สนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็ก




นางสาวนันทพร พุ่มมาก เลขที่ 10 ม.5/2

แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก

แม่เหล็กคือ สารแม่เหล็กที่มีโมเลกุลเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบ สามารถมี
แรงกระทำต่อ สารแม่เหล็กด้วยกันได้ เมื่อแขวนแม่เหล็กอย่างอิสระขั้วเหนือ
(N) จะชี้ทิศขั้วโลกเหนือ ขั้วใต้ (S) จะชี้ทิศขั้วโลกใต้ ทำให้เชื่อว่าโลกมีอำนาจ
แม่เหล็ก โดยขั้วเหนือ (N) ของแม่เหล็ก อยู่ทางขั้วโลกใต้ทางภูมิศาสตร์ และ
มีขั้วใต้ (S) ของแม่เหล็กอยู่ทางขั้วเหนือทางภูมิศาสตร์ โดยมีการทำมุมกัน
เล็กน้อย

สนามแม่เหล็ก
เมื่อนำแท่งแม่เหล็กไปดูดผงตะไบเหล็ก ผงตะไบเหล็กจะถูกดูดติดกับส่วนต่างๆ
ของแท่งแม่เหล็ก และอยู่ใกล้ปลายแท่งแม่เหล็ก บริเวณดังกล่าว เรียกว่า ขั้วแม่เหล็ก
ถ้าใช้เชือกผูกกึ่งกลางแท่งแม่เหล็ก แล้วแขวนแท่งแม่เหล็กนี้ให้อยู่ในแนวราบ จะพบ
ว่าแท่งแม่เหล็ก จะวางตัวอยู่ในแนวทิศเหนือและทิศใต้ เราเรียกขั้วแม่เหล็กที่ชี้ไปทิศ
เหนือว่า ขั้วเหนือและขั้วที่ชี้ไปทางทิศใต้ว่า ขั้วใต้

>>ขั้วแม่เหล็กมีแรงกระทำซึ่งกันและกัน ดังนี้
– ขั้วต่างกันออกแรงดึงดูดกัน
– ขั้วเหมือนกันออกแรงผลักกัน

แท่งแม่เหล็กเล็กๆ ที่วางตัวอยู่ในแนวราบบนแกนดิ่งปลายแหลม จะ
วางตัวอยู่ในแนวทิศเหนือและทิศใต้ เรียกแท่งแม่เหล็กเล็กๆ นี้ว่าเข็มทิศ
เมื่อวางเข็มทิศ ณ ตำแหน่งหนึ่งแล้วมีแรงกระทำต่อเข็มทิศนั้น กล่าวว่า ณ
ตำแหน่งนั้นมีสนามแม่เหล็ก และกำหนดให้ทิศของสนามแม่เหล็กมีทิศ

เดียวกับทิศที่ขั้วเหนือของเข็มทิศชี้

รูปแสดงเส้นแรงแม่เหล็กมีทิศออกจากขั้ว N เข้าหาขั้ว S

รูปแสดงจุดสะเทินในสนามแม่เหล็ก เป็นจุดที่ไม่มีความเข้มสนามแม่เหล็ก
เกิดจากการหักล้างกันของแรงแม่เหล็ก

ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและ
สนามแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็กโลกทำหน้าที่ป้องกันชีวิตให้ปลอดอันตรายจาก ลมสุริยะ (solar wind) ซึ่ง
เป็นกระแสอนุภาคที่มีประจุ (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอน อิเล็กตรอนและนิวเคลียสของฮี

เลียน) ที่พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์ เพื่อไม่ให้อนุภาคเหล่านั้นผ่านชั้นบรรยากาศของโลก
ลมสุริยะที่มาปะทะสนามแม่เหล็กโลกจะถูกเบี่ยงเบนอ้อมโลก อันตรกิริยาระหว่างสนาม
แม่เหล็กโลกกับลมสุริยะทำให้สนามแม่เหล็กโลกด้านตรงข้ามดวงอาทิตย์ลู่ไปคล้ายหาง

ของดาวหาง ซึ่งเรียกว่า แมกนีโตสเฟียร์ (magnetosphere) ดังรูป

สนามแม่เหล็กโลกขณะเกิดลมสุริยะ

ฟลักซ์แม่เหล็ก

การศึกษาสนามแม่เหล็กของแท่งแม่เหล็ก พบว่าเส้นสนามแม่เหล็กแผ่ออกจากขั้ว
เหนือเป็นบริเวณสามมิติ บริเวณใกล้ขั้วแม่เหล็กทั้งสองจะมีเส้นสนามแม่เหล็กหนา
แน่นยิ่งกว่าบริเวณอื่น ถ้าพิจารณาพื้นที่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก เรียกเส้นสนามแม่
เหล็กที่ผ่านพื้นที่นี้ว่า ฟลักซ์แม่เหล็ก (MAGNETIC FLUX) พบว่าบริเวณใกล้ขั้วแม่
เหล็กจะมีฟลักซ์แม่เหล็กหนาแน่นและฟลักซ์แม่เหล็กจะหนาแน่นน้อยลงเมื่อบริเวณ

อยู่ห่างขั้วแม่เหล็ก ดังรูป

รูปฟลักซ์แม่เหล็ก

อัตราส่วนระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กต่อพื้ นที่ตั้งฉากกับสนามหนึ่ งตารางหน่ วย
เรียกว่า ขนาดของสนามแม่เหล็ก

หรือ ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก (MAGNETIC FLUX DENSITY)
ถ้าให้ เป็นขนาฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ มีหน่วยเวเบอร์ (WEBER หรือ WB)

A เป็นพื้นที่ที่ตั้งฉากกับฟลักซ์แม่เหล็ก มีหน่วยตารางเมตร
B เป็นความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก หรือขนาดของสนามแม่เหล็ก

จะได้ความสัมพันธ์ ดังนี้
สนามแม่เหล็กมีหน่วย เวเบอร์ต่อตารางเมตร หรือเทสลา (TESLA หรือ T)

การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มี เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอยู่ในสนามไฟฟ้าจะมีแรงเนื่ องจาก
ประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้ากระทำต่ออนุภาคนั้น ถ้าให้อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า q

เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ในสนามแม่เหล็ก จะมีแรงกระทำต่อ
อนุภาคนั้นหรือไม่

เมื่ออิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าลบ เคลื่อนที่ใน
ทิศตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กที่มีทิศพุ่งเข้าและตั้งฉากกับ
กระดาษ แนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะเบนโค้งลง
แสดงว่ามีแรงกระทำต่ออิเล็กตรอนในทิศลง เมื่อกลับทิศ
ของสนามแม่เหล็กแนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะเบน
โค้งขึ้น แสดงว่ามีแรงกระทำต่ออิเล็กตรอนในทิศขึ้น แรง
เนื่ องจากสนามแม่เหล็กกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า
เรียกว่า แรงแม่เหล็ก (magnetic force)

รูปแรงและแนวการเคลื่อนที่ของ
อิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็ก

ในการหาทิศทางของแรงที่กระทำต่ออิเล็กตรอนซึ่งเป็น
อนุภาคประจุไฟฟ้าลบ ใช้มือขวาโดยหันนิ้วทั้งสี่ไปทางทิศของ
ความเร็ว วนนิ้วทั้งสี่ไปหาสนามแม่เหล็ก นิ้วหัวแม่มือจะชี้ไป

ทางทิศตรงข้ามกับทิศของแรง สำหรับการหาทิศของแรงที่
กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวก ยังคงใช้มือขวา นิ้วหัวแม่

มือจะชี้ไปทางทิศของแรง

เนื่องจากปริมาณทั้งสามคือความเร็ว สนามแม่เหล็กและแรงมีทิศตั้งฉากกันและ
กัน และ q เป็นประจุไฟฟ้าของอนุภาค พบว่าปริมาณเหล่านี้มีความสัมพันธ์กัน

โดยหาขนาดของแรงได้ดังนี้



F = qvB

ขอบคุณค่ะ