51 แม่เหล็กไฟฟ้ า 1. วางลวดตัวนำยาว 20 เซนติเมตรบนรางตัวนำยาวมากที่มีความต้านทานน้อยมากและต่อกับตัวต้านทาน 2 โอห์ม โดยวางตัวนำรางห่างกัน 10 เซนติเมตรดังรูป จะต้องออกแรงกระทำกับเส้นลวดกี่นิวตันเพื่อให้เส้นลวด เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว 3 เมตรต่อวินาที กำหนดให้สนามแม่เหล็กมีความเข้ม 2 เทสลา 2. เมื่อดึงเส้นลวดAB ลงมาจะเกิดกระแสเหนี่ยวนำไปทางทิศใด และแรงที่เกิดกับเส้นลวด CD จะมีทิศไป ทางใด การบ้านชุดที่ 8
52
53 แม่เหล็กไฟฟ้ า Step ความรู้ที่ 15 : ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์ แม่เหล็กกับแรงเคลื่อนไฟฟ้า Heinrich F.E.Lenz นักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย พบความ จริงว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นจะเกิดในทิศทางที่ต่อต้านการ เปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กภายนอก จึงเขียนสมการได้ใหม่ว่า t = −
54 Step ความรู้ที่ 16 : กฎของฟาราเดย์และเลนส์ ฟาราเดย์ พบว่า “เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่พุ่งผ่านขดลวดมีค่าเปลี่ยนแปลงจะมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เกิดขึ้นในขดลวดตัวนำนั้น” เลนส์ พบว่า “ขดลวดจะสร้างกระแสเหนี่ยวนำเพื่อต้านการเปลี่ยนแปลงฟลั๊กแม่เหล็กที่พุ่งผ่าน” จากการค้นพบของทั้งสองท่านทำให้ได้สมการแรงเคลื่อนไฟฟ้าดังนี้ แทน แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (V) แทน ฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง (wb) t แทน ช่วงเวลาที่เกิดการเปลี่ยนแปลง (s ) N แทน จำนวนรอบของขดลวด (รอบ) หลัก : “ขดลวดพยายามรักษาสนามแม่เหล็กให้เหมือนเดิม ” • การหาทิศ I , ε • 1. หาขั้วแม่เหล็กเหนี่ยวนำ(ขั้วแม่เหล็กที่ขดลวดสร้างขึ้น) จากเทคนิค “เข้าเหมือน ออกต่าง” หมายถึง พุ่งเข้าหากันขดลวดจะสร้างแม่เหล็กขั้วเหมือนกันกับขั้วของแท่งแม่เหล็กที่พุ่งเข้ามา ถ้าพุ่งออกจากกันขดลวดจะสร้างแม่เหล็กขั้วตรงข้ามกันกับขั้วของแท่งแม่เหล็กที่พุ่งออกไป 2. ใช้กฎมือขวา หาทิศ I , ε 2.1.หันนิ้วหัวแม่มือในทิศเดียวกับสนามแม่เหล็กที่ขดลวดสร้าง(สวนทิศ B ) 2.2.นิ้วทั้งสี่จะชี้ทิศ I , ε (อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ในทิศสวนทางกับกระแสไฟฟ้า ) ขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศพุ่งลงเพื่อมา หักล้างกับส่วนที่เพิ่มเข้ามา หรือ มองว่าพุ่งเข้าสร้างขั้วเหมือนก็ได้ ในที่นี้ขั้วN วิ่ง เข้าหาขดลวด ขดลวดก็ต้องสร้างขั้ว N ต้านไว้ การหา I กำมือขวา หันนี้วหัวแม่มือตามทิศ สนามแม่เหล็กที่ขดลวดสร้าง(พุ่งลง)นิ้วทั้งสี่คือทิศ I ขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศพุ่งขึ้นเพื่อชดเชย กับส่วนที่ลดลงไป หรือ มองว่าพุ่งออกสร้างขั้วต่างก็ได้ ในที่นี้ขั้ว N วิ่ง ออก ขดลวดก็ต้องสร้างขั้ว S รั้งไว้ การหา I กำมือขวา หันนี้วหัวแม่มือตามทิศ สนามแม่เหล็กที่ขดลวดสร้าง(พุ่งขึ้น)นิ้วทั้งสี่คือทิศ I
55 แม่เหล็กไฟฟ้ า การเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กในขดลวด การวิเคราะห์หาทิศทางของ I เหนี่ยวนำ ขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศพุ่งออกจากกระดาษ • (พุ่ง ทิ่มตา) เพื่อมาหักล้างกับ ส่วนที่เพิ่มเข้ามา การหา I กำมือขวา หันนี้วหัวแม่มือตามทิศสนามแม่เหล็กที่ ขดลวดสร้าง(พุ่งทิ่มตา)นิ้วทั้งสี่คือทิศ I ในที่น้ีคือทิศ ทวนเขม็นาฬิกา ขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศพุ่งเข้ากระดาษ (พุ่งออก จากตา) เพื่อชดเชยกับส่วนที่หายไป การหา I กำมือขวา หันนี้วหัวแม่มือตามทิศสนามแม่เหล็กที่ ขดลวดสร้าง(พุ่งออกจากตา)นิ้วทั้งสี่คือทิศ I ในที่น้ีคือทิศ ตาม เข็มนาฬิกา ขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กในทิศพุ่งออก (พุ่งออกจากตา) เพื่อมาหักล้างกับ • ส่วนที่เพิ่มเข้ามา การหา I กำมือขวา หันนี้วหัวแม่มือตามทิศสนามแม่เหล็กที่ ขดลวดสร้างเข้าหาตา นิ้วทั้งสี่คือทิศ I ในที่น้ีคือทิศ ตามเขม็นาฬิกา น้องลองทำ สนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น B สนามแม่เหล็กลดลง B2
56 ตัวอย่าง. การหาทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ตัวอย่าง. การหาขั้วของแม่เหล็กเมื่อทราบทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ น้องลองทำ แกไ้ข
57 แม่เหล็กไฟฟ้ า โจทย์ปูพื้นฐานเกี่ยวกับการหาทิศของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ EX1.จงหาทิศของกระแสเหนี่ยวนำ EXAM : 9 Step1.จับประเด็นให้ได้ว่าโจทย์เขาให้อะไรมา? แล้วเขาถามอะไรเรา? step 2. วาดรูป step 3. โจทย์ถามอะไรตั้งสมการนั้นก่อน ตัวแปรใดยังไม่รู้ให้ติดไว้ 1. ⃑ ∆⃑ ⃑ ∆⃑ S N S N
58 EX2.กระแสไฟฟ้าในวงจรด้านขวามีหรือไม่ เพราะอะไร ตอบ .........................เพราะ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงฟลั๊กซ์แม่เหล็กในขดลวด EX3. ถ้าเราปรับความต้านทานให้ลดลง จงเขียนเส้นทางเดินของกระแสไฟฟ้าในวงจรด้านขวา EX4. ถ้าเราปลับความต้านทานให้เพิ่มขึ้น จงเขียนเส้นทางเดินของกระแสไฟฟ้าในวงจรด้านขวา
59 แม่เหล็กไฟฟ้ า EX5. จากรูปจงวิเคราะห์ความเร็วในการตกของแท่งแม่เหล็ก EX6. จงหาทิศทางของกระแสไฟฟ้าและ สังเกตการเบนของเข็มมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร 6.1. แท่งแม่เหล็กอยู่นิ่งๆ 6.2. พุ่งแท่งแม่เหล็กเข้าหาขดลวด
60 EX7. พุ่งแท่งแม่เหล็กออกจากขดลวด EX8. ในการเคลื่อนแท่งแม่เหล็กเข้าหาขดลวดขดหนึ่งที่มีขนาด 500 รอบ ปรากฏว่าทำให้ฟลักซ์แม่เหล็ก เพิ่มขึ้น 4 2 10− เวเบอร์ ในเวลา 0.4 วินาที EX9. ถ้าเคลื่อนแท่งแม่เหล็กเข้าหาหรือออกจากระนาบของวงลวดด้วยความเร็ว v ดังรูป รูปที่แสดงทิศของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ I ที่เกิดขึ้นได้ถูกต้องคือรูป 1. ก. แล ข. 2. ข. และ ค. 3. ค. และ ง. 4. ก. และ ง. 8.1จงหาแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้น 8.2 ถ้าขดลวดมีความต้านทาน 10 โอห์มจงหา กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวด
61 แม่เหล็กไฟฟ้ า EX10. จากรูป การเคลื่อนที่ของขั้วแม่เหล็กเข้าหาหรือออกจากขดลวด แล้วทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำไหลในวงจรดัง รูป ขั้วแม่เหล็กที่ถูกต้องคือ 1. a = ใต้ b = เหนือ c = ใต้ d = เหนือ 2. a = เหนือ b = ใต้ c = เหนือ d = ใต้ 3. a = ใต้ b = เหนือ c = เหนือ d = ใต้ 4. a = เหนือ b = ใต้ c = ใต้ d = เหนือ EX11. ขดลวดสองขดพันกลับทางกันถูกวางไว้ดังรูป ถ้าเคลื่อนแท่งแม่เหล็กไปทางขวา กระแสเหนี่ยวนำที่ไหลผ่าน แอมมิเตอร์จะมีลักษณะอย่างไร 1. กระแสเหนี่ยวนำในขด 1 ไหลจากขวาไปซ้าย ในขด 2 ไหลจากซ้ายไปขวา 2. กระแสเหนี่ยวนำในขด 1 ไหลจากซ้ายไปขวา ในขด 2 ไหลจากขวาไปซ้าย 3. กระแสเหนี่ยวนำในขด 1 ไหลจากขวาไปซ้าย ในขด 2 ไหลจากขวาไปซ้าย 4. กระแสเหนี่ยวนำในขด 1 ไหลจากซ้ายไปขวา ในขด 2 ไหลจากซ้ายไปขวา a b c d
62 EX12. กระแสเหนี่ยวนำในขดลวดเกิดขึ้นได้เมื่อสนามแม่เหล็กผ่านในขดลวดมีการเปลี่ยนแปลงรูปใดแสดงทิศ ของกระแสเหนี่ยวนำ i ได้ถูกต้อง (ก) เคลื่อนที่ขั้ว N (ข) สนามแม่เหล็กมีค่าลดลง (ค) ขณะสับสวิช์s ของแท่งแม่เหล็กเข้าหาขดลวด 1. ก. ข. และ ค. 2.ก. และ ข. 3. ค. เท่านั้น 4. คำตอบเป็นอย่างอื่น EX13. ลวดตัวนำ P วางอยู่ระหว่างขั้วแม่เหล็กไฟฟ้า ถ้าสนามแม่เหล็กในบริเวณขดลวดมีค่าสม่ำเสมอ เท่ากับ 1 (รูป ก.) ต่อมาลดกระแสไฟฟ้า ทำให้สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ มีค่าลดลงเป็น 2 (รูป ข.) นั่นคือ ฟลักซ์แม่เหล็ก ที่ผ่านขดลวด P มีการเปลี่ยนแปลง ข้อใดต่อไปนี้แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (e) และทิศทางของ แรงเคลื่อนไฟฟ้า (E) ในขดลวด P ได้ถูกต้อง
63 แม่เหล็กไฟฟ้ า EX14.วงลวดตัวนำวางอยู่ใกล้กับลวดตัวนำ C ซึ่งมีกระแส I ผ่านถ้าดึงวงลวดให้เคลื่อนที่ออกจาก C ดังรูป ข้อความต่อไปนี้ข้อใดถูกต้องที่สุด 1. เกิดกระแสเหนี่ยวนำในวงลวดมีทิศทางทวนเข็มนาฬิกา 2. เกิดกระแสเหนี่ยวนำในวงลวดมีทิศตามเข็มนาฬิกา 3. ไม่เกิดกระแสเหนี่ยวนำในวงลวด 4. เกิดแรงระหว่างวงลวดกับ C 5. EX15.ถ้าขดลวดวงกลมเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ผ่านเข้าและออกจากบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอโดยเริ่มต้น ที่เวลา t = 0 ที่ตำแหน่งดังแสดงในรูป ข้อใดเป็นกราฟของ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำกับเวลาที่เกิดขึ้นในขดลวด กำหนด ให้ กระแสที่ไหลในทิศทวนเข็มนาฬิกาเป็นบวก 1. 2. 3. 4.
64 1. แท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่เข้าหา หรือออกจากขดลวดตัวนำ ทำให้กระแสเหนี่ยวนำเกิดขึ้นในขดลวด อยากทราบว่ารูป ใดถูกต้อง 1. 2. 3. 4 2. ตามรูปทิศการไหลของกระแสเหนี่ยวนำในตัวต้านทาน R2 เป็นตามข้อใด เมื่อ ก. ความต้านทาน R1 ลดค่าลง ข. เมื่อขดลวดที่ (2) ถูกนำออกห่างจากขดลวด (1) 1. ก. ทิศ AR2B, ข. ทิศ AR2B 2. ก. ทิศ BR2A, ข. ทิศ AR2B 3. ก. ทิศ BR2A, ข. ทิศ BR2A 4. ก. ทิศ AR2B, ข. ทิศ BR2A การบ้านชุดที่ 9 4. 2.
65 แม่เหล็กไฟฟ้ า 3. ถ้า และ → แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของแท่งแม่เหล็ก และทิศทางการไหลของกระแสเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้น ในขดลวด N และ S แทนขั้วเหนือและใต้ของแท่งแม่เหล็ก รูปที่ตรงกับความเป็นจริง คือ 1. 2. 3. 4. 4. ลวดตัวนำยาวมากมีกระแสไฟฟ้า I คงที่ไหลผ่าน ถ้าเลื่อนวงลวดตัวนำ ABCD เข้าหาลวดตัวนำดังรูปใน ลักษณะที่ด้าน AB และ CD ขนาน และด้าน AC, BD ตั้งฉากกับลวดตัวนำ ต้องการทราบว่าขนาดของฟลักซ์ แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดมีค่าเปลี่ยนแปลงอย่างไร และการไหลของกระแสเหนี่ยวนำที่เกิดในวงลวดไหลในทิศทางใด 1. เพิ่มขึ้น จาก A ไป B 2. เพิ่มขึ้น จาก B ไป A 3. ลดลง จาก A ไป B 4. ลดลง จาก B ไป A 5.
66 ในการทดลองกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เมื่อเคลื่อนขดลวดตัวนำเข้า หาขั้วเหนือของแท่งแม่เหล็ก พบว่า เข็มชี้ของแกลวานอมิเตอร์เบน ไปทาง + ข้อสรุปต่อไปนี้ข้อใดถูกต้อง ก. ถ้าเคลื่อนที่ขดลวดตัวนำออกจากแท่งแม่เหล็กเข็มชี้แกลวานอ มิเตอร์จะเบนไปทาง – ข. ถ้าขดลวดตัวนำอยู่กับที่ แต่เคลื่อนที่แท่งแม่เหล็กเข้าหาขดลวด เข็มชี้ของแกลวานอมิเตอร์จะเบนไปทาง + ค. ถ้าขดลวดตัวนำอยู่กับที่ แต่เคลื่อนที่แท่งแม่เหล็กออกจากขดลวดเข็มชี้ของแกลวานอมิเตอร์จะเบนไปทาง + 1. ก เท่ากัน 2. ก และ ข 3. ข เท่านั้น 4. ก และค 6. ขดลวดวงกลมขนาดใหญ่ และเล็ก 2 ขด จัดวางเป็นวงจร ในลักษณะดังรูปถ้าความต้านทานของวงจร มีค่าลดลงอย่างช้าๆ ก่อนแล้วกลับเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ โดยการปรับตัวต้านทาน R ข้อใดคือกระแสเหนี่ยวนำที่ เกิดขึ้นในขดเล็ก ช่วงแรก: ลดความต้านทาน ช่วงหลัง: ลดความต้านทาน 1. ไหลในทิศทวนเข็มนาฬิกาก่อนแล้วไหลกลับในทิศตามเข็มนาฬิกา 2. ไหลในทิศตามเข็มนาฬิกาก่อนแล้วไหลกลับในทิศทวนเข็มนาฬิกา 3. ไหลในทิศทวนเข็มนาฬิกาตลอดโดยกระแสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นแล้วกลับลดลง 4. ไหลในทิศตามเข็มนาฬิกาตลอดโดยกระแสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นแล้วกลับลดลง
67 แม่เหล็กไฟฟ้ า 7. ขดลวดวางอยู่บนโต๊ะที่มีสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอพุ่งขึ้นในทิศตั้งฉากกับโต๊ะพิจารณากรณีต่อไปนี้ ก. วงขดลวดกำลังเล็กลง ข. วงขดลวดกำลังใหญ่ขึ้น ค. สนามแม่เหล็กกำลังลดลง ง. สนามแม่เหล็กกำลังเพิ่มขึ้น กรณีใดที่ผสมกันแล้วทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้ามากที่สุดในทิศตามเข็มนาฬิกา(เมื่อมองโต๊ะจาก ด้านบน) 1. ก และ ค 2. ก และ ง 3. ข และ ค 4. ข และ ง
68
69 แม่เหล็กไฟฟ้ า Step ความรู้ที่ 17 : แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับในมอเตอร์กระแสตรง จากหลักการของมอเตอร์ทำได้โดยให้กระแสไฟฟ้าผ่านในขดลวดที่วางในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิด แรงกระทำที่ขดลวด จึงมีผลทำให้ขดลวดเกิดการหมุน จากหลักการเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดที่หมุนตัดกับสนามแม่เหล็ก ทิศทางของกระแสไฟฟ้า เหนี่ยวนำจะมีทิศทางดังรูปขวา ซึ่งทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำมีทิศตรงข้ามกับกระแสไฟฟ้าที่ใส่เข้าไป จึง เรียกกระแสเหนี่ยวนำที่เกิดในมอเตอร์นี้ว่า กระแสต้านกลับ ขณะที่มอเตอร์หมุนมันได้ก่อให้เกิด แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำซึ่งมีทิศตรงข้ามกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเดิม จึงเรียกแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำนี้ว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ (Back electromotive force ;Back emf)” การหากระแสไฟฟ้าที่ผ่านมอเตอร์ 1. ขณะมอเตอร์เริ่มหมุน คำอธิบายตัวแปร R แทน ความต้านทานของขดลวด r แทน ความต้านทานของแหล่งกำเนิด E แทน แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด แทน แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ I แทน กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวด 2. ขณะที่มอเตอร์กำลังหมุน
70 EX1.มอเตอร์กระแสตรงเครื่องหนึ่งมีความต้านทาน 2 โอห์ม ต่ออยู่กับแบตเตอรี่ ที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้า 10 โวลต์ ขณะที่มอเตอร์กำลังหมุนด้วยอัตราเร็วคงที่กระแสในขดลวดเป็นครึ่งหนึ่งของกระแสตอนขดลวดเริ่มหมุน หากแบตเต อรรี่ไม่มีความต้านทานภายใน จงหาแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ (Back emf) (ตอบ = ) EX2. ถ่านไฟฉายมีความต้านทาน 1 โอห์ม มีแรงเคลื่อนไฟฟ้า 1.5 โวลต์ ต่อกับมอเตอร์กระแสตรง ซึ่งขดลวดไม่มี ความต้านทานภายในขณะที่ขดลวดหมุนวัดกระแสได้ 0.2 แอมแปร์จงหาแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำต้านกลับ (Back emf) ของมอเตอร์ ( = 1.3 โวลต์) EX3. ต่อแบตเตอรี่ 12 โวลต์ ความต้านทานภายใน 1 โอห์ม เข้ากับมอเตอร์ที่มีความต้านทาน 3 โอห์ม เมื่อ มอเตอร์หมุนมีกระแสไฟฟ้า 2 แอมแปร์ไหลในวงจร แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับของมอเตอร์นี้เป็นกี่โวลต์ 1. 1 3. 4 2. 2 4. 6 EXAM : 10 Step1.จับประเด็นให้ได้ว่าโจทย์เขาให้อะไรมา? แล้วเขาถามอะไรเรา? step 2. วาดรูป step 3. โจทย์ถามอะไรตั้งสมการนั้นก่อน ตัวแปรใดยังไม่รู้ให้ติดไว้
71 แม่เหล็กไฟฟ้ า EX4. (PAT 2 ) พัดลม A และพัดลม B มีลักษณะเหมือนกันทุกประการ แต่พัดลม A มีแกนหมุนที่ ค่อนข้างฝืดเพราะมีเศษฝุ่นเข้าไปเกาะที่แกนหมุน เมื่อเสียบปลั๊กกับไฟบ้านและเปิดพัดลม พัดลม A จึงหมุนช้ากว่า พัดลม B ข้อใดถูกต้อง 1. พัดลมทั้งสองมีกระแสไฟฟ้าไหลเท่ากัน 2. พัดลม A มีกระแสไฟฟ้าผ่านมากกว่าพัดลม B 3. พัดลม A มีกระแสไฟฟ้าผ่านน้อยกว่าพัดลม B 4. พัดลม A มีความต้านทานไฟฟ้ามากกว่าพัดลม B 1. มอเตอร์กระแสตรงเครื่องหนึ่งมีความต้านทาน R ต่ออยู่กับแบตเตอรี่ ที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้า E ขณะที่มอเตอร์ กำลังหมุนด้วยอัตราเร็วคงที่กระแสในขดลวดเป็นครึ่งหนึ่งของกระแสตอนขดลวดเริ่มหมุน จงหาแรงเคลื่อนไฟฟ้า ต้านกลับ (Back emf) ( = 2 E ) 2. มอเตอร์เครื่องหนึ่งมีความต้านทาน 2 โอห์ม ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้า 12 โวลต์ ขณะมอเตอร์กำลังทำงานจะเกิด แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ 10 โวลต์ จงหากระแสไฟฟ้าที่ผ่านมอเตอร์ (ตอบ 1 A) การบ้านชุดที่ 10
72 Step ความรู้ที่ 18 : หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้แปลงศักย์ไฟฟ้าให้สูงขึ้นหรือต่ำลง ได้ตามต้องการ หลักการ: เมื่อมีกระแสสลับผ่านขดลวดปฐมภูมิจะทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กที่มีค่าเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ฟลักซ์ แม่เหล็กนี้จะถูกส่งผ่าน ไปยังขดลวดทุติยภูมิ ฟลักซ์แม่เหล็กที่พุ่งผ่านขดลวดทุติยภูมิที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลานี้จะก่อให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เกิดขึ้น ตามกฎของฟาราเดย์ N t = − ระวัง!! ไฟฟ้ากระแสตรงที่มีกระแสไหลคงที่ใช้กับหม้อแปลงไม่ได้นะ เพราะไม่มีผลทำให้ฟลั๊กแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลง ถ้าโจทย์บอกจำนวนขดลวดมาให้นึกถึงสมการนี้เลยนะ ถ้าโจทย์พูดถึง กำลังไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ ความ ต้านทาน ต้องใช้สมการข้างล่างนี้ ถ้าโจทย์ให้หาพลังงานที่สูญเสีย ตั้งสมการง่ายๆดังนี้ หมายเหตุ : แกนเหล็กของหม้อแปลงไฟฟ้าที่ดีควรมีลักษณะ 1. เป็นเหล็กอ่อน เพื่อให้มีความไวต่อการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก 2. ต้องมีกระแสไหลวนในแกนเหล็กน้อย เพื่อให้สูญเสียพลังงานน้อย Note: เหล็กอ่อน (soft iron) คือ โลหะที่กลายเป็นแม่เหล็กทันทีที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดที่พันอยู่โดยรอบ และกลับเป็นโลหะ ธรรมดาทันทีเมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด แทนประสิทธิภาพของหม้อแปลง (ถ้าโจทย์ไม่บอกถือว่าเป็น 100%)
73 แม่เหล็กไฟฟ้ า ปูพื้นฐานให้เกิดความเข้าใจ ต่อหม้อแปลงกับไฟฟ้ากระแสตรง ต่อหม้อแปลงกับไฟฟ้ากระแสสลับ
74 กระแสไหลวน(Eddy current) กระแสไหลวน(Eddy current) เป็นกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในแกนเหล็ก เนื่องมาจากการ เปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็ก ที่ผ่านจากขดลวดปฐมภูมิไปยังขดลวดทุติยภูมิ เป็นผลให้เกิดมีความร้อนขึ้นบน แกนเหล็กนั้น ทำให้มีการสูญเสียกำลังไฟฟ้า ผลคือกำลังไฟฟ้าที่ขดลวดทุติยภูมิน้อยกว่าที่ขดลวดปฐมภูมิเสมอ เพื่อลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนในแกนเหล็กเนื่องจากกระแสไหลวน จึงต้องออกแบบแกน เหล็กให้มีกระแสไหลวนน้อยที่สุด โดยการใช้แผ่นเหล็กอ่อนหลายๆแผ่นซ้อนกันโดยมีฉนวนบางๆ กั้นไว้ระหว่าง แผ่น เพิ่มเติม: กระแสไหลวนก็มีประโยชน์นะ... Note. ความรู้เรื่องแม่เหล็กมีการน าไปประยุกต์ใช้ในชีวิตประจ าวันเยอะมาก ถ้าสนใจชอบ สิ่งประดิษฐ์อยากรู้ว่าเขาเอาไปใช้ท าอะไรกันบ้างก็google เลยนะครับ เพราะตอนนี้น้องๆ ของพี่ก็มีพื้นฐานเพียง พอที่จะศึกษาด้วยตัวเองได้ไม่ยากแล้วนะ...
75 แม่เหล็กไฟฟ้ า โจทย์ความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์กับจำนวนรอบของขดลวด EX1. จงหาค่าความต่างศักย์ระหว่างขั้ว A – B ของหม้อแปลงไฟฟ้าที่แสดงดังรูป EX2. จงหาค่าความต่างศักย์ระหว่างขั้ว A – F ของหม้อแปลงไฟฟ้าที่แสดงดังรูป EX3. จงหาค่าความต่างศักย์ระหว่างขั้ว E – F ของหม้อแปลงไฟฟ้าที่แสดงดังรูป EXAM : 11 Step1.จับประเด็นให้ได้ว่าโจทย์เขาให้อะไรมา? แล้วเขาถามอะไรเรา? step 2. วาดรูป step 3. โจทย์ถามอะไรตั้งสมการนั้นก่อน ตัวแปรใดยังไม่รู้ให้ติดไว้
76 EX4. หม้อแปลงตัวหนึ่ง มีจำนวนขดลวดปฐมภูมิ 100 รอบ โดยขดลวดปฐมภูมิต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ 200 โวลต์ ได้แรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิเท่ากับ 1,000 โวลต์ จงหาจำนวนขดลวดทุติยภูมิ (ตอบ 500 รอบ) โจทย์ที่เกี่ยวกับ กำลัง กระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ EX5. หม้อแปลงเครื่องหนึ่งมีจำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิต่อจำนวนรอบขดลวดทุติยภูมิเป็น 1 : 4 ถ้ามีกระแส และ ความต่างศักย์ในขดลวดทุติยภูมิเท่ากับ 10 แอมแปร์ และ 200 โวลต์ ตามลำดับ จงหากระแส และความต่าง ศักย์ในขดลวดปฐมภูมิ 1. 40 A และ 50 V 2. 50 A และ 40 V 3. 40 A และ 40 V 4. 50 A และ 50 V EX6.หม้อแปลงไฟลงจาก 20,000 โวลต์ เป็น 220 โวลต์ เกิดกำลังในขดลวดทุติยภูมิ 5.4 กิโลวัตต์ หม้อแปลง มีประสิทธิภาพร้อยละ 90 กระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวดปฐมภูมิมีค่าเท่าใด 1. 0.24 A 2. 0.27 A 3. 0.30 A 4. 05.54 A
77 แม่เหล็กไฟฟ้ า EX7.หม้อแปลงไฟฟ้าเครื่องหนึ่งใช้กับแรงเคลื่อนไฟฟ้า 12 โวลต์ โดยมีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดปฐมภูมิ 0.5 แอมแปร์ ถ้าไม่มีการสูญเสียพลังงาน กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดทุติยภูมิจะมีค่าเท่าใด กำหนดให้แกนปฐมภูมิ มีขดลวดพันอยู่ 100 รอบ ในขณะที่แกนทุติยภูมิมีขดลวดพันอยู่ 200 รอบ 1. 0.125 A 2. 0.25 A 3. 0.50 A 4. 0.75 A EX8. เตารีดไฟฟ้าเครื่องหนึ่งมีความต้านทาน 20 โอห์ม ใช้กับความต่างศักย์ 110 โวลต์ แต่ไฟฟ้าที่ใช้กันตามบ้าน มีความต่างศักย์ 220 โวลต์ จึงต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าช่วยเมื่อใช้เตารีดเครื่องนี้ ถ้าหม้อแปลงไฟฟ้ามี ประสิทธิภาพ 75% จงหาค่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดปฐมภูมิ 1. 2.06 แอมแปร์ 2. 2.75 แอมแปร์ 3. 3.67 แอมแปร์ 4. 11 แอมแปร์ EX9.หม้อแปลงไฟฟ้าถูกต่อกับแหล่งจ่ายไฟสลับขนาด 220 โวลต์ ดังรูป ถ้าอัตราส่วนรอบขดลวดเป็น 100 : 1 จงหากำลังไฟฟ้าที่ตัวต้านทาน 1 โอห์ม 1. 2.42 W 2. 4.84 W 3. 6.08 W 4. 9.68 W
78 EX10.หม้อแปลงอุดมคติตัวหนึ่ง มีจำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิเป็น 2,000 รอบ และจำนวนรอบของขดลวด ทุติยภูมิเป็น 1,000 รอบ เมื่อนำมาใช้ในวงจรดังรูป ขนาดของฟิวส์ที่นำมาใช้จะต้องมีค่าอย่างน้อยที่สุดเท่าไร 1. 2 A 2. 3 A 3. 5 A 4. 11 A 1.หม้อแปลงตัวหนึ่งมีจำนวนขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ 1,000 รอบ และ 500 รอบ ตามลำดับ โดยขดลวดปฐม ภูมิต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์จงหาแรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิ (ตอบ 110 v) 3. หม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งใช้ไฟฟ้า 110 โวลต์ มีขดลวดปฐมภูมิ 80 รอบ ถ้าต้องการให้ หม้อแปลงนี้สามารถจ่ายไฟฟ้าได้ 2,200 โวลต์ ขดลวดทุติยภูมิต้องมีจำนวนรอบเท่าไร 1. 8,000 รอบ 2. 1,600 รอบ 3. 2,400 รอบ 4. 3,200 รอบ การบ้านชุดที่ 11
79 แม่เหล็กไฟฟ้ า 3.(PAT3)รูปคลื่นแรงดันที่ขดลวดหม้อแปลงด้านซ้ายด้านขวาเป็นดังรูป โดยที่ขดลวดด้านซ้ายมีแรงดันเท่ากับ 200 โวลต์ และขดลวดด้านขวามีแรงดันเท่ากับ 50 โวลต์ หากนำสายไฟเชื่อมต่อระหว่างจุด c และ d ดังรูป เมื่อนำโวลต์มิเตเอตร์วัดแรงดันระหว่างจุด a และ b จะมีค่าเท่าใด (ตอบ 150 V) 4.หม้อแปลงลูกหนึ่งมีขดลวดปฐมภูมิ 650 รอบ และขดลวดทุติยภูมิ 130 รอบ ถ้าต่อความต้านทาน R เข้ากับ ขดลวดทุติยภูมิและต่อแหล่งจ่ายไฟขนาด 10 โวลต์ 100 วัตต์ เข้ากับขดลวดปฐมภูมิ จงหาค่า R ที่เหมาะสม โดยถือว่าไม่มี การสูญเสียพลังงานในหม้อแปลงนี้ 1. 0.04 โอห์ม 2. 0.21 โอห์ม 3. 1.0 โอห์ม 4. 25.0 โอห์ม 5.ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงตัวหนึ่งมีความต้านทาน 100 โอห์ม ระหว่างปลายทั้งสองของขดลวดนี้ต่อเข้ากับเตา อบที่มีขดลวดความร้อนที่มีความต้านทาน 200 โอห์ม กินกระแสสูงสุด 5 แอมแปร์ ถ้าประสิทธิภาพของหม้อ แปลงมีค่า 100% กำลังไฟฟ้าที่ใส่ให้แก่ขดลวดปฐมภูมิมีค่าเท่าไรในหน่วยกิโลวัตต์ 1. 1.5 2. 2.5 3. 5.0 4. 7.5
80 6. หม้อแปลงมีขดลวดทางปฐมภูมิ 440รอบ และมีขดลวดทางทุติย ภูมิ 2 ขด ขดละ 32 รอบต่ออนุกรมกัน ถ้าต่อความต้านทาน ขนาด 4 และ 8 เข้าไปดังรูป กระแสในขดทางปฐมภูมิจะ มีค่าเท่าใด 1. 110 16 2. 110 32 3. 110 48 4. 110 64 7. หม้อแปลงอันหนึ่งเมื่อมีความต่างศักย์ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าด้านปฐมภูมิ 220 โวลต์ 0.25 แอมแปร์ ความ ต่างศักย์ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าด้านทุติยภูมิจะเท่ากับ 12 โวลต์ 4.0 แอมแปร์ ตามลำดับ ถามว่าเมื่อเริ่มใช้หม้อ แปลงนี้ไป 1 นาที จะมีความร้อนเกิดขึ้นจากหม้อแปลงนี้เท่าใด (กำหนดให้ความต่างเฟสของความต่างศักย์ไฟฟ้า กับกระแสไฟฟ้ามีค่าเป็นศูนย์ทั้งทางด้านปฐมภูมิและด้านทุติยภูมิ) 1. 360 J 2. 420 J 3. 550 J 4. 720 J
81 แม่เหล็กไฟฟ้ า ความรู้เพิ่มเติม : การแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรง อุปกรณ์ที่ใช้คือ ไดโอด(Diode) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติยอมให้กระแสไหลผ่านทางเดียว • จะทำให้กระแสสม่ำเสมอใกล้เคียงกับกระแสไฟฟ้าที่ได้จากถ่านไฟฉายหรือแบตเตอรี่ วงจรครึ่งคลื่น วงจรเต็มคลื่น วงจรกรองกระแส R R R R V,I t V,I t V,I t V,I t
82 ความรู้เพิ่มเติม : แท่งแม่เหล็กเกิดอำนาจแม่เหล็กได้อย่างไร? จากความรู้ที่ว่า ถ้ามีกระแสไฟฟ้าไหลในขดลวดจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น พิจารณา : อะตอมซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน ซึ่งอิเล็กตรอนจะวิ่งวิ่งวนรอบนิวเคลียส ( − e เคลื่อนที่เกิดกระแสไหลในทิศตรงกันข้าม) จะเหนี่ยวนำให้เกิด สนามแม่เหล็ก (มองเหมือนกับเป็นแท่งแม่เหล็กเล็กๆ) สารแม่เหล็ก “การจัดเรียงตัวของโมเลกุลแม่เหล็กไม่เป็น ระเบียบเกิกการหักล้างกันหมดจึงไม่เกิดอำนาจแม่เหล็ก” แม่เหล็ก “การจัดเรียงตัวของโมเลกุลแม่เหล็กมีความเป็นระเบียบและเสริมกันทำให้เกิดอำนาจแม่เหล็กขึ้น” I B N S 1 อะตอม
83 แม่เหล็กไฟฟ้ า สรุปสูตร:แม่เหล็กไฟฟ้า 1.*สูตรหาฟลักซ์แม่เหล็ก = ⊥ “ฟลักซ์=บ้า” 2.*สูตรหาแรงที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ใน สนามแม่เหล็ก F = qvBsin 3. การหาทิศของแรง ประจุบวก ใช้มือขวา ประจุลบ ใช้มือซ้าย 4.*ประจุเคลื่อนที่เป็นส่วนโค้งวงกลม = เมื่อ v =R f t T 2 2 = = = 5.ถ้าประจุเคลื่อนที่เป็นเกลียวสว่านระยะระหว่างเกลียวคือ qB mv s 2 cos = 6.*ประจุเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ที่ตั้งฉากกัน B E v = เมื่อ = / 7.สนามแม่เหล็กที่ห่างจากลวดตรงที่มีกระแสไหลเป็นระยะ r r I B 7 2 10− = 8.สนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวด a NI B 2 0 = 9.สนามแม่เหล็กที่จุดกึ่งกลางของขดลวดโซลีนอยด์ B nI = 10.*กระแสไฟฟ้าไหลในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก F = IlBsin 11.*โมเมนต์คู่ควบของขดลวดที่มีกระแสไหลในบริเวณที่มี สนามแม่เหล็ก (มอเตอร์) = “ M= น่าบี้ ” 12.*แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไหลในบริเวณที่มี สนามแม่เหล็ก(มอเตอร์) F = NIlB มุมระหว่าง I กับ B เป็น 90 องศาเสมอ 13.*แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเมื่อเคลื่อนเส้นลวดผ่าน สนามแม่เหล็ก = vBLsin 14.ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กกับ แรงเคลื่อนไฟฟ้า = − ∆∅ ∆ 15. แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดที่หมุนอยู่ในบริเวณที่มี สนามแม่เหล็กคงที่ = BAN cos “ε=ก้นแบน ” 16.**แรงเคลื่อนไฟฟ้าดันกลับในมอเตอร์กระแสตรง 1.ขณะมอเตอร์เริ่มหมุน R r E I + = 2.ขณะที่มอเตอร์กำลังหมุน R r E I + − = 17.*หม้อแปลงไฟฟ้า 2 1 2 1 N N V V = และ 2 1 100 P x P = เมื่อ P = IV = I2R = R v 2 *คือสูตรส าคัญที่ต้องจ า(ใหน้อ้งไฮไลดท์บัลงไปเลยนะจะไดจ้า แม่นๆ)
84 1. ไดอะแกรมต่อไปนี้รูปใดไม่สามารถใช้แทนสนามแม่เหล็ก 2 แท่งได้ 1. 2. 3. 4. 2. จากการทดลองโดยใช้ผงตะไบเหล็กหาเส้นแรงแม่เหล็ก เราจะทราบ 1. ค่าขนาดของสนามแม่เหล็ก 2. ทิศทางของสนามแม่เหล็ก 3. ตำแหน่งของจุดสะเทิน 4. ถูกทั้ง 1, 2 และ 3 3. บริเวณใดบนพื้นโลกที่มีความเข้มของสนามแม่เหล็กตามแนวราบมากที่สุด 1. แถบทวีปยุโรป 2. แถบเส้นศูนย์สูตร 3. แถบขั้วโลกเหนือ 4. แถบขั้วโลกใต้ 4. สนามแม่เหล็ก คือ 1. บริเวณที่มีแรงกระทำต่อเข็มทิศที่วางอยู่ในบริเวณนั้น 2. บริเวณที่มีแรงกระทำต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่ผ่านในบริเวณนั้น ทำให้แนวการเคลื่อนที่ของประจุ ไฟฟ้าเบนไปจากเดิม 3. จำนวนเส้นแรงแม่เหล็กต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่เส้นแรงแม่เหล็กตั้งฉากได้นั้น 4. ข้อ 1. ข้อ 2. และ ข้อ 3. 5. โปรตอนจากดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ลงหาผิวโลกในแนวดิ่งบริเวณเส้นศูนย์สูตรของโลกซึ่งมีสนามแม่เหล็กโลกขนานกับผิว โลก โปรตอนจะเบนไปทางทิศใด 1. ทิศเหนือ 2. ทิศตะวันตก 3. ทิศใต้ 4. ทิศตะวันออก 6. สิ่งต่อไปนี้ อะไรบ้างที่มีผลต่อทิศทางของแรงที่กระทำต่ออนุภาคมีประจุที่วิ่งในแนวตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก .........ทิศทางของสนามแม่เหล็ก ..........ขนาดของประจุ ..........ขนาดของสนามแม่เหล็ก ..........ชนิดของประจุ โจทย์เพิ่มเติม: แม่เหล็กไฟฟ้า
85 แม่เหล็กไฟฟ้ า 7. อนุภาคแอลฟาและอนุภาคบีตาเคลื่อนที่เข้าไปในแนว ขนานกับสนามแม่เหล็ก B ที่มีค่าสม่ำเสมอดังรูป การเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กของอนุภาคทั้งสองจะเป็นอย่างไร 1. เป็นเส้นตรง 2. เป็นวงกลม โดยวิ่งวนคนละทางกัน 3. เป็นวงกลม โดยวิ่งวนทางเดียวกัน 4. เป็นรูปเกลียว 8.ขดลวดของมอเตอร์ไฟฟ้ามีพื้นที่หน้าตัด 0.4 m2 วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก 2 เทสลา โดยมีแนวระนาบของขดลวด ทำมุม 30 กับสนามแม่เหล็กดังรูป จงคำนวณว่าฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดเท่ากับเท่าไร 9. สนามแม่เหล็กขนาด 1 เทสลา จงหาฟลั๊กแม่เหล็กที่ผ่านระนาบของขดลวด 10 ตารางเซนติเมตร ขณะ ระนาบของขดลวดหมุนทำมุม 0 องศา และ 90 องศา กับสนามแม่เหล็ก (ตอบ 0, −Wb) 10. อนุภาคมีประจุไฟฟ้า +3.2 × 10−19 คูลอมบ์ เคลื่อนที่เข้าไปในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กขนาด 1.2 เทสลา ด้วยความเร็ว 2.5 × 105 เมตรต่อวินาที ในทิศทางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก จงหาขนาดของแรง แม่เหล็กที่กระทำต่ออนุภาคนี้ (ตอบ. × −N) 11. อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 5 × 105 เมตรต่อวินาที ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ ถูกแรง กระทำ 4 × 10−6 นิวตัน จงหาขนาดของสนามแม่เหล็ก (ตอบ × ) 1. 1.0 Weber 2. 0.8 Weber 3. 0.6 Weber 4. 0.4 Weber
86 12. อนุภาคมีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 2 × 106 เมตรต่อวินาทีในทิศทางตั้งฉากกับ สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอขนาด 5 × 10−2 เทสลา และมีแรงขนาด 4.8 × 10−14 นิวตัน กระทำต่อ อนุภาค จงหาประจุไฟฟ้าของอนุภาค (ตอบ . × −) 13. อิเล็กตรอนตัวหนึ่งถูกทำให้เคลื่อนที่จากหยุดนิ่งด้วยความต่างศักย์ 2.84 × 10−2 โวลต์ เข้าไปใน สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอขนาด 4 เทสลา โดยมีทิศทางการเคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก จะมีแรง กระทำกับอิเล็กตรอนเท่าใด (ตอบ . × −N) 14. อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า +q มวล m เคลื่อนที่ในแนวระดับในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กดังรูป อนุภาคจะ มีการเคลื่อนที่อย่างไร(O-NET'51) 1. โค้งขึ้น 2. โค้งลง 3. โค้งออกมาจากกระดาษ 4. โค้งเข้าไปในกระดาษ 15. บริเวณพื้นที่สี่เหลี่ยม ABCD เป็นบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอซึ่งมีทิศพุ่งออกตั้งฉากกับกระดานดัง รูป ข้อใดต่อไปนี้ที่จะทำให้อนุภาคโปรตอนเคลื่อนที่เบนเข้าหาด้าน AB ได้ 1. ยิงอนุภาคโปรตอนเข้าไปในบริเวณ จากทางด้าน AD ในทิศตั้งฉากกับเส้น AD 2. ยิงอนุภาคโปรตอนเข้าไปในบริเวณ จากทางด้าน BC ในทิศตั้งฉากกับเส้น BC 3. ยิงอนุภาคโปรตอนเข้าไปในบริเวณ จากทางด้าน AD ในทิศขนานกับเส้น AD 4. ยิงอนุภาคโปรตอนเข้าไปในบริเวณ จากทางด้าน BC ในทิศขนานกับเส้น DB
87 แม่เหล็กไฟฟ้ า 16. ขดลวด 20 รอบ มีพื้นที่ 800 ตารางเซนติเมตร มีกระแสไฟฟ้าผ่าน 0.5 แอมแปร์ และระนาบของขดลวด ขนานกับสนามแม่เหล็กที่มีขนาด 0.3 เทสลา โมเมนต์ของแรงคู่ควบที่กระทำต่อขดลวดมีค่าเท่าใด (ตอบ . Nm) 17. ขดลวดสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีพื้นที่ 120 ตารางเซนติเมตร จำนวน 40 รอบ มีกระแสไฟฟ้าผ่าน 2 แอมแปร์ และอยู่ ในสนามแม่เหล็ก 0.25 เทสลา โดยระนาบของขดลวดทำมุม 0 องศากับสนามแม่เหล็ก จงหาโมเมนต์ของแรง คู่ควบที่กระทำต่อขดลวด (ตอบ . Nm) 18. ลวดความยาว 3 เซนติเมตร วางตัวในแนวตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กขนาด 0.4 เทสลา ถ้าลวดตัวนำมี กระแสไฟฟ้าผ่าน 5 แอมแปร์ แรงที่กระทำต่อเส้นลวดตัวนำมีค่าเท่าใด (ตอบ × −N) 19. ตัวนำรูปทรงกระบอกอันหนึ่ง มีความสูง h วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก ซึ่งมีความเข้มของสนามแม่เหล็กเท่ากับ B และสนามนี้ชี้ขึ้นขนานกับแกนของทรงกระบอก ที่ผิวของทรงกระบอกนี้มีสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ มีI ไหล วนรอบแกนของทรงกระบอกดังรูป จงหาค่าความดันที่ผิวทรงกระบอกอันเนื่องมาจากกระแสนี้ในสนามแม่เหล็ก (ตอบ h ) 20. โปรตอนจากดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ลงหาผิวโลกในแนวดิ่งบริเวณเส้นศูนย์สูตรของโลก ซึ่งมีสนามแม่เหล็กโลก ขนานกับผิวโลก โปรตอนจะเบนไปทางทิศใด 1.ทิศเหนือ 2. ทิศตะวันตก 3. ทิศใต้ 4. ทิศตะวันออก ℎ ⃑
88 21. อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าหลายอนุภาควิ่งผ่านบริเวณที่มีสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก โดยทิศที่วิ่งตั้งฉาก กับสนามทั้งสอง อนุภาคที่วิ่งไปโดยไม่เบนออกจากแนวเดิม จะมีปริมาณใดเท่าใด 1.ประจุ 2. ความเร็ว 3. มวล 4.อัตราส่วนประจุต่อมวล 22.อนุภาคโปรตอนในรังสีคอสมิกพุ่งเข้าหาโลกด้วยความเร็ว 1.6108 เมตรต่อวินาที ในทิศทางที่ตั้งฉากกับเส้น แรงแม่เหล็กโลก และถูกเบี่ยงเบนเคลื่อนที่เป็นวงกลมรัศมี 3.34104 กิโลเมตร รอบโลกขนาดของ สนามแม่เหล็กโลกที่ระดับความสูงนี้จะมีค่ากี่เทสลา กำหนดให้โปรตอนมีมวล 1.6710-27 กิโลกรัม และประจุ 1.610-19 คูลอมบ์ (ไม่ต้องคิดแรงโน้มถ่วงของโลก) 1. 0.510-7 2. 0.510-4 3. 2.0104 4. 2.0107 23. ผลักโครงลวดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า PQRS ซึ่งมีขนาดดังระบุในรูป เข้าหาลวดตรงและยาวมาก AB ที่มี กระแสไฟฟ้าผ่านโดยให้ด้าน PQ ขนานกับ AB ตลอดเวลา ขณะที่ PQ ห่างจาก AB เท่ากับ 1.0 เซนติเมตร สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำโดย AB ที่ลวด PQ และ RS เป็น 5.0 × 10-3 และ 1.0 × 10-3 เทสลา ตามลำดับ ถ้า ขณะนั้นมีแรงแม่เหล็กกระทำต่อโครงลวดเท่ากับ 2.6 × 10-3 นิวตัน จงหาขนาดของกระแสไฟฟ้าในลวด PQRS ในหน่วยแอมแปร์ (ตอบ 6.5 A)
89 แม่เหล็กไฟฟ้ า 24. เมื่อนำขดลวดตัวนำไฟฟ้าเคลื่อนที่ตัดสนามแม่เหล็กโดยผ่านจากด้านซ้ายไปขวาดังรูป กระแสไฟฟ้าในขดลวด จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร 1. เกิดกระแสไฟฟ้าวนตามเข็มนาฬิกาขณะเข้าสู่สนามแม่เหล็กและกระแสทวนเข็มนาฬิกาขณะออกจาก สนามแม่เหล็ก 2. เกิดกระแสไฟฟ้าวนทวนเข็มนาฬิกาขณะเข้าสู่สนามแม่เหล็กและกระแสตามเข็มนาฬิกาขณะออกจาก สนามแม่เหล็ก 3. เกิดกระแสไฟฟ้าวนตามเข็มนาฬิกาขณะเข้าสู่สนามแม่เหล็กจนพ้นจากสนามแม่เหล็ก 4. เกิดกระแสไฟฟ้าวนทวนเข็มนาฬิกาขณะเข้าสู่สนามแม่เหล็กจนพ้นจากสนามแม่เหล็ก 25.ถ้าเลื่อนแท่งแม่เหล็กM ไปทางขวามือดังรูป กระแสไฟฟ้าที่ผ่านความต้านทาน R ในวงจรทั้งสองเป็นตามข้อใด 1. ในวงจร ก) กระแสมีทิศจาก B ไป A และในวงจร ข) กระแสมีทิศจาก D ไป C 2. ในวงจร ก) กระแสมีทิศจาก A ไป B และในวงจร ข) กระแสมีทิศจาก D ไป C 3. ในวงจร ก) กระแสมีทิศจาก B ไป A และในวงจร ข) กระแสมีทิศจาก C ไป D 4. ในวงจร ก) กระแสมีทิศจาก A ไป B และในวงจร ข) กระแสมีทิศจาก C ไป D 26. เมื่อสับสวิตท์S ให้ครบวงจร จะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร B ในทิศใด (A-NET’51)
90 1.ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล 2.กระแสไฟฟ้าไหลในทิศ R ไป P ไป Q 3.กระแสไฟฟ้าไหลในทิศ Q ไป P ไป R 4.กระแสไฟฟ้าไหลในทิศ Q ไป P ไป R แล้วกลับ ทิศเป็น R ไป P ไป Q 27. ทันทีที่สับสวิตซ์ S ที่เชื่อมต่อกับลวดตัวนำ A จะเกิดอะไรขึ้นบนลวดตัวนำ B 1. ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง 2. ลวด B ถูกดูดเข้าหาลวด A 3. เกิดกระแสบนลวด B ในทิศทวนเข็มนาฬิกา 4. ไม่มีข้อใดถูก 28. ตามรูป ถ้า 10 2 1 = N N จงหาค่ากระแสไฟฟ้า I ในวงจรปฐมภูมิ(ตอบในหน่วยแอมแปร์) ตอบ 0.2 A 29. หม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งใช้ไฟฟ้า 110 โวลต์ มีขดลวดปฐมภูมิ 80 รอบ ถ้าต้องการให้หม้อแปลงนี้สามารถจ่าย ไฟฟ้าได้ 2,200 โวลต์ ขดลวดทุติยภูมิต้องมีจำนวนรอบเท่าไร 1. 8,000 รอบ 2. 1,600 รอบ 3. 2,400 รอบ 4. 3,200 รอบ
91 แม่เหล็กไฟฟ้ า 30.หม้อแปลงไฟลงจาก 20,000 โวลต์ เป็น 220 โวลต์ เกิดกำลังในขดลวดทุติยภูมิ 5.4 กิโลวัตต์ หม้อแปลงมี ประสิทธิภาพร้อยละ 90 กระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวดปฐมภูมิมีค่าเท่าใด 1. 0.24 A 2. 0.27 A 3. 0.30 A 4. 0.54 A
92