แม่เหล็กไฟฟ้า Electro Magnet เชิดชัย พลกุล กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนวาปีปทุม

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 1 แม่เหล็ก (magnet) เป็นวัตถุที่สามารถดูดเหล็ก หรือ สารแม่เหล็ก(magnetic substance)ได้

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 2 การหาขั้วแม่เหล็ก (magnets pole) N S ขั้วที่ชี้ไปทางทิศเหนือ เรียก ขั้วเหนือ (north pole) ขั้วที่ชี้ไปทางทิศใต้ เรียก ขั้วใต้ (south pole)

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 3 เส้นแรงแม่เหล็ก (magnetic field lines) N S นำเข็มทิศวางที่ตำแหน่ง ต่าง ๆ รอบแท่งแม่เหล็ก จะได้แนวการวางตัวของ เข็มทิศ เส้นแรงแม่เหล็ก มีทิศออกจากขั้ว N ไปขั้ว S

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 4 สนามแม่เหล็กโลก (Earth’s magnetic field)

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 5 การเขียนทิศของสนามแม่เหล็ก x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B สนามแม่เหล็กมีทิศพุ่งเข้า สนามแม่เหล็กมีทิศพุ่งออก

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 6 ขนาดของสนามแม่เหล็ก ( ) สนามแม่เหล็กตั้งฉากกับพื้นที่ สนามแม่เหล็กไม่ตั้งฉากกับพื้นที่ B sin  B cos  เมื่อ B = สนามแม่เหล็ก (Wb/m2 ;Tasla)  = ฟลักซ์แม่เหล็ก (Weber) A = พื้นที่ที่ฟลักซ์แม่เหล็กผ่าน (m2)

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 7  โจทย์ฝึกทักษะสนามแม่เหล็ก 1. ณ บริเวณพื้นที่ 1 cm2 มีสนามแม่เหล็กขนาด 0.5 เทสลา ฟลักซ์แม่เหล็กบริเวณดังกล่าว มีค่าเท่าใด 2. ณ บริเวณพื้นที่หนึ่งมีสนามแม่เหล็กขนาด 10-6 T และมีฟลักซ์แม่เหล็ก 3 x 10-12 Wb ถ้าทิศสนาม แม่เหล็กทำมุมกับแนวตั้งฉากกับพื้นที่ 60o พื้นที่ ดังกล่าวมีค่าเท่าใด 3. จากรูป จงหาฟลักซ์แม่เหล็ก บนพื้นที่ เมื่อสนามแม่เหล็ก มีค่า 5.0 T ในแนวแกน X Y Z X 3 cm 4 cm a d b 3 cm c

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 8 แรงกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุ ซึ่งเคลื่อนที่ใน สนามแม่เหล็ก x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B v +

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 9  โจทย์ฝึกทักษะแรงแม่เหล็ก 1. อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 1.6 x 108 m/s เข้าสู่บริเวณที่มีสนามแม่เหล็กขนาด 3 x 10-4 T ในทิศตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก อิเล็กตรอนจะ เคลื่อนที่เป็นวงกลมด้วยรัศมีเท่าใด 2. อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่เข้าไปในบริเวณที่มี สนามแม่เหล็ก รูปใดแสดงแนวการเคลื่อนที่ ของประจุได้ถูกต้อง x x x x . . . . 1 3 2 - +   

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 10 แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหล ผ่าน ซึ่งวางในสนามแม่เหล็ก ทิศการเคลื่อนที่ หรือแรงฉุดลวด N S ทิศของสนามแม่เหล็ก ทิศของกระแสไฟฟ้า

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 11 แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหล ผ่าน ซึ่งวางในสนามแม่เหล็ก x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x B I

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 12  โจทย์ฝึกทักษะแรงแม่เหล็ก 1. เมื่อนำลวดตัวนำยาว 10 cm มวล 100 g ที่มี กระแสไฟฟ้าไหล 10 A วางสนามแม่เหล็กขนาด 0.4 T จงหาแรงกระทำต่อลวดตัวนำ และความเร่ง ของลวดตัวนำ 2. x x x x ลวดยาว 2.5 m วางอยู่ใน x x x x สนามแม่เหล็ก 1.5 x 10-3 T x x x x มีกระแสไหล 20 A เพื่อทำ x x x x ให้ลวดลอยขึ้น ถ้าต้องการให้ x x x x ลวดลอยนิ่งได้ น้ำหนักของ ลวดต้องมีค่าเท่าใด

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 13 สนามแม่เหล็กจากกระแสไหลผ่านลวดตัวนำ . . . x x x . . . x x x . . . x x x . . . x x x . . . x x x I Han Christion Oersted พบว่า เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำจะมี สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบ ๆ ตัวนำนั้น

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 14 แรงระหว่างลวดตัวนำสองเส้นขนานกันที่มี I B แรงบน B เนื่องจาก A I A . . . x x x . . . x x x . . . x x x . . . x x x . . . x x x I A แรงบน A เนื่องจาก B I . . . x x x . . . x x x . . . x x x . . . x x x . . . x x x I B F F I ทิศเดียวกัน เกิดแรงดึงดูด A B I ทิศตรงกันข้ามเกิดแรงผลัก A B F F F F

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 15 แรงกระทำต่อขดลวดมี I ที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก I เมื่อมีกระแสไหล (I) ในขดลวด ที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงคู่ควบ ( ) กระทำต่อขดลวดทำให้ขดลวดเกิด การหมุน (โมเมนต์)

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 16 โมเมนต์ของแรงคู่ควบที่เกิดบนขดลวดที่มี I a  จาก MC = แรง  ระยะตั้งฉากระหว่างแนวแรง

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 17  โจทย์ฝึกทักษะโมเมนต์แรงคู่ควบ 1. ขดลวดรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสยาวด้านละ 5 cm มีขด ลวดพันอยู่ 400 รอบ วางในสนามแม่เหล็กคงที่ 5 x 10-3 T โดยเอียงทำมุม 60o กับแนวระนาบ แม่เหล็ก ขณะที่มีกระแสไฟฟ้า 15 A ไหลผ่าน ขดลวดจะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบเท่าใด 2. ขดลวดตัวนำขนาด 4 x 5 cm มีจำนวน 50 รอบ หมุนอยู่ในสนามแม่เหล็ก ขนาด 2 x 10-5 T โดยมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด 5 A จงหา โมเมนต์ของแรงคู่ควบที่เกิดขึ้น เมื่อระนาบของ ขดลวดตั้งฉากและขนานกับสนามแม่เหล็ก

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 18 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ค้นพบโดยฟาราเดย์เป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็กที่ตัดกับขดลวดตัวนำ ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าขึ้นในขดลวด

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 19 การผลิตพลังงานไฟฟ้า การผลิตพลังงานไฟฟ้า จะใช้ไดนาโม(Dynamo) ซึ่งเป็นเครื่องกลเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า Alternating Current Dynamo Direct Current Dynamo

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 20 การผลิตพลังงานไฟฟ้า ไดนาโม (Dynamo) ทั้งกระแสตรงและกระแสสลับจะมี 2 แบบ คือ แบบให้ขดลวดหมุน และแบบแท่งแม่เหล็กหมุน Direct Current Dynamo เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 3 เฟส

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 21 การส่งกำลังไฟฟ้า การส่งกระแสไฟฟ้า จากแหล่งกำเนิดไฟฟ้า จะต้องส่งด้วย แรงเคลื่อนไฟฟ้าสูง ๆ เพื่อลดการสูญเสียพลังงาน

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 22 หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) เป็นเครื่องมือที่ใช้เปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนไฟฟ้า ให้มีค่าสูงขึ้นหรือต่ำลง

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 23 หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) ประเภทของหม้อแปลงไฟฟ้า

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 24 หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) สมการของหม้อแปลงไฟฟ้า ประสิทธิภาพของ หม้อแปลงไฟฟ้า กรณีหม้อแปลงไฟฟ้า มีประสิทธิภาพ 100%

แม่เหล็กไฟฟ้า (Electro Magnet) 25  โจทย์ฝึกทักษะหม้อแปลง 1. หม้อแปลงไฟฟ้าเครื่องหนึ่งมีจำนวนรอบของ ขดลวดปฐม 100 รอบ และขดลวดทุติยภูมิ 500 รอบ เมื่อต่อกับไฟฟ้าแรงเคลื่อน 220 V แรงเคลื่อนไฟฟ้าออกจะมีค่าเท่าใด 2. ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงตัวหนึ่งมีความ ต้านทาน 100  ปลายทั้งสองข้างต่อกับเครื่อง ต้มน้ำไฟฟ้าความต้านทาน 200  ใช้กระแส ไฟฟ้า 4 A ถ้าหม้อแปลงมีประสิทธิภาพ 80% และ ค.ต.ศ. ของขดลวดปฐมภูมิเป็น 200 V จงหากระแสไฟฟ้าในขดลวดปฐมภูมิ