บทที่ 1

เน้อื หาสาระการเรยี นรู้

สารแม่เหล็ก ในธรรมชาตินน้ั มหี นิ ชนิดหนึ่ง ซ่งึ สามารถทีจ่ ะดงึ ดดู โลหะบางชนดิ ได้ เช่น เหลก็ หินชนดิ น้เี รียก ว่า แร่
เหล็กแมกนิไทต์ การทแี่ รเ่ หลก็ สามารถดงึ ดดู วัตถุที่เป็นเหล็กไดเ้ รียกว่า มอี านาจแม่เหล็กและแม่เหลก็ ชนดิ นีเ้ รยี กวา่
แม่เหล็กธรรมชาติ คา่ ต่างๆ ที่ควรทราบเก่ียวกับแมเ่ หล็ก ขัว้ แม่เหลก็ (pole)ข้วั แม่เหล็กของแทง่ แม่เหลก็ แต่ละแท่งจะมี2ขัว้
คือขัว้ เหนือและขวั้ ใตอ้ านาจแมเ่ หลก็ ทแี่ สดงออกมาน้นั จะเกดิ ไดส้ องลักษณะคอื การผลักกันและการดดู กัน การท่ี
ขว้ั แมเ่ หลก็ ผลักกันเน่อื งจากเส้นแรงแม่เหล็ก(Flux line)พุ่งสวนทางกัน เชน่ เมอ่ื นาขั้วเหนือมาวางใกล้กับขั้วเหนอื หรือขัว้
ใต้วางใกล้กับขว้ั ใตก้ ็จะ เกดิ การผลักกัน(ประเสรฐิ ปนิ่ ปฐมรัฐ 2549 :182) เสน้ แรงแมเ่ หล็ก และสนามแม่เหลก็ เส้นแรง
แมเ่ หล็ก หมายถงึ ส่วนของอานาจแม่เหลก็ ซงึ่ เดินทางระหว่างข้ัวแม่เหล็กทั้งสองเปน็ เสน้ ทางท่ี แนน่ อนบรเิ วรใดท่เี สน้ แรง
แม่เหล็กเดินทางผ่าน บริเวณนนั้ จะมอี านาจแม่เหลก็ และเรยี กว่าสนามแม่เหลก็ โดยปกติอานาจแม่เหลก็ ทแ่ี สดงออก เช่น
การดงึ ดดู วตั ถทุ ีเ่ ปน็ เหล็กเปน็ ตน้ และจะแสดงไดใ้ นเวลาบริเวณท่ีมีเสน้ แรงแม่ เหล็กเดนิ ทางไปถงึ หรือบริเวณที่มี
สนามแม่เหล็ก เทา่ น้ัน (ประเสริฐ ปนิ่ ปฐมรัฐ 2549 :179) เส้นโคง้ กาเนดิ แม่เหล็ก เส้นโคง้ กาเนิดแม่เหลก็ เปน็ เส้นโค้งท่ี
แสดงความสัมพนั ธ์ระหวา่ งความหนาแน่น ของเสน้ แรงแม่เหลก็ Bกับความเข็มของสนามแมเ่ หลก็ Hโดยความเข็มของ
สนามแม่เหล็ก จะขนึ้ อย่กู บั คา่ กระแสไฟฟ้าI และจานวนรอบท่ีพันของขดลวดNที่พนั อยู่บนแกนของสารท่เี ปน็ สารแมเ่ หลก็
ถ้ากาหนดให้ความยาวเฉล่ียของแกนIและจานวนรอบท่ีพันมีค่าคงท่ี วัสดแุ ต่ละชนดิ ทเี่ ปน็ สารแมเ่ หล็กจะมลี ักษณะเสน้ โคง้
B-H ที่คล้ายคลึงกนั แตจ่ ะมคี วามหนาแน่นของเสน้ แรงแม่เหล็กต่างกนั โดยทคี่ วามเขม็ ของสนามแมเ่ หล็กเท่ากันทั้งนี้
เพราะว่าวัสดทุ ่เี ปน็ สารแม่เหลก็ มีคา่ ความซาบ ซมึ ได้ไมเ่ ท่ากัน ถา้ สารชนดิ ใดมีค่าความซาบซมึ ได้มากกวา่ กจ็ ะใหค้ วาม
หนาแนน่ ของเสน้ แรงแม่ เหลก็ มากกวา่

การคน้ พบ แม่เหลก็ (Magnet) และสนามแม่เหล็กโลก แมเ่ หลก็ ถกู ค้นพบครงั้ แรก โดยชายเลี้ยงแกะในดินแดนแมกนีเซยี
(Magnesia) พนื้ ทีท่ างตอนเหนือของประเทศกรีซ เม่อื ราว 5 พันปีก่อน แรงแม่เหลก็ หรือแรงดึง ท่ดี ดู โลหะแปลกปลอมเข้า
หาน้ัน ถกู พบภายในกอ้ นหินสดี าใตพ้ น้ื ผิวโลกหินท่ถี ูกขนานนามวา่ “แมกเนต” (Magnet) หรือ “แมเ่ หล็ก” หนิ แม่เหล็กใน
ธรรมชาตเิ ปน็ สารประกอบออกไซด์ของเหล็ก (Fe3O4) หรอื “แมกนไี ทต์” (Magnetite) เปน็ วัตถุที่มคี ุณสมบตั ิในการ
ดงึ ดูด

คุณสมบตั ิของแม่เหลก็ วางตัวในแนวทศิ เหนือและใต้ข้ัวแม่เหล็กชนดิ เดยี วกันจะเกดิ การผลักกนั ในขณะทขี่ ้ัวต่างชนิดกันเกิดแรงดึงดูดเข้า
หากันแรงแม่เหล็ก (Magnetic force) จะเคลือ่ นท่ีจากข้ัวเหนือไปขว้ั ใต้ ซ่งึ กอ่ ให้เกิดสนามพลงั ทเี่ รยี กวา่ “สนามแมเ่ หล็ก” (Magnetic Field)แม่
เหล็กส่งอานาจหรือแรงแมเ่ หลก็ จากข้ัวทั้ง 2 ในลกั ษณะ 3 มติ ิ โดยท่บี รเิ วณข้ัวทงั้ สองจะมอี านาจแม่เหลก็ สูงสุด ขณะทีต่ รงก่งึ กลางจะไม่
ปรากฏแรงแมเ่ หลก็ ใดๆ

สารแมเ่ หลก็ เช่น เหลก็ (Fe) โคบอลต์ (Co) นิกเกลิ (Ni) และสารประกอบของโลหะเหล่านี้ สามารถกลายเปน็ แม่เหลก็ ได้งา่ ย หากเข้า
ไปอยู่ภายใต้อานาจสนามแมเ่ หลก็ หรอื ถูกกระตุน้ ให้เกิดการเรียงตวั โมเลกลุ แม่เหลก็ (Magnetic domain) ข้นึ ใหม่ จนเป็นไปในทิศทางเดยี วกัน
เพอื่ ให้สามารถแสดงอานาจแมเ่ หลก็ ออกมาไดเ้ ช่นเดียวกับแมเ่ หลก็ อนื่ ๆ

เสน้ โค้งฮิสเตอร์เรซิสของแม่เหลก็ (Magnetic hysteresis curve) คอื เสน้ โคง้ แสดงความสัมพนั ธ์ระหวา่ งความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก
กบั ความหนาแน่นของฟลักซแ์ ม่เหล็ก B ในสสารทีม่ ีการทาให้มสี ภาวะเป็นแม่เหลก็ ในสนามแม่เหลก็ ดงั กลา่ ว ตลอดจนการทาให้มสี ภาวะเปน็
แมเ่ หลก็ J ในที่นจี้ ะอธิบายความหนาแนนของฟลกั ซแมเหล็กคงคาง (Br) สภาพบังคับ (Coercivity) แรงบงั คบั (Coercive Force) (Hc) ฯลฯ ท่ี
เก่ียวข้องกบั เส้นโคง้ ฮิสเตอร์เรซสิ ของแม่เหลก็ โดยใชภ้ าพ

1.ความหนาแน่นของฟลกั ซ์แม่เหล็กคงคาง (Br)
ขณะที่ทาใหแ้ มเ่ หล็กมสี ภาวะเป็นแม่เหล็ก ใหค้ ่อยๆ เพิม่ กระแสไฟของคอยลท์ ท่ี าให้มคี ณุ สมบัตขิ องแมเ่ หลก็ ข้นึ สนามแม่เหล็กจะ

หนาแน่นขนึ้ และทาแมเ่ หล็กให้มสี ภาวะเปน็ แม่เหล็กไปพรอ้ มกับความหนาแน่นของฟลกั ซ์แม่เหล็กในแม่เหลก็ จนอิ่มตวั ที่จดุ หนึ่ง จากนั้น ให้
ลดกระแสไฟจากสภาพอม่ิ ตวั ลดความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กลง ความหนาแนน่ ของฟลกั ซ์แมเ่ หล็กจะไม่ย้อนกลับจาก a ไปยงั 0 แต่จะ
ลดลงจาก a ไปเปน็ b ซ่งึ แมว้ า่ ความหนาแน่นของสนามแมเหลก็ จะเป็น 0 กต็ าม ความหนาแนน่ ของฟลักซ์แมเ่ หล็กจะเหลอื แคค่ ่า b ซ่งึ เรา
เรียกคา่ ดงั กลา่ วน้วี า่ ความหนาแนน่ ของฟลักซแ์ ม่เหล็กคงคาง (Br)
2.สภาพบังคบั (Coercivity) หรือแรงบังคบั (Coercive Force) (Hc)

ถ้าเพ่ิมความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กในทศิ ทางตรงขา้ มโดยกลับดา้ นกระแสไฟ ความหนาแน่นของฟลกั ซ์แมเ่ หล็กจะคอ่ ยๆ ลดลงจากจดุ b
เปน็ 0 ที่จดุ c เราเรียกความหนาแน่นของสนามแม่เหลก็ นี้ว่าเป็นสภาพบังคับ (Coercivity) หรือแรงบังคบั (Coercive Force) (Hc) นอกจากน้ีถ้าเพ่ิม
ความหนาแน่นของสนามแม่เหลก็ กลบั กนั จะทาใหแ้ ม่เหล็กมสี ภาวะเปน็ แม่เหลก็ ในทศิ ทางท่ีกลบั กันอยู่ในสภาพอิ่มตัวทีจ่ ุด d จากการค่อยๆ
เปล่ยี นแปลงสนามแม่เหล็กในลกั ษณะเช่นนีจ้ ะทาให้ความความหนาแน่นของฟลกั ซแ์ มเ่ หล็กในแม่เหลก็ เปล่ียนแปลงไปตามรอบท่กี าหนด คือ
a → b → c → d → e → f → a เราเรยี กเสน้ โค้งนี้ว่าเส้นโคง้ ฮสิ เตอร์เรซสิ ของแมเ่ หลก็ (Hysteresis Loop)