- แม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?
- การประยุกต์ใช้แม่เหล็กไฟฟ้า
- การทดลองเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้า
- แม่เหล็กไฟฟ้ามีไว้เพื่ออะไร?
- แม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า
- ตัวอย่างของแม่เหล็กไฟฟ้า
- ประวัติศาสตร์แม่เหล็กไฟฟ้า
เราอธิบายว่าแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไรและมีการใช้งานอะไรบ้าง รวมทั้งประวัติและตัวอย่าง
แม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?
แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสาขาของทางกายภาพ ที่ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก นั่นคือ ปฏิกิริยาระหว่าง อนุภาค โหลดแล้ว สนามไฟฟ้า Y แม่เหล็ก.
ในปี ค.ศ. 1821 รากฐานของแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นที่รู้จักด้วยงานทางวิทยาศาสตร์ของ Michael Faraday ชาวอังกฤษซึ่งก่อให้เกิดสิ่งนี้ การลงโทษ. ในปี 1865 James Clerk Maxwell ชาวสกอตได้สร้าง "สมการแมกซ์เวลล์" สี่สมการที่อธิบายปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์
การประยุกต์ใช้แม่เหล็กไฟฟ้า
ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้ามีการใช้งานที่สำคัญมากในสาขาวิชาต่างๆ เช่น วิศวกรรมศาสตร์อิเล็กทรอนิกส์, ที่สุขภาพวิชาการบินหรืองานโยธา เป็นต้น ปรากฏขึ้นในชีวิตประจำวันโดยแทบไม่รู้ตัวในเข็มทิศ ลำโพง กริ่งประตู การ์ดแม่เหล็ก ฮาร์ดไดรฟ์
การใช้งานหลักของแม่เหล็กไฟฟ้าใช้ใน:
- ไฟฟ้า.
- พลังแม่เหล็ก.
- การนำไฟฟ้า และความเป็นตัวนำยิ่งยวด
- รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์
- ดิคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า
- รังสีอินฟราเรด ที่มองเห็นได้ และรังสีอัลตราไวโอเลต
- คลื่นวิทยุและไมโครเวฟ
การทดลองเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้า
จากการทดลองง่าย ๆ คุณสามารถเข้าใจปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าบางอย่างได้ เช่น:
มอเตอร์ไฟฟ้า เพื่อทำการทดลองที่แสดงแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า เราต้องการ:
- ขั้นแรก. วางปลายสกรูที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ และวางแม่เหล็กไว้ที่หัวสกรู คุณสามารถดูได้ว่าองค์ประกอบต่างๆ ดึงดูดกันอย่างไรเนื่องจาก แม่เหล็ก.
- ขั้นตอนที่สอง ต่อปลายสายเข้ากับขั้วบวกของแบตเตอรี่และแม่เหล็ก (ซึ่งอยู่ร่วมกับสกรูบนขั้วลบของแบตเตอรี่)
- ผลลัพธ์. ได้วงจรสายเคเบิลแบตเตอรี่-สกรู-แม่เหล็ก-เคเบิลโดยที่a กระแสไฟฟ้า ที่ผ่านสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยแม่เหล็กและหมุนด้วยความเร็วสูงเนื่องจาก a บังคับ ค่าคงที่ในแนวสัมผัสที่เรียกว่า "แรงลอเรนซ์" ในทางกลับกัน หากคุณพยายามเชื่อมชิ้นส่วนต่างๆ โดยการกลับขั้วของแบตเตอรี่ ส่วนประกอบจะผลักกัน
กรงฟาราเดย์. ด้านล่างเป็นรายละเอียด การทดลอง ที่ช่วยให้เข้าใจว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไหลในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างไร เพื่อสิ่งนี้ จำเป็นต้องมีรายการต่อไปนี้:
-
- วิทยุแบบพกพาที่ใช้แบตเตอรี่หรือโทรศัพท์มือถือ
- ตะแกรงเหล็กมีรูไม่เกิน 1 ซม.
- คีมหรือกรรไกรตัดตะแกรง
- ลวดเส้นเล็กสำหรับติดตะแกรง
- อลูมิเนียมฟอยล์ (อาจไม่จำเป็น)
- ขั้นแรก. ตัดลวดตาข่ายสี่เหลี่ยมสูง 20 ซม. ยาว 80 ซม. เพื่อให้สามารถประกอบกระบอกสูบได้
- ขั้นตอนที่สอง ตัดลวดตาข่ายวงกลมอีกชิ้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 ซม. (ควรมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงพอเพื่อคลุมกระบอกสูบ)
- ขั้นตอนที่สาม ต่อปลายสี่เหลี่ยมของตะแกรงโลหะเข้าด้วยกันเพื่อให้มีรูปทรงกระบอกและยึดปลายด้วยลวด
- ขั้นตอนที่สี่ วางสวิตช์วิทยุไว้ในกระบอกโลหะและปิดฝากระบอกสูบด้วยวงกลมกริดโลหะ
- ผลลัพธ์. วิทยุจะหยุดเล่นเพราะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอกไม่สามารถผ่าน โลหะ.
หากแทนที่จะเปิดวิทยุใส่โทรศัพท์มือถือและโทรไปที่หมายเลขนั้นเพื่อให้โทรเข้า จะไม่ดัง ในกรณีที่เสียงกริ่ง คุณควรใช้ตะแกรงโลหะที่หนาขึ้นและรูที่เล็กกว่า หรือห่อโทรศัพท์มือถือด้วยกระดาษฟอยล์อะลูมิเนียม สิ่งที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นเมื่อคุยโทรศัพท์เคลื่อนที่และเข้าไปในลิฟต์ ทำให้สัญญาณขาดหายไปคือผลกระทบจาก "กรงฟาราเดย์"
แม่เหล็กไฟฟ้ามีไว้เพื่ออะไร?
แม่เหล็กไฟฟ้ามีประโยชน์มากสำหรับ มนุษย์ เนื่องจากมีแอพพลิเคชั่นมากมายที่ให้คุณตอบสนองความต้องการของคุณได้ เครื่องมือหลายอย่างที่ใช้ในชีวิตประจำวันทำงานเนื่องจากผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่หมุนเวียนผ่านขั้วต่อทั้งหมดในบ้าน เช่น ใช้งานได้หลากหลาย (เตาไมโครเวฟ พัดลม เครื่องปั่น เครื่องปั่นไฟ โทรทัศน์, ที่คอมพิวเตอร์) ที่ทำงานเนื่องจากแม่เหล็กไฟฟ้า
แม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า
แม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์ที่อธิบายแรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างวัสดุแม่เหล็กกับประจุที่เคลื่อนที่
แม่เหล็กไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางกายภาพ เกิดจากประจุไฟฟ้าที่หยุดนิ่งหรือในความเคลื่อนไหวซึ่งก่อให้เกิดสนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก หรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และมีผลกระทบต่อสสารที่อาจอยู่ในaก๊าซ, ของเหลว Yแข็ง.
ตัวอย่างของแม่เหล็กไฟฟ้า
มีตัวอย่างมากมายของแม่เหล็กไฟฟ้าและตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือ:
- เสียงเรียกเข้า เป็นอุปกรณ์ที่สามารถสร้างสัญญาณเสียงเมื่อกดสวิตช์ มันทำงานผ่านแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้รับ aค่าไฟฟ้าซึ่งสร้างสนามแม่เหล็ก (เอฟเฟกต์แม่เหล็ก) ที่ดึงดูดค้อนขนาดเล็กที่กระทบกับพื้นผิวโลหะและปล่อยเสียง.
- รถไฟลอยแม่เหล็ก. ต่างจากรถไฟที่ขับเคลื่อนด้วยหัวรถจักรไฟฟ้าที่เดินทางบนรางรถไฟ นี่คือวิธีการขนส่งที่คงอยู่และขับเคลื่อนด้วยแรงแม่เหล็กและโดยแม่เหล็กไฟฟ้าอันทรงพลังที่อยู่ในส่วนล่างของรถไฟ
- หม้อแปลงไฟฟ้า. เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ช่วยให้คุณสามารถเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้า (หรือแรงดันไฟฟ้า) ของกระแสสลับ
- มอเตอร์ไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้า ใน พลังงานกลทำให้เกิดการเคลื่อนที่โดยการกระทำของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นภายใน
- ไดนาโม เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้พลังงานกลของการเคลื่อนที่แบบหมุนและแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า
- ไมโครเวฟ. เป็นเตาอบไฟฟ้าที่สร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่ไมโครเวฟ รังสีเหล่านี้สั่นสะเทือน โมเลกุล จากน้ำ ที่ครอบครอง อาหารซึ่งให้ความร้อนได้รวดเร็วในการปรุงอาหาร
- การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก เป็นการทดสอบทางการแพทย์ซึ่งได้ภาพโครงสร้างและองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต ประกอบด้วยปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยเครื่อง ตัวสะท้อนแม่เหล็ก (ซึ่งทำงานเหมือนแม่เหล็ก) และอะตอม ของไฮโดรเจนที่มีอยู่ในร่างกายของบุคคล อะตอมเหล่านี้ดึงดูดโดย "เอฟเฟกต์แม่เหล็ก" ของอุปกรณ์ และสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่จับภาพและแสดงในภาพ
- ไมโครโฟน เป็นอุปกรณ์ที่ตรวจจับ พลังเสียง (เสียง) แล้วแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยทำผ่านเมมเบรน (หรือไดอะแฟรม) ที่ถูกแม่เหล็กดึงดูดภายในสนามแม่เหล็กและทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่เป็นสัดส่วนกับเสียงที่ได้รับ
- ดาวเคราะห์โลก. โลกของเราทำงานเหมือนแม่เหล็กขนาดยักษ์เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นในแกนกลางของมัน (ประกอบด้วยโลหะเช่นเหล็ก นิกเกิล). การเคลื่อนไหวของการหมุนของโลก สร้างกระแสของอนุภาคที่มีประจุ (the อิเล็กตรอน ของอะตอมของนิวเคลียสของโลก) กระแสนี้สร้างสนามแม่เหล็กที่ยาวหลายกิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลกและขับไล่รังสีดวงอาทิตย์ที่เป็นอันตราย
ประวัติศาสตร์แม่เหล็กไฟฟ้า
- 600 ปีก่อนคริสตกาล ทะเลกรีกแห่งมิเลตุสชาวกรีกสังเกตว่าเมื่อถูอำพันชิ้นหนึ่ง มันถูกชาร์จและสามารถดึงดูดเศษฟางหรือขนนกได้
- พ.ศ. 2363 Hans Christian Oersted ชาวเดนมาร์กได้ทำการทดลองเพื่อรวมปรากฏการณ์ของไฟฟ้าและแม่เหล็กเข้าด้วยกันเป็นครั้งแรก ประกอบด้วยการนำเข็มแม่เหล็กมาใกล้กับตัวนำซึ่งกระแสไฟฟ้าหมุนเวียน เข็มเคลื่อนไปในลักษณะที่แสดงว่ามีสนามแม่เหล็กอยู่ในตัวนำ
- พ.ศ. 2369 ชาวฝรั่งเศส André-Marie Ampère ได้พัฒนาทฤษฎีที่อธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กที่เรียกว่า "อิเล็กโทรไดนามิกส์" นอกจากนี้ เขายังเป็นคนแรกที่ตั้งชื่อกระแสไฟฟ้าเช่นนี้และวัดความเข้มของการไหลของกระแสไฟฟ้า
- พ.ศ. 2374 Michael Faraday นักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ ค้นพบกฎของกระแสไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
- พ.ศ. 2408 ชาวสก็อตเจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์แนะนำพื้นฐานของแม่เหล็กไฟฟ้าโดยกำหนด "สมการแมกซ์เวลล์" สี่สมการที่อธิบายปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า