อนำขั้วแม่เหล็ก 2 แท่งมาใกล้กัน จะเกิดแรง 2 ชนิดระหว่างขั้วแม่เหล็กทั้งสองคือ แรงดูดและแรงผลัก

2.         2.แรงแม่เหล็กระหว่างเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้า ถ้าให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดตัวนำสองเส้นที่วางขนานกัน จะเกิดแรงแม่เหล็กระหว่างเส้นลวดที่ง 2 แรงดูดและแรงผลัก

สนามแม่เหล็ก(magnetic field) คือบริเวณรอบๆแท่งแม่เหล็กที่แม่เหล็กแท่งนั้นส่งแรงไปถึง เนื่องจากสนามแม่เหล็กไม่สามารถมองเห็นได้ สามารถอธิบายยด้วยทฤษฎีสนามแม่เหล็ก (magnetic field line) คือ

1.         ภายนอกแท่งแม่เหล็ก เส้นสนามแม่เหล็กมีทิศออกจากขั้วเหนือ(N)พุ่งเข้าสู่ขั้วใต้(S)

2.         ภายในแท่งแม่เหล็ก เส้นสนามแม่เหล็กมีทิศออกจากขั้วใต้(S) พุ่งเข้าสู่ขั้วเหนือ (N)
แท่งแม่เหล็กเล็กๆ ที่วางตัวอยู่ในแนวราบบนแกนดิ่งปลายแหลม จะวางตัวอยู่ในแนวทิศเหนือและทิศใต้ เรียกแท่งแม่เหล็กเล็กๆ นี้ว่าเข็มทิศ

เมื่อวางเข็มทิศ ณ ตำแหน่งหนึ่งแล้วมีแรงกระทำต่อเข็มทิศนั้น กล่าวว่า ณตำแหน่งนั้นมีสนามแม่เหล็ก และกำหนดให้ทิศของสนามแม่เหล็กมีทิศเดียวกับทิศ
ที่ขั้วเหนือของเข็มทิศชี้

สนามแม่เหล็ก เมื่อมีแม่เหล็กวางอยู่ ณ ที่ใดก็ตาม แม่เหล็กนั้นจะส่งอำนาจแม่เหล็กออกไปรอบตัวในบริเวรนั้น ถ้าเอาแม่เหล็กอื่นหรือวัตถุที่เป็นเหล็กเข้าไปในบริเวณนั้นจะเกิดแรงแม่เหล็กส่งมากระทำทันทีจากแม่เหล็กที่วางอยู่ก่อนนั้น อย่างนี้เราถือว่าแม่เหล็กหรือสารแม่เหล็กที่เรานำเข้าไปทีหลังไปอยู่ในบริเวณซึ่งเป็น สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กอันแรกถ้าเราถอยแม่เหล็กหรือสารแม่เหล็กนั้นออกมาให้ห่างมาก ๆ แรงแม่เหล็กที่เคยเกิดขึ้นดังกล่าวจะหมดไป หมายความว่า แม่เหล็กอันแรกส่งแรงไปกระทำไม่ถึง จึงเห็นได้ว่าสนามแม่เหล็กคือ บริเวณรอบ ๆ แม่เหล็ก ซึ่งแท่ง
แม่เหล็กนั้นสามารถส่งอำนาจแม่เหล็กไปถึง

รูปแสดงเส้นแรงแม่เหล็กมีทิศออกจากขั้ว N เข้าหาขั้ว S

ผลของสนามแม่เหล็กต่อการเคลื่อนที่ของตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน ถ้านำลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านไปวางในสนามแม่เหล็กให้ตัดดับสนามแม่เหล็ก จะมีแรงแม่เหล็กกระทำต่อลวดตัวนำนั้น มีผลให้ลวดตัวนำเคลื่อนที่ไปตามทิศของแรง แรงแม่เหล็กนี้จะมีทิศใด ขึ้นอยู่กับทิศของกระแสฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำและทิศของสนามแม่เหล็ก

หลักการการเคลื่อนที่ของลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน เรานำมาใช้ประโยชนืในการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้า ในทางกลับกัน ถ้าหมุนขดลวดในสนามแม่เหล็ก ก้จะมีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในขดลวดนั้น เรียกว่า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ซึ่งค้นพบโดย ไมเคิล ฟาราเดย์ และหลักการนี้นำมาใช้ประโยชน์ในการสร้างไดนาโม หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 

ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

มนุษย์ใช้ประโยชน์จากสนามแม่เหล็กโลก หลังจากได้พบว่า เมื่อวางแม่เหล็กแท่งเล็กๆ บนแกน ให้หมุนในแนวราบได้อย่างอิสระ แม่เหล็กจะวางตัวในแนวเหนือ-ใต้เสมอ จึงนำสมบัตินี้มาสร้าง เข็มทิศ (compass) เพื่อใช้บอกทิศทาง นอกจากนี้สนามแม่เหล็กโลกยังมีความสำคัญต่อชีวิตบนโลกและทำให้เกิดปรากฏการณ์ธรรมชาติที่สวยงามอีกด้วย

สนามแม่เหล็กโลกทำหน้าที่ป้องกันชีวิตให้ปลอดอันตรายจาก ลมสุริยะ (solar wind) ซึ่งเป็นกระแสอนุภาคที่มีประจุ (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอน อิเล็กตรอนและนิวเคลียสของฮีเลียน) ที่พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์ เพื่อไม่ให้อนุภาคเหล่านั้นผ่านชั้นบรรยากาศของโลก ลมสุริยะที่มาปะทะสนามแม่เหล็กโลกจะถูกเบี่ยงเบนอ้อมโลก อันตรกิริยาระหว่างสนามแม่เหล็กโลกกับลมสุริยะทำให้สนามแม่เหล็กโลกด้านตรงข้ามดวงอาทิตย์ลู่ไปคล้ายหางของดาวหาง ซึ่งเรียกว่า แมกนีโตสเฟียร์ (magnetosphere) ดังรูป

ข้อควรรู้

1.         แนวการเคลื่อนที่ของประจุ จะเบนไปตามทิศของแรงจากสนามแม่เหล็กที่กระทำต่อประจุนั้น

2.         ทิศของแรงจากสนามแม่เหล็ก (F) หาได้ดังนี้

-โปรตอน (ประจุบวก) Fมีทิศทางตามกฏมือขวาม

-อิเล็กตรอน (ประจุลบ) Fมีทิศตรงข้ามกับกฏมือขวา

3.ไดนาโม เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า

4.มอเตอร์ไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลในเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น พัดลม เครื่องดูดฝุ่น เป็นต้น

5.ความรู้เรื่องการเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำในสนามแม่เหล็ก นำมาใช้ประโยชน์ในการสร้างมอเตอร์

6.ความรู้เรื่องกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ นำมาใช้ประโยชน์ในการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือ ไดนาโม

Link สินค้า : เครื่องวัดสนามแม่เหล็ก EMF Meter

ขอขอบคุณข้อมูลดีๆ: