งานบูรณาการฟิสิกส์

แม่เหล็กและไฟฟ้า

สนามแม่เหล็ก
แรงแม่เหล็ก

สนามแ
ม่เหล็ก

ฟลักซ์แม่เหล็ก



สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าผ่าน
ลวดตัวนำ





แรงแม
่เหล็ก

แรงแม่เหล็กกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า





แรงแม่เหล็กกระทำ
ต่อลวดตัวนำที่มีกระแส
ไฟฟ้าผ่าน





แรงระหว่างลวดตัวน
ำที่มีกระแสไฟฟ้า



สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำ

Hans Christian Oersted พบว่ากระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดตัวนําแบบต่างๆ
สามารถทําให้เกิดสนามแม่เหล็กรูปร่างต่างๆกันด้วย

1. สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าไหลในเส้นลวดตรงยาว

พบว่าความเข้มของสนามแม่เหล็กแปรผันตรงกับปริมาณกระแส
โดยทิศทางของสนามแม่เหล็กเป็นไปตามกฎมือขวา

สูตรหาขนาดสนามแม่เหล็ก(B) หน่อย เมตรต่อวินาที (T)

2. สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าไหลในขดลวดวงกลม
สนามแม่เหล็กจะเกิดรอบๆขดลวดโดยขนาดของสนามที่
จุดศูนย์กลางของขดลวดแปรผกผันกับรัศมีของขดลวด
แต่จะแปรผันตามจํานวนรอบของขดลวดและปริมาณ
กระแส

สูตรหาขนาดของสนามแม่เหล็ก ณ จุดศูนย์กลางของขดลวด

n = จํานวนรอบของขดลวด

3.สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าไหลในขดลวดโซลินอยด์
ความเข้มของสนามแม่เหล็กในขดลวดโซลินอยด์แปรผัน
ตามจํานวนของ ขดลวดและปริมาณกระแส

สูตรหาขนาดสนามแม่เหล็ก(B) หน่อย เมตรต่อวินาที (T)

แรงแม่เหล็ก

แรงแม่เหล็กกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า



อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กสามารถกระทำต่อประจุไฟฟ้าและสามารถกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแส
ไฟฟ้าไหลผ่านได้




• ถ้าประจุอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ขนานกับทิศของสนามแม่เหล็กจะไม่มี
แรงกระทำจากสนามแม่เหล็ก

• ถ้าประจุเคลื่อนที่ในทิศทางที่ไม่ขนานกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก
จะมีแรงกระทำจาก สนามแม่เหล็ก เรียกว่าแรงแม่เหล็ก (magnetic
force) จะทำให้แนวการเคลื่อนที่ของประจุ เปลี่ยนไป โดยแรงแม่
เหล็ก (F) สนามแม่เหล็ก (B) และความเร็วของประจุ (v) จะมีทิศทาง
ตั้งฉากกัน

ทิศทางของแรงแม่เหล็ก





อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในทิศทางตั้งฉากกับสนามแม่ดชเหล็กจะมีแรงเนื่องจากสนามแม่เหล็กกระทำต่ออนุภาคนั้นหรือ
เรียกว่า ‘’แรงแม่เหล็ก ‘’

หาทิศของประจุที่เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กตัวมือขวา

• นิ้วชี้ กลาง นาง ก้อย = ทิศของประจุที่พุ่งเข้าไปในสนามแม่เหล็ก (V)
• ฝ่ามือ = ทิศของสนามแม่เหล็ก (B)
• หัวแม่มือ (นิ้วโป้ง) = แรงที่ทำให้ประจุบวกเบี่ยงเบนไป (F) (ประจุลบทิศตรงข้ามหัวแม่มือ)

ขนาดของแ
รงแม่เหล็ก

หาได้จากสมการ



F = qvB



F = qvBsin



q = ขนาดประจุไฟฟ้า หน่วย คูลอมบ์(C)
v = ขนาดความเร็ว หน่วย เมตรต่อวินาที (m/s)
B = ขนาดสนามแม่เหล็ก หน่วย เมตรต่อวินาที (T)

อนุภาคมีเคลื่อนที่เป็นวงกลมใน
สนามแ
ม่เหล็ก

หาได้จากสมการ



r = mv/qB



r = รัศมีการเคลื่อนที่แบบวงกลม หน่วย เมตร (m)
m = มวลของอนุภาค หน่วย กิโลกรัม (kg)
q = ขนาดประจุไฟฟ้า หน่วย คูลอมบ์(C)
v = ขนาดความเร็ว หน่วย เมตรต่อวินาที (m/s)
B = ขนาดสนามแม่เหล็ก หน่วย เมตรต่อวินาที (T)

แรงแม่เหล็กกระทำต่อ

ลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า


ผ่าน

จากแรงแม่เหล็กกระทำต่อลวดตัวนำเส้นตรงดังกล่าว พิจารณาขนาดของแรงได้ดังนี้

กระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำเส้นตรงเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระ

ด้วยความเร็วลอยเลื่อน Vdดังนั้นเมื่อลวดตัวนำวางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก

จะเกิดแรงแม่เหล็กกระทำต่ออิเล็กตรอนอิสระประจุ e เหล่านี้ตามสมการ

ed สูตร

เมื่อ F คือ แรงแม่เหล็กกระทำต่ออิเล็กตรอนอิสระขนาดประจุ e
ขนาดแรงลัพธ์ F ที่กระทำต่อลวดตัวนำเท่ากับผลรวมแรงแม่เหล็ก

ที่กระทำต่ออิเล็กตรอนอิสระ N อนุภาค มีค่าตามสมการ

F = NevdB
แทนค่า Q=Ne ในสมการนี้จะได้

F = QvdB

ถ้าประจุไฟฟ้า Q เคลื่อนที่ผ่านภาคตัดขวางของลวดตัวนำในเวลา t เป็นระยะทาง
เท่ากับความยาวลวดตัวนำL ที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก จากนิยามเขียนได้ว่า

*** F = ILB ***

เมื่อ F คือ ขนาดของแรงแม่เหล็กที่กระทำต่อลวดตัวนำ มีหน่วยเป็น นิวตัน (N)
I คือ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำ มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A)
L คือ ความยาวลวดตัวนำที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก มีหน่วยเป็น เมตร (m)
B คือ ขนาดของสนามแม่เหล็ก มีหน่วยเป็น เทสลา (T)

EX. ลวดตัวนำเส้นหนึ่งมีความยาว20cm. วางในแนวแกนxอยู่ในสนามแม่เหล็ก

สม่ำเสมอทาง +z ขนาด0.4 เทสลา ถ้าเส้นลวดนี้มีกระแสไฟฟ้าผ่าน 0.5 แอมแปร์

ขนาดและทิศทางของแรงที่กระทำต่อลวดตัวนำเป็นเท่าใด

วิธีทำ F = ILB

=
(0.5)(20 -2

10 )(0.4)

=0.04 N #

มีอีกหนึ่งสูตร โดย คือ มุมระหว่าง

กระแสไฟฟ้าที่ผ่าน

F = ILB sin ลวดตัวนำกับสนาม

แม่เหล็ก

แรงระหว่างลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า

เราทราบแล้วว่า เวลาลวดตัวนำมีกระแสไฟฟ้าผ่านจะเกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวลวด
ตัวนำ และลวดตัวนำเส้นนั้นอยู่ในสนามแม่เหล็กจะเกิดแรงกระทำต่อลวดตัวนำ

ถ้าลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านสองเส้นวางขนานและใกล้กัน จะมีแรงกระทำ
ระหว่างลวดตัวนำทั้งสอง โดยจะพบว่า

1. ถ้ากระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำ 2. ถ้ากระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำ
ขนานทั้งสองมีทิศเดียวกัน ขนานทั้งสองมีทิศตรงกันข้าม

แรงระหว่างลวดเป็น แรงระหว่างลวดเป็น

แรงดูด แรงผลัก

แรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก

พิจารณาขดลวดตัวนำรูปสี่เหลี่ยมมุมฉาก PQRS วางในสนามแม่เหล็ก โดยระนาบของ
ขดลวดขนานกับทิศของสนามแม่เหล็ก เมื่อให้กระแสไฟฟ้า ผ่านขดลวด ดังรูปที่1 จะพบว่า
ลวดส่วน QR และ SP มีทิศของกระแสไฟฟ้าขนานกับสนามแม่เหล็ก จึงไม่เกิดแรงกระทำ
ต่อลวดสองส่วนนี้ แต่ในลวดส่วน PQ และ RS ทิศของกระแสไฟฟ้าตั้งฉากกับทิศสนามแม่
เหล็ก จึงเกิดแรงกระทำต่อลวดสองส่วนนี้ แต่แรงทั้งสองนี้มีขนาดเท่ากันและทิศตรงกันข้าม
จึงเป็นแรงคู่ควบ และหาโมเมนต์ของแรงคู่ควบได้ โดยพิจารณา ดังรูปที่2

รูปที่1 แรงที่กระทำต่อขดลวดในสนามแม่เหล็ก รูปที่2 ภาคตัดขวางของขดลวด แสดง
แรงคู่ควบที่กระทำต่อลวอ PQ และ RS

จากรูปที่2 ให้ความยาว PS = QR = และความยาว PQ = RS = ดังนั้นแรงกระทำที่
เกิดขึ้นกับลวดส่วน PQ และ RS จึงมีค่าเท่ากับ โมเมนต์ของแรงคู่ควบหาได้ดังนี้

M = Fa = IbBa
M = IAB

เมื่อ A = ab =
พื้นที่ของขดลวด

เส้นสนามแม่เหล็ก

เป็นเส้นที่แสดงทิศของสนามแม่เหล็กรอบๆ แท่งแม่เหล็ก นอกจากนั้นยังแสดง
ความเข้มของสนามแม่เหล็กด้วย ทิศของสนามคือ ทิศของแรงนี้กระทำกับขั้วเหนือ
ในสนามแม่เหล็กเส้นแรงแม่เหล็กแสดงให้เห็นได้โดยใช้ผงเหล็กโรยรอบๆ แท่งแม่

เหล็ก หรือการระบุตำแหน่งของเข็มทิศ เล็กๆ ณ จุดต่างๆ รอบๆ แท่งแม่เหล็ก
การวัดความเข้มของสนามแม่เหล็กที่จุดๆหนึ่ง แสดงได้โดย เส้นแรงแม่เหล็กที่อยู่
ชิดกัน เส้นแรงแม่เหล็กที่อยู่ภายนอกแท่งแม่เหล็กจะทิศทางออกจากขั้ว N และวน
เข้าหาขั้ว S ส่วนเส้นแรงภายในแท่งแม่เหล็กเอง มีทิศพุ่งจากขั้ว S ไปยังขั้ว N

รูปแสดงเส้นแรงแม่เหล็กมีทิศออก
จากขั้ว N เข้าหาขั้ว S

รูปแสดงผงเหล็กที่มีแนวการเรียง รูปแสดงจุดสะเทินในสนามแม่
ตัวแทนสนามแม่เหล็ก เหล็ก เป็นจุดที่ไม่มีความเข้ม
สนามแม่เหล็ก เกิดจากการหัก

ล้างกันของแรงแม่เหล็ก

สมาชิก

นายกิตติกัญ วิวเมฆ ม.6/4 เลขที่1 นายเดชณรงค์ นาคแก้ว ม.6/4 เลขที่2




นายอภิวิชญ์ สีรุด ม.6/4 เลขที่5 น.ส.ชนกสุดา รัตนรุ่งเรือง ม.6/4 เลขที่ 21







น.ส.รินรดา ไชยขันตรี ม.6/4 เลขที่22 น.ส.ศศิธร ตามพหัสดิ์ ม.6/4 เลขที่23










น.ส. เกวลิน นาคศรี ม.6/4 เลขที่ 26 น.ส. ตีรณา กาญจนเกตุ ม.6/4 เลขที่41