สรุปเนื้อหาเรื่อง สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า คืออะไร
แม่เหล็ก เป็นสารที่สามารถดูด-ผลักกันเอง และสามารถดูดพวกสาร แม่เหล็กได้โดยการเหนี่ยวนำ โดยปกติจะมี 2 ขั้ว คือ ขั้วเหนือ และขั้วใต้
- แรงระหว่างขั้วเหนือกับขั้วเหนือ จะเกิด แรงผลัก
- แรงระหว่างขั้วใต้กับขั้วใต้ จะเกิด แรงผลัก
- แรงระหว่างขั้วใต้กับขั้วเหนือ จะเกิด แรงดูด
เมื่อนำแท่งแม่เหล็กแขวนให้วางตัวอยู่ในแนวระดับและสามารถหมุนได้อย่างอิสระแล้ว ขั้วเหนือของแท่งแม่เหล็กจะชี้ไปทางขั้วโลกเหนือ แสดงว่าที่ขั้วโลกเหนือจะมีสนามแม่เหล็กขั้วใต้ และที่ขั้วโลกใต้จะมีสนามแม่เหล็กขั้วเหนือ
สารแม่เหล็ก คือ สารที่เกิดแรงดูดกับแท่งแม่เหล็กได้ เช่น เข็มทิศ เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์
เส้นแรงแม่เหล็ก (Magnetic Line of Force) คือ เส้นที่แสดงทิศทางของแรงลัพธ์ที่แท่งแม่เหล็กทาต่อเข็มทิศหรือผงตะไบเหล็ก หรือเส้นที่แสดงทิศทางของสนามแม่เหล็กลัพธ์ที่จุดนั้นโดย
- เส้นแรงแม่เหล็กรอบ ๆ แท่งแม่เหล็ก จะมีลักษณะเป็นเส้นโค้ง 2 มิติ และพุ่งจากขั้วเหนือไปขั้วใต้ แต่ภายในแท่งแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กจะพุ่งจากขั้วใต้ไปขั้วเหนือ
- เส้นแรงแม่เหล็กโลกบนพื้นที่เล็ก ๆ จะมีลักษณะเป็นเส้นขนานกันพุ่งไปทางทิศเหนือภูมิศาสตร์
- เส้นแรงแม่เหล็กไม่ตัดกัน
- บริเวณใดที่ไม่มีเส้นแรงแม่เหล็กผ่านบริเวณนั้นจะไม่มีสนามแม่เหล็ก และเรียกจุดนั้นว่า จุดสะเทิน (Neutural Point) ซึ่งแบ่งได้เป็น
- จุดสะเทินที่เกิดจากแท่งแม่เหล็ก โดยไม่คำนึงถึงสนามแม่เหล็กโลก
- จุดสะเทินที่เกิดจากแท่งแม่เหล็ก โดยมีสนามแม่เหล็กโลกมาเกี่ยวข้อง
สนามแม่เหล็ก หรือ Magnetic Field คือ บริเวณที่แท่งแม่เหล็กส่งแรงไปถึงสารแม่เหล็ก และประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ (ไม่มีผลต่อประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่ง) ตรวจสอบได้ด้วยผงตะไบเหล็ก หรือเข็มทิศ
สิ่งที่ควรรู้
- ภายนอกแท่งเเม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กจะมีทิศพุ่งออกจากขั้วเหนือ (N) เเละพุ่งเข้าสู่ขั้วใต้ (S) เสมอ
- ภายในแท่งเเม่เหล็ก เส้นแรงเเม่เหล็กจะมีทิศจากขั้ว S พุ่งเข้าสู่ขั้ว N เสมอ
- Flux แม่เหล็ก คือ จำนวนเส้นแรงแม่เหล็ก ใกล้แท่งแม่เหล็กจะมี Flux แม่เหล็กมาก แต่หากห่างแท่งแม่เหล็กจะมี Flux แม่เหล็กน้อย
- สนามแม่เหล็กสม่าเสมอ คือ การที่มีเส้นสนามแม่เหล็ก เป็นเส้นตรงขนานกัน มีทิศทาง เดียวกัน และมีค่าเท่ากันทุก ๆ ตำแหน่ง
สนามแม่เหล็กโลก
จากการสำรวจสนามแม่เหล็ก หรือเส้นแรงแม่เหล็กพบว่า โลกนั้น
ทำตัวเหมือนกับมีแท่งแม่เหล็กขนาดใหญ่อยู่ในใจกลางโลก ซึ่งเราเรียกว่า ” สนามแม่เหล็กโลก ”
แม่เหล็กโลกวางตัวโดยเอาขั้ว S อยู่ทางซีกโลกเหนือ และขั้ว N อยู่ทางซีกโลกใต้ แนวแกนของแม่เหล็กทำมุมประมาณ 17องศา กับแนวเหนือใต้ภูมิศาสตร์โลก
เนื่องจากขั้วแม่เหล็กชนิดเดียวกันจะผลักกัน และขั้วแม่เหล็กต่างชนิดกันจะดูดกัน ดังนั้น เข็มทิศซึ่งเป็นแม่เหล็กเมื่อวางไว้ในสนามแม่เหล็กโลก เข็มทิศจะต้องเอาขั้ว N ชี้ไปทางทิศเหนือ (เพราะขั้ว S
ของแม่เหล็กโลกอยู่ทางเหนือ) และเอาขั้ว S ชี้ไปทางใต้ ( เพราะขั้ว N ของแม่เหล็กโลกอยู่ทางใต้) เสมอ
สนามไฟฟ้า (Electric field)
ชนิดของประจุมี 2 แบบ คือ ประจุบวก และประจุลบ
- ประจุบวก คือ จานวนโปรตอนมากกว่าจานวนอิเล็กตรอน (p > e)
- ประจุลบ คือ จานวนอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน (e > p)
หมายเหตุ วัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้า คือ มีโปรตอนเท่ากับจานวนอิเล็กตรอน (p = e)
ข้อควรรู้
- ประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันจะผลักกัน ประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันจะดูดกัน
- แรงดูดหรือแรงผลักนั้นเป็นแรงผลักนั้นเป็นแรงต่างกระทาร่วมกัน ตามกฎข้อที่ 3 ของนิวตัน
- วัตถุที่มีประจุไฟฟ้าจะดูดวัตถุที่เป็นกลางเสมอ
สนามไฟฟ้า (E) คือ แรงที่กระทำต่อประจุทดสอบหนึ่งหน่วยซึ่งวางไว้ที่ตำแหน่งใด ๆ เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็น นิวตันต่อคูลอมบ์
โดยทิศของแรง F จะเป็นทิศเดียวกับสนามไฟฟ้า E เมื่อ q เป็นประจุบวก แต่ทิศของแรง F จะเป็นทิศตรงข้ามกับสนามไฟฟ้า E เมื่อ q เป็นประจุลบ
เส้นแรงไฟฟ้า ต้องมีคุณสมบัติ ดังนี้
- ประจุบวกเส้นแรงไฟฟ้าพุ่งออก
- ประจุลบเส้นแรงไฟฟ้าพุ่งเข้า
- มีทั้งประจุบวกและลบเส้นแรงไฟฟ้าจะพุ่งจากบวกไปลบ
- เส้นแรงไฟฟ้าจะไปหยุดนิ่งที่ผิวของตัวนาทรงกลมไม่พุ่งเข้าไปข้างใน
แรงในสนามไฟฟ้า
ในบริเวณสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ ถ้ามีประจุไฟฟ้าอยู่ในบริเวณ จะเกิดแรงกระทาบนประจุไฟฟ้า ทำให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในสนามไฟฟ้า
ตัวอย่างข้อสอบ สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า
1. สนามแม่เหล็กที่เกิดจากแท่งแม่เหล็กมีคุณสมบัติ
1. เป็นปริมาณเวกเตอร์
2. มีความเข้มสม่าเสมอทุก ๆ จุด
3. มีทิศจากขั้วใต้ไปยังขั้วเหนือผ่านภายในแท่ง
4. มีแรงกระทาต่อสารแม่เหล็กที่วางในบริเวณนั้น
คำตอบที่ถูกต้องคือข้อใด
ก. ข้อ 1 , 2 และ 3
ข. ข้อ 1 , 2 และ 4
ค. ข้อ 1 , 3 และ 4
ง. ข้อ 2 , 3 และ 4
2. สนามแม่เหล็กจะไม่มีผลต่อข้อใด
ก. ประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่ง
ข. ประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่
ค. แม่เหล็กถาวรที่อยู่นิ่ง
ง. แม่เหล็กถาวรที่เคลื่อนที่
3. ข้อความใดแสดงความหมายของ “จุดสะเทิน” ได้ถูกต้องที่สุด
ก. ตำแหน่งที่ไม่มีเส้นแรงแม่เหล็กผ่าน
ข. ตำแหน่งที่ไม่มีแรงกระทาต่อเข็มทิศ
ค. ตำแหน่งที่มีสนามแม่เหล็กมารวมกันแล้วเป็นศูนย์
ง. ตำแหน่งที่เข็มทิศจะวางตัวในแนวใดก็ได้
4. อนุภาคมีประจุไฟฟ้าบวกวิ่งตัดสนามแม่เหล็กโดยไม่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก แนวทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคนี้เป็นอย่างไร
ก. เส้นตรง
ข. วงกลม
ค. วงรี
ง. เกลียว
5. อะไรบ้างที่มีผลต่อทิศทางของแรงที่กระทาต่ออนุภาคมีประจุที่วิ่งในแนวตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก
ก. ทิศทางของสนามแม่เหล็ก
ข. ขนาดของประจุ
ค. ขนาดของสนามแม่เหล็ก
ง. ชนิดของประจุ
