ใส่ความเห็น

กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก

  Hans Christian Oersted

1. สนามแม่เหล็กของลวดตัวนำตรง

    ฮานส์ เออร์สเตต นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ได้ทำการทดลองได้ทำการทดลองหาความสัมพันธ์ระหว่าง
ไฟฟ้ากับแม่เหล็ก พบว่า มีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน

รูปที่ 16 สนามแม่เหล็ก เกิดขึ้นรอบตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน [17]

** ถ้าเส้นลวดยาวมาก สนาม B ที่ระยะห่าง r จากเส้นลวดตรงคือ

** ทิศทางของสนามแม่เหล็ก B ในเส้นลวดตรงหาได้จากกฎมือขวา

รูปที่ 17 ทิศทางของสนามแม่เหล็ก B ในเส้นลวดตรงหาได้จากกฎมือขวา [18]

– หัวแม่มือ แทนทิศของ กระแสไฟฟ้า I
– ปลายนิ้วทั้ง 4 กำรอบลวดตัวนำ เป็นทิศของสนามแม่เหล็ก B
** การหาขั้วแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไหลในขดลวดโซลินอยด์ จะหาได้จากการใช้มือขวากำให้นิ้วทั้งสี่วนตามทิศที่กระแสไหล นิ้วหัวแม่มือ จะชี้ไปทางด้านขั้ว N ของแม่เหล็กที่เกิดขึ้น
** ทิศของสนามแม่เหล็ก B จะขึ้นอยู่กับทิศของกระแสไฟฟ้า I

    ถ้าผ่านกระแสไฟฟ้าไปในลวดตัวนำที่ถูกดัดเป็นวงกลม จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบๆลวดตัวนำนั้นการหาทิศ
ของสนามแม่เหล็กยังคงใช้กฎมือขวา โดยการกำลวดตัวนำแต่ละส่วน จะได้ทิศของสนามแม่เหล็กดังรูป 18ก
นอกจากนี้ยังอาจใช้วิธีกำมือขวาวางบนระนาบของลวดตัวนำ โดยให้นิ้วทั้งสี่วนตามทิศของกระแสไฟฟ้า
นิ้วหัวแม่มือจะชี้ไปตามทิศของสนามแม่เหล็ก ดังรูป 18ข จะเห็นว่าทิศของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนำวงกลม
มีลักษณะคล้ายกับสนามแม่เหล็กของแท่งแม่เหล็ก ดังรูป 19

ก                                                           ข

รูปที่ 18 ทิศของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนำวงกลม [10]

รูปที่ 19 ทิศของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนำวงกลม [10]

2. สนามแม่เหล็กของโซเลนอยด์ 
เมื่อนำลวดตัวนำที่มีฉนวนหุ้มมาขดเป็นวงกลมหลายๆวง เรียงซ้อนกันเป็นรูปทรงกระบอก ขดลวดที่ได้นี้
เรียกว่า โซเลนอยด์ (solenoid) เมื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านโซเลนอยด์จะมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้น การหาทิศของ
สนามแม่เหล็กใช้วิธีการกำมือขวาแบบเดียวกับการหาทิศของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนำวงกลม ปลายขดลวดด้านที่สนามแม่เหล็กพุ่งออกจะเป็นขั้วเหนือ และอีกปลายหนึ่งซึ่งสนามแม่เหล็กพุ่งเข้าจะเป็นขั้วใต้ ดังรูป

รูปที่ 20 สนามแม่เหล็กของโซเลนอยด์ [10]

      สนามแม่เหล็กที่เกิดจากโซเลนอยด์มีค่าสูงสุดที่บริเวณแกนกลางของโซเลนอยด์และขนาดของ
สนามแม่เหล็กนี้ จะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่ม หรือจำนวนรอบของขดลวดเพิ่ม
ถ้าใส่แท่งเหล็กอ่อนไว้ที่แกนกลางของโซเลนอยด์ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านโซเลนอยด์ แท่งเหล็กอ่อน
จะมีสมบัติเป็นแม่เหล็ก แม่เหล็กที่เกิดจากวิธีนี้เรียกว่า แม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnet) สนามแม่เหล็ก
ของแม่เหล็กไฟฟ้าจะเพิ่ม เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มและจำนวนรอบต่อความยาวของขดลวดเพิ่ม แต่เมื่อไม่มี
กระแสไฟฟ้า แท่งเหล็กอ่อนจะหมดสภาพแม่เหล็กทันที

รูปที่ 21 สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กไฟฟ้าแท่งเหล็กอ่อน [10]

หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้านี้ถูกนำไปประยุกต์สร้างอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น สวิตช์อัตโนมัติ สวิตช์รีเลย์ เป็นต้น

รูปที่ 22 การประยุกต์หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า [10]

3. สนามแม่เหล็กของทอรอยด์
เมื่อนำลวดตัวนำที่มีฉนวนหุ้มมาขดเป็นวงกลมหลายๆรอบเรียงกันเป็นรูปทรงกระบอกแล้วขด เป็นวงกลม
ขดลวดที่ได้นี้เรียกว่า ทอรอยด์ (toroid) เมื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านจะเกิดสนามแม่เหล็กภายใน ทอรอยด์

รูปที่ 23 สนามแม่เหล็กภายในทอรอยด์ [10]

ซึ่งหาทิศของสนามได้ด้วยการกำมือขวารอบแกนของทอรอยด์ ให้นิ้วทั้งสี่วนตามทิศของกระแสไฟฟ้า นิ้วหัวแม่มือจะชี้ทิศของสนามแม่เหล็ก ดังรูป สนามแม่เหล็กภายในทอรอยด์มีค่าไม่สม่ำเสมอ โดยสนามแม่เหล็กที่ขอบด้านในมีค่าสูงกว่าสนามแม่เหล็กที่ขอบด้านนอก
ปัจจุบันมีการนำหลักการของทอรอยด์ ไปสร้างสนามแม่เหล็กในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ขั้นสูง เช่น ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน (fusion nuclear reaction) ที่เรียกว่า โทคามัค (tokamak) คาดว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันจะเป็นแหล่งผลิตพลังงานไฟฟ้าที่สำคัญในอนาคต

รูปที่ 24 เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันโทคามัค [10]

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

%d bloggers like this: