ใบความรู้
ความเป็นมาเรื่องสนามแม่เหล็ก
มนุษยรูจักอํานาจแมเหล็กจากแมเหล็กธรรมชาติซึ่งเป็นสารประกอบประเภทแมกเนไทต(Fe3O4) นําไปใชประโยชนในการบอกทิศ เพราะเมื่อให้แท่งเหล็กหมุนได้อย่างอิสระ มันจะวางตัวในแนวเหนือ-ใต แท่งแม่เหล็กสามารถดูดชิ้นเหล็กเล็ก ๆ ขั้วแม่เหล็กชนิดเดียวกันจะผลักกันขั้วแม่เหล็กต่างชนิดกันจะดูดกัน การศึกษาเรื่องอํานาจแม่เหล็กเพิ่งจะเริ่มจริงจังเมื่อต้นคริสตศตวรรษที่ 19 เออรสเตด พบวาเมื่อนําเข็มทิศไปวางไวใกล้ๆ ตัวนําที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เข็มทิศจะเบี่ยงเบนไปจากแนวปกติ แสดงว่ากระแสไฟฟ้าในตัวนําทําให้เกิดสนามแม่เหล็กได้ฟาราเดย์ได้ศึกษาเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากขดลวดถูกเหนี่ยวนําในสนามแม่เหล็ก
แมกซเวลล(Maxwell)ไดแสดงความสัมพันธ์ระหว่างสนามแมเหล็กและสนามไฟฟ้าซึ่งเป็นทฤษฎีที่สําคัญอย่างยิ่งสําหรับอธิบายปรากฏการณ์เกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าการศึกษากฎเกณฑ์ทางแมเหล็กในระยะแรก ไดพยายามเลียนแบบการศึกษาแรงทางไฟฟ้าคือ มีการกําหนด "ขั้วแม่เหล็ก" เช่นเดียวกับ "ประจุ" ในเรื่องแรงทางไฟฟ้า แต่ขั้วแม่เหล็กไม่มีขั้วเดี่ยวอิสระ แท่งแม่เหล็กจะมีขั้วเป็นคู่มีขนาด
เท่ากันและต่างชนิดกัน การนิยามขั้วแม่เหล็กจึงไม่เกิดประโยชนอะไรที่จะใช้อธิบายอํานาจแม่เหล็ก ปัจจุบันได้เปลี่ยนแนวมาศึกษาในแง่ที่ว่าการเคลื่อนที่ของประจุทําให้เกิดอํานาจแม่เหล็กของสาร สมบัติทางไฟฟ้าและทางแมเหล็กของสารต่าง ๆ เป็นผลเนื่องจากประจุในสารนั้นแท่งแม่เหล็กหรือตัวนําที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะมี
อํานาจแม่เหล็กรอบ ๆแท่งแม่เหล็กหรือตัวนํานี้เรียกบริเวณที่แท่งแมเหล็กหรือตัวนําสามารถแสดงอํานาจแม่เหล็กว่าสนามแม่เหล็ก (Magnetic Induction,vB) สนามแม่เหล็กเป็นปริมาณเวกเตอร์สามารถใช็เส็นแรงแม๋เหล็ก (Line of Induction) บอกทิศและขนาดของสนามแม๋เหล็กได้ สนามแม่เหล็กมีหน่วยเป็น 1 เวเบอร์ต่อตารางเมตรหรือ
เทสลา (Tesla) หน่วยของ B ที่นิยมใช้แตเดิมคือ เกาส (Gauss) โดยที่ 1 เวเบอรต่อตารางเมตร เท่ากับ 104 เกาส สนามแม่เหล็กที่มีค่าสูงสุดที่สร้างได้ในห้องปฏิบัติการประมาณ 10 เวเบอร/เมตร2 สนามแมเหล็กโลกมีค่าประมาณ 10-5 เวเบอรต่อตารางเมตรเท่านั้น ถ้าหาก
ว่าเรานําแม่เหล็กมาผูกเชือกแขวนไว จะปรากฏว่าแม่เหล็กจะชี้ทิศเหนือใตตามขั้วของสนามแมเหล็กโลก โดยปลายที่ชี้ทิศเหนือ เรียกว่าขั้วเหนือ ส่วนปลายที่ชี้ทิศใต้เรียกว่าขั้วใต้ โดยเปรียบโลกเป็น
แท่งแม่เหล็ก มีขั้วใต้อยู่ทางขั้วโลกเหนือ และมีขั้วเหนืออยู่ทางขั้วโลกใตถ้าเรานําแท่งแม่เหล็กถาวรไปวางไวในสนามแม่เหล็ก จะทําใหแมเหล็กหมุนไปอยู่นสนามแม่เหล็ก
ลักษณะของสนามแม่เหล็ก
1.1 สนามแม่เหล็ก คือ บริเวณที่มีแรงแม่เหล็กกระทำ1.2 สนามแม่เหล็กเป็นปริมาณเวกเตอร์มีทิศออกจากขั้วเหนือเข้าหาขั้วใต้1.3 เส้นสนามแม่เหล็ก คือ เส้นที่เขียนแทนแรงแม่เหล็กที่แผ่ออกมาซึ่งสามารถหาเส้นสนามแม่เหล็กได้โดยการศึกษาจากการเรียงตัวของผงเหล็ก หรือ การวางตัวของเข็มทิศ1.4 เส้นสนามแม่เหล็กจะเรียงตัวกันเป็นแนวจากขั้วแม่เหล็กขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่ง โดยที่บริเวณขั้วแม่เหล็กทั้งสองจะมีเส้นสนามแม่เหล็กหนาแน่นมากกว่าที่บริเวณอื่น1.5 ลักษณะของเส้นสนามแม่เหล็กของแม่เหล็ก 2 แท่งที่วางในลักษณะต่างๆ กัน มีลักษณะดังนี้ก. หันขั้วชนิดเดียวกันเข้าหากันเส้นสนามแม่เหล็กรอบๆ แท่งแม่เหล็กแต่ละแท่งจะมีลักษณะเดียวกันกับการวางตัวของเส้นสนามแม่เหล็ก 1 แท่ง ยกเว้นบริเวณระหว่างขั้วชนิดเดียวกันที่หันเข้าหากันทั้งสองจะไม่มีเส้นสนามแม่เหล็กข. หันขั้วต่างชนิดกันเข้าหากันเส้นสนามแม่เหล็กรอบๆ แท่งแม่เหล็กแต่ละแท่งจะมีลักษณะเดียวกันกับการวางตัวของเส้นสนามแม่เหล็ก 1 แท่ง ส่วนบริเวณระหว่างขั้วต่างชนิดกันที่หันเข้าหากันจะมีเส้นสนามแม่เหล็กโยงเข้าหากันค. วางขนานและหันขั้วชนิดเดียวกันไปทางเดียวกันเส้นสนามแม่เหล็กรอบๆ แท่งแม่เหล็กแต่ละแท่งจะมีลักษณะเดียวกันกับการวางตัวของเส้นสนามแม่เหล็ก 1 แท่ง ส่วนบริเวณระหว่างขั้วN กับขั้ว N และขั้วS กับขั้ว S จะมีบริเวณที่ไม่มีเส้นสนามแม่เหล็ก ง. วางขนานและหันขั้วต่างชนิดกันเข้าหากันเส้นสนามแม่เหล็กรอบๆ แท่งแม่เหล็กแต่ละแท่งจะมีลักษณะเดียวกันกับการวางตัวของเส้นสนามแม่เหล็ก 1 แท่ง ส่วนบริเวณระหว่างขั้วN กับขั้ว S ทั้งคู่ เส้นสนามแม่เหล็กจะโยงจากขั้วหนึ่งไปหาอีกขั้วหนึ่ง1.6 เมื่อกำหนดให้ทิศของเส้นสนามแม่เหล็กมีทิศไปทางเดียวกับทิศที่ขั้วเหนือของเข็มทิศชี้ไป จะได้ว่า เส้นสนามแม่เหล็กมีทิศจากขั้วเหนือไปขั้วใต้ของแท่งแม่เหล็ก
แรงแมเหล็กกระทําต่อประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก
เมื่อวางประจุไฟฟ้า q ที่ตําแหน่งใด ๆ ในปริภูมิ ถ้ามีแรง กระทํากับประจุนั้น กล่าวไดว่าบริเวณนั้นมีสนามไฟฟ้า แรงที่สนาม กระทํากับประจุ q คือ F=qE
ถ้าประจุ q เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ในบริเวณใด ๆ แล้มีแรงภายนอกกระทํากับประจุ กล่าวไดว่าบริเวณนั้นมีสนามแม่เหล็ก พบว่าแรงที่สนามแม่เหล็กกระทํากับประจุนั้นทีทิศตั้งฉากกับความเร็ว และตั้งฉากกับทิศของสนามแม่เหล็ก มีขนาดแปรตามขนาดของความเร็ว และขนาดของสนามแม่เหล็กกแรงแม่เหล็กที่กระทําบนประจุเขียน
ได้เป็น
FB มีหน่วยเป็น นิวตัน (N) v มีหน่วยเป็นน เมตร/วินาที (m/s) q มีหน่วยเป็น คูลอมบ (C) θ คือมุมระหว่าง v และ B
B มีหน่วยเป็นN.s/C.mหรือkg/s.Cหรือเทสลา(T)
การเคลื่อนที่ของ อิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กและการนำไปประยุกต์ใช้เป็นประโยชน์
1. เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กโดยมีทิศตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กจะถูกแรงเนื่องจากสนามแม่เหล็กกระทำหรือแรงแม่เหล็ก ทำให้แนวการเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงไป2. การเบนของลำอิเล็กตรอน สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการสร้างหลอดภาพของโทรทัศน์3. หลอดภาพของโทรทัศน์ ประกอบด้วย 3 ส่วนที่สำคัญ คือ
- ขั้วแคโทด หรือ ปืนอิเล็กตรอน ทำหน้าที่ผลิตลำอิเล็กตรอน
- จอเรืองแสง โดยจะฉาบสารเรืองแสงไว้และเมื่ออิเล็กตรอนตกกระทบจอจะเรืองแสง
- ขดลวดเบี่ยงเบน ทำหน้าที่ผลิตนามแม่เหล็กเพื่อเบี่ยงเบนลำอิเล็กตรอน และควบคุมการเคลื่อนที่ของลำอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่กวาดไปมาบนจอภาพในแนวระดับด้วยความเร็วสูง
4. เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำซึ่งวางตัดกับสนามแม่เหล็กจะมีแรงแม่เหล็กกระทำต่อขดลวดตัวนำ มีผลให้ขดลวดตัวนำเคลื่อนที่ ทิศทางของแรงแม่เหล็กขึ้นอยู่กับทิศของกระไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก หลักการนี้นำไปใช้ประโยชน์ในการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องวัดไฟฟ้าต่างๆ5.เมื่อขดลวดตัวนำวางตัดกับสนามแม่เหล็กแล้วหมุนขดลวดในสนามแม่เหล็กแล้วจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวด เรียกกระแสไฟฟ้านี้ว่า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ซึ่งพบโดยไมเคิล ฟาราเดย์ หลักการนี้นำไปใช้ประโยชน์ในการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
กำลังเรียกข้อมูล กรุณารอสักครู่ ...
31 มกราคม 2551 14:23
#223961
ทำไม่พวกคุณถึงทำเว็บเกี้ยวกับแม่เหล็กไฟ้ฟ้า