เนื้อหา บทที่ 3

ว30193 วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ 2

บทที่ 3
แม่เหลก็ ไฟฟา้

1. แม่เหล็กไฟฟา้

1 ใน 4 แรงพ้ืนฐานในธรรมชาติ คือ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลยี ส

ของอะตอม ทำาให้อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลยี สได้ และยงั เป็นแรงยึดเหน่ียวระหวา่ งโมเลกุลของสสารด้วย ทง้ั แม่เหล็ก
และไฟฟา้ ตา่ งกส็ ามารถทำให้เกิดแรงกระทำาต่อวัตถไุ ด้เช่น แม่เหลก็ มแี รงดงึ ดดู เหลก็ หรือแมเ่ หลก็ ดว้ ยกนั หรือเมื่อหวผี ม
จะเกิดประจุไฟฟ้าที่ดึงดูดผมให้ติดขึ้นมาบนหวีได้นอกจากนี้ ทั้งแม่เหล็กและไฟฟ้าต่างก็ มีอันตรกิริยาต่อกันโดย

สนามแม่เหล็กสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าและสนามไฟฟ้า ก็สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กไดซ้ ่งึ เป็น
หลกั การเกิดคลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟ้านน่ั เอง

1.1 สนามแม่เหล็ก

ในอดีต ชาวกรกี ไดค้ น้ พบแร่ชนดิ หนง่ึ ทส่ี ามารถดงึ ดูดเหลก็ ไดแ้ ละช้ีไปในทศิ ทางเดียวเสมอหลงั จากท่ีทำให้แกว่ง
อย่างอสิ ระ แรน่ ี้ก็คอื แมกนไี ทต์ ซง่ึ เป็นแร่ทม่ี ีสารแมเ่ หลก็ ประกอบอยูแ่ มเ่ หล็กมี 2 ขว้ั คือ ขั้วเหนอื และขว้ั ใต้ ถ้านำแท่ง
แมเ่ หล็ก 2 แท่งมาวางใกล้กัน ด้านที่มีขัว้ แมเ่ หล็กเหมือนกันจะออกแรงผลักกนั ส่วนด้านทม่ี ขี ว้ั แมเ่ หล็กตา่ งกนั จะออกแรง

ดึงดดู กนั ดังรปู ที่ 3.1

ก. แทง่ แมเ่ หลก็ ออกแรงดงึ ดูดกัน ข. แทง่ แมเ่ หล็กออกแรงผลักกัน

รปู ท่ี 3.1 แรงกระทำระหว่างแทง่ แมเ่ หลก็ 2 แทง่ ที่อยูใ่ กลก้ นั

แม่เหล็กสามารถดึงดูดวัตถุที่มีสารแม่เหล็กได้ เช่น เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์

รวมถึงแมเ่ หล็กดว้ ยกนั เอง ซ่งึ ถา้ นำวัตถทุ ม่ี ีสารแม่เหล็กเขา้ ไปใกล้แมเ่ หลก็ แม่เหล็กจะ

สามารถออกแรงกระทำต่อวัตถุนั้นได้โดยแรงนี้จะกระจายอยู่รอบ ๆ แท่งแม่เหล็ก

บริเวณท่ีมแี รงกระทำ เนื่องจากแมเ่ หลก็ เรียกวา่ สนามแม่เหลก็ (magnetic field)

จากสมบัตขิ องแมเ่ หลก็ สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ได้ เชน่ การ

แยกวัตถทุ ่มี สี ารแมเ่ หล็กออกจากสารอ่ืน การสร้างเคร่ืองมอื ช่าง เช่น ปลายของไขควง

รปู ท่ี 3.2 แมเ่ หล็กสามารถดดู วัตถทุ มี่ สี ารแม่เหลก็ ได้ จะมีแม่เหล็กเพื่อดูดนอตให้ติดกับไขควงขณะใช้งาน การติดแม่เหล็กที่ประตูตู้เย็น

เพื่อให้ประตูปิดสนิท ลักษณะของสนามแม่เหล็กเป็นอย่างไร ให้นักเรียนศึกษาจาก

กิจกรรมที่ 3.1

กิจกรรมที่ 3.1 สนามแม่เหล็ก

จุดประสงค์

1. ทดลองและศกึ ษาลักษณะของเสน้ สนามแมเ่ หลก็ รอบๆ แท่งแม่เหลก็ จากการโรยผงตะไบเหล็กบนกระดาษขาว

ที่วางอยบู่ นแทง่ แม่เหลก็ 1 แทง่ และแทง่ แมเ่ หลก็ 2 แทง่ ทีว่ างในลักษณะตา่ ง ๆ

2. ทดลองและเขียนแผนภาพแสดงเสน้ สนามแมเ่ หล็กโดยการใชเ้ ขม็ ทศิ

วัสดุอุปกรณ์

1. แทง่ แม่เหลก็ ชนดิ มขี ั้วอยูท่ ่ีปลายแทง่ จำนวน 2 แทง่

2. ผงตะไบเหลก็

3. กระดาษสีขาว 3 - 4 แผ่น

4. เขม็ ทศิ 1 อนั

คำถามกอ่ นกิจกรรม
1. ถา้ โรยผงตะไบเหลก็ บนกระดาษสีขาวท่ีวางอยบู่ นแท่งแมเ่ หล็ก 1 แทง่ ผงตะไบเหลก็ เป็นอยา่ งไร
2. ถ้านำาผงตะไบเหล็กออกแล้วใช้เข็มทิศวางตามแนวของผงตะไบเหล็ก เข็มทิศที่วางรอบแท่งแม่เหล็กเป็น

อย่างไร
3. ถา้ ใชแ้ ท่งแมเ่ หล็ก 2 แทง่ โดยวางแท่งแม่เหลก็ ในลักษณะหนั ขั้วเหมอื นกันเข้าหากันและหันขั้วต่างกันเข้าหา

กัน การเปล่ียนแปลงทเ่ี กิดขึน้ กบั ผงตะไบเหล็กจะเปน็ อยา่ งไร
ตอนที่ 1 เส้นสนามแมเ่ หลก็
วิธีปฏิบัติ

1. วางแท่งแม่เหลก็ บนโตะ๊ จากนนั้ นำากระดาษสีขาวมาวางบนแท่งแม่เหล็ก 1 แทง่ โดยให้แทง่ แม่เหล็กอยู่ตรง
กลางแผ่นกระดาษ และวางกระดาษอกี แผ่นหนึง่ โดยไมม่ แี ทง่ แมเ่ หลก็

2. โรยผงตะไบเหล็กบาง ๆ บนแผ่นกระดาษสีขาวทั้งสองอย่างสม่ำเสมอ แล้วใช้นิ้วเคาะแผ่นกระดาษเบา ๆ
สังเกตการเปลย่ี นแปลงท่เี กดิ ขึ้นกับผงตะไบเหล็ก พรอ้ มทง้ั เขียนแผนภาพแสดงลกั ษณะการเรียงตวั ของผงตะไบเหล็ก

3. ทำการทดลองโดยใช้แทง่ แม่เหลก็ 2 แท่ง วางในตำแหนง่ ต่างๆ ดังน้ี
กรณที ี่ 1 วางใหข้ ัว้ ชนดิ เดยี วกนั หนั เขา้ หากนั ดงั รูป

ขั้วเหนือหันเข้าหากัน
ขัว้ ใต้หันเขา้ หากัน
กรณีที่ 2 วางใหข้ ้ัวต่างชนดิ หันเขา้ หากัน ดงั รูป

กรณีท่ี 3 วางขนานและหันขั้วชนดิ เดยี วกันเขา้ หากนั ดังรูป

กรณที ี่ 4 วางขนานและหันข้วั ตา่ งชนดิ เข้าหากนั ดงั รูป

4. นำแผ่นกระดาษสีขาววางบนแท่งแม่เหล็ก โดยให้แท่งแม่เหล็กทั้งสองที่วางในกรณีต่าง ๆ อยู่ตรงกลาง
แผน่ กระดาษ จากนนั้ โรยผงตะไบเหล็กบาง ๆ บนกระดาษอยา่ งสม่ำเสมอแลว้ ใชน้ ้ิวเคาะแผ่นกระดาษเบา ๆ สังเกตการ
เปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับผงตะไบเหล็ก พร้อมทั้งเขียนแผนภาพแสดงลักษณะการเรียงตัวของผงตะไบเหล็ก และ
เปรียบเทียบการเรียงตัวของผงตะไบเหลก็ ในแตล่ ะกรณี
ตอนที่ 2 ทิศทางของเขม็ ทศิ

1. วางแท่งแมเ่ หลก็ 1 แทง่ บนกระดาษสีขาวบริเวณกลางกระดาษ จากน้นั ใชด้ นิ สอวาดตามรปู ร่างของ
แทง่ แมเ่ หลก็ แล้วนำแทง่ แมเ่ หลก็ ออกจากกระดาษ

2. วาดวงกลมลงบนกระดาษ โดยใหม้ ขี นาดใกล้เคียงกับเข็มทิศท่ีตำาแหนง่ ต่าง ๆ ของแม่เหล็ก ดงั รปู

3. นำแทง่ แมเ่ หล็กวางบนกระดาษท่วี าดภาพเรียบรอ้ ยแล้วให้ตรงกบั ตำแหนง่ ทว่ี าดรปู ไว้

4. นำเข็มทศิ วางในวงกลมที่วาดไว้ทลี ะตำแหนง่ แล้วสังเกตการช้ขี องเขม็ ทศิ ในแต่ละตำแหนง่ ทว่ี าง พรอ้ มกบั
เขยี นลกู ศรแสดงการชขี้ องเข็มทิศลงในวงกลม

5. ลากเสน้ เช่อื มตอ่ ลกู ศรทว่ี าดไว้ในวงกลม สงั เกตและบันทกึ ผล
คำถามทา้ ยกิจกรรม

1. การเปล่ียนแปลงของผงตะไบเหล็กบนแผ่นกระดาษสีขาวที่มีแทง่ แมเ่ หลก็ แตกตา่ งจากแผน่ กระดาษท่ไี มม่ ีแท่ง
แม่เหลก็ หรอื ไม่ อยา่ งไร

2. เมื่อวางแท่งแมเ่ หลก็ 2 แท่งใตแ้ ผ่นกระดาษสขี าวในลกั ษณะต่าง ๆ การจดั เรยี งตัวของผงตะไบเหล็กแตกต่าง
กันหรอื ไม่ อย่างไร

3. การชีข้ องเขม็ ทิศที่วางอย่ใู กล้แท่งแม่เหล็กในแตล่ ะตำแหน่งมีลกั ษณะอย่างไร

การจัดเรียงตัวของผงตะไบเหล็กเกิดจากอิทธิพลของแท่งแม่เหล็ก โดยผงตะไบเหล็กจะเรียงตัวต่อกันจาก
ขัว้ แม่เหลก็ ด้านหน่ึงไปยงั ขว้ั อกี ดา้ นหน่งึ โดยมลี ักษณะเปน็ แนวหลายแนวและมคี วามหนาแนน่ มากตรงบริเวณข้ัวทั้งสอง
ของแมเ่ หล็ก และเมื่อนำเข็มทศิ มาวางใกล้ ๆ แทง่ แมเ่ หลก็ เขม็ ทิศจะช้ไี ปตามแนวการเรียงตัวของผงตะไบเหลก็ โดยมีทศิ
พุง่ จากขัว้ เหนอื ไปยังขว้ั ใต้ของแท่งแม่เหล็ก ซงึ่ แสดงให้เห็นวา่ บริเวณรอบ ๆ แทง่ แม่เหลก็ น้ันจะมีสนามแม่เหล็กอยู่และ
แนวการเรียงตัวของผงตะไบเหลก็ จะเรียกวา่ เส้นสนามแมเ่ หล็ก (magnetic field line) ซงึ่ มที ศิ พุง่ จากขว้ั เหนือไปสขู่ วั้
ใต้ และปรมิ าณเส้นสนามแมเ่ หลก็ ท่ผี ่านพื้นทีบ่ ริเวณหน่งึ เรยี กวา่ ฟลกั ซแ์ ม่เหลก็ (magnetic flux) ซึ่งจะมคี ่ามากตรง
บรเิ วณขว้ั แมเ่ หล็กท้ังสอง

รปู ที่ 3.3 เสน้ สนามแมเ่ หล็กและการหาทศิ ของเสน้ สนามแมเ่ หลก็ โดยใช้เข็มทิศ
บริเวณรอบ ๆ แท่งแม่เหล็กนั้นมีสนามแม่เหล็กอยู่ โดยสังเกตจากผงตะไบเหล็กที่เรียงตัวกันตามแนวของเส้น
สนามแมเ่ หลก็ ทอ่ี อกมารอบแท่งแม่เหล็ก และเมอ่ื วางแทง่ แม่เหลก็ 2 แทง่ ไว้ใกลก้ ันในลักษณะตา่ ง ๆ เสน้ สนามแมเ่ หล็ก
จะเกดิ การผลกั และดูดกนั ตามชนดิ ของขวั้ แม่เหลก็ หากวางแทง่ แม่เหล็กขวั้ ตา่ งกนั ไว้ใกลก้ นั ผงตะไบเหล็กจะเรยี งตัวเป็น
แนวจากข้ัวหนึ่งไปยงั อีกขั้วหน่ึงเสมอ ดังรูปที่ 3.4 ส่วนในกรณที ี่วางแท่งแมเ่ หล็กข้ัวเหมือนกนั ไว้ใกลก้ นั จะส่งผลให้บาง
บริเวณไม่เกิดการเรยี งตัวของผงตะไบเหล็กเนือ่ งจากการผลกั กันของเส้นสนามแม่เหลก็ โดยบริเวณดงั กล่าวจะไม่มีเส้น
สนามแม่เหล็กอยู่ เรียกว่า จุดสะเทนิ ดงั รปู ท่ี 3.5

รปู ที่ 3.4 ลักษณะเส้นสนามแม่เหลก็ เมอ่ื วางแท่งแมเ่ หล็กขั้วต่างกันไว้ใกล้กัน

รูปที่ 3.5 ลักษณะเสน้ สนามแมเ่ หลก็ เมอื่ วางแทง่ แมเ่ หลก็ ขว้ั เหมอื นกันไว้ใกล้กัน
และจากกิจกรรมที่ 3.1 จะเห็นได้ว่าสนามแม่เหล็กใน

บริเวณต่าง ๆ รอบแท่งแม่เหล็กมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน โดย
สังเกตได้จากการเรียงตัวของผงตะไบเหล็ก บริเวณขั้วของแท่ง
แม่เหล็กจะมผี งตะไบเหล็กหนาแนน่ กวา่ บริเวณอนื่ ๆ ดังรูปที่ 3.6

รปู ท่ี 3.6 สนมแมเ่ หลก็ จะเขม้ มกตรงบริเวณขั้วของแท่งแม่เหล็ก

กจิ กรรมที่ 3.2 สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ
จดุ ประสงค์

ทดลองและเขียนแผนภาพแสดงเสน้ สนามแมเ่ หลก็ ของสนามแมเ่ หลก็ ท่ีมคี วามสม่ำเสมอโดยการใชเ้ ขม็ ทิศ
วัสดอุ ุปกรณ์

1. แมเ่ หล็กขั้วข้าง 2 อนั
2. เข็มทิศขนาดเล็ก 1 อนั
3. กระดาษสขี าว
คำถามก่อนกจิ กรรม
เส้นสนามแม่เหล็กในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กสม่ ำเสมอจะแตกต่างจากเส้นสนามแม่เหล็กในบริเวณที่มี
สนามแมเ่ หลก็ ไมส่ ม่ำเสมอหรือไม่ อยา่ งไร
วธิ ีปฏบิ ัติ
1. วางแมเ่ หล็กขั้วขา้ งสองอนั บนกระดาษสีขาวให้ขนานและห่างกันประมาณ 10 เซนติเมตร โดยหันขั้วต่างชนิด
เขา้ หากัน
2. ใช้ดินสอวาดเสน้ ตรงระหว่างขว้ั แม่เหล็กให้หา่ งเท่า ๆ กัน ประมาณ 4 - 5 เส้น ดังรูป

3. วางเขม็ ทศิ ระหวา่ งแท่งแม่เหล็กท้ังสองโดยวางใกลด้ ้านท่เี ป็นขัว้ เหนือบนแนวเส้นตรงทวี่ าดไว้ แลว้ ใช้ดินสอ
กำหนดจุดท่ีปลายท้ังสองของเขม็ ทิศ เชน่ จดุ A แทนขว้ั ใต้ของเขม็ ทิศ B แทนขั้วเหนือของเข็มทศิ

4. เลอ่ื นเขม็ ทิศไปตามแนวเสน้ ตรงทว่ี าด โดยให้ขว้ั ใตข้ องเขม็ ทิศอยตู่ รงกับจุด B ใช้ดินสอกำหนดจดุ ทข่ี ้วั เหนอื
ของเขม็ ทิศเปน็ C ทำเชน่ นี้ไปเรือ่ ย ๆ ตลอดแนวเสน้ ตรง แลว้ ลากเส้นเชื่อมโยงแตล่ ะจุดตามการชี้ของเข็มทิศ

5. ทำการทดลองเช่นน้บี นเส้นตรงทุกเส้นเพ่ือสงั เกตการวางตัวของเขม็ ทศิ สงั เกตและบนั ทึกผล
คำถามทา้ ยกิจกรรม

1. ภาพวาดแสดงเส้นสนามแมเ่ หลก็ ทไี่ ด้จากการลากเส้นเชอ่ื มโยงตามแนวการชีข้ องเข็มทิศมีลกั ษณะเปน็ อยา่ งไร
2. เส้นทีน่ กั เรยี นเขยี นเชื่อมโยงตามแนวการชี้ของเข็มทศิ แตล่ ะเสน้ เหมือนหรือแตกต่างกันอยา่ งไร

จากกจิ กรรมที่ 3.2 สามารถสรุปได้วา่ บรเิ วณที่มสี นามแมเ่ หล็กคงตัวหรอื
สนามแมเ่ หลก็ สม่ำเสมอ เสน้ สนามแมเ่ หล็กจะมลี ักษณะเปน็ เส้นตรงขนานกัน มี
ทิศทางเดยี วกนั จากขว้ั เหนอื ไปยังข้วั ใต้ และมีค่าเท่ากนั ทกุ ๆ ตำแหนง่

รปู ท่ี 3.7 เสน้ สนามแมเ่ หลก็ บรเิ วณ
ทส่ี นำมแม่เหล็กสม่ำเสมอ

1.2 สนามแมเ่ หล็กโลก

โลกของเรานอกจากจะประกอบไปด้วยพื้นดิน แหล่งนำ บรรยากาศ และทรัพยากรธรรมชาติต่าง ๆ แล้วยังมี
สนามแม่เหล็กที่ห่อหุ้มโลกไว้ ซึ่งช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีต่าง ๆ นอกโลก เรียกว่า สนามแม่เหล็กโลก (earth’s
magnetic field) ใหน้ กั เรียนศึกษาสนามแม่เหล็กโลกจากกิจกรรมที่ 3.3
กจิ กรรมที่ 3.3 สนามแม่เหลก็ โลก
จุดประสงค์

ทดลองและอธิบายเกี่ยวกบั ทศิ ทางและสนามแมเ่ หลก็ โลก
วสั ดุอปุ กรณ์

1. แท่งแมเ่ หลก็ 1 แทง่
2. เชือกหรอื ดา้ ยยาว 50 เซนตเิ มตร
3. ขาตง้ั พร้อมทจ่ี บั หลอดทดลอง 1 ชดุ
คำถามกอ่ นกิจกรรม
เมื่อแขวนแทง่ แม่เหล็กใหอ้ ยู่ในแนวระดบั อยา่ งอิสระข้ัวเหนือและข้ัวใตข้ องแทง่ แม่เหล็กจะชี้ไปทางทิศใด
วิธปี ฏบิ ัติ
1. ใช้เสน้ เชอื กหรือเส้นด้ายผกู ทกี่ ่งึ กลางของแท่งแม่เหล็กให้ยาวประมาณ 25 – 30 เซนตเิ มตร
2. แขวนแม่เหล็กกับทจี่ ับหลอดทดลองทีต่ ิดบนขาตัง้ แล้วจัดให้แทง่ แมเ่ หลก็ สามารถหมุนหรอื แกว่งไดค้ ลอ่ งดังรปู

3. ออกแรงกระทำต่อแท่งแม่เหล็กให้หมุนหรือเบนไปจากแนวเดิมปล่อยทิ้งไวสักครู่จนกระทัง่ แท่งแม่เหล็กหยุด
น่งิ สังเกตการวางตวั ของแทง่ แม่เหล็ก แลว้ บันทกึ ผลการทดลอง

4. ทำาการทดลองซ้ำทบ่ี ริเวณอืน่ ๆ ในห้องเรยี นประมาณ 4 - 5 จดุ ทำเครอ่ื งหมายบริเวณทน่ี กั เรียนทำการ
ทดลองในแต่ละจุด

5. นำเข็มทศิ ไปวางในตำแหน่งที่นักเรียนทดลองทกุ จดุ สังเกตการณ์วางตัวของเข็มทิศและเปรียบเทียบกบั การ
วางตวั ของแทง่ แม่เหลก็ แลว้ บนั ทึกผลการทดลอง
คำถามท้ายกิจกรรม

1. ทกุ ๆ ตำแหนง่ ทีน่ กั เรียนทำการทดลอง ข้ัวเหนอื และขว้ั ใตข้ องแทง่ แมเ่ หลก็ วางตัวแตกตา่ งกนั หรือไม่อย่างไร
2. เม่ือเปรียบเทียบกับการวางตัวของเขม็ ทศิ มคี วามแตกต่างกันหรือไม่ อยา่ งไร
3. นักเรียนจะสรุปและอธิบายผลการทดลองได้วา่ อย่างไร

จากกิจกรรมที่ 3.3 สามารถยืนยันได้ว่าโลกมีสนามแม่เหล็กอยู่จริง เพราะเมื่อนำาแท่งแม่เหล็กมาแขวนให้
สามารถแกว่งได้อยา่ งอสิ ระ แท่งแม่เหลก็ จะวางตวั ในแนวเหนอื - ใต้เช่นเดียวกับเข็มทศิ เสมอการเคล่อื นท่ีของโลหะร้อน
ใต้ผิวโลกทำใหโ้ ลกเสมือนมีแทง่ แม่เหลก็ ขนาดใหญฝ่ ังอยู่ภายใน ซึ่งวางตัวในแนวขั้วโลกเหนอื และใต้ โดยบริเวณขัว้ โลก
เหนอื จะเป็นขัว้ แม่เหลก็ ใต้ สว่ นบรเิ วณข้ัวโลกใต้จะเปน็ ข้ัวแมเ่ หลก็ เหนือ และ เส้นสนามแมเ่ หล็กโลกจะมีทิศทางพุ่งจาก
ขัว้ โลกใตไ้ ปยงั ข้วั โลกเหนือ ดงั รปู ท่ี 3.8

ในอดตี มนุษย์รจู้ ักใช้ประโยชน์ของสนามแมเ่ หลก็ โลกในการหาทิศทาง โดยการวางแทง่ แมเ่ หล็กขนาดเล็ก ๆ บน
วัตถุปลายแหลมทส่ี ามารถหมนุ ในแนวราบได้อยา่ งอิสระ ซง่ึ เมอ่ื แทง่ แมเ่ หล็กหยดุ น่งิ แลว้ จะวางตัวอยใู่ นแนวเหนอื ใตเ้ สมอ
จึงได้นำความรู้น้ีมาพัฒนาและสร้างเป็นเข็มทิศที่ใช้กันอยู่ในชีวิตประจำวัน สนามแมเ่ หล็กโลกมีประโยชน์ตอ่ สิง่ มีชีวติ ท่ี
อาศัยอยู่บนโลกอย่างมาก เนื่องจากสนามแมเ่ หลก็ โลกทำหน้าทเ่ี ป็นโลป่ อ้ งกนั อันตรายจากรงั สที ี่เกดิ จากลมสรุ ยิ ะหรอื พายุ
สุริยะ ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าพลังงานสูง โดยส่วนใหญ่จะเป็นอนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อย
ออกมาจากชั้นบรรยากาศของดวงอาทติ ย์ สนามแมเ่ หลก็ โลกจะป้องกนั ไม่ใหอ้ นุภาคเหลา่ น้ีทำลายช้นั บรรยากาศของโลก
และสิ่งมชี ีวิตบนโลก

รปู ท่ี 3.9 การเบย่ี งเบนแนวของลมสรุ ยิ ะโดยสนามแมเ่ หลก็ โลก
สนามแม่เหล็กโลกจะเบี่ยงเบนอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจากลมสุริยะให้เคลื่อนที่อ้อมโลก โดยสนามแม่เหลก็ โลก
บริเวณด้านหลังจะมีลักษณะยืดยาวออกไปคล้ายดาวหาง บริเวณที่มีสนามแม่เหล็กโลกอยู่ เรียกว่า แมกนีโตสเฟียร์
(magnetosphere)
สนามแม่เหลก็ โลกท่ีเบีย่ งเบนอนุภาคจากลมสุริยะออกไป จะทำาใหอ้ นุภาคบางส่วนเคล่อื นทเ่ี ข้าสู่บรรยากาศชั้น
ไอโอโนสเฟยี ร์บริเวณขว้ั โลกเหนือและขว้ั โลกใต้ เมอ่ื อนภุ าคท่มี ปี ระจไุ ฟฟ้าปะทะกบั อะตอมของแก๊สในชั้นไอโอโนสเฟียร์
จะส่งผลให้อะตอมของแก๊สคายพลังงานออกมาในรูปของแสง ปรากฏเป็นมา่ นแสงสีต่าง ๆ บนท้องฟ้าเรียกวา่ ออโรรา
(aurora) หรือ แสงเหนอื และแสงใตน้ น่ั เอง

รูปท่ี 3.10 ปรากฏการณ์ออโรรา

1.3 การเคลอ่ื นทีข่ องอนภุ าคทม่ี ปี ระจุไฟฟา้ ในสนามแมเ่ หล็ก

เมื่อใหอ้ นุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคล่ือนท่ีผ่านบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก จะมีแรงกระทำตอ่ อนุภาคนั้นใหม้ ที ิศการ
เคล่ือนท่เี ปล่ียนแปลงไปจากเดิม เรยี กแรงที่มากระทำนี้วา่ แรงแม่เหล็ก (magnetic force)
ถา้ ใหอ้ เิ ลก็ ตรอนซึง่ เป็นอนุภาคทม่ี ีประจุไฟฟ้าลบเคล่อื นที่ในทศิ ต้ังฉากกบั สนามแม่เหล็กที่มีทศิ พุง่ เข้าหา

กระดาษ แนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะเบนลงจากเดิม แต่เมื่อกลับทิศของสนามแม่เหล็กให้มีทิศพ่งุ ออก
จากกระดาษ แนวการเคลอ่ื นทข่ี องอเิ ล็กตรอนจะเบนข้ึน แสดงวา่ มีแรงกระทำตอ่ อิเล็กตรอนท่ีทำใหอ้ ิเล็กตรอนเคลื่อนท่ี
เบนข้ึนหรือลงไปจากแนวเดิม ดงั รปู ท่ี 3.11

รูปท่ี 3.11 การเคลอื่ นทขี่ องอนุภาคอเิ ล็กตรอนในทศิ ทางตัง้ ฉากกบั สนามแมเ่ หล็ก

จากรูปที่ 3.11 ถ้าเปลี่ยนจากอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มี

ประจุไฟฟ้าบวก เช่น โปรตอน แรงที่กระทำต่ออนุภาคจะมีทิศ

ทางตรงข้ามกับอิเล็กตรอน แต่เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าใด ๆ

เคลื่อนทข่ี นานกบั ทิศของสนามแม่เหลก็ จะไมม่ ีแรงแมเ่ หล็กกระทำ

ตอ่ อนภุ าคทิศทางการเคลอื่ นที่ของอนุภาคจึงไม่เปล่ียนแปลงไปจาก

เดมิ

รูปท่ี 3.12 การหาทศิ ทางการเคล่อื นท่ขี องอนุภาคที่มีประจุ การหาทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุบวกใน
บวกโดยใช้กฎมอื ขวา
สนามแม่เหล็ก สามารถทำไดโ้ ดยใช้ กฎมอื ขวา (right hand rule)
ให้นวิ้ ชี้แทนทศิ ทางการเคล่ือนที่ของอนภุ าค นวิ้ กลางแทนทศิ ทาง

ของสนามแม่เหล็ก สว่ นนิ้วหวั แมม่ อื แทนทศิ ทางของแรงแมเ่ หลก็ ที่กระทำตอ่ อนุภาค ดงั รปู ที่ 3.12 แตถ่ า้ เปน็ การเคล่ือนที่

ของอนภุ าคท่ีมปี ระจุลบ ทิศทางของแรงแม่เหล็กจะมีทิศตรงขา้ มเดมิ หรอื อาจใชม้ ือซา้ ยในการหาทิศทางแทนก็ได้

ส่วนกรณีอนุภาคทีม่ ีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในทิศทางทำมุมใด ๆ กับสนามแม่เหล็ก ที่ไม่ใช่ทิศทางที่ตั้งฉาก หรอื

ขนานกบั สนามแมเ่ หล็ก จะเกดิ แรงแมเ่ หล็กทก่ี ระทำตอ่ อนภุ าคใหเ้ คล่อื นที่โค้งเป็นรูปเกลยี ว ดงั รปู ท่ี 3.13

ดังนั้น เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในบริเวณที่มี

สนามแม่เหล็กในทิศทางต่าง ๆ ที่ไม่ได้อยู่ในแนวเดียวกับ
สนามแม่เหล็ก จะส่งผลให้มีแรงแม่เหล็กกระทำต่ออนุภาคใน
ลักษณะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคใน

สนามแม่เหล็ก ซึ่งหลักการนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ เช่น สร้าง
หลอดภาพของจอโทรทัศนห์ รือคอมพวิ เตอร์ทใ่ี ชก้ ันในอดตี ได้

รปู ที่ 3.13 การเคล่อื นทีข่ องอนุภาคทมี่ ปี ระจไุ ฟฟา้
ในทิศทางทำมุมใด ๆ กับสนามแม่เหลก็

ก. จอโทรทศั น์ ข. จอคอมพิวเตอร์

รปู ท่ี 3.14 หลอดภาพของจอโทรทัศนแ์ ละคอมพิวเตอร์

จอภาพของโทรทศั นแ์ ละคอมพิวเตอรใ์ นอดตี จะมสี ่วนประกอบสำคญั 3 ส่วน สว่ นแรกคอื ปนื อิเล็กตรอนเปน็ ขั้ว

แคโทดทท่ี ำหนา้ ทผ่ี ลิตลำอิเล็กตรอน ส่วนท่ีสองคอื จอเรอื งแสงท่ฉี าบด้วยสารเรอื งแสง เมือ่ มอี เิ ล็กตรอนตกกระทบทำให้

เกิดจุดสวา่ งบนจอ และส่วนสดุ ท้ายคอื ขดลวดเบยี่ งเบน ทำาหน้าที่ผลิตสนามแมเ่ หลก็ ท่ที ำาให้ลำาอเิ ลก็ ตรอนเบีย่ งเบนใช้

ควบคุมลำอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่กวาดไปบนจอภาพในแนวระดับด้วยความเร็วสูง ในขณะที่ลำอิเล็กตรอนกระทบกับ

จอภาพจะทำให้เกิดภาพและรังสขี ้ึน

1.4 ผลของสนามแมเ่ หล็กทมี่ ตี ่อลวดตัวนำท่ีมกี ระแสไฟฟา้ ผ่าน

เมื่อนำลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปวางในสนามแม่เหล็ก จะมีแรงแม่เหล็กกระทำาต่อลวดตัวนำให้

เคลื่อนที่ ทศิ ทางของแรงแม่เหล็กท่ีกระทำต่อลวดตัวนำจะขนึ้ อยกู่ ับทิศของกระแสไฟฟา้ และสนามแม่เหลก็ ซ่ึงเป็นไปตาม

กฎมือขวา โดยให้นิ้วชี้แทนทิศของกระแสไฟฟ้า นิ้วกลางแทนทิศของสนามแม่เหล็ก และ นิ้วหัวแม่มือแทนทิศของแรง

แม่เหล็กในลักษณะเดยี วกบั รูปที่ 3.12 หลกั การนี้สามารถนำไปใช้สร้างมอเตอร์ไฟฟ้าและเคร่ืองวัดทางไฟฟา้ ต่าง ๆ โดย

การดัดแปลงลวดตัวนำใหม้ ลี ักษณะเปน็ ขดลวด

เม่ือกระแสไฟฟ้าผา่ นขดลวดตัวนำที่วางอยู่ในสนามแมเ่ หล็กจะเกดิ โมเมนต์ของแรงคู่

ควบทำาใหข้ ดลวดหมนุ ได้ เชน่ มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง แกลแวนอมเิ ตอร์ ซ่ึงอุปกรณ์

ทั้งสองมหี ลักการทำางาน ดังน้ี

แกลแวนอมิเตอร์ เป็นเครื่องวัดทางไฟฟ้า ประกอบด้วยขดลวดที่มีลักษณะ

เป็นขดลวดสี่เหล่ยี มหมนุ ไดร้ อบแกนวางอยูใ่ นสนามแมเ่ หล็กมีปลายข้างหน่ึงของแกน

หมนุ ติดอยูก่ บั สปริงรปู ก้นหอยและเขม็ ช้ี ดงั รปู ท่ี 3.15

เม่ือกระแสไฟฟา้ ไหลผ่านขดลวดจะเกดิ โมเมนต์ของแรงคู่ควบทำ ให้ระนาบของขดลวดหมนุ และสปริงก้นหอย

บดิ ไปเรื่อย ๆ จนกระทง่ั โมเมนตข์ องแรงคคู่ วบทก่ี ระทำบนขดลวดมคี า่ เทา่ กับแรงบดิ กลบั ของสปรงิ ก้นหอย ทำให้ขดลวด

หยุดหมุนและเขม็ ชก้ี ็จะหยดุ นง่ิ ด้วย เมอื่ ผ่านกระแสไฟฟ้าท่ีทราบคา่ เขา้ ไปในขดลวดแล้วแบ่งขีดสเกลตามกระแสไฟฟ้าท่ี

คา่ ต่าง ๆ ก็จะสร้างแกลแวนอมิเตอร์ท่สี ามารถใช้วดั คา่ กระแสไฟฟา้ ในวงจรไฟฟ้าอ่นื ๆ ได้

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เป็นอุปกรณ์ท่ีเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลประกอบด้วยขดลวดทองแดง

เคลอื บน้ำยาท่ีพันรอบแกนหมนุ รูปสเ่ี หลยี่ มวางอยใู่ นสนามแม่เหลก็ และปลายทัง้ สองของขดลวดตอ่ กบั ข้ัวของแบตเตอรี่

ดังรูปที่ 3.16 เมือ่ กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด ABCD จะเกิดแรงกระทำตอ่ ขดลวดด้าน AB ในทิศทางตรงขา้ มกบั แรงกระทำ

ตอ่ ขดลวดด้าน CD ซง่ึ จึงเกดิ โมเมนตข์ องแรงคคู่ วบกระทำาให้ขดลวดหมุนรอบแกนหมนุ ได้

รูปที่ 3.16 แรงคคู่ วบท่ีกระทำตอ่ ขดลวด
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงจะนำไปใช้เปน็ สว่ นประกอบของเครอื่ งมอื หรอื อปุ กรณ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกบั การหมุน
เช่น พัดลม เครอื่ งดูดฝุ่น เครือ่ งป๊ัมน้ำ สว่านไฟฟ้า ของเล่น เครือ่ งผสมอาหาร

รปู ที่ 3.17 เครือ่ งใชไ้ ฟฟ้าที่มสี ่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟา้

1.5 การเกดิ แรงเคลือ่ นไฟฟ้าเหน่ยี วนำ

จากหวั ข้อทีผ่ ่านมาทำให้ทราบว่า ผลของสนามแม่เหลก็ ท่ีมีต่อขดลวดตัวนำาที่มีกระแสไฟฟ้าผา่ น จะทำให้เกดิ
แรงแม่เหล็กที่ทำใหข้ ดลวดเคล่อื นท่ีหรือเกิดการหมนุ ได้ แตใ่ นทางตรงกนั ขา้ ม เม่ือหมนุ ขดลวดตดั ผา่ นสนามแม่เหลก็ หรอื
เคลื่อนแท่งแม่เหล็กให้ตัดผ่านขดลวด จะทำให้เส้นสนามแม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวดเกิดการเปลี่ยนแปลง มีผลให้เกิด
กระแสไฟฟ้าในขดลวดได้ กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (induced current) ค้นพบโดย
ไมเคลิ ฟาราเดย์ (Michael Faraday) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวองั กฤษ เมื่อ พ.ศ. 2374

รปู ที่ 3.18 กรเกิดกระแสไฟฟ้เหนีย่ วนำ
กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวด โดยปริมาณของ
กระแสไฟฟ้าเหนย่ี วนำาจะขึน้ อย่กู ับพืน้ ท่ขี องขดลวด จำนวนรอบของขดลวด ความเข้มของสนามแม่เหล็ก และความเร็ว
ในการเคลอื่ นทขี่ องขดลวดหรอื แท่งแม่เหลก็ เมือ่ มีกระแสไฟฟ้าเหนย่ี วนำเกิดขึน้ ก็จะเกดิ ความต่างศักย์ระหวา่ งปลายทั้ง
สองของขดลวดซึ่งทำหน้าที่เป็น แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (inducted electromotive force) หรือ อีเอ็มเอฟ
เหนย่ี วนำ (inducted emf) ซึ่งเปน็ ไปตาม กฎของฟาราเดย์ ท่ีกล่าววา่ “แรงเคลอื่ นไฟฟ้าเหน่ยี วนำจะเกิดขึน้ เมื่อมกี าร
เปล่ียนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กท่ตี ดั ผ่านขดลวด” หลักการนี้สามารถนำไปใช้สร้างไดนาโมหรือเคร่อื งกำเนิดไฟฟ้าได้ เครื่อง
กำาเนดิ ไฟฟ้าของโรงไฟฟา้ จะใชห้ ลกั การง่าย ๆ ดังน้ี
1. ใช้ความรอ้ น เช่น การเผาไหม้ของถา่ นหิน ความรอ้ นจากปฏิกริ ิยานิวเคลียร์ ไปตม้ น้ำเพื่อทำใหน้ ้ำเดือด
2. แรงดนั ไอน้ำท่ีเกิดจากนำ้ เดอื ดจะไปหมนุ กงั หนั ทตี่ อ่ กับขดลวดใหต้ ัดผา่ นสนามแม่เหลก็ หรอื หมุนแท่งแมเ่ หลก็
ใหต้ ัดผา่ นขดลวด ทำใหเ้ กิดแรงเคล่ือนไฟฟา้ ขึน้ ทปี่ ลายของขดลวด

3. สำาหรบั โรงไฟฟา้ พลงั งานน้ำจะใชแ้ รงดนั นำ้ ไปผลกั กังหนั ใหห้ มุนแทนการใช้ไอนำ้

เมื่อ พ.ศ. 2363 ฮันส์ คริสเตียน เออร์สเตด (Hans Christian

Oersted) นักฟสิ ิกส์และเคมี เปน็ บุคคลแรกท่คี ้นพบว่า ไฟฟา้ และแม่เหล็กมี

ความสัมพันธ์ต่อกัน โดยเออร์สเตดได้ทดลองวางเข็มทิศไว้ใกลก้ ับสายไฟฟ้า

แล้วพบวา่ เข็มของเข็มทิศเบนไปจากเดมิ เมื่อสายไฟฟ้ามกี ระแสไฟฟ้าผ่านเข้า

ไป การค้นพบนี้ทำาให้สรปุ ได้ว่าลวดตัวนำที่มกี ระแสไฟฟา้ ไหลผ่านจะทำให้
รูปท่ี 3.19 ทศิ ทงของเส้นสนำมแมเ่ หล็กเหน่ยี วนำเม่ือผ่นก เกิดสนามแม่เหล็กขึน้ รอบ ๆ ลวดตัวนำนั้น ซึ่งเป็นสนามแม่เหลก็ ที่เกิดจาก
ระแสไฟฟ้าเขา้ ไปในลวดตัวนำตรง
การเหนย่ี วนำไฟฟา้ เรียกว่า สนามแม่เหลก็ เหนยี่ วนำ โดยทศิ ทางของเส้น

สนามแมเ่ หลก็ เหนี่ยวนำจะหาได้โดยใช้กฎมือขวา ให้นว้ิ หัวแม่มอื แทนทศิ ทางของกระแสไฟฟ้า น้ิวมอื ท่ีเหลอื ท้งั 4 นิ้วแทน

ทิศทางของสนามแมเ่ หล็กท่เี กดิ ขน้ึ รอบเส้นลวด ดังรูปท่ี 3.19

จากการค้นพบทฤษฎีต่างๆ ทางแม่เหลก็ ไฟฟา้ โดยเฉพาะความสัมพันธ์ระหว่างการเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

และการเกิดสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำา เป็นส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดการค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแ ละเกิดทฤษฎีคลื่น

แมเ่ หลก็ ไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ ซงึ่ นกั เรียนจะได้ศึกษาในหัวขอ้ ถดั ไป

1.6 แมเ่ หลก็ ไฟฟ้ากับชีวิตประจำวัน

หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถนำามาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันมากมาย โดยเฉพาะอุปกรณ์ทางด้าน
อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ มักมีส่วนประกอบของขดลวดและแมเ่ หล็กอยู่ด้วย เช่น แท่นยกแม่เหล็ก กระดิ่งไฟฟ้า รถไฟฟ้า
กลอนประตไู ฟฟ้า

ว30193 วิทยาศาสตร์กายภาพ 2
บทท่ี 3

แมเ่ หล็กไฟฟา้

2. คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟ้า

ปัจจุบนั โลกของเราไดพ้ ฒั นาเทคโนโลยีในดา้ นต่าง ๆ ไปอยา่ งมาก โดยเฉพาะเทคโนโลยีดา้ นการสื่อสารที่ต้องใช้
ความรู้เกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการพัฒนาระบบสื่อสารให้รวดเร็ว เพื่อรองรับการใช้งานอุปกรณ์สื่อสาร เช่น
โทรศพั ทม์ อื ถือ คอมพวิ เตอร์ ใหร้ ับและส่งสัญญาณภาพ หรือ เสียงได้ นอกจากดา้ นการสอ่ื สารแล้ว คลืน่ แม่เหลก็ ไฟฟา้ ยัง
นำไปใช้ประโยชน์ในดา้ นอื่น ๆ ได้อีกมากมาย เช่น การค้นหาตำแหน่งด้วยเรดาร์ การรักษามะเร็งด้วยรงั สแี กมมา การ
ควบคุมระยะไกลด้วยรโี มทคอนโทรล การอุ่นอาหารดว้ ยเตาไมโครเวฟ

จากการศึกษาเก่ยี วกับไฟฟา้ สถติ ไฟฟ้ากระแส และไฟฟ้าแม่เหลก็ สามารถสรุปหลกั การสำคญั ได้ดังนี้
1. ประจุไฟฟ้าอิสระจะทำให้เกิดสนามไฟฟ้ารอบ ๆ ประจุนั้น โดยความเข้มของสนามไฟฟ้าตำแหน่งใด ๆ จะ
แปรผกผนั กบั ระยะทางกำลังสองจากประจไุ ฟฟ้าน้ัน ตามกฎของคูลอมบ์
2. เมอ่ื มีประจไุ ฟฟ้าเคลื่อนทใ่ี นตัวนำไฟฟ้าย่อมมสี นามแม่เหล็กเกดิ ข้นึ รอบ ๆ ตัวนำ โดยทิศของสนามแม่เหล็ก
จะวนรอบตัวนำและตัง้ ฉากกบั ทศิ ของกระแสไฟฟา้ ตามกฎของเออร์สเตด
3. เมอื่ มกี ารเปล่ียนแปลงสนามแม่เหลก็ ยอ่ มมีการเหนี่ยวนำให้เกดิ กระแสไฟฟ้าขึน้ ซึง่ จะทำให้เกิดสนามไฟฟ้าใน
ตัวนำตามกฎของฟาราเดย์
จากหลักการพื้นฐานทั้ง 3 ข้อ เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ (James Clerk Maxwell) ได้รวมรวมหลักการและ
แนวคิดเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าและได้เสนอ ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยอธิบายเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำระหว่าง
สนามแม่เหลก็ และสนามไฟฟ้าทีท่ ำให้เกิดคล่นื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ได้ ดังน้ี
1. ถ้ามีการเปล่ยี นแปลงสนามแมเ่ หลก็ จะทำให้เกิดสนามไฟฟ้ารอบ ๆ การเปล่ยี นแปลงสนามแมเ่ หลก็ นน้ั
2. ถา้ มีการเปลีย่ นแปลงสนามไฟฟ้าจะทำใหเ้ กดิ สนามแม่เหลก็ รอบ ๆ การเปล่ยี นแปลงสนามไฟฟา้ น้นั
หลังจากนั้น ไฮน์ริช รูดอล์ฟ เฮิรตซ์ (Heinrich Rudolf Hertz) ได้ยืนยันทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์
เวลล์ โดยการทดลองของเฮริ ตซส์ ามารถสร้างคลน่ื แม่เหล็กไฟฟ้าจากการเหนยี่ วนำระหว่างไฟฟ้าและแมเ่ หล็กได้
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave : EMW) เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยการทำให้
สนามไฟฟ้าหรอื สนามแม่เหล็กมกี ารเปลี่ยนแปลง เมื่อสนามไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงจะเหน่ียวนำให้เกดิ สนามแม่เหล็ก
หรือถ้าสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้า โดยคลื่นจะประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและ
สนามแม่เหลก็ ทีม่ ีการเปลยี่ นแปลงในแนวตั้งฉากกนั และตัง้ ฉากกับทิศการเคลอ่ื นท่ขี องคล่นื

รปู ท่ี 3.21 คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวางและเป็นคลื่นที่ไม่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ จึงสามารถ
เคล่ือนทไี่ ด้ในสุญญากาศ คล่นื แมเ่ หล็กไฟฟ้าทกุ ชนดิ มอี ตั ราเรว็ ในสุญญากาศประมาณ 3×108 เมตรตอ่ วนิ าที หรอื เทา่ กบั
อตั ราเรว็ ของแสง นอกจากน้ี คลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟา้ มีสมบตั พิ ืน้ ฐานของคล่นื ไดท้ ้งั 4 ประการ คือ การสะท้อน การหกั เห การ
แทรกสอด และ การเลยี้ วเบน

2.1 สเปกตรัมคลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า

คลนื่ แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นทม่ี คี วามถี่และความยาวคลืน่ แตกตา่ งกนั และมชี ่วงท่ีกวา้ งมาก ซ่งึ เมือ่ แยกสเปกตรัม
ของคลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าก็จะพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟา้ หลายชนิด เช่น คลื่นวิทยุ คลื่นแสงที่ตามองเห็น รังสีอัลตราไวโอเลต
รังสีแกมมา ดังรูปที่ 3.22 (ครอบคลุมความถี่ตั้งแต่น้อยกว่า 104 เฮิรตซ์ ไปจนถึงมากกว่า 1021 เฮิรตซ์) คลื่น
แมเ่ หล็กไฟฟา้ แตล่ ะชนดิ สามารถนำไปใชป้ ระโยชน์ไดห้ ลายด้าน เชน่ ดา้ นการสอ่ื สาร และ โทรคมนาคม ดา้ นการแพทย์
การทำอาหาร การควบคุมระยะไกล

รูปที่ 3.22 สเปกตรัมคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้า

คลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุ (radio wave) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่อยู่ในช่วง 104 – 109 เฮิรตซ์ คลื่นวิทยุมีการส่ง
สัญญาณ 2 ระบบ ไดแ้ ก่

1. ระบบเอเอม็ (amplitude modulation : AM) ระบบเอเอม็ มชี ่วงความถี่ 530 - 1,600 กิโลเฮิรตซ์ สื่อสาร
โดยใชค้ ลน่ื เสียงผสมเขา้ ไปกบั คลืน่ วทิ ยซุ งึ่ ทำหนา้ ทเ่ี ปน็ คลืน่ พาหะ แอมพลจิ ดู ของคลื่นพาหะจะเปล่ยี นแปลงตามสญั ญาณ
คล่ืนเสยี งโดยความถขี่ องคล่นื คงท่ี คลืน่ วทิ ยุระบบเอเอ็มสะทอ้ นกับบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟยี รไ์ ด้ดี จึงสามารถสง่ คลนื่ ได้
ท้งั 2 แบบ คือ คลนื่ ทีเ่ คล่ือนทีใ่ นแนวเส้นตรงขนานกับผวิ โลก เรยี กว่า คล่นื ดิน และคลืน่ ทีจ่ ะไปสะท้อนท่ชี ั้นบรรยากาศ
ไอโอโนสเฟยี ร์แล้วสะทอ้ นกลบั ลงมายงั พืน้ ดนิ เรยี กว่า คล่ืนฟา้ ดังรูปท่ี 3.23 ซึง่ มขี อ้ ดี คือ ทำใหส้ ามารถส่งสัญญาณได้
ไกลและไมต่ ้องใชเ้ สาสัญญาณสงู แตม่ ีข้อเสยี คอื คลื่นถูกสัญญาณอ่นื รบกวนไดง้ า่ ย

รูปท่ี 3.23 ลกั ษณะของคลืน่ ดนิ และคล่ืนฟ้า

2. ระบบเอฟเอ็ม (frequency modulation : FM) ระบบเอฟเอม็ มีชว่ งความถี่ 88 - 108 เมกะเฮิรตซ์ สอื่ สาร
โดยใช้คลื่นเสียงผสมเข้าไปกับคลื่นวิทยุซึ่งทำหน้าทีเ่ ปน็ คล่ืนพาหะ ความถีข่ องคลื่นพาหะจะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณ
คลื่นเสียงโดยแอมพลจิ ูดของคลื่นคงท่ี ซง่ึ มขี ้อดี คือ สญั ญาณคลื่นจะชัดเจนและถกู สญั ญาณอ่นื รบกวนนอ้ ยแตก่ ารส่งคล่นื
ระบบเอฟเอ็มจะส่งได้เฉพาะคลื่นดินเพียงอย่างเดียว จึงมีข้อเสีย คือ ส่งสัญญาณได้เพียงระยะสั้น ๆ ถ้าต้องการส่ง
สัญญาณให้ครอบคลมุ พื้นท่ี จะตอ้ งมสี ถานยี ่อยเพ่ือรับสญั ญาณและถ่ายทอดไปยังสถานีถดั ไปและเสาสญั ญาณต้องสูงหรอื
ตง้ั อย่บู นท่ีสงู

คลื่นไมโครเวฟ

คลื่นไมโครเวฟ (microwave) มีความถี่ช่วง 109 - 1011 เฮิรตซ์ (1 GHz - 100 GHz) มีประโยชน์ในการ
สื่อสารหรือโทรคมนาคมระยะไกล ไมส่ ะท้อนทีช่ นั้ บรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ แตจ่ ะทะลุผ่านชั้นบรรยากาศไปยังนอกโลก
การสง่ สัญญาณโทรทศั นห์ รอื การสือ่ สารดว้ ยโทรศัพทเ์ คล่อื นทจ่ี ะใชค้ ลื่นไมโครเวฟ ซ่งึ สญั ญาณจะเดินทางเปน็ เสน้ ตรงและ
ผิวโลกมคี วามโค้ง ทำาให้สง่ สญั ญาณได้ไกลสดุ เพียง 80 กิโลเมตรบนผิวโลก จงึ ตอ้ งมีสถานถี า่ ยทอดเปน็ ระยะ ๆ เพื่อให้
รบั ส่งสญั ญาณไปยงั ท่ีหา่ งไกลได้ หรอื อาจใชด้ าวเทยี มในการสง่ สัญญาณ โดยสง่ สัญญาณจากสถานีบนโลกไปยังดาวเทยี ม
แลว้ จงึ สง่ สญั ญาณจากดาวเทยี มไปยงั สถานรี บั ท่อี ยอู่ กี ด้านหน่ึงของโลก

รปู ท่ี 3.24 การรบั สง่ สัญญาณระหว่างดาวเทยี มและสถานีบนพืน้ โลก
เนื่องจากคลืน่ ไมโครเวฟเกิดการสะท้อนบนผิวโลหะได้ดี จงึ นำไปใชป้ ระโยชนใ์ นการตรวจหาตำแหนง่ ของอากาศ
ยาน เรียกอุปกรณ์นี้ว่า เรดาร์ โดยส่งสญั ญาณไมโครเวฟออกไปกระทบอากาศยานและรับคล่นื ทีส่ ะท้อนกลับจากอากาศ
ยาน ทำาให้ทราบระยะหา่ งระหว่างอากาศยานกับแหลง่ ส่งสญั ญาณไมโครเวฟได้
นอกจากนี้ คลน่ื ไมโครเวฟยงั สามารถนำไปใช้สรา้ งเตาไมโครเวฟเพื่อใช้ทำอาหาร รวมถงึ การระบตุ ำแหนง่ โดยใชจ้ ี
พเี อส (GPS) ดว้ ย

รงั สีอินฟาเรด

รงั สอี นิ ฟราเรด (infrared radiation : IR) มชี ่วงความถี่ 1011 - 1014 เฮิรตซ์ โดยมีชว่ งความถ่ีคาบเก่ียวกับ

ไมโครเวฟ รังสีอินฟราเรดเป็นรงั สีความร้อน บางครั้งอาจเรียกว่า รังสีใต้แดง เนื่องจากมีความยาวคลื่นอยู่บริเวณดา้ นสี

แดงของสเปกตรมั แสง เนอื่ งจากสงิ่ ชีวิตสามารถแผร่ งั สีอินฟราเรดออกมาอยู่ตลอดเวลา เม่ือถา่ ยรูปด้วยกล้องอินฟราเรด

รปู ท่ี 3.25 ภพจกกลอ้ งอินฟรเรด จะมองเห็นบรเิ วณท่ีร้อนหรอื เย็นตามสว่ นต่าง ๆ ของรา่ งกายได้แมอ้ ยูใ่ นท่ีมืด

และรังสีอินฟราเรดยังทำให้อุณหภูมิของโลกมีความอบอุ่นเหมาะกับการ

ดำรงชีวติ ได้ ภาพถ่ายจากกลอ้ งอินฟราเรดจะแสดงสตี ่าง ๆ ท่ีบอกถึงอุณหภมู ิ

ดังรปู ที่ 3.25 โดยบรเิ วณสแี ดงหรอื สม้ เปน็ บรเิ วณท่มี คี วามร้อนสูงกว่าบริเวณ

อน่ื ๆ และบรเิ วณท่ีมสี ีน้ำเงนิ หรอื มว่ ง เปน็ บรเิ วณท่ีมอี ณุ หภูมิตำ่ กว่าบริเวณ

อืน่ ๆ

รังสีอินฟราเรดสามารถนำไปใช้ในการควบคุมระยะไกลหรือรีโมท

คอนโทรลได้ ซงึ่ เปน็ ระบบควบคุมการทำงานของอุปกรณต์ า่ ง ๆ ทอ่ี ย่ไู กล

เชน่ โทรทัศน์ เคร่อื งปรบั อากาศ นอกจากนี้ ในทางการทหารก็มีการนำรังสอี นิ ฟราเรดมาใชค้ วบคุมอาวุธนำวิถีให้เคลื่อน

ไปยงั เป้าหมายไดอ้ ย่างแม่นยำ

แสงท่ตี ามองเหน็

แสงทีต่ ามองเห็น (visible light) มีชว่ งความถ่ี 1014 เฮิรตซ์ หรอื มีความยาวคลื่นช่วง 400 - 700 นาโนเมตร

สเปกตรัมของแสงที่มนษุ ย์มองเหน็ ได้นัน้ เป็นเพียงช่วงแคบ ๆ ของสเปกตรมั คลนื่ แม่เหล็กไฟฟา้ ทัง้ หมด

รปู ท่ี 3.26 สเปกตรัมของแสงท่ตี ามองเห็น
แสงท่ีตามองเห็นมีแหล่งกำาเนิดจากดวงอาทติ ย์หรอื อาจเกดิ จากวตั ถุทีม่ ีอณุ หภูมิไมส่ งู กไ็ ด้ เช่น แสงจากหลอดไฟ

หิ่งห้อย เทียนไข แสงจากดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของโลกและยังช่วยในการสังเคราะห์แสงของพืช การ
สะท้อนของแสงช่วยให้สามารถมองเห็นสิ่งต่าง ๆ เป็นสีที่แตกต่างกันได้ และ สีของแสงยังสามารถบอกอุณหภูมิของ
แหล่งกำเนดิ ได้ดว้ ย เชน่ ดาวฤกษท์ ม่ี ีน้ำเงินจะมอี ุณหภูมสิ งู กวา่ ดวงอาทติ ยท์ ่ีมีสสี ้ม

รังสอี ลั ตราไวโอเลต

รงั สอี ลั ตราไวโอเลต (ultraviolet : UV) หรอื อาจเรยี กวา่ รงั สีเหนือม่วง มีความถี่ชว่ ง 1015 - 1018 เฮิรตซ์
เปน็ ชว่ งหน่ึงของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าทมี่ คี วามยาวคล่นื สน้ั กวา่ แสงที่มองเห็น ส่วนใหญม่ าจากการแผร่ ังสขี องดวงอาทิตยซ์ ่งึ
ประกอบดว้ ยรังสี UVA UVB และ UVC แตร่ ังสสี ว่ นมากจะถกู ดดู ซบั ไว้ในชนั้ บรรยากาศ ส่วนท่เี หลือที่ลงมาถึงผิวโลกจะ

อยใู่ นในระดับท่ีไมเ่ ปน็ อันตรายตอ่ มนุษย์ มนษุ ย์จะมองไม่เหน็ คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าในยา่ นความถนี่ ้ี แต่สิง่ มีชีวติ ชนิดอ่ืน เช่น
แมลง นก จะมองเหน็ ในช่วงอลั ตราไวโอเลตได้ ดังรูปที่ 3.27

รังสอี ลั ตราไวโอเลตนำาไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ได้หลายดา้ น เชน่ ใช้ฆา่ เชื้อโรคในน้ำด่ืมหรืออุปกรณ์ ทาง

การแพทย์ ใช้ตรวจสอบการปลอมแปลงเอกสาร เช่น ธนบัตร หนังสอื เดินทาง แมว้ า่ รงั สอี ัตราไวโอเลตจะมปี ระโยชน์แต่ก็

มีอันตรายต่อส่ิงมีชีวิตเช่นกัน โดยเฉพาะรงั สี UVA ที่สามารถทำลายดีเอ็นเอได้ หากมนุษย์ได้รบั ปรมิ าณรงั สีมากเกนิ ไป

จะทำาใหเ้ กดิ มะเรง็ ผิวหนงั ได้

รงั สีเอกซ์

รังสีเอกซ์ (x-ray) มีความถี่ช่วง 1017 – 1021 เฮิรตซ์ มีความยาว
คลื่นช่วง 108 -1013 เมตร จึงสามารถทะลุผ่านวัตถุท่ีไม่หนาจนเกินไปและมี

ความหนาแน่นน้อย ๆ ได้ เช่น กระดาษ ไม้ เนื้อเยื่อของคนและสัตว์ แต่ถ้า

ผ่านวัตถทุ ีม่ คี วามหนาแน่นมาก ๆ เชน่ แพลทินัม ตะกั่ว กระดกู อำนาจทะลุ

ผ่านก็จะลดลง และรังสีเอกซ์ ทำให้เกิดรอยบนฟิลม์ถ่ายรูปได้ จึงนำผลของ

รังสีเอกซ์นไ้ี ปใชใ้ นการถ่ายภาพบนฟิล์มเอกซ์เรย์ ทางการแพทย์มีการใช้รังสี

เอกซ์ทั้งการวินิจฉัยโรค และการบำบัดโรคโดยเฉพาะการถ่ายภาพอวัยวะ

รปู ท่ี 3.28 ภาพถ่ายเอกซ์เรย์ทที่ ำให้เหน็ โครงสร้าง ต่าง ๆ ของร่างกายด้วยรังสีเอกซ์ โดยรังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มี
ของกระดูกท่มี ือ
อำนาจการทะลทุ ะลวงสงู ธาตเุ บาจะยอมให้รังสเี อกซผ์ า่ นไปได้ ส่วนธาตุหนัก

เช่นแคลเซยี ม (Ca - 40) จะดูดกลืนรังสเี อกซ์ไว้ ดังนัน้ เม่ือฉายรังสีเอกซ์บนรา่ งกาย กระดูกซง่ึ มแี คลเซยี มจะดูดกลืนรังสี

เอกซ์ไดม้ ากส่วนเนอ้ื เยอื่ ที่ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจน คาร์บอน ออกซเิ จน และไนโตรเจนจะดดู กลืนรงั สีเอกซ์ไว้น้อยทำา

ใหเ้ กดิ ภาพบนฟิลม์ ได้

นอกจากน้ี รังสเี อกซย์ งั ใช้ตรวจหารอยรา้ วภายในช้ินส่วนโลหะขนาดใหญแ่ ละรอยรา้ วของอาคารหรอื สงิ่ ก่อสร้าง

ใชต้ รวจหาอาวธุ ปืนหรอื ระเบิดในกระเป๋าเดินทาง และใช้ศกึ ษาการจดั เรยี งตวั ของอะตอมในผลกึ

รังสีแกมมา

รังสีแกมมา (gamma ray) มีความถี่สูงกวา่ รังสีเอกซ์ เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ มีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า

เป็นรังสที ม่ี ีพลังงานสงู มาก มอี ำนาจทะลทุ ะลวงสงู จึงเป็นรงั สีทอี่ นั ตรายมากตอ่ สง่ิ มชี วี ติ รังสีแกมมาพบได้จากการสลาย

ของสารกัมมนั ตรงั สี การแผ่รงั สจี ากเครื่องเร่งอนุภาค เปน็ ต้น

รังสีแกมมานำมาใช้ประโยชน์ได้หลายด้าน เช่น ในด้านการแพทย์จะใช้รังสีแกมมาเพื่อรักษาโรคมะเร็ง

วินิจฉัยโรคบางชนิด ด้านอุตสาหกรรมใช้ในการตรวจสอบรอยรั่วและรอยร้าวของเครื่องจักรที่ทำจากโลหะ ด้าน

การเกษตรใช้ในการรักษาโรคพชื บางชนดิ ใชท้ ำให้แมลงศัตรพู ืชเป็นหมนั

2.2 การสอ่ื สารดว้ ยคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้

มนษุ ย์ตอ้ งมีการสื่อสารหรอื ตดิ ต่อพบปะกนั เพ่อื แลกเปล่ียนอาหาร ส่งิ ของเคร่ืองใช้ ยารักษาโรค หรอื เพื่อการค้า
ขายระหว่างเมืองหรือประเทศ การติดต่อเช่นนี้ทำให้เกิดการส่งและรับข้อมูลข่าวสารถึงกัน โดยในยุคแรกจะเป็นการ

สื่อสารด้วยการพูดปากต่อปาก ต่อมามีการสื่อสารกนั ด้วยตัวอักษรที่จารึกบนวัสดตุ ่าง ๆ และได้กลายมาเป็นการส่งจด
หมายถึงกนั

เมื่อยุคสมัยผ่านไป การสื่อสารต้องการความรวดเร็วมากยิ่งขึ้น ทำให้เกิดการพัฒนาด้านโทรคมนาคมอย่าง

ต่อเนื่อง ซึ่งอาศัยหลักการทางวิศวกรรมไฟฟ้า และ อิเล็กทรอนิกส์ โดยเปลี่ยนคำพูด ข้อความ หรือ ภาพเป็น
สัญญาณไฟฟ้าสง่ ไปตามสาย หรอื เปล่ียนเปน็ คลน่ื แม่เหลก็ ไฟฟา้ เช่น คลืน่ วิทยุ คลน่ื ไมโครเวฟ กระจายไปในอากาศ เมอื่
ถึงปลายทาง สัญญาณหรือคลื่นที่ส่งไปนั้นก็จะถูกแปลงกลับเป็นคำพูด ข้อความ หรือ ภาพ ที่เหมือนกับต้นทาง ทำให้

สื่อสารกันไดร้ วดเรว็ แม้จะอยคู่ นละซีกโลก
ระบบการส่ือสารทสี่ ง่ สญั ญาณดว้ ยคลืน่ แม่เหลก็ ไฟฟ้าจะแบง่ ออกเปน็ 2 ประเภท ไดแ้ ก่ สญั ญาณแอนะล็อก และ

สญั ญาณดจิ ทิ ัล

1. สัญญาณแอนะล็อก หมายถงึ สญั ญาณข้อมูลแบบตอ่ เน่ืองทม่ี ขี นาดของสญั ญาณไม่คงที่ มีการเปลี่ยนแปลง
ขนาดของสัญญาณแบบค่อยเป็นคอ่ ยไป มีลักษณะเป็นเส้นโค้งต่อเนื่องกันไปหรือเปน็ คลื่นรูปไซน์ การส่งสัญญาณแบบ

แอนะล็อกมีข้อเสีย คือ สัญญาณจะถูกรบกวนให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่าย ตัวอย่างการส่งสัญญาณ แอ
นะล็อก เช่น สัญญาณเสียงในสายโทรศัพท์

2. สัญญาณดิจทิ ลั หมายถึง สัญญาณขอ้ มูลแบบไมต่ ่อเนื่องที่มขี นาดของสญั ญาณแน่นอน เป็นสัญญาณที่ใช้ใน
การทำงานของคอมพิวเตอร์ ขนาดของสัญญาณอาจกระโดดไปมาระหว่างค่าสองค่า คือ สัญญาณระดับต ่ำสุดและ
สัญญาณระดบั สงู สดุ โดยสัญญาณระดบั ตำ่ สุดแทนด้วยสถานะเป็น 0 และสญั ญาณระดับสูงสุดแทนด้วยสถานะเปน็ 1 มี
ขอ้ ดี คอื เกิดสัญญาณรบกวนน้อย จึงทำให้เกดิ ความผิดพลาดไดน้ ้อย

ก. สญั ญาณแอนะล็อก

ข. สญั ญาณดิจทิ ัล
รปู ที่ 3.29 ลกั ษณะการสง่ ข้อมลู แบบสัญญาณแอนาลอกกับสัญญาณดจิ ทิ ลั
การสง่ สญั ญาณแบบดิจิทลั มีขอ้ ดีกว่าการสง่ สญั ญาณแบบแอนะล็อก เนอ่ื งจากสัญญาณแบบดจิ ิทลั มีการสง่ ขอ้ มูล
เพียง 2 ค่า คอื 0 และ 1 เม่ือมคี า่ ที่ตั้งไวเ้ ปน็ ค่าบอกสถานะ หากสญั ญาณท่ีส่งมาสงู เกนิ คา่ ทต่ี ั้งไวจ้ ะมีสถานะเปน็ 1 และ
ถ้าต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้จะมีสถานะเป็น 0 ดังนั้น สัญญาณรบกวนจะต้องมีค่าสูงกว่าค่าที่ตั้งไว้ สถานะจึงจะเ ปลี่ยน
ตวั อยา่ งเชน่ ในระบบดิจิทลั เมอ่ื สถานะของขอ้ มูลเปน็ 0 สัญญาณรบกวนมีค่า 0.2 โวลต์ แต่ค่าท่ีตัง้ ไวเ้ ท่ากับ 0.5 โวลต์
สถานะจะยังคงเดิม คือ 0 ในขณะที่ระบบแอนะล็อก เมื่อมีสัญญาณรบกวน คลื่นของสัญญาณรบกวนจะรวมเข้าไปใน
สัญญาณจริงตามหลกั การรวมคลน่ื ทำใหส้ ัญญาณจรงิ มีลักษณะเปลยี่ นไปจากเดิม การแปลความหมายข้อมลู จึงเกิดความ
ผิดพลาดขน้ึ ได้ง่าย

ว30193 วิทยาศาสตรก์ ายภาพ 2

บทท่ี 3
สรปุ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้

แม่เหล็กไฟฟา้

• แรงแม่เหล็กไฟฟา้ เปน็ แรงยึดเหน่ยี วระหว่างอิเลก็ ตรอนและนวิ เคลียสของอะตอม ทำให้อิเล็กตรอนโคจรรอบ

นิวเคลยี สได้ และยงั เป็นแรงยึดเหนยี่ วระหว่างโมเลกลุ ของสสารด้วย
• แม่เหลก็ มี 2 ขั้ว คอื ขัว้ เหนือและขวั้ ใต้ ถา้ นำแท่งแมเ่ หลก็ 2 แทง่ มาวางใกลก้ นั ดา้ นทีม่ ขี ้ัวแม่เหลก็ เหมือนกัน

จะออกแรงผลักกนั ส่วนด้านที่มขี วั้ แม่เหลก็ ต่างกันจะออกแรงดงึ ดดู กัน

• บริเวณทม่ี แี ม่เหลก็ จะมสี นามแม่เหล็กอย่รู อบ ๆ และมเี สน้ สนามแมเ่ หล็กแสดงทศิ ทางของสนามแม่เหลก็
• สนามแม่เหล็กโลก คือ สนามแม่เหล็กที่ห่อหุ้มโลกไว้ช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีต่าง ๆ เช่น ลมสุริยะ โดย
บริเวณขั้วโลกเหนือจะมแี ม่เหล็กขั้วใต้ ส่วนบรเิ วณขั้วโลกใตจ้ ะมีแม่เหลก็ ขั้วเหนือ และเสน้ สนามแมเ่ หล็กโลกจะมีทศิ ทาง

พ่งุ จากข้ัวโลกใตไ้ ปยงั ขั้วโลกเหนอื
• เม่อื ใหอ้ นภุ าคทมี่ ีประจไุ ฟฟา้ เคลอ่ื นท่ผี า่ นบรเิ วณท่ีมสี นามแมเ่ หลก็ จะมแี รงแม่เหล็กกระทำต่ออนภุ าคให้มีทิศ

การเคล่อื นทีเ่ ปลีย่ นแปลงไปจากเดิม

• การหาทศิ ทางการเคลอ่ื นทีข่ องอนภุ าคท่มี ปี ระจุบวกในสนามแมเ่ หล็ก สามารถทำได้โดยใช้กฎมอื ขวา ดังรูป
• เมื่อนำลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปวางในสนามแม่เหล็กจะมีแรงแม่เหล็กกระทำาตอ่ ลวดตัวนำาให้
เคลอื่ นท่ี นำาไปใช้ในการทำมอเตอรไ์ ฟฟ้าและเครอ่ื งวดั ทางไฟฟ้า

• เมอ่ื หมุนขดลวดตัดผ่านสนามแม่เหล็กหรอื เคล่ือนแท่งแมเ่ หลก็ ใหต้ ดั ผ่านขดลวด จะทำาให้เกดิ แรงเคลื่อนไฟฟ้า
เหนยี่ วนำ นำไปใช้สรา้ งเครื่องกำเนิดไฟฟา้ ได้

• แมเ่ หล็กและไฟฟ้ามคี วามสมั พนั ธ์กนั โดยเมือ่ สนามแม่เหลก็ เปลีย่ นแปลงจะเหนี่ยวนำใหเ้ กิดกระแสไฟฟา้ และ

เม่ือสนามไฟฟา้ เปลย่ี นแปลงจะเหน่ียวนำให้เกิดสนามแมเ่ หล็ก

คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟา้

• คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าเกิดจากการเหนี่ยวนำาให้เกิดสนามไฟฟ้าหรือสนามแมเ่ หล็ก โดยมีการเปลยี่ นแปลงของ

สนามไฟฟ้าและสนามแมเ่ หลก็ ในทศิ ทางตง้ั ฉากกันตลอดเวลา และต้ังฉากกับการเคลอื่ นที่ของคลื่น
• สเปกตรมั คลน่ื แม่เหล็กไฟฟ้ามี 7 ชนดิ ดังนี้
1. คล่นื วทิ ยุ มีความยาวคลนื่ มากทสี่ ุด และมีความถนี่ ้อยท่สี ุด ใชใ้ นการส่อื สารระบบเอเอม็ และเอฟเอ็ม

2. คลน่ื ไมโครเวฟ ใชใ้ นการส่ือสารหรือโทรคมนาคม สง่ สญั ญาณเรดาร์ ทำาอาหาร
3. รงั สีอินฟราเรดหรอื รังสคี วามร้อน ใชถ้ ่ายภาพเพอ่ื ตรวจจับความร้อน ใชใ้ นการควบคุมอุปกรณ์ระยะไกล
4. แสงที่ตามองเห็น ทำาให้มองเหน็ ส่ิงตา่ งๆ เป็นสีที่แตกต่างกนั ได้ และสีของแสงยังสามารถบอกอุณหภูมขิ อง

แหล่งกำเนิดได้
5. รงั สีอลั ตราไวโอเลต ใชฆ้ ่าเชื้อโรค ตรวจสอบการปลอมแปลงเอกสาร
6. รงั สีเอกซ์ ใช้ถา่ ยภาพเอกซ์เรย์ ตรวจหารอยรา้ วของอาคาร ตรวจหาอาวุธ

7. รังสแี กมมา ใชร้ ักษาและวนิ ิจฉัยโรค ใชใ้ นการตรวจสอบรอยรา้ วของเครือ่ งจักรทท่ี ำจากโลหะ ใช้รกั ษาโรคพืช
• ในดา้ นการสอื่ สาร คลน่ื แม่เหล็กไฟฟ้าจะถกู ใชเ้ ปน็ คลน่ื พาหะโดยการแปลงให้อยู่ในรปู ของสัญญาณแอนะล็อก
หรือดจิ ทิ ัล

• สัญญาณแอนะล็อก คือ สัญญาณข้อมูลแบบต่อเนื่องที่มีขนาดของสัญญาณไม่คงที่ มีลักษณะเป็นเส้นโค้ง
ต่อเน่ืองกนั ไปหรอื เปน็ คลื่นรปู ไซน์

• สญั ญาณดจิ ทิ ลั คือ สญั ญาณขอ้ มลู แบบไมต่ ่อเนอ่ื งท่มี ขี นาดของสญั ญาณแน่นอน ขนาดของสญั ญาณมี 2 ค่า

คือ สญั ญาณระดับต่ำสุด แทนดว้ ยเลข 0 และสัญญาณระดบั สูงสุด แทนด้วยเลข 1
• การส่งสัญญาณดิจิทัลมีข้อดกี ว่าการส่งสญั ญาณแบบแอนะล็อก เนื่องจากเกิดสัญญาณรบกวนน้อยกว่าจึงมี

ความผดิ พลาดนอ้ ยกว่า