Upload
wattumplavittayacom
View
380
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
ความหมายของสนามแมเหลก
สนามแมเหลก คอปรมาณทบงบอกแรงกระท าบนประจทก าลงเคลอนท สนามแมเหลกเปนสนามเวกเตอรและทศของสนามแมเหลก ณ ต าแนงใดๆ คอทศทเขมของเขมทศวางตวอยางสมดล เมอมแมเหลกวางอย ณ ทใดกตาม แมเหลกนนจะสงอ านาจแมเหลกออกไปรอบตวในบรเวณนน ถาเอาแมเหลกอนหรอวตถทเปนสนามแมเหลกเขาไปในบรเวณนนจะเกดแรงแมเหลกสงมากระท าทนทจากแมเหลกทวางอยกอนนน อยางนเราถอวาแมเหลกหรอสารแมเหลกทเราน าเขาไปทหลงไปอยในบรเวณซงเปน สนามแมเหลกของแมเหลกอนแรกถาเราถอยแมเหลกหรอสารแมเหลกนนออกมาใหหางมาก ๆ แรงแมเหลกทเคยเกดขนดงกลาวจะหมดไป หมายความวา แมเหลกอนแรกสงแรงไปกระท าไมถง จงเหนไดวา สนามแมเหลกคอ บรเวณรอบ ๆ แมเหลก ซงแทงแมเหลกนนสามารถสงอ านาจแมเหลกไปถง เรามกจะเขยนแทนสนามแมเหลกดวยสญลกษณ B เดมทแลว สญลกษณ B นนถกเรยกวาความหนาแนนฟลกซแมเหลกหรอความเหนยวน าแมเหลก ในขณะท B ถกเรยกวา สนามแมเหลก(หรอ ความแรงของสนามแมเหลก) และค าเรยกนกยงใชกนตดปากในการแยกปรมาณทงสองน เมอเราพจารณาความตอบสนองตอแมเหลกของวสดชนดตางๆ แต ในกรณทวไปแลว สองปรมาณนไมมความแตกตางกนมากนก และเรามกใชค าแทนปรมาณทงสองชนดวาสนามแมเหลก
การเกดของสนามเหลก
เกดขนไดจากการเคลอนทของประจไฟฟาหรอใน ทางกลศาสตรควอนตม(เปนสาขาหนงในทฤษฎราก ฐานของฟสกส ทมความสามารถในการอธบายผลการทดลองตางๆและถกใชแทนทกลศาสตรนวตน)การสปน(การหมนรอบตวเอง) ของอนภาคตางๆ กท าใหเกดสนามแมเหลกเชนกน ซงสนามแมเหลกทเกดจากการ สปน เปนทมาของสนามแมเหลกของแมเหลกถาวรตางๆ
เสนแรงแมเหลก หรอ ฟลกซแมเหลก
เปนเสนทแสดงทศของสนามแมเหลกรอบๆแทงแมเหลกนอกจากนนยงแสดงความเขมของสนามแมเหลกดวยทศของสนามคอ ทศของแรงนกระท ากบขวเหนอในสนามแมเหลกเสนแรงแมเหลกแสดงใหเหนไดโดยใชผงเหลกโรยรอบๆ แทงแมเหลก หรอการระบต าแหนงของเขมทศ เลกๆ ณ จดตางๆ รอบๆ แทงแมเหลก
สนามแมเหลกมลกษณะประกอบดวย เสนแผกระจายเตมสนามแมเหลก และก าหนดเรยกเสนตางๆเหลานวา เสนแรงแมเหลก เมอเขมทศอยในต าแหนงมกจะวางตวไปตามทศทางของเสนแรงแมเหลกในสนามนน เราจงควรใชเขมทศชวยในการหาเสนแรงแมเหลกในสนามแมเหลกได โดยวางเขมทศลงในสนามนน ใชดนสอจดต าแหนงของปลายขว N-S ของเขมทศไวแลวคอยๆเลอนเขมทศไปเรอยๆ ทศของเสนแรง คอ ทศทขวเหนอของเขมทศชไป บรเวณทประกอบดวยเสนแรงแมเหลกดงกลาวน คอบรเวณของสนามแมเหลกนนเอง ถาบรเวณใดมสนามแมเหลกแรงมาก เชน บรเวณใกลขวแมเหลก เราสามารถใชผงตะไบเหลกโรยเพอหาเสนแรงแมเหลกแทนทจะใชเขมทศเสนแรงแมเหลกจากแทงแมเหลกหรอตวกลางทกระท าตวคลายกบกบเปนแทงแมเหลก
จากการยกตวอยาง เสนสนามแมเหลก สรปไดวา แนวการเรยงตวของผงตะไบเหลกรอบแทงแมเหลก เรยกวา เสนสนามแมเหลก และจะเหนวาเสนสนามแมเหลกมความหนาแนนมากทบรเวณขวแมเหลกทงขวเหนอและขวใต และเสนสนามแมเหลกมทศจากขวเหนอไปยงขวใตของแทงแมเหลก เมอน าแทงแมเหลก 2 แทงวางใกลกนในลกษณะตางๆพบวา บางบรเวณมเสนแรงแมเหลกหนาแนน (ผงตะไบเหลกอยหนาแนน) แสดงวาสนามแมเหลกมคามาก สวนบางบรเวณทไมมเสนแรงแมเหลกเลย (ไมมผงตะไบเหลก) แสดงวา สนามแมเหลกบรเวณนนเปนศนย เรยกบรเวณทมสนามแมเหลกเปนศนยวา จดสะเทน
ความเขมของสนามแมเหลก หรอ ความหนาแนนของฟลกซแมเหลก
จ านวนเสนแรง ( flux ) แมเหลกทตกตงฉากบนหนงหนวยพนทใด ๆ ถา B คอ ความเขมของสนามแมเหลก f คอ จ านวนเสนแรงแมเหลก มหนวยเปนเวเบอร ( weber )
A คอ พนทตงฉากกบเสนแรงแมเหลก มหนวยเปน ตร.เมตร ความเขมสนามแมเหลก = ปรมาณเสนแรงแมเหลก พนทตงฉากกบเสนแรง B จะมหนวยเปน weber/m2 เรยกวา เทสลา ( tesla ) โดยท B เปน)
ปรมาณเวกเตอรมทศทางตามเสนแมเหลกดงน
1.ถาแนวของเสนแรงแมเหลกเปนเสนตรงทศของสนาม B จะมทศทางเดยวกบทศของเสนแรงแมเหลก 2.ถาแนวของเสนแรงแมเหลกเปนเสนโคง ทศของสนาม B ทจดใดๆ จะมทศสมผสกบเสนแรงทจดนน โดยมทศไปตามเสนแรง
สนามแมเหลกโลก(Magnetosphere) หมายถง โลกมสมบตแมเหลก บรเวณขวโลกเหนอทางภมศาสตรและลกลงไปจากผวโลกเปรยบเสมอนมขวแมเหลกขนาดใหญและเปน ขวแมเหลกชนดขวใต หรอบางครงเรยกวา ขวแมเหลกโลกทางทศเหนอ และบรเวณขวโลกใตทางภมศาสตรเปรยบเสมอนมขวแมเหลกชนดขวเหนอ
ความหมายของสนามแมเหลกโลก
รปแสดงสนามแมเหลกโลกและแมกนโตสเฟยร
เกดจากการกระบวนการไดนาโมของโลก กลาวคอโลหะหนกทมสถานะเปนของเหลวทอยในแกนโลกมการหมนวน ท าใหเกดสนามแมเลกทเอยงท ามมประมาณ 10 องศาจากแกนหมนของโลก ทผวโลกมความเขมของสนามแมเหลกโลกประมาณ 30,000 - 60,000 นาโนเทสลา และความเขมจะคอยๆ ลดลงเมออยหางจากผวโลกมากขน ซงเปนสาเหตส าคญทเกดสนามแมเหลกหมหอโลก
การเกดของสนามแมเหลกโลก
สมบตของแทงแมเหลก
1. ขวแมเหลก: อ านาจแมเหลกจะแรงมากทปลายทงสองของแทงแมเหลก ซงบรเวณดงกลาวเรยกวา ขวแมเหลก 2. ชนดของขวแมเหลก: เมอใหแทงแมเหลกหมนในแนวราบไดอยางอสระ แทงแมเหลกจะวางตวในแนวเหนอใตเสมอ ขวแมเหลกทชไปทางทศเหนอเรยกวา ขวเหนอ (N, North Pole) และขวแมเหลกทชไปทางทศใตเรยกวา ขวใต (S, South Pole) 3. แรงกระท าระหวางขวแมเหลก ม 2 แบบ ก. แรงดดกน: เกดจากการน าขวแมเหลกตางชนดกนมาวางใกลกน ข. แรงผลกกน: เกดจากการน าขวแมเหลกชนดเดยวกนมาวางใกลกน ถาแทงแมเหลกแทงหนงหกออกจากกน ขวแมเหลกตรงปลายทหกออกจะเปนชนดตรงขามกน ท าใหกลายเปนแมเหลกแทงใหม
N S N S
N S S N
S N N S
N S
N
S S N
การทดลองเรอง ทศนนส าคญไฉน
ประเดนปญหา ทศของสนามแมเหลก ทศของกระแสไฟฟา และทศของแรงทกระท าตอลวดตวน าทอยในบรเวณสนามแมเหลกและมกระแสไฟฟาผานมความสมพนธกนอยางไร จดประสงคการทดลอง เพอหาความสมพนธระหวางทศทศของสนามแมเหลก ทศของกระแสไฟฟา และทศของแรงทกระท าตอลวดตวน าทอยในบรเวณสนามแมเหลกและมกระแสไฟฟาผาน
สมมตฐานการทดลอง ถาใหทศของกระแสไฟฟากบสนามแมเหลกตงฉากกนแลว นาจะมแรงกระท าตอลวดตวน าในทศตงฉากกบสองแรงขางตน
อปกรณการทดลอง
1. หมอแปลงโวลตต า 1 เครอง
2. เครองกระแส 1 เครอง
3. ลวดตวน าเสนตรง 3 เสน
4. แมเหลกรปตวย 1 ตว บนทกผลการทดลอง ทศกระแสไฟฟา ทศ
สนามแมเหลก ทศของแรง
ตะวนตก – ตะวนออก
พงลง พงเขาหาตวย (ทศเหนอ)
ตะวนตก – ตะวนออก
พงขน พงออกจากตวย (ทศใต)
ตะวนออก – ตะวนตก
พงลง พงออกจากตวย (ทศใต)
วเคราะหผลการทดลอง
เหนอ
ตก ออก
ใต
X F X
X X
I
F
X X
X F X
I
F
สรปผลการทดลอง
จากการวเคราะหจะเหนวา ทศของปรมาณทงสามเปนไปตามกฎมอขวา เหมอนหวขอทผานมาโดยสรปไดวา
ฝามอแทนทศของสนามแมเหลกมทศพงออกจากฝามอเสมอ
นวทงสแทนทศของกระแสไฟฟา
นวหวแมมอแทนทศของแรง ดงรป
I
F
แบบทดสอบ 1.สนามแมเหลกคออะไร และเกดขนไดอยางไร? 2.สนามแมเหลกโลกมประโยชนอยางไร? 3.สนามแมเหลกแมลกษณะอยางไร? 4.เพราะเหตใด เขมทศจงชไปทางทศเหนอเสมอ? 5.เหตใดเมอขวแมเหลกทเหมอนกนมาเจอกน จงมแรงผลกออกจากกน?
แกนกลาง กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร. กรงเทพฯ : โรงพมพชมชนสหกรณการเกษตรแหงประเทศไทย, 2551 กระทรวงศกษาธการ. หลกสตรมธยมศกษาตอนปลาย พทธศกราช 2524. หนงสอเรยน ฟสกส 4. กรงเทพฯ : โรงพมพครสภาลาดพราว, 2542 http://th.wikipedia.org/wiki http://www.mea.or.th/internet http://www.rmutphysics.com http://www.atom.rmutphysics.com
บรรณานกรม