สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

1

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF) 11.1 ความเป็ นมาเรื่องสนามแม่ เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าทีไหลผ่านเส้ นลวดจะทาให้ เกิดสนามแม่เหล็กรอบๆเส้ น ลวด ลักษณะของสนามแม่เหล็กขึ ้นอยูก่ บั รูปร่างของเส้ นลวดและกระแสไฟฟ้าที่ ไหลผ่าน สนามแม่เหล็กทีเกิดขึ ้นนี ้เรี ยกว่า แม่เหล็กไฟฟ้า ซึง่ ใช้ สร้ างแม่เหล็กที่มี กาลังสูง และใช้ สาหรับทาให้ เกิดการเคลื่อนที โดยกระแสไฟฟ้าแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnets) หมายถึง อานาจแม่เหล็กทีjเกิดจากการทีjกระแสไฟฟ้าไหล ผ่านในวัตถุตวั นาหมายความว่าถ้ าปล่อยให้ กระแสไฟฟ้าไหลในวัตถุตวั นาจะทา ให้ เกิดสนามแม่เหล็กรอบ ๆ ตัวนานัน้ เมี่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้ นลวดตัวนา จะเกิดเส้ นแรงแม่เหล็กขึน้ รอบๆเส้ นลวดตัวนานัน้ แต่อา นาแม่เหล็กที่เกิดขึ ้นมีเพียงจานวนเล็กน้ อย ซึง่ ไม่สามารถนาไปใช้ ประโยชน์ได้ การจะเพิ่มความเข้ มของ สนามแม่เหล็ก ทาได้ โดยการนาเส้ นลวดตัวนามาพันเป็ นขดลวด เส้ นแรงแม่เหล็กที_เกิดในแต่ละส่วนของ เส้ นลวดตัวนาจะเสริมอานาจกัน ทาให้ มีความเข็มของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ ้น การค้ นพบแม่ เหล็กไฟฟ้า ปี ค.ส 1820 ฮันส์ คริ สเตียน เออร์ สเตด (Hans Christian Oersted) ศาสตราจารย์ทางปรัชญาธรรมชาติใน กรุ งโคเปนเฮเกน ประเทศเดนมาร์ ก ค้ นพบความสัมพันธ์ ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็กในตอนท้ ายของชัว่ โมงการบรรยาย วิ ช าไฟฟ้ าและแม่ เ หล็ ก เขาวางเข็ ม ทิ ศ ไว้ ใ กล้ เ ส้ น ลวดที่ มี กระแสไฟฟ้า ปรากฏว่าเข็มทิศชี.ไปทิศทางใหม่ เมื่อเข็มทิศเข้ า ไปใกล้ เส้ นลวด จะมีทอร์ กกระทาต่อเข็มทิศมากขึน้ เขาพบว่า สนามแม่เ หล็ก มาจากเส้ น ลวดที่ มี ก ระแสไฟฟ้ าไหลนั่ น เอง ดังนันเขาจึ ้ งเริ่ มหาเส้ นแรงแม่เหล็ก พบว่าเส้ นแรงแม่เหล็กmที่ เกิดขึ ้นเป็ นวงกลมรอบเส้ นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหล

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

รูป เออร์ สเตดค้ นพบว่ากระแสที่ไหลในขดลวดมีแรงกระทาต่อแม่เหล็กหรื ออธิบายใหม่ได้ วา่ ประจุ ที่เคลือ่ นที่ทาให้ เกิดสนามแม่เหล็ก

เส้ นแรงแม่ เหล็ก

เส้ นแรงแม่ เหล็กของแท่ งแม่ เหล็ก เมื่อนากระดาษแข็งวางบนแท่งแม่เหล็กโรยเศษผงเหล็กละเอียดบนกระดาษแล้ วค่อยๆเคาะด้ วย นิ ้วเบาๆ ผงเหล็กจะเรี ยงตัวตามเส้ นแรงแม่เหล็กจากขัว้ N ไปขัว้ S อย่างสวยงามดังรูปด้ านบน โดยในที่ที่ มีเส้ นแรงแม่เหล็ก เราเรี ยกว่ามี สนามแม่ เหล็ก

เส้ นแรงแม่ เหล็กรอบตัวนา

2

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

รูปด้ านบนแสดงเส้ นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ ้นรอบตัวนาที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ซึง่ มีลกั ษณะเป็ น รูปวงกลม โดยเส้ นแรงแม่เหล็กมีทิศทางไปในทิศของการขันสกรูเกลียวขวาเมื่อกระแสมีทิศทางพุ่งเข้ าและ จะไปในทิศการขันสกรูเกลียวซ้ ายเมื่อกระแสพุง่ ออก

11.2 ความเข้ มของสนามแม่ เหล็กไฟฟ้า จะขึน้ อยู่กับส่ วนประกอบต่ างๆ ดังนี ้ 11.2.1 จานวน รอบของการพันเส้ นลวดตัวนา การพันจานวนรอบของเส้ นลวดตัวนามากเกิด สนามแม่เหล็กมาก ในทางกลับกันถ้ าพันจานวนรอบน้ อยการเกิดสนามแม่เหล็กก็น้อยตามไปด้ วย 11.2.2 ปริมาณ การไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านเส้ นลวดตัวนา กระไฟฟ้าไหลผ่านมากสนา ม แม่เหล็กเกิดขึ ้นมาก และถ้ ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านน้ อยสนามแม่เหล็กเกิดน้ อย 11.2.3 ชนิด ของวัสดุที่ใช้ ทาแกนของแท่งแม่เหล็กไฟฟ้า วัสดุตา่ งชนิดกันจะให้ ความเข็มของ สนามแม่เหล็กต่างกัน เช่น แกนอากาศจะให้ ความเข็มของสนามแม่เหล็กน้ อยกว่าแกนที่ทาจากสารเฟอโร แมกเนติก (Ferromagnetic) หรื อ สารที่สามารถเกิดอานาจแม่เหล็กได้ เช่น เหล็ก เฟอร์ ไรท์ เป็ นต้ น สาร เหล่านี ้จะช่วยเสริมอานาจแม่เหล็กในขดลวดทาให้ มีความเข็มของสนามแม่เหล็ก มากขึ ้น 11.2.4 ขนาดของแกนแท่งแม่เหล็กไฟฟ้า แกนที่มีขนาดใหญ่จะให้ สนามแม่เหล็กมาก ส่วนแกนที่ มีขนาดเล็กจะให้ สนามแม่เหล็กน้ อย

3

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

11.3 การเคลือ่ นทีข่ องอนุภาคทีม่ ีประจุในสนามแม่ เหล็ก เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านบริ เวณที่มีสนามแม่เหล็ก จะมีแรงทางแม่เหล็กกระทาต่อ อนุภาคนันแรงกระท ้ านี ้เรี ยกว่าแรงลอเรนซ์ (Lorentz force) สามารถหาขนาดของแรงได้ จาก

รู ปที่ 11 อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ าในสนามแม่เหล็ก

ทิศทางของแรงที่กระทา เป็ นไปตามกฎมือขวาของสกรู (right hand screw rule) สาหรับประจุไฟฟ้าบวก

รูป กฎมือขวา

4

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

- นิ ้วหัวแม่มือ แทนทิศของ F - ปลายนิ ้วทังสี ้ ่ แทนทิศของ V - กาปลายนิ ้วทังสี ้ ่ตามทิศของ B หรือ ใช้ อีกวิธีหนึง่ ใช้ มือขวา

รูป ทิศของ F, Vและ B ตามกฎมือขวา - นิ ้วหัวแม่มือ แทนทิศของ F - นิ ้วชี ้ แทนทิศของ V - นิ ้วกลาง แทนทิศของ B ** ในกรณีที่เป็ นประจุไฟฟ้าลบเราก็จะต้ องกลับทิศทางไปอีก 180 องศา หรื อในทางตรงข้ ามกับผลที่ได้ จาก cross product นัน่ เอง เราอาจแยกพิจารณาการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในสนามแม่ เหล็กดังต่ อไปนี ้ 1. ถ้ าประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ตงั ้ ฉากกับสนามแม่ เหล็ก ( )

รูปการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก

5

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

แนวทางเดินของประจุไฟฟ้าจะเป็ นวงกลม โดยมีแรงแม่เหล็กเป็ นแรงสูศ่ นู ย์กลาง โดยทิศทางของ แรงแม่เหล็กเปลี่ยนตลอดเวลา ทาให้ ทิศทางของความเร็ วเปลี่ยนไปด้ วย จะเห็นได้ ว่าแรงที่เกิดจาก สนามแม่เหล็กมีคา่ สม่าเสมอ และมีทิศตังฉากกั ้ บความเร็ ว โดยแรงแม่เหล็กทาหน้ าที่เป็ นแรงสู่ศนู ย์กลาง จะได้ วา่ และรัศมี จึงสรุปได้ วา่ เมื่อประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ตงฉากกั ั้ บทิศทางของสนามแม่เหล็ก ประจุไฟฟ้าจะตีวงเป็ นวงกลม ด้ วยขนาดรัศมี

(ข้ อสังเกต r m)

ความเร็วเชิงมุม

2. ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่โดยทามุม กับสนามแม่ เหล็ก

รูป ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่โดยทามุม กับสนามแม่เหล็ก ก. ถ้ า เป็ น 0 องศา หรื อ 180 องศา แรงกระทาจะเป็ นศูนย์ ประจุจะเคลื่อนที่ทางเดิม ข. ถ้ า ไม่เท่ากับ 0 องศาหรื อ 180 องศา และไม่ใช่ 90 องศาทางเดินจะเป็ นรูปเกลียว รัศมีของเกลียว สามารถหาได้ จาก

6

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

3. ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านบริเวณที่มีสนามแม่ เหล็ก ในกรณีที่สนามแม่เหล็กมีบริ เวณไม่กว้ างมากนัก ประจุไฟฟ้าที่เข้ ามาในสนามแม่เหล็กก็ย่อมถูก แรงกระทาเป็ นส่วนโค้ งของวงกลม โดยแรงกระทามีทิศทางเปลี่ยนตลอดเวลา ความเร็ วเปลี่ยนแปลงโดย อัตราเร็วคงเดิม เมื่อพ้ นบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กแล้ วประจุจะเดินทางเป็ นเส้ นตรงด้ วยอัตรา เร็ วเท่ากับครัง้ แรก 4. ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามแม่ เหล็กและสนามไฟฟ้าโดยเวกเตอร์ ทงั ้ สามมีทศิ ตัง้ ฉากกัน ซึ่งประจุไฟฟ้าจะถูกทัง้ แรงไฟฟ้ าและแรงแม่เหล็กกระทา ทาให้ ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ ได้ โดยไม่ เบี่ยงเบนเลยแสดงว่า แรงแม่เหล็ก = แรงไฟฟ้า

ตัวอย่ างที่ 1 อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า +3.2 x 10-19 คูลอมบ์ เคลื่อนที่เข้ าไปในบริ เวณที่มีสนามแม่เหล็ก ขนาด 1.2 เทสลา ด้ วยความเร็ ว 2.5 X 105 เมตรต่อวินาที ในทิศตังฉากกั ้ บสนามแม่เหล็ก จงหาขนาดของ แรงแม่เหล็กที่กระทาต่ออนุภาคนี ้

7

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

ตัวอย่ างที่ 2 อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า เคลื่อนที่ด้วยความเร็ ว 2 X106 เมตรต่อวินาที ในทิศตังฉากกั ้ บ สนามแม่เหล็กสม่าเสมอขนาด 5.0 X 10-2 เทสลา และมีแรงขนาด 4.8 X 10-14 นิวตัน กระทาต่ออนุภาค จง หาประจุไฟฟ้าของอนุภาค

แรงกระทาต่ ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งเคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามแม่ เหล็ก เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เข้ าไปในสนามแม่เหล็ก ปรากฏว่าทิศทางของอนุภาคนี ้จะ เปลี่ยนไปจากเดิม แสดงว่ามีแรงเนื่องจากสนามแม่เหล็กกระทาต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้านี ้ ซึ่งหาความสัมพันธ์ ได้ จาก F = qvBsinθ เมื่อ

F คือ แรงที่กระทาต่อประจุ

q

มีหน่วยเป็ น นิวตัน ( N )

q คือ ประจุไฟฟ้าบนอนุภาคที่เคลื่อนที่ผา่ นสนามแม่เหล็ก มีหน่วยเป็ น คูลอมบ์ ( C ) v คือ ความเร็วของอนุภาค มีหน่วยเป็ น เมตรต่อวินาที ( m/s ) B คือ สนามแม่เหล็ก มีหน่วยเป็ น เทสลา ( T ) θ คือ มุมระหว่าง v กับ B เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก แบ่งแนวการเคลื่อนที่ได้ 3 ลักษณะดังนี ้ 1. เมื่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ตามทิศสนามแม่ เหล็กหรือสวนทางกลับสนามแม่ เหล็ก ( θ = 0° หรื อ θ = 180° ) จะไม่เกิดแรงกระทาต่ออนุภาคนี ้ ( F = 0 ) ทางเดินของอนุภาคเป็ น เส้ นตรงด้ วยความเร็วคงที่

8

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

2. เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ตงั ้ ฉากกับสนามแม่ เหล็ก (θ = 90° ) แรงกระทาจะมี ค่าสูงสุดและทิศของแรงที่กระทาต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจะมีทิศ ตังฉากกั ้ บกับทิศการเคลื่อนที่ ตลอดเวลาจึงมีผลให้ อนุภาคเคลื่อนที่เป็ นวงกลม หรื อส่วนหนึง่ ของวงกลมด้ วยอัตราเร็วคงที่ 3. เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ทามุม 0°<θ หรือ มุมใดๆ(นอกจากกรณี1และ2) กับ สนามแม่ เหล็ก จะ ได้ F = qvBsinθ โดยเกิดแรงที่กระทาต่ออนุภาคมีมมุ θ กับแนวการ เคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุเป็ นผลให้ การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุจะเป็ นเกลียว

11.4 กระแสไฟฟ้าที่ทาให้ เกิดสนามแม่ เหล็ก 1. สนามแม่ เหล็กของลวดตัวนาตรง ฮานส์ เออร์ สเตต นักวิทยาศาสตร์ ชาวเดนมาร์ ก ได้ ทาการทดลองได้ ทาการทดลองหาความสัมพันธ์ ระหว่างไฟฟ้ากับแม่เหล็ก พบว่า มีสนามแม่เหล็กเกิดขึ ้นรอบตัวนาที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน

รูป สนามแม่เหล็ก เกิดขึ ้นรอบตัวนาที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน ** ถ้ าเส้ นลวดยาวมาก สนาม B ที่ระยะห่าง r จากเส้ นลวดตรงคือ

** ทิศทางของสนามแม่เหล็ก B ในเส้ นลวดตรงหาได้ จากกฎมือขวา

9

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

รูป ทิศทางของสนามแม่เหล็ก B ในเส้ นลวดตรงหาได้ จากกฎมือขวา - หัวแม่มือ แทนทิศของ กระแสไฟฟ้า I - ปลายนิ ้วทัง้ 4 การอบลวดตัวนา เป็ นทิศของสนามแม่เหล็ก B ** การหาขัวแม่ ้ เหล็กที่เกิดจากกระแสไหลในขดลวดโซลินอยด์ จะหาได้ จากการใช้ มือขวากาให้ นิ ้วทังสี ้ ่วน ตามทิศที่กระแสไหล นิ ้วหัวแม่มือ จะชี ้ไปทางด้ านขัว้ N ของแม่เหล็กที่เกิดขึ ้น ** ทิศของสนามแม่เหล็ก B จะขึ ้นอยูก่ บั ทิศของกระแสไฟฟ้า I ถ้ าผ่านกระแสไฟฟ้าไปในลวดตัวนาที่ถกู ดัดเป็ นวงกลม จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบๆลวดตัวนานัน้ การหาทิศของสนามแม่เหล็กยังคงใช้ กฎมือขวา โดยการกาลวดตัวนาแต่ละส่วน จะได้ ทิศของ สนามแม่เหล็กดังรูป 18 (ก) นอกจากนี ้ยังอาจใช้ วิธีกามือขวาวางบนระนาบของลวดตัวนา โดยให้ นิ ้วทังสี ้ ่วนตามทิศของ กระแสไฟฟ้า นิ ้วหัวแม่มือจะชี ้ไปตามทิศของสนามแม่เหล็ก ดังรูป 18 (ข) จะเห็นว่าทิศของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนาวงกลมมีลกั ษณะคล้ ายกับสนามแม่เหล็กของแท่ง แม่เหล็ก ดังรูป 19

10

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

ก

ข

รูปที่ 18 ทิศของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนาวงกลม

รูปที่ 19 ทิศของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนาวงกลม 2. สนามแม่ เหล็กของโซเลนอยด์ เมื่อนาลวดตัวนาที่มีฉนวนหุ้มมาขดเป็ นวงกลมหลายๆวง เรี ยงซ้ อนกันเป็ นรูปทรงกระบอก ขดลวด ที่ได้ นี ้เรี ยกว่า โซเลนอยด์ (solenoid) เมื่อให้ กระแสไฟฟ้าผ่านโซเลนอยด์จะมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ ้น การหา ทิศของสนามแม่เหล็กใช้ วิธีการกามือขวาแบบเดียวกับการหาทิศของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนาวงกลม ปลายขดลวดด้ านที่สนามแม่เหล็กพุง่ ออกจะเป็ นขัวเหนื ้ อ และอีกปลายหนึ่งซึง่ สนามแม่เหล็กพุ่งเข้ าจะเป็ น ขัวใต้ ้ ดังรูป

11

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

รูปที่ 20 สนามแม่เหล็กของโซเลนอยด์ สนามแม่เหล็กที่เกิดจากโซเลนอยด์มีค่าสูงสุดที่บริ เวณแกนกลางของโซเลนอยด์และขนาดของ สนาม แม่ เ หล็ ก นี ้ จะ มี ค่ า เพิ่ ม ขึ น้ เ มื่ อกระแสไฟฟ้ าเพิ่ ม หรื อจ า นวน รอบของขดลว ดเพิ่ ม ถ้ าใส่แท่งเหล็กอ่อนไว้ ที่แกนกลางของโซเลนอยด์ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านโซเลนอยด์ แท่งเหล็กอ่อน จะมีสมบัติเป็ นแม่เหล็ก แม่เหล็กที่เกิดจากวิธีนี ้เรี ยกว่า แม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnet) สนามแม่เหล็ก ของแม่เหล็กไฟฟ้าจะเพิ่ม เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มและจานวนรอบต่อความยาวของขดลวดเพิ่ม แต่เมื่อไม่มี กระแสไฟฟ้า แท่งเหล็กอ่อนจะหมดสภาพแม่เหล็กทันที

รูป สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กไฟฟ้าแท่งเหล็กอ่อน หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้านี ้ถูกนาไปประยุกต์สร้ างอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น สวิตช์อตั โนมัติ สวิตช์รีเลย์ เป็ นต้ น

12

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

รูปการประยุกต์หลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า 3. สนามแม่ เหล็กของทอรอยด์ เมื่อนาลวดตัวนาที่มีฉนวนหุ้มมาขดเป็ นวงกลมหลายๆรอบเรี ยงกันเป็ นรูปทรงกระบอกแล้ วขด เป็ น วงกลมขดลวดที่ได้ นี ้เรี ยกว่า ทอรอยด์ (toroid) เมื่อให้ กระแสไฟฟ้าผ่านจะเกิดสนามแม่เหล็กภายใน ทอ รอยด์

รูปสนามแม่เหล็กภายในทอรอยด์ ซึ่งหาทิศของสนามได้ ด้ว ยการกามือขวารอบแกนของทอรอยด์ ให้ นิว้ ทัง้ สี่วนตามทิศของ กระแสไฟฟ้า นิ ้วหัวแม่มือจะชี ้ทิศของสนามแม่เหล็ก ดังรูป สนามแม่เหล็กภายในทอรอยด์มีคา่ ไม่สม่าเสมอ โดยสนามแม่เหล็กที่ขอบด้ านในมีคา่ สูงกว่าสนามแม่เหล็กที่ขอบด้ านนอกปั จจุบนั มีการนาหลักการของทอ รอยด์ ไปสร้ างสนามแม่เหล็กในห้ องปฏิบตั ิการวิทยาศาสตร์ ขนสู ั ้ ง เช่น ใช้ ในเครื่ องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ฟิวชัน (fusion nuclear reaction) ที่เรี ยกว่า โทคามัค (tokamak) คาดว่าเครื่ องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ฟิวชันจะเป็ น แหล่งผลิตพลังงานไฟฟ้าที่สาคัญในอนาคต

13

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

11.5 การเหนี่ยวนาแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Induction) พาราเดย์ และเฮนรี่ ค้น พบว่า กระแสไฟฟ้าสามารถสร้ างขึน้ ได้ โดยการเคลื่อนแม่เหล็กเข้ าออก ขดลวดดังรูปด้ านล่างซ้ าย อีกวิธีหนึง่ คือเคลื่อนขดลวดไปตัดกับสนามแม่เหล็ก ดังรูปด้ านล่างขวา ผลคือได้ ความต่างศักดิเ์ ท่ากันถ้ าอัตราเร็วในการเคลื่อนวัตถุเท่ากัน

การเหนี่ยวนาแม่ เหล็กไฟฟ้า ยิ่งขดลวดมีจานวนขดมากจะได้ ความต่างศักดิ์มากขึ ้น ถ้ าเพิ่มจานวนวงของขดลวดมากขึ ้นเท่าตัว ความต่างศักดิ์จะเพิ่มขึ ้นเท่าตัวด้ วย นัน่ หมายความว่าถ้ าเพิ่มจานวนขดลวดขึ ้น 10 เท่าก็จะมีความต่าง ศักดิ์เพิ่มขึ ้น 10 เท่า ดัง นันจะดู ้ เหมือนว่าเราสามารถสร้ างความต่างศักดิ์ได้ ไม่จากัดแต่ในความจริ ง แล้ ว ปั ญหาอยูท่ ี่การสร้ างแม่เหล็กขนาดใหญ่มาเหนี่ยวนากับขดลวดจานวนหลายรอบ นัน้

จานวนขดลวดมากขึน้ ความต่ างศักดิ์มากขึน้ เนื่องจากความต่างศักดิ์ทาให้ เกิดกระแสไฟฟ้า ยิ่งเราเคลื่อนมือเร็ วความต่างศักดิ์จะเพิ่มสูงขึ ้น และถ้ าเพิ่มจานวนรอบขดลวดจะมีความต่างศักดิ์สงู ขึ ้น ปรากฏการณ์ที่เหนี่ยวนาความต่างศักดิ์ด้วยการ เปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กในขดลวดอย่างนี ้เราเรี ยกว่าการเหนี่ยวนาแม่เหล็กไฟฟ้า

14

สนามแม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)

กฎของฟาราเดร์ (Faraday's Law) การเหนี่ ย วน าแม่ เ หล็ ก ไฟฟ้ าตามกฎของฟาราเดย์ ขึ น้ อยู่กับ จ านวนขดลวดและอัต ราการ เปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก กระแสขึน้ อยู่กับความต่างศักดิ์และความต้ านทานภายในขดลวด การ เหนี่ ยวนาแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่รอบตัวเรา เช่น สนามแม่เหล็กบนบัตร ATM ในวิทยุเทป รวมทัง้ คลื่อ แม่เหล็กไฟฟ้าที่เราใช้ ในการมองเห็นนัน่ คือแสง การสร้ างกาลังไฟฟ้า (Power Production) สิบห้ าปี หลังที่ไมเคิล ฟาราเดย์ ค้นพบการเหนี่ยวนาไฟฟ้า นิโคลา เทสลาสร้ างอุปกรณ์ ไฟฟ้า มากมาย และแสดงให้ โลกเห็นว่าเราสามารถใช้ ไฟฟ้าอานวยความสะดวกและจุดโลกให้ สว่างไสวได้

ไดนาโมกระแสสลับ

การเหนี่ยวนาภายใน

การเหนี่ยวนาของไดนาโมกระแสสลับ

*******************************************************************************************

15