ดูต้นฉบับสำหรับ แม่เหล็ก

[[ไฟล์:MagnetEZ.jpg|thumb|แม่เหล็กรูปเกือกม้า ทำให้แม่เหล็กมีแรงดูดมากขึ้น]]
[[ไฟล์:VFPt cylindrical magnet big.svg|thumb|รูปแสดงเส้นแรงแม่เหล็กจากขั้วเหนือไปขั้วใต้ บริเวณที่แรงนี้ส่งไปถึง เรียกว่าสนามแม่เหล็ก]]
'''แม่เหล็ก''' เป็น[[แร่]]หรือ[[โลหะ]]ที่มีสมบัติดูด[[เหล็ก]]ได้<ref>[http://rirs3.royin.go.th/] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090302235916/http://rirs3.royin.go.th/ |date=2009-03-02 }}, พจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. ๒๕๔๒</ref> ในประวัติศาสตร์ พบว่า สาร Magnesian stone ([[หินแมกแนเซียน]]) เป็นวัตถุที่ดูดเหล็กได้ แม่เหล็ก (มาจากภาษากรีก {{lang|grc|[[wiktionary:μαγνήτις|μαγνήτις]] [[wiktionary:λίθος|λίθος]]}} ''{{transl|grc|[[wiktionary:magnḗtis|magnḗtis]] [[wiktionary:líthos|líthos]]}}'')
แม่เหล็กสามารถทำให้เกิด[[สนามแม่เหล็ก]]ได้ นั่นคือมันสามารถส่งแรงดูดหรือแรงผลัก ออกไปรอบ ๆ ตัวมันได้ แม้ว่าสนามแม่เหล็กจะเป็นสิ่งที่ไม่สามารถมองเห็นได้แต่มันเป็นเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติสำคัญของแม่เหล็กโดยตรง ได้แก่ คุณสมบัติการดูดและการผลักกันระหว่างแท่งแม่เหล็ก เราสามารถสร้างแม่เหล็กขึ้นมาได้ วิธีแรกคือ นำเหล็กมาถูกับแม่เหล็ก วิธีที่สองคือ ป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไปในขดลวดที่พันรอบเหล็ก แรงเหนี่ยวนำในขดลวดทำให้เหล็กนั้นกลายเป็นแม่เหล็กชั่วคราว และทำให้เกิด สนามแม่เหล็กรอบ ๆ เหล็กนั้น<ref>{{Cite web |url=http://www.kr.ac.th/tech/det48m2/word05.htm |title=แม่เหล็กและแม่เหล็กโลก |access-date=2011-12-21 |archive-date=2015-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150922025602/http://www.kr.ac.th/tech/det48m2/word05.htm |url-status=dead }}</ref> เราเรียกแม่เหล็กแบบนี้ว่า [[แม่เหล็กไฟฟ้า]] ปัจจุบัน มีสารอื่นที่ทำให้เป็นแม่เหล็กได้ เช่น นิเกิล โคบอล แมงกานีส
[[ไฟล์:Magnet0873.png|thumb|รูปแสดงการเรียงตัวของผงตะไบเหล็กในสนามแม่เหล็ก]] 

== คุณสมบัติของแม่เหล็ก ==
# แม่เหล็กมี 2 ขั้วเสมอ ขั้วเหนือและขั้วใต้ ถ้าแขวนแท่งแม่เหล็กให้เคลื่อนที่อย่างอิสระ เมื่อหยุดนิ่ง ขั้วที่ชี้ไปทางทิศเหนือ เรียกว่า ขั้วเหนือ (N) ขั้วที่ชี้ไปทางทิศใต้ เรียกว่า ขั้วใต้ (S)
# ขั้วแม่เหล็กทั้งขั้วเหนือและขั้วใต้จะดูดสารแม่เหล็กเสมอ
# เมื่อนำแม่เหล็ก 2 อันมาอยู่ใกล้กัน ขั้วเหมือนกันจะผลักกัน และขั้วต่างกันจะดูดกัน
# แรงดูดจะมีมากที่สุดที่บริเวณขั้วทั้งสองของแม่เหล็กและลดน้อยลงเมื่อถัดเข้ามา
# เส้นแรงแม่เหล็กมีทิศทางออกจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้ ทั้งสามมิติ
# สนามแม่เหล็กหมายถึงบริเวณที่แม่เหล็กส่งแรงไปถึง

== การประดิษฐ์แม่เหล็ก ==
#แท่งแม่เหล็กโดยการถู วางแท่งแม่เหล็กบนโต๊ะแล้วใช้แท่งแม่เหล็กถูลากจากปลายหนึ่งไปยังอีกข้างหนึ่งแล้วยกขึ้นนำกลับมาวางที่ปลายตั้งต้น ทำซ้ำหลาย ๆ ครั้ง จนกระทั่งแท่งเหล็กกลายเป็นแม่เหล็ก สังเกตลักษณะของเหล็ก
* ถ้าเหล็กเป็นเหล็กอ่อน (iron) จะได้[[แม่เหล็กชั่วคราว]]
* ถ้าเหล็กเป็นเหล็กกล้า (steel) จะได้[[แม่เหล็กถาวร]]
ซึ่งแม่เหล็กจะหมดอำนาจเมื่อถูกนำไปเผาหรือทุบด้วยค้อนหลาย ๆ ครั้ง

#เมื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไปในขดลวดสามารถแสดงอำนาจเป็นแม่เหล็กเกิดขึ้นได้และอำนาจจะหมดเมื่อหยุดปล่อยกระแสไฟฟ้า

== การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก ==
เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า {{mvar|q}} เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก {{math|'''B'''}} ด้วยความเร็ว {{math|'''v'''}} ทำมุมใด ๆ ที่ไม่ขนานกับสนามแม่เหล็กจะมีแรงกระทำต่ออนุภาคดังสมการ  

{{Equation box 1|cellpadding|border|indent=|equation=<math>\mathbf{F} = q \left( \mathbf{v} \times \mathbf{B}\right)</math>|border colour=#50C878|background colour=#ECFCF4}}

โดยทิศทางสามารถหาได้จาก [[กฎมือขวา]] (right hand rule) และเมื่อนำลวดตัวนำที่มีฉนวนหุ้มมาขดเป็นวงกลมหลาย ๆ วงเรียงซ้อนกัน เป็นรูปทรงกระบอก เรียกว่า โซเลนอยด์ (solenoid)

== กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ==
เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่าน[[ลวดตัวนำ]]จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบลวดตัวนำในลักษณะดังนี้
#กระแสไฟฟ้าผ่าน[[ลวดตัวนำตรง]] จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบลวดตัวนำ หาทิศทางของสนามแม่เหล็กได้จาก กฎมือขวาโดยการกำมือรอบลวดตัวนำตรง และให้นิ้วหัวแม่มือชี้ไปทางทิศทางของกระแสไฟฟ้า ทิศการวนตามการชี้ของนิ้วทั้งสี่จะชี้ทิศทางของสนามแม่เหล็ก
#เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน[[โซเลนอยด์]] (รวมทั้งลวดตัวนำวงกลม) จะเกิดสนามแม่เหล็กที่มีลักษณะคล้ายกับสนามแม่เหล็กของแท่งแม่เหล็ก การหาทิศทางยังคงใช้กฎมือขวาโดยวิธีกำมือขวาให้นิ้วทั้งสี่ชี้ไปตามทิศทางของกระแสไฟฟ้านิ้วหัวแม่มือจะชี้ทิศทางของสนามแม่เหล็ก
#กระแสไฟฟ้าผ่าน[[ทอรอยด์]] จะเกิดสนามแม่เหล็กภายในทอรอยด์ การหาทิศทางใช้วิธีกำมือขวารอบแกนทอรอยด์ให้นิ้วทั้งสี่วนไปตามทิศทางของกระแสไฟฟ้า นิ้วหัวแม้มือจะชี้ทิศทางของสนามแม่เหล็ก

== แรงแม่เหล็กกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า ==
เมื่อลวดตัวนำตรงยาว {{math|'''I'''}} ที่มีกระแสไฟฟ้า {{math|'''I'''}} ผ่านขณะวางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก {{math|'''B'''}} จะเกิดแรงกระทำด้วยขนาด 

{{Equation box 1|cellpadding|border|indent=|equation=<math>\mathbf{F} = i \left( \mathbf{l} \times \mathbf{B}\right)</math>|border colour=#50C878|background colour=#ECFCF4}}

โดยทิศทางของแรงหาได้จากการกำมือขวาโดยวนนิ้วทั้งสี่ (ผ่านมุมเล็ก) จากทิศทางของกระแสไฟฟ้าไปหาทิศทางของสนามแม่เหล็กนิ้วหัวแม่มือจะชี้ทิศทางของแรง ส่วนในกรณีลวดตัวนำวางในทิศทางกระแสไฟฟ้าที่ทำมุม {{math|'''θ'''}} กับสนามแม่เหล็ก {{math|'''B'''}} ขนาดของแรงจะเป็น '''<math>F = ilB\sin(\theta)</math>'''

โดยยังคงใช้กฎมือขวาหาทิศทางของแรงได้เช่นกัน
แรงแม่เหล็กระหว่างลวดตัวนำสองเส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าผ่าน
ลวดตัวนำสองเส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าผ่าน จะมีแรงกระทำระหว่างลวดตัวนำทั้งสองโดยจะเป็นแรงดึงดูดถ้ากระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำทั้งสองมีทิศทางเดียวกัน แต่จะเป็นแรงผลัก ถ้ากระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำทั้งสองมีทิศทางตรงข้ามกัน

== แกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์กระแสตรง ==
แกลแวนอมิเตอร์เป็นเครื่องมือวัดไฟฟ้าประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลือบน้ำยาที่หมุนรอบแกน มีลักษณะเป็นขดลวดสี่เหลี่ยมมีแกนหมุนที่หมุนได้คล่องซึ่งจะใช้วัตถุที่มีความแข็งมาก เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดจะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบบิดขดลวดให้หมุนไป ทำให้เข็มชี้ (ตัดกับแกนหมุนของขดลวด) เบนตามไปด้วย มุมเบนของเข็มชี้แปรผันตรงกับขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวด การสร้างสเกลเพื่ออ่านกระแสไฟฟ้าทำได้โดยผ่านกระแสไฟฟ้าขนาดต่าง ๆ
มอเตอร์กระแสตรง เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ประกอบด้วยขดลวดที่หมุนได้รอบแกนวางอยู่ในสนามแม่เหล็ก มีคอมมิวเทเตอร์และแปรงสัมผัสช่วยให้ขดลวดหมุนอย่างต่อเนื่องในทิศทางเดียวเมื่อมีกระแสจากแบตเตอรี่ผ่านเข้าขดลวด

== กระแสเหนี่ยวนำและแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ==
กระแสไฟฟ้าในขดลวดตัวนำเกิดจากการที่มีการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดตัวนำเรียกการทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าลักษณะนี้ว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (eletro magnetic induction) และเรียกกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากวิธีนี้ว่า [[กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ]] (inducedcurrent) ปลายทั้งสองของเส้นลวดตัวนำมีความต่างศักย์ ดังนั้นถ้าต่อเส้นลวดตัวนำนี้ให้ครบวงจร ก็จะมีกระแสไฟฟ้าในวงจร แสดงว่าปลายทั้งสองของเส้นลวดตัวนำทำหน้าที่ เสมือนเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (induced electromotive force) หรือ อีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ (induced emf) กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ สรุปได้ว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวดเป็นสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดนั้นเมื่อเทียบกับเวลา
กฎของเลนซ์มีใจความว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในขดลวดจะทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำในทิศทางที่ทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กใหม่ขึ้นมาต้านการเปลี่ยนแปลง ของฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวดนั้น

== แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ==
มอเตอร์ขณะหมุนจะมีฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงผ่านขดลวด ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำมีทิศทางตรงข้ามกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเดิม เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ ในกรณีมอเตอร์ติดขัดหรือหมุนช้ากว่าปกติแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับจะมีค่าน้อยทำให้กระแสไฟฟ้าในขดลวดมีค่ามาก อาจทำให้ขดลวดร้อนจนไหม้ได้ จึงจำเป็นต้องตัดสวิตซ์เพื่อหยุดการทำงานของมอเตอร์ทุกครั้งที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับมีค่าน้อย

'''ค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ'''

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเปลี่ยนค่าตามเวลาในรูปฟังก์ชันไซน์ดังสมการ '''<math>e = Em \sin(\omega t)</math>'''

เมื่อ
'''<math>e</math>'''เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เวลา '''<math>t</math>''' ใด ๆ
'''<math>Em</math>''' เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำสูงสุด
'''<math>\omega</math>''' เป็นความถี่เชิงมุมซึ่งมีค่าเท่ากับ '''<math>2\pi f</math>''' (โดย '''<math>f</math>''' เป็นความถี่ในการเปลี่ยนค่าซ้ำเดิมของแรงเคลื่อนไฟฟ้า)

=== การนำความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็กไปใช้ประโยชน์ ===
ความรู้ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กถูกนำไปใช้ในการสร้างและพัฒนาเครื่องมือเครื่องใช้ด้านต่าง ๆ เช่น ไมโครโฟน ลำโพง แผ่นบันทึกข้อมูลของคอมพิวเตอร์ ฯลฯ

== ดูเพิ่ม ==
* [[แม่เหล็กไฟฟ้า (ชนิดแม่เหล็ก)|แม่เหล็กไฟฟ้า]], แม่เหล็กที่สร้างสนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้า

== อ้างอิง ==
{{รายการอ้างอิง}}

== แหล่งข้อมูลอื่น ==
{{คอมมอนส์-หมวดหมู่|Magnets|แม่เหล็ก}}
* [http://www.thomasnet.com/about/magnets-49490402.html About Magnets] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120527091134/http://www.thomasnet.com/about/magnets-49490402.html |date=2012-05-27 }}
* http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/electromagnetism/sub_lesson/8_2.htm
[[หมวดหมู่:แม่เหล็ก| ]]
{{โครงวิทยาศาสตร์}}