คัดลอกลิงก์เเล้ว
นิยาย 俿

ข้อมูลเบื้องต้นของเรื่องนี้
แนะนำตัวละคร / ทักทายผู้อ่าน / เขียนตามใจชอบ พิมพ์ตรงนี้ได้เลย...

เนื้อเรื่อง อัปเดต 23 ก.ย. 62 / 19:49


แม่เหล็กไฟฟ้า

          ชาวกรีกและโรมันโบราณรู้จักอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้า พวกเขาเห็นว่าหินสีดำที่ลึกลับน่าพิศวงชนิดหนึ่งมีแรงที่ทำให้โลหะบางชนิดเข้ามาติดอยู่กับมันได้ พวกเขายังสังเกตเห็นด้วยว่า เมื่อเอาหินชนิดนี้ชิ้นเล็ก ๆ ผูกแขวนกับเชือกปลายข้างหนึ่งของมันจะชี้ไปทางทิศเหนือเสมอ หินดังกล่าวจึงอาจจะเอามาใช้เป็นเข็มทิศสำหรับบอกทิศทางได้

                    แต่ชาวกรีกและโรมันไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ประหลาดนี้ได้ ที่จริงแล้ว มีผู้คนจำนวนมากที่เชื่อว่า อำนาจของหินสีดำนั้นเกิดจากอำนาจเหนือธรรมชาติบางประการ ในยุคโบราณจึงเกิดตำนานหลายเรื่องที่เกี่ยวกับอำนาจของแม่เหล็ก ตำนานเรื่องหนึ่งเกี่ยวกับคนเลี้ยงแกะชื่อว่า แม็กเนส ผู้ซึ่งยังคงติดอยู่กับหินบนเขาอิดา ทั้งนี้ ก็เพราะตะปูที่ตอกรองเท้าของเขา ตำนานอีกเรื่องหนึ่งเล่าว่า แม่เหล็ก หรือ แม็กเน็ต ( Magnet) ในภาษาอังกฤษนั้นเป็นคำที่ได้มาจากชื่อสถานที่แห่งหนึ่งในเอเชียน้อย คือ แม็กนีเซีย ( Magnesia) อันเป็นแหล่งที่พบแม่เหล็กเป็นครั้งแรก บางทีเรื่องที่ฟังดูแปลกประหลาดที่สุดคงจะเป็นเรื่องของภูเขาที่เป็นหินแม่เหล็กซึ่งดูดเอาตะปูจากลำเรือที่แล่นเข้ามาใกล้ภูเขาลูกนั้นเกินไป


จนถึงปลายศตวรรษที่ 16 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อ วิลเลียม กิลเบิร์ต จึงได้เริ่มศึกษาระบบการทำงานของแม่เหล็ก เขาเสนอแนวคิดสำคัญประการหนึ่ง คือ โลกเองก็เป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่มีขั้วแม่เหล็กเหมือนแม่เหล็กธรรมดานี่เอง แนวคิดนี้อธิบายว่าทำไมแม่เหล็กจึงชี้ไปทางทิศเหนือและทิศใต้อยู่เสมอ แม่เหล็กถูกขั้วแม่เหล็กของโลกดึงดูดนั่นเอง

แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก
                              แม่เหล็ก คือ สารที่สามารถดูดเหล็กหรือเหนี่ยวนำให้เหล็กหรือสารแม่เหล็กเป็นแม่เหล็กได้ แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ
        
1. แม่เหล็กถาวร (Permanent Magnetic) คือแม่เหล็กที่มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กตลอดไป เช่น แม่เหล็กที่ใช้ในลำโพง เป็นต้น ซึ่งได้มาจากการนำเอาลวดทองแดงอาบน้ำยาพันรอบแท่งเหล็กกล้าแล้วปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไปในขดลวด ทำให้เกิดสนานแม่เหล็กไปดูดเหล็กผลักโมเลกุลภายในแท่งเหล็กกล้า ให้มีการเรียงตัวของโมเลกุลอย่างเป็นระเบียบตลอดไป เหล็กกล้าดังกล่าวก็จะคงสภาพเป็นแม่เหล็กถาวรต่อไป
       
2. แม่เหล็กไฟฟ้า หรือ แม่เหล็กชั่วคราว (Electro Magnetic) เป็นแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันกับแม่เหล็กถาวร แต่เหล็กที่นำมาใช้เป็นเพียงเหล็กอ่อนธรรมดา เมื่อมีการป้อนกระแส ไฟฟ้าผ่านเข้าไปในขดลวดที่พันอยู่รอบแท่งเหล็กอ่อนนั้น แท่งเหล็กอ่อนก็จะมีสภาพเป็นแม่เหล็กไปทันที แต่เมื่อหยุดจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไป อำนาจแม่เห
ล็กก็จะหมดไปด้วย เช่น อุปกรณ์จำพวกรีเลย์ (Relay) โซนินอยด์ (Solenoid) กระดิ่งไฟฟ้า เป็นต้น

คุณสมบัติของแม่เหล็ก  

       1. ถ้าแขวนแท่งแม่เหล็กให้เคลื่อนที่อย่างอิสระ เมื่อหยุดนิ่ง แล้วจะชี้ตามแนวทิศเหนือ ทิศใต้ ขั้วที่ชี้ไปทางทิศเหนือ เรียกว่า ขั้วเหนือ(N) ขั้วที่ชี้ไปทางทิศใต้ เรียกว่า ขั้วใต้(S)
       2. ขั้วแม่เหล็กทั้งขั้วเหนือและขั้วใต้จะดูดสารแม่เหล็กเสมอ
       3. ขั้วเหมือนกันเข้าใกล้กันจะเกิดแรงผลักกัน และขั้วต่างกันเมื่อเข้าใกล้กันจะเกิดแรงดูด
       4. อำนาจแรงดึงดูดจะมีมากที่สุดที่บริเวณขั้วทั้งสองแม่เหล็ก
       5. เส้นแรงแม่เหล็กมีทิศทางออกจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้

เส้นแรงแม่เหล็ก



         เมื่อนำกระดาษแข็งวางบนแท่งแม่เหล็ก โรยเศษผงเหล็กละเอียดบนกระดาษแล้วค่อยๆ เคาะด้วยนิ้วเบาๆ ผงเหล็กจะเรียงตัวตามเส้น แรงแม่เหล็กจากขั้ว N ไปขั้ว S อย่างสวยงาม ดังรูปด้านบน โดยในที่ที่มีเส้นแรงแม่เหล็ก เราเรียกว่ามี สนามแม่เหล็ก


แม่เหล็กไฟฟ้า
       (Electromagnets) หมายถึง อำนาจแม่เหล็กที่เกิดจากการที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านในวัตถุตัวนำหมายความว่าถ้าปล่อยให้ กระแสไฟฟ้าไหลในวัตถุตัวนำจะทำให้เกิด สนามแม่เหล็กรอบ ๆ ตัวนำนั้น
       
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวดตัวนำ จะเกิด
เส้นแรงแม่เหล็กขึ้นรอบ ๆ เส้นลวดตัวนำนั้น แต่อำนาจแม่เหล็กที่เกิดขึ้นมีเพียงจำนวนเล็กน้อย ซึ่งไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ การจะเพิ่มความเข้มของสนามแม่เหล็ก ทำได้โดยการนำเส้นลวดตัวนำมาพันเป็นขดลวด เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดในแต่ละส่วนของเส้นลวดตัวนำจะเสริมอำนาจกัน ทำให้มีความเข็มของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้

ความเข้มของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า จะขึ้นอยู่กับส่วนประกอบต่าง ๆ ดังนี้

1. จำนวนรอบของการพันเส้นลวดตัวนำ การพันจำนวนรอบของเส้นลวดตัวนำมากเกิดสนามแม่เหล็กมาก ในทางกลับกันถ้าพันจำนวนรอบน้อยการเกิดสนามแม่เหล็กก็น้อยตามไปด้วย

2. ปริมาณการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวนำ กระไฟฟ้าไหลผ่านมากสนา ม แม่เหล็กเกิดขึ้นมาก และถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านน้อยสนามแม่เหล็กเกิดน้อย

3. ชนิดของวัสดุที่ใช้ทำแกนของแท่งแม่เหล็กไฟฟ้า วัสดุต่างชนิดกันจะให้ความเข็มของสนามแม่เหล็กต่างกัน เช่น แกนอากาศจะให้ความเข็มของสนามแม่เหล็กน้อยกว่าแกนที่ทำจากสารเฟอโรแมกเนติก (Ferromagnetic) หรือสารที่สามารถเกิดอำนาจแม่เหล็กได้ เช่น เหล็ก เฟอร์ไรท์ เป็นต้น สารเหล่านี้จะช่วยเสริมอำนาจแม่เหล็กในขดลวดทำให้มีความเข็มของสนามแม่เหล็กมากขึ้น   

4. ขนาดของแกนแท่งแม่เหล็กไฟฟ้า แกนที่มีขนาดใหญ่จะให้สนามแม่เหล็กมาก ส่วนแกนที่มีขนาดเล็กจะให้สนามแม่เหล็กน้อย

ประโยชน์ของแม่เหล็กไฟฟ้า (Applications of electromagnets)

       แม่เหล็กไฟฟ้ามีประโยชน์มากมาย ใช้หลักการที่แม่เหล็กดูดแผ่นโลหะเมื่อว่างวงจรปิดซึ่งเป็นการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล เช่นพลังงานเสียง
       ออดไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดเสียงจากกระแสตรง แผ่นโลหะจะถูกดูดโดยแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้จุดสัมผัสแยกออก มีผลให้กระแสที่เข้ามายังแม่เหล็กไฟฟ้าหยุดไหล ดังนั้นแผ่นโลหะจึงดีดกลับ เกิดขึ้นเช่นนี้เรื่อย ๆ มีผลให้แผ่นโลหะสั่นเกิดเสียงออตขึ้น ในกระดิ่งไฟฟ้ามีค้อนติดกับแผ่นโลหะใกล้กับกระดิ่งเมื่อแผ่นโลหะสั่นค้อนก็จะเคาะกระดิ่ง


        ปั้นจั่น เป็นการประยุกต์ใช้หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้าไปใช้เป็นเครื่องมือสำหรับยกของจำพวกโลหะ ใช้สำหรับดูดเศษเหล็กจากเศษโลหะอื่น ๆ เมื่อต้องการใช้ก็เปิดสวิตช์ ทำให้เหล็กที่เป็นแกนของขดลวดเป็นแม่เหล็กดูดเศษเหล็กได้ และเมื่อใช้เสร็จก็ปิดสวิตช์ แกนเหล็กก็จะไม่เป็นแม่เหล็ก ปล่อยเศษเหล็กให้หลุดลงมา


       หูฟัง เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนสัญญานไฟฟ้าเป็นคลื่นเสียง ใช้แม่เหล็กถาวรดูดแผ่นไดอะแฟรม ความแรงของแรงดึงดูดเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าในขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า แผ่นไดอะแฟรมจะสั่นทำให้เกิดเสียง


       รถไฟความเร็วสูง เป็นรถไฟที่มีแม่เหล็กไฟฟ้าติดอยู่ข้างใต้ซึ่งเคลื่อนที่ ไปบนรางที่มีแม่เหล็กไฟฟ้า แม่เหล็กผลักซึ่งกันและกันทำให้รถไฟลอยเหนือราง เป็นการลดแรงเสียดทานระหว่างรถไฟและราง ทำให้เคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น



คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

จากการศึกษาเกี่ยวกับไฟฟ้าสถิต ไฟฟ้ากระแสและไฟฟ้า แม่เหล็ก สรุปหลักการ ที่สำคัญได้ดังนี้ คือ

1. เมื่อมีประจุอิสระจะทำให้เกิดสนามไฟฟ้ารอบ ๆ ประจุอิสระ โดยความเข้มของสนาม

ไฟฟ้า ณ ตำแหน่งใด ๆ จะแปรผกผันกับระยะทางกำลังสองจากประจุไฟฟ้านั้น (กฎของคูลอมบ์)

2. เมื่อมีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในตัวนำไฟฟ้า ย่อมมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบ ๆ ตัวนำ โดยทิศของสนามแม่เหล็กจะวนรอบตัวนำและตั้งฉากกับทิศของกระแส ซึ่งเออร์สเตด เป็นผู้ค้นพบ

3. เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กย่อมมีการเหนี่ยวนำ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น แสดงว่าได้มีการเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าในตัวนำ ซึ่งผู้ค้นพบปรากฎการณ์นี้คือ ฟาราเดย์

จากหลักการทั้งสาม แมกซ์เวลล์ได้รวบรวมให้อยู่ในรูปสมการทางคณิตศาสตร์ชั้นสูง และได้เสนอเป็นสมมติฐานออกมาว่า

1. ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดสนามไฟฟ้ารอบ ๆ การเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กนั้น

2. ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบ ๆ การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้านั้น

การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

แมกซ์เวลล์ได้เสนอต่อไปว่า ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงทั้งสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าพร้อมกันและต่อเนื่องแล้ว จะเป็นผลให้การเหนี่ยวนำสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กแผ่ออกไปเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วแสง และแมกซ์เวลล์สรุปว่า แสงคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

การแผ่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเปรียบเทียบได้กับการแผ่กระจายของคลื่นน้ำที่แผ่ออกจากจุดที่กระทุ่มน้ำ โดย สมมติให้ ลวดตัวนำ คู่หนึ่งเป็นแหล่งกำเนิดคลื่น ที่ต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ สมมติว่ามีเพียงประจุเดียวอยู่ที่ลวดตัวนำแต่ละเส้น แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำให้ประจุบวกและลบเคลื่อนที่ในตัวกลับไปกลับมา เป็นผลให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกมา

การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามหลักของแมกซ์เวลล์ อธิบายได้ว่า เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุที่ถูกเร่ง ทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกจากลวดตัวนำทุกทิศทาง ยกเว้นทิศที่อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกับลวดตัวนำนั้น

เมื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า จะพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงพร้อมกัน กล่าวคือ สนามทั้งสองจะมีค่าสูงสุดพร้อมกันและต่ำสุดพร้อมกัน นั่นคือ ทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กมีเฟสตรงกัน โดยทิศของสนามไฟฟ้าจะตั้งฉากกับทิศของสนามแม่เหล็ก และสนามทั้งสองมีทิศตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น

สรุปลักษณะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

1. การเปลี่ยนแปลงค่าของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้นสนามทั้งสองจึงมีค่าสูงสุดและต่ำสุดพร้อม ๆ กัน หรือมีเฟสตรงกัน

2. ทิศของสนามแม่เหล็กและทิศของสนามไฟฟ้าจะตั้งฉากซึ่งกันและกัน และตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นซึ่งมีลักษณะเป็นคลื่นตามขวาง

3. ณ บริเวณใดมีคลื่นไฟฟ้าผ่านบริเวณนั้นจะมีสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าทันที

4. อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่คงที่ จะมีการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา

การทดลองของเฮิรตซ์

เฮิรตซ์ ได้ทดลองเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ โดยใช้ขดลวดเหนี่ยวนำที่ให้ค่าความต่างศักย์สูงเชื่อมต่อกับโลหะทรงกลม 2 ลูกซึ่งวางใกล้กันมาก จะมีหน้าที่คล้ายกับตัวเก็บประจุ อุปกรณ์ชิ้นนี้คล้ายกับวงจร LC ของเครื่องส่งคลื่นวิทยุ การออสซิลเลตของคลื่นทำได้โดย ป้อนความต่างศักย์เป็นช่วงคลื่นสั้นๆ เข้าไปที่ขดลวดตัวนำ จะเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่ประมาณ 100 MHz จากนั้นเฮริตซ์สร้างวงจรขึ้นมาอีกวงหนึ่ง ประกอบด้วยขดลวดเพียงขดเดียว ที่ปลายขดลวดมีทรงกลมตัวนำวางไว้ใกล้กัน วงจรชุดนี้ทำหน้าที่คล้ายเครื่องรับคลื่น

เฮิรตซ์พบอีกว่าวงจรรับคลื่น จะสามารถรับคลื่นได้ก็ต่อเมื่อ ความถี่ที่ส่งมานั้นเป็นความถี่รีโซแนนซ์ของวงจรรับคลื่นพอดี ถ้าความต่างศักย์บนขดลวดชุดรับคลื่นมีค่าสูง จะทำให้เกิดประกายไฟข้ามไปมาระหว่างทรงกลมทั้งสอง

การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่า พลังงานสามารถส่งผ่านจากที่หนึ่งไปยังที่หนึ่งได้โดยอยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

        

จัดทำโดย

น.ส.พิชญาภัค ฐิตะวรรณ เลขที่ 13

น.ส.ภัทรสุดา พันธุ์เมือง เลขที่ 16

น.ส.อุรัสยา บุญแหยม เลขที่ 25

ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/3

ขอบคุณข้อมูลจาก  http://webhtml.horhook.com/wbi/ec/5magnet-04.htm ค้นหาเมื่อวันที่ 23 กันยายน พ.ศ.2562


ผลงานอื่นๆ ของ film flim

นิยายที่ผู้อ่านนิยมอ่านต่อ

loading
กำลังโหลด...

บทวิจารณ์

ยังไม่มีบทวิจารณ์ของเรื่องนี้

คำนิยม Top

ยังไม่มีคำนิยมของเรื่องนี้

คำนิยมล่าสุด

ยังไม่มีคำนิยมของเรื่องนี้

0 ความคิดเห็น