สนามแม่เหล็ก - geocities.ws · 2014-12-11 ·...

35
สนามแม่เหล็ก Magnetic Fields

Upload: others

Post on 26-Mar-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

สนามแม่เหลก็MagneticFields

Page 2: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

• แม่เหลก็จะมี 2 ขั้วเสมอ• โลกเป็นแม่เหลก็ถาวรขนาดใหญ่

สนามแม่เหลก็MagneticFields

Page 3: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

สนามแม่เหลก็MagneticFields

Page 4: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

• We can represent the magnetic field ( ) by means of drawings with magnetic field lines

• We can define a magnetic field at some point in space in terms of the magnetic force that the field exerts on a charged particle moving with a velocity

• Magnetic poles exert attractive or repulsive forces on each other and that these forces vary as the inverse square of the distance between interacting poles

B

B

BFv

แรงแม่เหลก็MagneticForces

Page 5: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

• The magnitude FB of the magnetic force exerted on the particle is proportional to the charge q and to the speed v of the particle

• The magnitude and direction of depend on the velocity of the particle and on the magnitude and direction of the magnetic field (Tesla, T=N.s/(C.m), in SI unit)

• When a charged particle moves parallel to the magnetic field vector, the magnetic force acting on the particle is zero

BF

B

แรงแม่เหลก็MagneticForces

Page 6: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

BF qv B

sinBF qv B qvB

แรงแม่เหลก็MagneticForces

Page 7: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

ขนาดของสนามแม่เหลก็Magnetic Field Magnitudes

Page 8: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

ตวัอยา่ง

• อิเลก็ตรอนตวัหน่ึงเคล่ือนท่ีเขา้ไปชนกบัหลอดภาพ TV ดว้ยอตัราเร็ว 8.0 x106

m/s ตามแนวแกน x ดงัรูป ท่ีคอของหลอดTV จะมีขดลวดพนัรอบๆเพื่อสร้างสนามแม่เหลก็ขนาด 0.025 T ในทิศท ามุม 600 กบัแกน X และอยูบ่นระนาบ XY จงค านวณหาแรงแม่เหลก็ท่ีกระท าต่ออิเลก็ตรอน

Page 9: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

วิธีท า

Page 10: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

แรงแม่เหลก็ที่กระท าต่อตัวน าที่มีกระแส

Page 11: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

B dF q v B nAL

BF IL B

n : จ านวนประจุต่อปริมาตร

แรงแม่เหลก็ที่กระท าต่อตัวน าที่มีกระแส• แรงแม่เหลก็ลพัธ์ท่ีกระท าต่อลวดตวัน าท่ีมีกระแสไหลขณะอยูใ่นบริเวณ

ท่ีมีสนามแม่เหลก็จะเป็นผลรวมของแต่ละแรงท่ีกระท าต่อประจุท่ีเคล่ือนท่ีในตวัน านั้น

Page 12: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

BdF Ids B

b

B

a

F I ds B

แรงแม่เหลก็ที่กระท าต่อตัวน าที่มีกระแส

Page 13: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

• แรงแม่เหลก็ท่ีกระท าต่อลวดตวัน าโคง้ขณะวางอยูใ่นบริเวณสนามแม่เหลก็สม ่าเสมอจะมีค่าเท่ากบัแรงแม่เหลก็ท่ีกระท าต่อลวดตวัน าเส้นตรงเสมอ

แรงแม่เหลก็ที่กระท าต่อตัวน าที่มีกระแส

Page 14: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

• แรงแม่เหลก็ลพัธ์ท่ีกระท าต่อวงลวดปิดท่ีมีกระแสเน่ืองจากวางอยูใ่นบริเวณสนามแม่เหลก็สม ่าเสมอจะมีค่าเท่ากบัศูนย์

แรงแม่เหลก็ที่กระท าต่อตัวน าที่มีกระแส

Page 15: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

Quiz

• จงเรียงล าดบัขนาดของแรงแม่เหลก็ต่อลวดตวัน าท่ีมีกระแสขณะวางอยูใ่นบริเวณสนามแม่เหลก็สม ่าเสมอจากมากไปนอ้ย

Page 16: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

แหล่งก าเนิดสนามแม่เหลก็

• กฎของบิโอต-ซาวาร์ต (Biot–Savart Law)

0

2

ˆ

4

I ds rdB

r

0

2

ˆ

4

I ds rB

r

0 : 4 x 10-7 T.m/A

Page 17: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

0

2

IB

a

แหล่งก าเนิดสนามแม่เหลก็

Page 18: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

2

0

32 2 22

x

IRB

x R

0

2

IB

R

At x=0

If x>>R

2

0

32

IRB

x

แหล่งก าเนิดสนามแม่เหลก็

Page 19: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

Magnetic Field on the Axis of a Circular Current Loop

Page 20: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

แรงแม่เหลก็ระหว่างตัวน าทีม่กีระแสสองตวัทีว่างขนานกนั

• ถา้กระแสไหลในทิศเดียวกนัจะเกิดแรงดูดกนั

• ถา้กระแสไหลในทิศตรงกนัขา้มจะเกิดแรงผลกักนั

0 2 0 1 21 1 2 1

2 2

I I IF I lB I l l

a a

Page 21: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

กฎของแอมแปร์ (Ampère’s Law)

Page 22: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

• การอินทิเกรตตามเส้นของ รอบเส้นทางปิดใดๆจะมีค่าเท่ากบั 0I เสมอ เม่ือ I คือ กระแสทั้งหมดท่ีเคล่ือนท่ีผา่นผวิท่ีลอ้มรอบดว้ยเส้นทางปิด

sdB

002

2

IB ds B ds r I

r

กฎของแอมแปร์ (Ampère’s Law)

Page 23: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

Quiz

• จงเรียงล าดบัขนาดของ บนเส้นทางปิด a, b, c, และ dดงัรูป จากมากไปนอ้ย

B ds

Page 24: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

สนามแม่เหลก็ในโซลนิอยด์

• โซลินอยด ์(solenoid)

เป็นขดลวดตวัน ายาวท่ีเกิดจากการพนัลวดตวัน าเป็นเกลียว

Page 25: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

สนามแม่เหลก็ในโซลนิอยด์

Page 26: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

1 1Path Path

B ds B ds B ds Bl

0B ds NI Bl

จากกฎของแอมแปร์

N: จ านวนรอบของขดลวด

n: จ านวนรอบต่อความยาว

0B nI

สนามแม่เหลก็ในโซลนิอยด์

Page 27: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

Magnetic Flux

B B dA

Page 28: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

ฟลกัซ์แม่เหลก็ (Magnetic Flux)

cosB BA

Page 29: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

กฎของเกาส์ในแม่เหลก็Gauss’s Law in Magnetism

• ฟลกัซ์แม่เหลก็ทั้งหมดท่ีผา่นผวิปิดใดๆมีค่าเท่ากบัศูนยเ์สมอ

Page 30: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

สนามแม่เหลก็โลก

Page 31: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

กฎการเหน่ียวน าของฟาราเดย์Faraday’s Law of Induction

• เราสามารถท าใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรท่ีสองไดโ้ดยการเปล่ียนแปลงสนามแม่เหลก็

• แรงเคล่ือนไฟฟ้าเหน่ียวน าจะเกิดข้ึนท่ีวงจรท่ีสองโดยการเปล่ียนแปลงสนามแม่เหลก็• แรงเคล่ือนไฟฟ้าเหน่ียวน าจะเกิดข้ึนท่ีวงจรใดๆจะแปรผนัตรงกบัอตัราการ

เปล่ียนแปลงฟลกัซ์แม่เหลก็ท่ีผา่นวงจรนั้น

Page 32: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

Bd

dt

BdN

dt

ขดลวดมี N ลูป

กฎการเหน่ียวน าของฟาราเดย์Faraday’s Law of Induction

Page 33: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

กฎการเหน่ียวน าของฟาราเดย์Faraday’s Law of Induction

Page 34: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

กฎของเลนซ์Lenz’s Law

• กระแสเหน่ียวน าในลูปใดๆมีทิศทางไปตามทิศท่ีท าใหเ้กิดสนามแม่เหลก็ในทิศตรงกนัขา้มกบัการอตัราการเปล่ียนแปลงฟลกัซ์แม่เหลก็ขณะผา่นผวิปิดในลูป

Page 35: สนามแม่เหล็ก - Geocities.ws · 2014-12-11 · กฎการเหนี่ยวน าของฟาราเดย์ Faraday’s Law of Induction •เราสามารถทาใหเ้กิดกระแสไฟฟ้าในวงจรที่สองไดโ้ดยการเปลี่ยนแปลง

กฎของเลนซ์Lenz’s Law