สนามแม่เหล็ก คือบริเวณที่แม่เหล็กส่งแรงไปถึงสารแม่เหล็ก และประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ (ไม่มีผลต่อประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่ง) ตรวจสอบได้ด้วยผงตะไบเหล็ก หรือเข็มทิศ
เส้นแรงแม่เหล็ก คือเส้นสมมติที่แสดงทิศทางของแรงแม่เหล็กที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ เส้นแรงแม่เหล็กจะพุ่งออกจากขั้วเหนือแม่เหล็ก และพุ่งเข้าสู่ขั้วใต้แม่เหล็ก ภายนอกแท่งแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กจะมีลักษณะเป็นเส้นโค้ง 2 มิติ และพุ่งจากขั้วเหนือไปขั้วใต้ แต่ภายในแท่งแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กจะพุ่งจากขั้วใต้ไปขั้วเหนือ
สมบัติของสนามแม่เหล็ก
- สนามแม่เหล็กมีทิศทาง
- สนามแม่เหล็กมีค่าแปรตามระยะห่างจากแหล่งกำเนิด
- สนามแม่เหล็กมีค่าแปรตามทิศทางของกระแสไฟฟ้า
แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก
- แม่เหล็กถาวร
- กระแสไฟฟ้า
- สารแม่เหล็ก
แม่เหล็กถาวร คือวัตถุที่มีคุณสมบัติทำให้เกิดสนามแม่เหล็กได้เอง โดยไม่อาศัยกระแสไฟฟ้า เช่น แท่งแม่เหล็ก ดินเหนียวแม่เหล็ก ฯลฯ
กระแสไฟฟ้า ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบๆ เส้นลวดตัวนำ ทิศทางของสนามแม่เหล็กรอบๆ เส้นลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กำหนดโดยกฎมือขวา
สารแม่เหล็ก มีคุณสมบัติดูดติดกับแม่เหล็กถาวร สารแม่เหล็กที่พบบ่อย ได้แก่ เหล็ก นิเกิล โคบอลต์ ฯลฯ
แรงกระทำต่อประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก
เมื่อประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็ก จะเกิดการเหนี่ยวนำให้เกิดแรงกระทำต่อประจุไฟฟ้านั้น แรงกระทำต่อประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก ขึ้นอยู่กับขนาดของประจุไฟฟ้า ความเร็วของประจุไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก
สูตรการคำนวณสนามแม่เหล็ก
- สนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กถาวร
1 | B = μ0 * m / 4π * r^2 |
- สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า
1 | B = μ0 * I / 2π * r |
- สนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
1 | B = μ0 * NI / 2π * r |
การนำความรู้เรื่องสนามแม่เหล็กไปประยุกต์ใช้
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
- มอเตอร์ไฟฟ้า
- เข็มทิศ
- เครื่องวัดสนามแม่เหล็ก
- เครื่องตรวจจับโลหะ
- ลำโพง
- ไมโครโฟน
- ไดนาโม
- เครื่องเร่งอนุภาค
ตัวอย่างข้อสอบ
- สนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กถาวรมีทิศทางอย่างไร
ตอบ สนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กถาวรจะพุ่งออกจากขั้วเหนือแม่เหล็ก และพุ่งเข้าสู่ขั้วใต้แม่เหล็ก
- แรงกระทำต่อประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กมีทิศทางอย่างไร
ตอบ แรงกระทำต่อประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็กจะตั้งฉากกับทิศทางของสนามแม่เหล็กและความเร็วของประจุไฟฟ้า
- เส้นแรงแม่เหล็กรอบๆ เส้นลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมีทิศทางอย่างไร
ตอบ เส้นแรงแม่เหล็กรอบๆ เส้นลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะวนเวียนเป็นวงกลมรอบๆ เส้นลวดตัวนำ โดยทิศทางของเส้นแรงแม่เหล็กรอบๆ เส้นลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กำหนดโดยกฎมือขวา
- สนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมีทิศทางอย่างไร
ตอบ สนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะอยู่ที่แกนของขดลวด โดยทิศทางของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กำหนดโดยกฎมือขวา
- แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กที่พบบ่อยคืออะไร
ตอบ แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กที่พบบ่อย ได้แก่ แม่เหล็กถาวร กระแสไฟฟ้า และสารแม่เหล็ก