ความหมายของสนามแมเหลก

สนามแมเหลก คอปรมาณทบงบอกแรงกระท าบนประจทก าลงเคลอนท สนามแมเหลกเปนสนามเวกเตอรและทศของสนามแมเหลก ณ ต าแนงใดๆ คอทศทเขมของเขมทศวางตวอยางสมดล เมอมแมเหลกวางอย ณ ทใดกตาม แมเหลกนนจะสงอ านาจแมเหลกออกไปรอบตวในบรเวณนน ถาเอาแมเหลกอนหรอวตถทเปนสนามแมเหลกเขาไปในบรเวณนนจะเกดแรงแมเหลกสงมากระท าทนทจากแมเหลกทวางอยกอนนน อยางนเราถอวาแมเหลกหรอสารแมเหลกทเราน าเขาไปทหลงไปอยในบรเวณซงเปน สนามแมเหลกของแมเหลกอนแรกถาเราถอยแมเหลกหรอสารแมเหลกนนออกมาใหหางมาก ๆ แรงแมเหลกทเคยเกดขนดงกลาวจะหมดไป หมายความวา แมเหลกอนแรกสงแรงไปกระท าไมถง จงเหนไดวา สนามแมเหลกคอ บรเวณรอบ ๆ แมเหลก ซงแทงแมเหลกนนสามารถสงอ านาจแมเหลกไปถง เรามกจะเขยนแทนสนามแมเหลกดวยสญลกษณ B เดมทแลว สญลกษณ B นนถกเรยกวาความหนาแนนฟลกซแมเหลกหรอความเหนยวน าแมเหลก ในขณะท B ถกเรยกวา สนามแมเหลก(หรอ ความแรงของสนามแมเหลก) และค าเรยกนกยงใชกนตดปากในการแยกปรมาณทงสองน เมอเราพจารณาความตอบสนองตอแมเหลกของวสดชนดตางๆ แต ในกรณทวไปแลว สองปรมาณนไมมความแตกตางกนมากนก และเรามกใชค าแทนปรมาณทงสองชนดวาสนามแมเหลก

การเกดของสนามเหลก

เกดขนไดจากการเคลอนทของประจไฟฟาหรอใน ทางกลศาสตรควอนตม(เปนสาขาหนงในทฤษฎราก ฐานของฟสกส ทมความสามารถในการอธบายผลการทดลองตางๆและถกใชแทนทกลศาสตรนวตน)การสปน(การหมนรอบตวเอง) ของอนภาคตางๆ กท าใหเกดสนามแมเหลกเชนกน ซงสนามแมเหลกทเกดจากการ สปน เปนทมาของสนามแมเหลกของแมเหลกถาวรตางๆ

เสนแรงแมเหลก หรอ ฟลกซแมเหลก

เปนเสนทแสดงทศของสนามแมเหลกรอบๆแทงแมเหลกนอกจากนนยงแสดงความเขมของสนามแมเหลกดวยทศของสนามคอ ทศของแรงนกระท ากบขวเหนอในสนามแมเหลกเสนแรงแมเหลกแสดงใหเหนไดโดยใชผงเหลกโรยรอบๆ แทงแมเหลก หรอการระบต าแหนงของเขมทศ เลกๆ ณ จดตางๆ รอบๆ แทงแมเหลก

สนามแมเหลกมลกษณะประกอบดวย เสนแผกระจายเตมสนามแมเหลก และก าหนดเรยกเสนตางๆเหลานวา เสนแรงแมเหลก เมอเขมทศอยในต าแหนงมกจะวางตวไปตามทศทางของเสนแรงแมเหลกในสนามนน เราจงควรใชเขมทศชวยในการหาเสนแรงแมเหลกในสนามแมเหลกได โดยวางเขมทศลงในสนามนน ใชดนสอจดต าแหนงของปลายขว N-S ของเขมทศไวแลวคอยๆเลอนเขมทศไปเรอยๆ ทศของเสนแรง คอ ทศทขวเหนอของเขมทศชไป บรเวณทประกอบดวยเสนแรงแมเหลกดงกลาวน คอบรเวณของสนามแมเหลกนนเอง ถาบรเวณใดมสนามแมเหลกแรงมาก เชน บรเวณใกลขวแมเหลก เราสามารถใชผงตะไบเหลกโรยเพอหาเสนแรงแมเหลกแทนทจะใชเขมทศเสนแรงแมเหลกจากแทงแมเหลกหรอตวกลางทกระท าตวคลายกบกบเปนแทงแมเหลก

จากการยกตวอยาง เสนสนามแมเหลก สรปไดวา แนวการเรยงตวของผงตะไบเหลกรอบแทงแมเหลก เรยกวา เสนสนามแมเหลก และจะเหนวาเสนสนามแมเหลกมความหนาแนนมากทบรเวณขวแมเหลกทงขวเหนอและขวใต และเสนสนามแมเหลกมทศจากขวเหนอไปยงขวใตของแทงแมเหลก เมอน าแทงแมเหลก 2 แทงวางใกลกนในลกษณะตางๆพบวา บางบรเวณมเสนแรงแมเหลกหนาแนน (ผงตะไบเหลกอยหนาแนน) แสดงวาสนามแมเหลกมคามาก สวนบางบรเวณทไมมเสนแรงแมเหลกเลย (ไมมผงตะไบเหลก) แสดงวา สนามแมเหลกบรเวณนนเปนศนย เรยกบรเวณทมสนามแมเหลกเปนศนยวา จดสะเทน

ความเขมของสนามแมเหลก หรอ ความหนาแนนของฟลกซแมเหลก

จ านวนเสนแรง ( flux ) แมเหลกทตกตงฉากบนหนงหนวยพนทใด ๆ ถา B คอ ความเขมของสนามแมเหลก f คอ จ านวนเสนแรงแมเหลก มหนวยเปนเวเบอร ( weber )

A คอ พนทตงฉากกบเสนแรงแมเหลก มหนวยเปน ตร.เมตร ความเขมสนามแมเหลก = ปรมาณเสนแรงแมเหลก พนทตงฉากกบเสนแรง B จะมหนวยเปน weber/m2 เรยกวา เทสลา ( tesla ) โดยท B เปน)

ปรมาณเวกเตอรมทศทางตามเสนแมเหลกดงน

1.ถาแนวของเสนแรงแมเหลกเปนเสนตรงทศของสนาม B จะมทศทางเดยวกบทศของเสนแรงแมเหลก 2.ถาแนวของเสนแรงแมเหลกเปนเสนโคง ทศของสนาม B ทจดใดๆ จะมทศสมผสกบเสนแรงทจดนน โดยมทศไปตามเสนแรง

สนามแมเหลกโลก(Magnetosphere) หมายถง โลกมสมบตแมเหลก บรเวณขวโลกเหนอทางภมศาสตรและลกลงไปจากผวโลกเปรยบเสมอนมขวแมเหลกขนาดใหญและเปน ขวแมเหลกชนดขวใต หรอบางครงเรยกวา ขวแมเหลกโลกทางทศเหนอ และบรเวณขวโลกใตทางภมศาสตรเปรยบเสมอนมขวแมเหลกชนดขวเหนอ

ความหมายของสนามแมเหลกโลก

รปแสดงสนามแมเหลกโลกและแมกนโตสเฟยร

เกดจากการกระบวนการไดนาโมของโลก กลาวคอโลหะหนกทมสถานะเปนของเหลวทอยในแกนโลกมการหมนวน ท าใหเกดสนามแมเลกทเอยงท ามมประมาณ 10 องศาจากแกนหมนของโลก ทผวโลกมความเขมของสนามแมเหลกโลกประมาณ 30,000 - 60,000 นาโนเทสลา และความเขมจะคอยๆ ลดลงเมออยหางจากผวโลกมากขน ซงเปนสาเหตส าคญทเกดสนามแมเหลกหมหอโลก

การเกดของสนามแมเหลกโลก

สมบตของแทงแมเหลก

1. ขวแมเหลก: อ านาจแมเหลกจะแรงมากทปลายทงสองของแทงแมเหลก ซงบรเวณดงกลาวเรยกวา ขวแมเหลก 2. ชนดของขวแมเหลก: เมอใหแทงแมเหลกหมนในแนวราบไดอยางอสระ แทงแมเหลกจะวางตวในแนวเหนอใตเสมอ ขวแมเหลกทชไปทางทศเหนอเรยกวา ขวเหนอ (N, North Pole) และขวแมเหลกทชไปทางทศใตเรยกวา ขวใต (S, South Pole) 3. แรงกระท าระหวางขวแมเหลก ม 2 แบบ ก. แรงดดกน: เกดจากการน าขวแมเหลกตางชนดกนมาวางใกลกน ข. แรงผลกกน: เกดจากการน าขวแมเหลกชนดเดยวกนมาวางใกลกน ถาแทงแมเหลกแทงหนงหกออกจากกน ขวแมเหลกตรงปลายทหกออกจะเปนชนดตรงขามกน ท าใหกลายเปนแมเหลกแทงใหม

N S N S

N S S N

S N N S

N S

N

S S N

การทดลองเรอง ทศนนส าคญไฉน

ประเดนปญหา ทศของสนามแมเหลก ทศของกระแสไฟฟา และทศของแรงทกระท าตอลวดตวน าทอยในบรเวณสนามแมเหลกและมกระแสไฟฟาผานมความสมพนธกนอยางไร จดประสงคการทดลอง เพอหาความสมพนธระหวางทศทศของสนามแมเหลก ทศของกระแสไฟฟา และทศของแรงทกระท าตอลวดตวน าทอยในบรเวณสนามแมเหลกและมกระแสไฟฟาผาน

สมมตฐานการทดลอง ถาใหทศของกระแสไฟฟากบสนามแมเหลกตงฉากกนแลว นาจะมแรงกระท าตอลวดตวน าในทศตงฉากกบสองแรงขางตน

อปกรณการทดลอง

1. หมอแปลงโวลตต า 1 เครอง

2. เครองกระแส 1 เครอง

3. ลวดตวน าเสนตรง 3 เสน

4. แมเหลกรปตวย 1 ตว บนทกผลการทดลอง ทศกระแสไฟฟา ทศ

สนามแมเหลก ทศของแรง

ตะวนตก – ตะวนออก

พงลง พงเขาหาตวย (ทศเหนอ)

ตะวนตก – ตะวนออก

พงขน พงออกจากตวย (ทศใต)

ตะวนออก – ตะวนตก

พงลง พงออกจากตวย (ทศใต)

วเคราะหผลการทดลอง

เหนอ

ตก ออก

ใต

X F X

X X

I

F

X X

X F X

I

F

สรปผลการทดลอง

จากการวเคราะหจะเหนวา ทศของปรมาณทงสามเปนไปตามกฎมอขวา เหมอนหวขอทผานมาโดยสรปไดวา

ฝามอแทนทศของสนามแมเหลกมทศพงออกจากฝามอเสมอ

นวทงสแทนทศของกระแสไฟฟา

นวหวแมมอแทนทศของแรง ดงรป

I

F

แบบทดสอบ 1.สนามแมเหลกคออะไร และเกดขนไดอยางไร? 2.สนามแมเหลกโลกมประโยชนอยางไร? 3.สนามแมเหลกแมลกษณะอยางไร? 4.เพราะเหตใด เขมทศจงชไปทางทศเหนอเสมอ? 5.เหตใดเมอขวแมเหลกทเหมอนกนมาเจอกน จงมแรงผลกออกจากกน?

แกนกลาง กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร. กรงเทพฯ : โรงพมพชมชนสหกรณการเกษตรแหงประเทศไทย, 2551 กระทรวงศกษาธการ. หลกสตรมธยมศกษาตอนปลาย พทธศกราช 2524. หนงสอเรยน ฟสกส 4. กรงเทพฯ : โรงพมพครสภาลาดพราว, 2542 http://th.wikipedia.org/wiki http://www.mea.or.th/internet http://www.rmutphysics.com http://www.atom.rmutphysics.com

บรรณานกรม