นายสมควร สุรเนตร...

นายสมควร สรเนตรโรงเรยนสตรสมทรปราการ

แรงแมเหลก

ในชวตประจ ำวน เมอปลอยวตถเหนอพน วตถจะตกลงสพนดวยควำมเรงทมทศทำงดงสพน แสดงวำมแรงกระท ำตอวตถ แรงนเรำมองไมเหน แหลงก ำเนดของแรงทกระท ำไมไดสมผสกบวตถ

บรเวณทมแรงกระท ำตอวตถ เรยก สนำมของแรง ซงจะอยในบรเวณรอบแหลงก ำเนดแรง

ในกรณทมแรงดงดดวตถตกลงสพน แหลงก ำเนดแรง คอโลก จงกลำวไดวำมสนำมของแรงในบรเวณรอบโลก เรยกสนำมนวำ สนำมของแรงโนมถวงหรอสนำมโนมถวง

ภาพแมเหลกดดเหลก

เมอน าวตถทท าดวยเหลก ไปวางใกลแมเหลก แมเหลกจะดดวสดเหลานน หรอเมอน าเขมทศมาวางบรเวณรอบ ๆ แมเหลก กจะมแรงมากระท าใหเขมทศเบนไป

นอกจากแมเหลกดดวสดทท าดวยเหลกแลว แมเหลกยงดด

- นกเกลและ- โคบอลตไดดวย

ตาจะไมสามารถมองเหน สนามแมเหลก แตเมอใชผงเหลกโรย (อยางสม าเสมอ) บนกระดาษขาว ทวางบนแทงแมเหลก แลวเคาะเบา ๆ แนวการเรยงตวของผงเหลกรอบแทงแมเหลก จะแสดงใหเหนชดเจนวามสนามแมเหลกในบรเวณนน เรยกแนวการเรยงตวของผงเหลกรอบแทงแมเหลกวา เสนสนามแมเหลก (magnetic field lines) ซงเดมเรยก เสนแรงแมเหลก (magnetic lines of force)

เมอวางเขมทศทต าแหนงตาง ๆ ในบรเวณรอบ ๆ แทงแมเหลก จะไดแนวการวางตวของเขมทศ วาอยในแนวของเสนสนามแมเหลกเชนกน

แนวการวางตวของเขมทศในสนามแมเหลก

ภาพเขมทศ

เขมทศ (compass) เปนแมเหลกแทงเลก ๆ หมนไดคลองรอบแกนในแนวระดบวางตวในแนวเหนอ – ใต โดยขวเหนอจะชไปทางทศเหนอ

ภาพสนามแมเหลกสม าเสมอ สนามแมเหลกใน 3 มต และมคาสม าเสมอ

ผลของสนามแมเหลกตอการเคลอนทของ

อนภาคทมประจไฟฟา

สนามแมเหลกสามารถ- ดงดดและผลกวสดขนาดใหญได- แตถาเปนอนภาคขนาดเลกทเปนองคประกอบของ

อะตอม เชน อเลกตรอน จะมผลหรอไม

หลอดรงสแคโทด

เมออเลกตรอนเคลอนทในสนามแมเหลกจะถกแรงเนองจากสนามแมเหลกหรอแรงแมเหลก (magneticforce) กระท า ท าใหแนวการเคลอนทเปลยนไป

เมอหนขวเหนอของแมเหลกเขาใกลหลอด(X แทนสนามแมเหลกทมทศทางพงเขาและตงฉากกบกระดาษ)

เมออเลกตรอนเคลอนทในสนามแมเหลกจะถกแรงเนองจากสนามแมเหลกหรอแรงแมเหลก (magneticforce) กระท า ท าใหแนวการเคลอนทเปลยนไป

เมอหนขวใตของแมเหลกเขาใกลหลอด( แทนสนามแมเหลกทมทศทางพงออกและตงฉากกบกระดาษ)

ประโยชนของล าอเลกตรอนในสนามแมเหลก

จอโทรทศน และจอคอมพวเตอรแบบเกา ท างานอยางไร

สวนประกอบของของจอ

-หลอดภาพ ท างานโดยอาศยการเคลอนท

ของล าอเลกตรอนในสนามแมเหลก มสวนประกอบ

ส าคญดงน

-สวนแรก คอ ข วแคโทดท าหนาทผลตล าอเลกตรอน นยมเรยกวา ปนอเลกตรอน

-สวนทสอง คอ จอเรองแสง ซงฉาบสารเร องแสงไว เมออเลกตรอนตกกระทบจะท าให

เกดจดสวาง

-สวนทสาม คอ ขดลวดเบยงเบน ท าหนาทผลตสนามแมเหลกเพอเบยงเบนล า

อเลกตรอน และควบคมใหล าอเลกตรอนเคลอนท

กวาดไปมาบนจอภาพ ในแนวระดบดวยความเรวสง

มาก ท าใหเกดภาพ (จะมรงสดวย จงไมควรด

หลอดภาพของโทรทศนขาวด า

แรงทกระท าตอขดลวดในสนามแมเหลก

ผลของสนามแมเหลกตอการเคลอนทของตวน าทมกระแสไฟฟาผาน

แรงทกระท าตอขดลวดในสนามแมเหลกท าใหขดลวดหมน ซงเปนหลกการของมอเตอร

แรงทกระท าตอขดลวดในสนามแมเหลก

เมอน าลวดตวน ามาท าเปนขดลวด แลวตอกบแบตเตอร ใหกระแสผานขดลวด จะเกดแรงกระท าตอขดลวด แรงทเกดขนนท าใหขดลวดหมนได

เราน ามาใชประโยชน โดยการสรางมอเตอรไฟฟา ซงเปนอปกรณทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานกลในเครองใชไฟฟาหลายอยาง เชน พดลม เครองดดฝ น เครองผสมอาหาร และสวานไฟฟา เปนตน

มอเตอรไฟฟา

อปกรณทใชมอเตอรไฟฟา

แรงทกระท าตอขดลวดในสนามแมเหลก

ในทางกลบกน เมอเคลอนทแมเหลกให สนามแมเหลกตดกบขดลวด หรอเคลอนทขดลวดใหตดกบสนามแมเหลกกจะมกระแสไฟฟาในขดลวด สงเกตไดจากการเบนของแอมมเตอร กระแสไฟฟาทเกดขนเรยกวา กระแสไฟฟาเหนยวน า (induced current) ซงคนพบโดยไมเคล ฟาราเดย ค.ศ. 1831 หลกการดงกลาวน าไปสการสรางเครองก าเนดไฟฟา

เครองก าเนดไฟฟาในโรงไฟฟา

แสดงลกษณะสนามแมเหลกโลก

เขมทศแบบตางๆ

การเบยงเบนแนวของลมสรยะโดยสนามแมเหลกโลก

โลกมสมบตเหมอนมแมเหลกขนาดใหญฝงอยในโลก โดยวางตวในแนวทศเหนอใตและแผสนามแมเหลกปกคลมทงโลก ซงมประจกษพยานคอ การทแทงแมเหลกวางตวในแนวเหนอใตเสมอ

เกดการเปลยนแปลงทขวโลก แสงเหนอ – แสงใต

สนามแมเหลกโลกมประโยชนอกประการหนง คอเปนแนวปองกนอนตรายจากลมสรยะ (solar wind) ซงเปนกระแสอนภาคทมประจไฟฟา สวนใหญเปนโปรตอนและอเลกตรอนทถกขบออกมาจากดวงอาทตย โดยสนามแมเหลกโลกจะปองกนไมใหอนภาคเหลานนท าลายชนบรรยากาศและสงมชวตทงหลายบนโลก

สนามไฟฟา

ในวนทอากาศแหง เมอน าหวมาถกบผมแหง ๆ แลวน าไปวางใกลเศษกระดาษชนเลก ๆ จะพบวาหวสามารถดงดดเศษกระดาษได

แรงดงดดนเรยกวา แรงไฟฟา (electric force)หวทท าใหเกดแรงดงดดนม ประจไฟฟา (electric charge)

เรยกสน ๆ วา ประจ

สนามไฟฟาของประจบวก สนามไฟฟาของประจลบ

เสนสนามไฟฟาในของผงดางทบทม

แผนโลหะขนานกนสองแผนทมประจตางชนดกน

แรงทกระท าตอประจในสนามไฟฟาสม าเสมอ

การเคลอนทของประจในสนามไฟฟาสม าเสมอ

อธบำยกำรแพรกระจำยของผงดำงทบทมไดดงน - เมอผงดำงทบทมถกน ำ จะแตกตวเปนไอออน

บวกและไอออนลบ- ไอออนลบจะถกแรงไฟฟำกระท ำใหเคลอนท

ไปตำมเสนเสนสนำมไฟฟำจำกขวลบไปยงขวบวก - ไอออนบวกจะถกแรงไฟฟำกระท ำให

เคลอนทในทศทำงตรงขำม - ท ำใหเหนเปนแนวกำรแผกระจำย

การก าจดควน

ประโยชน ใชในการก าจดควน เพอลดมลพษทางอากาศ

เรารแลววาสนามแมเหลกท าใหแนวการเคลอนทของอเลกตรอนเปลยนไป

สนามไฟฟาสม าเสมอกสามารถท าใหแนวการเคลอนทของอเลกตรอนเบนจากแนวการเคลอนทเดมไดเชนกน

ท าใหน าความรนไปใชในการสรางจอแสดงผลของเครองมอและอปกรณทางอเลกทรอนกสหลายชนด เชน

โครงสรางของหลอดรงสแคโทด

การเบนล าอเลกตรอนในสนามไฟฟาสม าเสมอ

ออสซลโลสโคป

จอเรดาร

จอภาพของเครองอลตราซาวด

เมอปลอยวตถ วตถจะตกลงสพน เนองจากมสนามโนมถวง ท าใหเกดแรงดงดดกระท าตอมวลของวตถทงหลาย แรงดงดดนเรยกวา แรงโนมถวง(gravitational force)

- เขยนแทนดวยสญลกษณ g - มเสนสนามพงสศนยกลางของโลก- สนามโนมถวง ณ ต าแหนงตาง ๆ บนผวโลก ม

คาประมาณ 9.8 นวตนตอกโลกรม

เมออยสงจากพนโลก ณ ต าแหนงตาง ๆ คา g เปนอยางไร

ควำมสงจำกผวโลก(km)

สนำมโนมถวง(N/kg)

หมำยเหต

ทผวโลก 9.80 -

10 9.77 เพดานบนของเครองบนโดยสาร

400 8.68 ระดบความสงของสถานอวกาศนานาชาต ยานขนสงอวกาศ

35,700 0.225 ระดบความสงของดาวเทยมสอสาร โทรคมนาคม

384,000 0.0026 ระยะทางเฉลยระหวางโลกกบดวงจนทร

การเคลอนทของวตถในสนามโนมถวง

การตกของวตถในสนามโนมถวง- วตถเคลอนทดวยความเรงคงตว เรยกวา ความเรงโนม

ถวง (gravitation acceleration)- มทศทางเขาสศนยกลางของโลก- ความเรงโนมถวงมคาตางกนตามต าแหนงทาง

ภมศาสตร

ในการตกของวตถ วตถจะเคลอนทลงดวยความเรง 9.8 m/s2 ซงหมายความวา

ความเรวของวตถจะเพมขนวนาทละ 9.8 เมตรตอวนาท

ในการโยนวตถขนในแนวดง วตถจะเคลอนทในสนามโนมถวง g ทมทศทางเขาสศนยกลางโลก ขณะวตถหลดจากมอ

- วตถจะมความเรวสงสด- จากนนความเรวลดลง เพราะการเคลอนทของวตถมทศ

ทางตรงขามกบความเรง- กระทงทจดสงสดความเรวของวตถเปนศนย- จากนนวตถเรมตกลงมา- ความเรวเพมขนเพราะมทศเดยวกบความเรง

การเคลอนทขนหรอลงของวตถทบรเวณใกลผวโลก ถาค านงถงแรงโนมถวงเพยงแรงเดยว โดยไมคดถงแรงอน เชน แรงตานของอากาศ หรอแรงพยงของวตถในอากาศแลว วตถจะเคลอนทดวยความเรงโนมถวงในทศทางลงทมคาคงตวเทากบ 9.8 เมตรตอวนาท2

เรยกการเคลอนทแบบนวาการตกแบบเสร (free fall)

นกโดดรม

แรงโนมถวงของโลกทกระท าตอวตถ กคอ น าหนก (weight) ของวตถบนโลก หาไดจากสมการ

W = 𝑚𝑔

m= มวลของวตถ มหนวยเปนกโลกรมg = ความเรงโนมถวง ณ ต าแหนงทวางวตถอย มหนวยเปน m/s2

W= น าหนกของวตถมหนวยเปน นวตน (N)

ประโยชนของแรงโนมถวง

- เขอนกกเกบน าและปลอยใหน าไหลลงสทต า ซงไปหมนกงหนของไดนาโมหรอเครองก าเนดไฟฟา ท าให ผลตกระแสไฟฟาได

- การตอกปนจนเสาเขม- น าประปา

ปนจนตอกเสาเขม

http://tanatcha.wixsite.com/tanatchapanjun/about8

แทงคน าประปา