สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก โมเมนต์ของแรงคู่ ควบกระท าต่อขดลวด กระแสไฟฟ้า เหนี่ยวน าและอีเอ็ม เอฟเหนี่ยวน า ไฟฟ้ากระแสสลับ 1 2 3 4 5
สนามแม่เหล็ก 1 แม่เหล็ก (magnet) เป็นวัตถุที่ดึงดูดกับสารแม่เหล็กได้ แท่งแม่เหล็กที่ หมุนได้อย่างอิสระในแนวราบจะวางตัวในแนวเหนือ – ใต้เสมอ โดยปลายที่ชี้ไป ทางทิศเหนือเรียกว่า ขั้วเหนือ (north pole) สัญลักษณ์N และปลายที่ชี้ไป ทางทิศใต้เรียกว่า ขั้วใต้ (south pole) สัญลักษณ์S S
สนามแม่เหล็ก 1 แรงระหว่างขั้วแม่เหล็ก เมื่อน าขั้วแม่เหล็กของแท่งแม่เหล็กสองแท่งมาวางไว้ใกล้กัน ขั้วชนิดเดียวกันจะผลักกัน ขั้วต่างชนิดกันจะดูดกัน S S S S S S N N N N N റF റF റF റF റF റF ก.น าขั้วใต้ของแท่งแม่เหล็ก มาวางไว้ใกล้กัน ก.น าขั้วเหนือของแท่งแม่เหล็ก มาวางไว้ใกล้กัน ก.น าขั้วใต้และขั้วเหนือของแท่ง แม่เหล็กมาวางไว้ใกล้กัน
สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็ก (magnetic field) คือ บริเวณที่แรงแม่เหล็กกระท าต่อสารแม่เหล็ก (magnetig substance) ก. การเรียงตัวของผงเหล็กรอบ แท่งแม่เหล็ก S N ข. สนามแม่เหล็กของแท่ง แม่เหล็ก
สนามแม่เหล็ก 1 เส้นสนามแม่เหล็ก (magnetic field lines) คือ เส้นแทนสนามแม่เหล็ก แสดงการเรียงตัวของผงเหล็ก เส้นสนามแม่เหล็กมีทิศออกจากขั้วเหนือเข้าสู่ขั้วใต้ ข. เส้นสนามแม่เหล็กมีทิศออกจากขั้ว เหนือเข้าสู่ขั้วใต้ของแท่งแม่เหล็ก S N ก.การเรียงตัวของเข็มทิศตามแนวเส้นแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็ก 1 ❖ เส้นสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแท่งแม่เหล็กสองแท่งเมื่อวางขั้วต่างกันเข้าหากัน S N S N
สนามแม่เหล็ก 1 ❖ เส้นสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแท่งแม่เหล็กสองแท่งเมื่อวางขั้วเหมือนกันเข้าหากัน จุดสะเทิน
สนามแม่เหล็ก 1 ฟลักซ์แม่เหล็ก (magnetic flux) คือ จ านวนเส้นแม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ที่พิจารณา ❖ จ านวนเส้นสนามแม่เหล็กที่ผ่านหนึ่ง หน่วยพื้นที่บริเวณใกล้ขั้วแม่เหล็ก ❖ จ านวนเส้นสนามแม่เหล็กที่ผ่านหนึ่งหน่วย พื้นที่บริเวณห่างออกจากขั้วแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็ก 1 ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก (magnetic flux density) คือ อัตราส่วนระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กต่อพื้นที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก เส้นสนามแม่เหล็ก เขียนแทนด้วยสมการ y x Z ❖ ฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากเส้น สนามแม่เหล็กตั้งฉากกับพื้นที่ B = ∅ A โดย B คือ ขนาดสนามแม่เหล็ก (เวเบอร์ต่อตารางเมตร หรือ เทสลา) ∅ คือ ฟลักซ์แม่เหล็ก (เวเบอร์ A คือ พื้นที่ที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก (ตารางเมตร)
สนามแม่เหล็ก 1 ตัวอย่างขนาดสนามแม่เหล็กจากแหล่งต่าง ๆ แหล่ง ขนาดสนามแม่เหล็ก (T) แม่เหล็กโลก 2 ×10−5 - 6 ×10−5 แม่เหล็กติดตู้เย็น 5 ×10−3 - 10 ×10−3 แม่เหล็กนีโอไดเมียม 1.0 – 1.4 แม่เหล็กเครื่องเอ็มอาร์ไอ 0.5 – 3.0 แม่เหล็กตัวน ายวดยิ่ง 2 - 32
สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน า ❖ รูป เออร์สเตด ฮั น ส์ ค ริ สเ ตี ย น เ อ อ ร์สเ ต ด (Hans C.Oersted) นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก พบ ค ว า ม สั ม พั น ธ ์ ร ะ ห ว ่ า ง ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ ้ า กั บ สนามแม่เหล็ก เขาพบว่าลวดตัวน าที่มีกระแสไฟฟ้า ผ่านจะมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบลวดตัวน านั้น
สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน า ❑ กรณีกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวน าเส้นตรง จะเกิดจากสนามแม่เหล็กรอบลวดตัวน า โดยทิศทางของสนามแม่เหล็กหาได้โดย ใช้นิ้วหัวแม่มือของมือขวาชี้ไปตามทิศทาง ของกระแสไฟฟ้า จากนั้นก ามือขวารอบ ลวดตัวน าเส้นตรง ทิศทางการวนของนิ้ว ทั้งสี่จะแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก I 6V S റB ❖ การหาทิศทางสนามแม่เหล็กรอบเส้นลวด ที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านโยใช้มือขวา
สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน า ❑ กรณีกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวน าทรงกลม สนามแม่เหล็กที่ผ่านระนาบขดลวด ตัวน ามีทิศตั้งฉากกับระนาบขดลวดตัวน า ❖ สนามแม่เหล็กรอบลวดตัวน าทรงกลมเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน I I I റB റB S 6V I I
6V สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน า การหาทิศทางของสนามแม่เหล็กโดย ก ามือขวาบนระนาบขดลวดตัวน า โดยให้นิ้วทั้ง สี่วนตามทิศทางของกระแสไฟฟ้าในลวดตัวน าวงกลม นิ้วหัวแม่มือจะชี้ไปตาม ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่ผ่านพื้นขดลวด ❖ การหาทิศทางสนามแม่เหล็กภายในขดลวดตัวน าทรงกลมโดยใช้มือขวา റB S 6V I I I S ลวดตัวน าทรงกลม I
6V สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน า ❖ การหาทิศทางของสนามแม่เหล็กของลวดตัวน าวงกลมที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านอีกวิธีหนึ่ง റB I S ลวดตัวน าทรงกลม
สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน า ❑ กรณีกระแสไฟฟ้าผ่านโซเลนอยด์ สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นคล้ายสนามแม่เหล็ก จากแท่งแม่เหล็ก ❖ เส้นสนามแม่เหล็กของโซเลนอยด์เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน I റB S 6V โซเลนอยด์
สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน า การหาทิศทางของสนามแม่เหล็กโดยใช้มือขวาวนนิ้วทั้งสี่ไปตามทิศทางของ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านโซเลนอยด์นิ้วหัวแม่มือจะชี้ทิศทางของสนามแม่เหล็ก ❖ การหาทิศทางสนามแม่เหล็กของโซเลนอยด์โดยใช้มือขวา S 6V I I റB
สนามแม่เหล็ก 1 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวน า การเขียนทิศทางของสนามแม่เหล็กสามารถเขียนโดยใช้สัญลักษณ์ X แสดง สนามแม่เหล็กที่ชี้เข้าตั้งฉากกับกระดาษ และใช้สัญลักษณ์ แสดงสนามแม่เหล็ก ที่ชี้ออกตั้งฉากกับกระดาษ ❖ สนามแม่เหล็กชี้เข้าตั้งฉากกับกระดาษ റB ❖ สนามแม่เหล็กชี้ออกตั้งฉากกับกระดาษ റB
2 แรงแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กกระท าต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ➢ ทิศทางของแรงแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก (magnetic force) เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า เคลื่อนที่ในทิศทางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก จะมีแรงเนื่องจากสนามแม่เหล็ก กระท าต่ออนุภาคนั้น റB v v റB റF റF v റB ❖ การหาทิศทางของแรงกระท าต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก
2 แรงแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กกระท าต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ➢ ขนาดของแรงแม่เหล็ก റB v ❖ แรงแม่เหล็กกระท าต่ออนุภาค อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า q เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v ในทิศทางตั้งฉาก กับสนามแม่เหล็ก റ B จะมีแรงแม่เหล็ก റ F กระท าต่ออนุภาคมีขนาดดังสมการ റF F = qvB โดย q คือ ขนาดของประจุไฟฟ้า มีหน่วย คูลอมบ์(C) v คือ ขนาดความเร็ว มีหน่วย เมตรต่อวินาที(m/s) B คือ ขนาดสนามแม่เหล็ก มีหน่วย เทสลา(T) F คือ ขนาดของแรง มีหน่วย นิวตัน(N)
2 แรงแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กกระท าต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ❖ อนุภาคมีประจุไฟฟ้าด้วยความเร็ว v ท ามุม θ กับสนามแม่เหล็ก B ถ้าอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า q เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v ในทิศทางท ามุม θ กับสนามแม่เหล็ก റ B จะมีแรงแม่เหล็ก റ F กระท าต่ออนุภาคมีขนาดดังสมการ F = qvB sinθ โดย q คือ ขนาดของประจุไฟฟ้า มีหน่วย คูลอมบ์(C) v คือ ขนาดความเร็ว มีหน่วย เมตรต่อวินาที(m/s) B คือ ขนาดสนามแม่เหล็ก มีหน่วย เทสลา(T) F คือ ขนาดของแรง มีหน่วย นิวตัน(N)
2 แรงแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กกระท าต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอยู่นิ่ง ในสนามแม่เหล็ก หรือเคลื่อนที่ในแนวขนาน กับทิศทางของสนามแม่เหล็กจะไม่มีแรงแม่เหล็กกระท ากับอนุภาคนั้น റF = 0 v = 0 m/s റB ก. อนุภาคอยู่นิ่งในสนามแม่เหล็ก v റB റF = 0 v റB റF = 0 ข. อนุภาคเคลื่อนที่ในแนวขนาน ทิศทางเดียวกับสนามแม่เหล็ก ค. อนุภาคเคลื่อนที่ในแนวขนาน ทิศทางตรงข้ามกับสนามแม่เหล็ก
2 แรงแม่เหล็ก ➢ การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก อ นุภา คที ่มี ป ร ะจุ ไฟฟ้า q ม วล m เคลื่อนที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก റ B ด้วยความเร็ว v มีทิศทางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก റ F ท าให้อนุภาคที่มีไฟฟ้าเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่มี รัศมีการเคลื่อนที่ โดยทิศทางการเคลื่อนที่แบบ วงกลมของอนุภาคที ่มีประจุไฟฟ้าลบจะมีทิศ ทางตรงข้ามกับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวก ❖ อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวกเคลื่อนที่ แบบวงกลมในสนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กกระท าต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า
2 แรงแม่เหล็ก ➢ การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก รัศมีการเคลื่อนที่แบบวงกลม (r) ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าได้ดังนี้ ❖ อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวกเคลื่อนที่ แบบวงกลมในสนามแม่เหล็ก r = mv qB เมื่อ r คือ รัศมีการเคลื่อนที่แบบวงกลม ของอนุภาคมวล m ที่มีประจุไฟฟ้า
2 แรงแม่เหล็ก ลวดตัวน าเส้นตรงมีกระแสไฟฟ้าผ่าน I วางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก റ B โดยมีความยาว ของลวดตัวน าที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก L จะมีแรง แม่เหล็กมีขนาดดังสมการ ❖ ทิศทางของกระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กและ แรงกระท าต่อลวดตัวน า แรงแม่เหล็กกระท าต่อลวดตัวน าที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน റF റB I F = ILB โดย F คือ ขนาดของแรงแม่เหล็กที่กระท าต่อลวดตัวน า มีหน่วยนิวตัน (N) I คือ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวน า มีหน่วยแอมแปร์ (A) L คือ ความยาวของลวดตัวน าที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก มีหน่วยเมตร (m) B คือ ขนาดสนามแม่เหล็ก มีหน่วยเทสลา (T)
2 แรงแม่เหล็ก เมื่อลวดตัวน าเส้นตรงวางในทิศท ามุม θ กับสนามแม่เหล็ก จะมีขนาดของ แรงแม่เหล็ก โดย θ คือ มุมระหว่างกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวน ากับสนามแม่เหล็ก แรงระหว่างลวดตัวน าที่มีกระแสไฟฟ้า F = ILB sinθ
2 แรงแม่เหล็ก ลวดตัวน าสองตัวที่วางขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าผ่าน จะเกิดแรงระหว่างลวด ตัวน าทั้งสอง โดยจะเป็นแรงดึงดูด เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวน าทั้งสองในทิศทาง เดียวกันและจะเป็นแรงผลัก เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวน าทั้งสองในทิศทางตรงกัน ข้าม ❖ แรงแม่เหล็กที่กระท าลวดตัวน าทั้งสอง เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวน าในทิศทางตรงกันข้ามกัน แรงแม่เหล็กกระท าต่อลวดตัวน าที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน c റF B ab d a b I cd I ab റB ab a c d b I cd I ab റF B cd റB cd
3 โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระท าต่อขดลวด ขดลวดตัวน าสี่เหลี ่ยมมุมฉาก (PQRS) วางให้ระนาบขดลวดขนาน กับสนามแม่เหล็ก ( റ B) สม ่าเสมอมี ความยาวด้าน PS = QR = l 1 และ ความยาวด้าน PQ = RS = l2 เมื่อให้ กระแสไฟฟ้า (I) ผ่านขดลวด P→Q→R→S ทิศทางที่กระแสผ่าน ขดลวดตัวน าดังรุป ❖ ทิศทางที่กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดตัวน า โมเมนต์ของแรงคู่ควบ l 1 Q R P S l2 റB S N S N I I
3 โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระท าต่อขดลวด ❖ ทิศทางที่ของแรงกระท าต่อขดลวดตัวน า ขณะระนาบขดลวดขนานกับสนามแม่เหล็ก โมเมนต์ของแรงคู่ควบ ขดลวดตัวน า N รอบพื้นที่ A ที่มี กระแสไฟฟ้าผ่าน Iขณะวางให้ระนาบขดลวด ขนานกับสนามแม่เหล็ก B จะเกิดโมเมนต์ของ แรงคู่ควบกระท าต่อขดลวดมีขนาดมากที่สุด ดังสมการ M = NIAB โดย M คือ โมเมนต์ของแรงคู่ควบ
ขณะที่ระนาบขดลวดท ามุม θ กับ สนามแม่เหล็ก റ B โมเมนต์ของแรงคู่ควบ กระท าต่อขดลวดจะมีขนาดดังสมการ 3 โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระท าต่อขดลวด โมเมนต์ของแรงคู่ควบ M = NIAB cosθ โดย θ คือ มุมระหว่างระนาบขดลวดกับสนามแม่เหล็ก ❖ ทิศทางของแรงกระท าต่อขดลวดตัวน า ขณะระนาบขดลวดขนานกับสนามแม่เหล็ก
3 โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระท าต่อขดลวด เ ป ็ น อุ ป ก ร ณ์ วั ด ทา ง ไ ฟ ฟ ้ า ประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลือบ ฉนวน พันหลายรอบบนกรอบรูปสี่เหลี่ยม ที่ติดเข็มชี้และแกนหมุนได้คล่องท าให้ ขดลวดหมุนรอบทรงกระบอกเหล็กอ่อนที่ ตรึงอยู่กับที่ โดยปลายของแกนหมุนติด กับสปริงก้นหอย แกลแวนอมิเตอร์ (galvanometer) เข็มชี้ แม่เหล็กถาวร ทรงกระบอก เหล็กอ่อน ❖ ส่วนประกอบภายในแกลแวนอมิเตอร์ สปริงก้นหอย ขดลวดทองแดง เคลือบฉนวน สปริงก้นหอย
3 โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระท าต่อขดลวด หลักการท างานของแกลแวนอมิเตอร์ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด จะ เกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบ ท าให้ขดลวดหมุนพร้อมกับเข็มชี้เบนไป จนกระทั่ง โมเมนต์ของคู่ควบที่กระท ากับขดลวดเท่ากับโมเมนต์ของแรงบิดกลับของสปริง ก้นหอย ขดลวดก็จะหยุดหมุนและเข็มชี้ก็จะหยุดนิ่ง มุมที่เข็มชี้เบนไปขึ้นกับ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวด แกลแวนอมิเตอร์ (galvanometer)
3 โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระท าต่อขดลวด เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลือบ ฉนวน พันเป็นรูปสี่เหลี่ยมติดกับแกนหมุนได้คล่องในสนามแม่เหล็กและส่วนที่ท าหน้าที่เปลี่ยน ทิศทางของกระแสไฟฟ้าในขดลวด คือ คอมมิวเทเตอร์วงแหวนผ่าซีก (split-ring commutator) และแปรงสัมผัส (contact brush) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (galvanometer)
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ เมื ่อฟลักซ์แม ่เหล็กที ่ผ ่านพื้นที ่หน้าตัดขดลวดตัวน า เปลี่ยนแปลง จะท าให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวด เรียกกระแสไฟฟ้า นี้ว่า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน า (induced electric current) และเรียก การท าให้เกิดกระแสไฟฟ้าในลวดตัวน าด้วยสนามแม่เหล็กว่า การ เหนี่ยวน าแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic induction) กฎการเหนี่ยวน าของงฟาราเดย์
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ กฎการเหนี่ยวน าของงฟาราเดย์ ฟาราเดย์ทดลองและเสนอกฏการณ์เหนี่ยวน าของฟาราเดย์(Faraday’s law of induction) สรุปได้ว่า เมื่อมีฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัดขดลวดตัวน ามีการ เปลี่ยนแปลงท าให้เกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน า (induced electromotive force) ซึ่งมีค่าขึ้นกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัดขดลวดตัวน า ส่วน ทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าเป็นไปตามกฎของเลนซ์(Lenz’s law) กระแสเหนี่ยวน าในขดลวดจะปรากฏในทิศทางที่สร้างสนามแม่เหล็ก ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของค่าฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านวงปิดนั้น เช่น ถ้าฟ ลักซ์แม่เหล็กมีค่าเพิ่มขึ้น วงลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กต้าน และกระแส เหนี่ยวน าขดลวดก็จะไหลในทิศทางที่ท าให้เกิดสนามแม่เหล็กต้าน กฏของเลนซ์
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ กฎการเหนี่ยวน าของงฟาราเดย์ เมื่อน ากฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์และกฎของเลนส์ มาเขียนสมการอีเอ็ม เอฟเหนี่ยวน าได้ดังนี้ ε = - ∆∅ B ∆t โดย ε เป็นอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน า ∆∅ B ∆t เป็นอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัดขดลวดตัวน าเทียบกับเวลา เครื่องหมาย - เป็นไปตามกฎ ข อ ง เ ล น ซ ์ อี เ อ็ ม เ อ ฟ เหนี่ยวน าที่เกิดขึ้น มีทิศต้าน การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์ แม่เหล็กที่มาเหนี่ยวน า
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ การเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน าและกระแสเหนี่ยวน าในขดลวดเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กลดลง ขดลวด S N เคลื่อนที่ออก S N เคลื่อนที่ออก I ind สนามแม่เหล็กของฟลักซ์ แม่เหล็กใหม่ ❖ ขั้วเหนือเม่เหล็กเริ่มเคลื่อนที่จากใกล้ขดลวด ❖ ขั้วเหนือเม่เหล็กก าลังเคลื่อนที่ไกลขดลวด
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ การเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน าและกระแสเหนี่ยวน าในขดลวดเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเพิ่มขึ้น ขดลวด S N เคลื่อนที่เข้า S N เคลื่อนที่เข้า I ind สนามแม่เหล็กของฟลักซ์ แม่เหล็กใหม่ ❖ ขั้วเหนือเม่เหล็กเริ่มเคลื่อนที่จากไกลขดลวด ❖ ขั้วเหนือเม่เหล็กก าลังเคลื่อนที่ใกล้ขดลวด
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า สร้างจาก พื้นฐานการหมุนขดลวดในสนามแม่เหล็กท าให้ฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัด ขดลวดตัวน ามีการเปลี่ยนแปลง จึงท าให้เกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน าเกิดขึ้น ในขดลวด โดยกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นมี 2 ชนิดคือ กระแสตรง (Direct Cerrent:DC) และกระแสสลับ (Alternating Current:AC) เครื่องก าเนิดไฟฟ้า
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ เครื่องก าเนิดกระแสไฟฟ้าสลับ เมื่อหมุนขดลวด ท าให้ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่าน ขดลวดมีการเปลี่ยนแปลง เกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน าในขดลวด และเกิดกระแสไฟฟ้า เหนี่ยวน าเมื่อต่อแปรงกับอุปกรณ์ภายนอก โดยใช้วงแหวนแยกสัมผัสกับแปลงสัมผัส เครื่องก าเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ เ ค รื ่ อ ง ก าเ นิด ไ ฟฟ้า ก ร ะ แ ส ส ลั บ ใ น วงจ รไฟฟ้าแทนด้วย สัญลักษณ์
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ เครื่องก าเนิดกระแสไฟฟ้าตรง เมื่อหมุนขดลวด ท าให้ฟลักซ์แม่เหล็ก ที่ผ่านขดลวดมีการเปลี่ยนแปลง เกิด อีเอ็มเอฟเหนี่ยวน าในขดลวด และเกิด กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าเมื่อต่อแปรงกับ อุปกรณ์ภายนอก โดยใช้วงแหวนผ่าซีก สัมผัสกับแปลงสัมผัส เครื่องก าเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ ➢ แบลลัสต์แบบขดลวดของหลอดฟูออเรสเซนต์ การประยุกต์ใช้หลักการอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน า แบลลัสต์เป็นอุปกรณ์ส าคัญในวงจรหลอดฟลูออเรสเซนต์ประกอบด้วยขดลวด พันอยู่รอบแกนเหล็ก ต่อในวงจรฟูออเรสเซนต์ ไส้หลอด สตาร์ทเตอร์ หลอดฟลูออเรสเซนต์ แหล่งจ่ายไฟฟ้า กระแสสลับ แบลลัสต์
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ ➢ มอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวน า (induction motors) การประยุกต์ใช้หลักการอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน า เป็นอุปกรณ์ใช้หลักการเหนี่ยวน า แม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบด้วยส่วนที่หมุน ได้ เรียก โรเตอร์ติดกับแกนเหล็กหมุน ได้คล ่อง และส ่วนที ่อยู ่กับที ่ ได้แก่ โค รงมอเตอ ร์ ชุดขดลวด เ รียกว ่า สเตเตอร์ โรเตอร์ สเตเตอร์ แกนเหล็ก ขดลวด
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ ➢ กีตาร์ไฟฟ้า การประยุกต์ใช้หลักการอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน า กีตาร์ไฟฟ้ามีส่วนประกอบที่ส าคัญท าหน้าที่ เ ป ลี ่ ย น ก า ร สั ่ น ข อ ง ส า ย กี ต า ร ์ เ ป ็ น สัญญาณไฟฟ้าของเสียง คือ ป ิ ๊ กอัพ (pickup) ภายในปิ ๊กอัพจะมีโซเลนอยด์ที่พัน อยู่บนแท่งแม่เหล็กตรงกับต าแหน่งของสาย กีตาร์ โดยแท ่งแม ่เหล็กในขดลวดจะ เหนี่ยวน าสายกีตาร์ที่อยู่ใกล้ให้เป็นแม่เหล็ก สายกีตาร์ไฟฟ้า แม่เหล็ก N S N S โซเลนอยด์ ปิ๊กอัพ
4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน าและอีเอ็มเอฟ ➢ เตาแม่เหล็กไฟฟ้าเหนี่ยวน า การประยุกต์ใช้หลักการอีเอ็มเอฟเหนี่ยวน า เ ตา แ ม ่เ ห ล็ ก ไฟฟ้าเ ห นี ่ ย ว น า ท า งา น โ ด ย ใ ห้ กระแสไฟฟ้าสลับผ่านขดลวดที่อยู่ภายในเตา ท าให้ เกิดสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ส่งผลให้ เกิดการเหนี่ยวน าแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นภายในภาชนะโลหะ เกิดกระแสไฟฟ้าวน (eddy current) กลับไป-มาที่ ก้นภาชนะ ตามความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่ให้กับขดลวด ภายในเตา ท าให้ภาชนะโลหะเกิดความร้อน
5 ไฟฟ้ากระแสสลับ ค่าอาร์เอ็มเอสของความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าของไฟฟ้ากระแสสลับ เมื่อน าเครื่องก าเนิดไฟฟ้ากระแสสลับไปต่อกับตัวต้านทาน จะมีกระแสไฟฟ้า i ผ่านตัวต้านทานและความต่างศักย์ V ระหว่างปลายตัวต้านทานหาไห้จากสมการ ❖ วงจรตัวต้านทานต่อกับแหล่งก าเนิด ไฟฟ้ากระแสสลับ i = I0 sin (ωt) เมื่อ I0และ V0 เป็นกระแสไฟฟ้าสูงสุด และความต่างศักย์สูงสุด v = V0 sin (ωt)
5 ไฟฟ้ากระแสสลับ ค่าอาร์เอ็มเอสของความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าของไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ของไฟฟ้ากระแสสลับ มีการเปลี่ยนแปลง ตลอดเวลา จึงวัดหรือระบุเป็นค่าคงตัวโดย ใช้ค่ายังผลหรือค่ามิเตอร์ ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ย แบบรากที่สองของก าลังสองเฉลี่ย หาได้จากสมการ Irms = I 0 2 เมื่อ Irms เป็นค่าอาร์เอ็มเอสของกระแสไฟฟ้า Vrms เป็นค่าอาร์เอ็มเอสของความต่างศักย์ Vrms = V0 2
5 ไฟฟ้ากระแสสลับ การผลิตและส่งไฟฟ้ากระแสสลับ การผลิดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับโดยเครื่อง ก าเนิดไฟฟ้าเป็นการเปลี ่ยนพลังงานกลเป็น พลังงานไฟฟ้า ด้วยการท าให้ฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัด ผ่านขดลวดมีการเปลี่ยนแปลง เพื่อท าให้เกิดไฟฟ้า กระแสสลับ เช่น เครื่องก าเนิดไฟฟ้ากระแสไฟฟ้า สลับของจักรยานบางรุ่น ❖ ส่วนประกอบเครื่องก าเนิดไฟฟ้าของจักรยาน ปลายสัมผัสช่วย หมุนแท่งแม่เหล็ก แท่งแม่เหล็ก ขดลวด
5 ไฟฟ้ากระแสสลับ การผลิตและส่งไฟฟ้ากระแสสลับ เ ค รื ่ อ ง ก าเ นิ ด ไ ฟ ฟ้า ก ร ะ แ ส ส ลั บ 3 เ ฟ ส ประกอบด้วยขดลวดตัวน า 3 ชุด โดยแต่ละชุดวาง ท ามุม 120 องศจาก ซึ่งกันและกัน เมื่อหมุนแท่ง แม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กจะตัดผ่านขดลวดแต่ละ ชุด จะได้ไฟฟ้ากระแสสลับจากขดลวดแต่ละชุดมี เฟสต่างกัน 120 องศา มีประสิทธิภาพในการผลิต และการส่งพลังงานไฟฟ้ามากกว่าเครื่องก าเนิด ไฟฟ้า 1 เฟส ❖ แผนภาพเครื่องก าเนิดไฟฟ้า 3 เฟส 3.2 2.2 1.1 สายนิวทรัล 1.2 แนวแกนขดลวด 3.1 2.1 N S