กฏของแม่เหล็ก

เนื้อเรื่อง

แม่เหล็ก : Magnet

แม่เหล็กเป็นของแข็งชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติพิเศษ สามารถดึงดูดสารบางชนิดได้ โดยทั่วไป แม่เหล็กมี 2 ขั้วคือ ขั้วเหนือ กับขั้วใต้ เมื่อนำแม่เหล็กมาผูกห้อยในแนวดิ่ง แล้วปล่อยให้หมุนได้อย่างอิสระ จะพบว่าแม่เหล็กจะหยุดนิ่งและวางตัวในแนวทิศเหนือใต้เสมอ จึงเรียกด้านที่ชี้ไปทางทิศเหนือว่าขั้วเหนือ และด้านที่ชี้ไปทางทิศใต้ว่าขั้วใต้

ขั้วแม่เหล็ก คือ จุดบนแท่งแม่เหล็กที่มีความเข้มของแรงแม่เหล็กมาก

กฏข้อแรกของแม่ เหล็กกล่าวว่า ขั้วต่างกันดูดกันและขั้วเหมือนกันผลักกัน

สารแม่เหล็ก : Ferromagnetic

สารแม่เหล็ก เป็นวัตถุที่เป็นแม่เหล็กอย่างแรง (ทำให้เป็นแม่เหล็กได้ง่าย) ซึ่งได้แก่ เหล็ก นิเกิล โคบอลต์ และสารประกอบของโลหะเหล่านี้

สารแม่เหล็กแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ

• สารแม่เหล็กถาวร (Hard) เป็นสารแม่เหล็กที่ไม่เสียอำนาจแม่เหล็กได้ง่ายหลังจากถูกทำให้เป็นแม่ เหล็ก

• สารแม่เหล็กชั่วคราว (Soft) เป็นสารแม่เหล็กที่ไม่อาจรักษาอำนาจแม่เหล็กได้นานหลังจากถูกทำให้แม่ เหล็ก

ทฤษฎีโดเมนของสภาวะแม่เหล็ก : Domain theory of magnetism

ทฤษฎีนี้ว่าด้วย สารแม่เหล็กประกอบด้วยไดโพลหรือโมเลกุลแม่เหล็ก ซึ่งมีแรงกระทำซึ่งกันและกันและอยู่ในบริเวณหนึ่งๆซึ่งเรียกว่าโดเมน ซึ่งมีขั้วชี้ไปทิศเดียวกัน สารแม่เหล็กจะกลายเป็นแม่เหล็กเมื่อโดเมนอยู่อย่างเป็นระเบียบ

การทำแม่เหล็ก : Magnetization

ทำได้โดยการทำให้ไดโพลทั้งหมดเรียงตัวกันอย่างเป็นระ เบียบเรียบร้อย โดยใช้วิธีการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก นำวัตถุนั้นไปไว้ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก

• การสัมผัสทางเดียว (Single touch) ใช้ปลายแท่งแม่เหล็กถูบนวัตถุซ้ำหลายๆครั้งในทางเดียวกัน

• การสัมผัสยแกส่วน (Divided touch) ใช้ปลายแท่งแม่เหล็ก 2 แท่ง ถูบนวัตถุคนละจุดหลายๆครั้ง

การทำลายสภาพแม่เหล้ก : Demagnetization

อาจทำได้โดยการวางแท่งแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กที่ เปลี่ยนแปลง เพื่อทำให้ไดโพลมีทิศทางที่ไม่เป็นระเบียบ หรือใช้ค้อนเคาะ หรืออาจจะใช้ความร้อนสูงกว่า 700

สนามแม่เหล็ก : Magnetic Fieldsสนามแม่เหล็ก คือ บริเวณรอบๆแท่งแม่เหล็ก

• เส้นแรงแม่เหล็ก (Magnetic field lines) หรือ ฟลักซ์แม่เหล็ก (Flux lines) คือ เส้นที่แสดงทิศของสนามแม่เหล็กรอบๆ แท่งแม่เหล็ก โดยจะมีทิศชี้จากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้

• จุดเป็นกลาง (Neutral point) เป็นจุดที่ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กมีค่าเป็นศูนย์

สนามแม่เหล็กโลก : The Earth’s magnetism

ในโลกเรานั้นมีสนามแม่เหล็กอยู่ด้วย ซึ่งสนามแม่เหล็กที่มีนั้นเหมือนกับเกิดมาจากมีแม่เหล็กขนาดใหญ่วางตัวอยู่ที่ ใจกลางโลก โดยเอาฝั่งที่เป็นขั้วเหนือชี้ไปทางทิศใต้ และเอาขั้วใต้ชี้ไปทางทิศเหนือ มุมที่ทำกันระหว่างเส้นแนวระดับบนผิวโลกกับเส้นแรงแม่เหล็กนั้นจะเรียกว่า มุมเอียงหรือมุมเท (Inclination or dip) เมื่อลองนำแม่เหล็กมาแขวนไว้ในสนามแม่เหล็กโลก ระนาบของแม่เหล็กที่ชี้นั้นเรียกว่า เส้นแมริเดียนแม่เหล็ก (Magnetic meridian) โดยเส้นนี้จะทำมุมบ่ายเบน (Declination) กับเส้นตรงที่ลากจากทิศเหนือจริงอยู่เล็กน้อย

แม่เหล็กไฟฟ้า : Electromagnetism

แม่เหล็กไฟฟ้า คือ สภาวะแม่เหล็กที่เกิดจากการที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวด เรานำสิ่งที่เกิดขึ้นนี้ไปใช้ในการสร้างแม่เหล็กที่มีกำลังสูง และใช้สำหรับทำให้เกิดการเคลื่อนที่โดยกระแสไฟฟ้า

การหาทิศของสนามแม่ เหล็กไฟฟ้านั้น

เราสามารถหาได้จากกฏสกรูของแมกเวลล์ (Maxwell’s screw rule) หรือจากกฎกำมือขวา (Right-hand grip rule)

• กฎสกรูของแมกเวลล์ (Maxwell’s screw rule) ทิศของสนามแม่เหล็กรอบๆ เส้นลวดจะอยู่ในทิศที่สกรูหมุน เมื่อขันสกรูเข้าไปตามทิศของกระแสที่ไหล

• กฎกำมือขวา (Right-hand grip rule) ทิศของสนามแม่เหล็กรอบเส้นลวดอยู่ในแนวนิ้วมือขวาที่กำรอบลวด โดยหัวแม่มือชี้ไปทางทิศของกระแส

แม่เหล็กไฟฟ้านั้น จะประกอบไปด้วยสิ่งที่สำคัญ 2 สิ่งก็คือ

ขดลวด (Coil) กับแกน (Core) โดยที่ขดลวดนี้จะหมายถึง ขดลวดหลายๆขดที่พันอยู่รอบๆแกน ขดลวดที่ใช้พันนั้น ยอกตัวอย่างได้เช่น ขดลวดแบน (Flat coil or plane coil) เป็นขดลวดที่มีความยาวน้อยเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลาง โซลินอยด์ (Solenoid) เป็นขดลวดที่มีความยาวมากเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลาง เป็นต้น

โดยสนามแม่เหล็กที่เกิดจาก

โซลินอยด์จะคล้ายกับแท่งแม่เหล็ก ส่วนแกนจะเป็นสารแม่เหล็กชั่วคราวทำให้มีหรือไม่มีอำนาจแม่เหล็กได้ โดยการปิดหรือเปิดสวิตซ์แม่เหล็กไฟฟ้าโดยทั่วไปจะมีขั้วที่ต่างกันอยู่ใกล้ๆกันเพื่อให้ได้สนามแม่เหล็กความเข้มสูง

ประโยชน์ของแม่เหล็กไฟฟ้า : Applications of electromagnets

เราใช้ประโยชน์จากการดูดดลหะของแม่เหล็กเมื่อวงจรปิด เพื่อนำมาเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ตัวอย่างของอุปกรณ์ที่ใช้หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้าก็คือ ออดไฟฟ้า (Electric buzzer) หูฟัง (Earpiece) แม่เหล็กยกของ (Lifting magnet) รีเลย์ (Relay) รถแม่เหล็กไฟฟ้า (Maglev)

ขอขอบคุณ ข้อมูลที่มีประโยชน์จาก เว็บไซต์ Kmutt Library
เพื่อร่วมกันสร้างสังคมแห่งการเรียนรู้บนโลกอินเตอร์เน็ต