ศิรินรินทร์ ไชยพระอินทร์: เรื่องมีอยู่ว่าแม่เหล็กไฟฟ้าเจ้าค่า........

ประวัติความเป็นมาเรื่องแม่เหล็กไฟฟ้า

แต่เดิมนั้น ไฟฟ้า และ แม่เหล็ก ถูกคิดว่าเป็นแรงสองแรงซึ่งแยกจากกัน อย่างไรก็ตาม มุมมองดังกล่าวถูกเปลี่ยนไปเนื่องจากการตีพิมพ์ผลงานของ เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ ในปี 1873 บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก (Treatise on Electricity and Magnetism) ซึ่งกล่าวถึงอันตรกิริยาของประจุบวกและลบเมื่อถูกแสดงในรูปทั่วไปด้วยแรงเพียงแรงเดียว มีผลอยู่สี่อย่างที่ได้จากอันตรกิริยาเหล่านี้ ทิศการไหลของกระแสก็ขึ้นอยู่กับทิศการเคลื่อนที่เช่นกัน
ผลทั้งหมดเหล่านี้สามารถอธิบายได้อย่างสวยงามใน สมการสนามของแมกซ์เวลล์ ตัวอย่างเช่น แม่เหล็ก ทำให้เกิดการดูดหรือผลักเนื่องจากการเรียงตัวที่สอดคล้องกันหรือเป็นแนวอย่างเรขาคณิตของ สปิน

สนามแม่เหล็ก

1. บริเวณใดที่มีแรงแม่เหล็กกระทำเรียกว่า สนามแม่เหล็ก (magnetic field) เมื่อเรานำวัสดุที่ทำด้วยเหล็ก เช่น ลวดหนีบกระดาษหรือเข็มหมุด ไปวางใกล้แม่เหล็ก แม่เหล็กจะดูดวัสดุเหล่านั้น หรือเมื่อนำเข็มทิศมาวาง ก็จะมีแรงมากระทำให้เข็มทิศเบนไป นอกจากวัสดุที่ทำด้วยเหล็กแล้ว แม่เหล็กยังดุดนิกเกิล และโคบอลต์ด้วย
2. แนวการเรียงตัวของผงเหล็กรอบแท่งแม่เหล็ก เรียกว่า เส้นสนามแม่เหล็ก(magnetic field line) ซึ่งจะเห็นว่ามีสนามแม่เหล็กในบริเวณนั้น แม้จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า บริเวณใดมีความหนาแน่นของเส้นสนามแม่เหล็กน้อย สนามแม่เหล็กนั้นจะมีความเข้มข้นน้อย ส่วนบริเวณใดมีความหนาแน่นของเส้นสนามแม่เหล็กมาก สนามแม่เหล็กนั้นจะมีความเข้มข้นสูง ซึ่งได้แก่ บริเวณขั้วทั้งสองของแม่เหล็ก

ฟลักซ์แม่เหล็กไฟฟ้า

ฟลักซ์แม่เหล็ก คือ ปริมาณเส้นแรงแม่เหล็ก หรือจำนวนของเส้น แรงแม่เหล็ก ใช้สัญลักษณ์ ความเข้มสนามแม่เหล็ก (B) หมายถึง จำนวนเส้นแรงแม่เหล็กต่อ หน่วยพื้นที่ที่เส้นแรงแม่เหล็กตกตั้งฉาก

B = ความเข้มของสนามแม่เหล็ก มีหน่วยเป็น Tesla(T)หรือ Wb/m2

= ฟลักซ์แม่เหล็ก มีหน่วยเป็น Weber (Wb)

A = พื้นที่ที่ตกตั้งฉาก มีหน่วยเป็น ตารางเมตร (m2)

สภาวะแม่เหล็กไฟฟ้าและการประยุกต์

สนามแม่เหล็ก

•รอบๆ แท่งแม่เหล็ก มีสนามแม่เหล็ก ซึ่งสามารถตรวจพบได้โดยใช้เข็มทิศ
•ในทางไฟฟ้า สามารถพบขั้วไฟฟ้าอยู่ได้อย่างเดี่ยวๆ แต่สำหรับแม่เหล็ก ไม่สามารถพบขั้วแม่เหล็กอยู่เดี่ยวๆ ได้
•สนามแม่เหล็กสามารถทำให้ประจุไฟฟ้ามีการเคลื่อนที่ นั่นคือ ถ้าอนุภาคมีประจุ q วิ่งด้วยความเร็ว v ผ่านสนามแม่เหล็ก B จะเกิดแรงกระทำ F ซึ่ง

แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กสามารถผลิตสนามแม่เหล็กได้มาจากการมีประจุเคลื่อนที่ (หรือการเกิดกระแสไฟฟ้า) ภายในแหล่งกำเนิดนั้นๆ โดยไม่เกิดการหักล้างกัน

•สนามแม่เหล็กโลกน่าจะเกิดจากชั้นของเหลวร้อนจัดและมีประจุในสถานะพลาสมามีการเคลื่อนที่ไปพร้อมๆ กันตามทิศการหมุนของโลกจากตะวันตกไปตะวันออก
•ขั้วใต้จึงมีสนามแม่เหล็กพุ่งออก และขั้วเหนือจึงมีสนามแม่เหล็กพุ่งเข้า