แม่เหล็ก ดึงดูดโลหะบางชนิดได้อย่างไร และมาเรียนรู้สนามแม่เหล็กในโลกของเรา

แม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กโลก

แม่เหล็ก มีแรงดึงดูดและแรงผลักต่อโลหะบางชนิด

การค้นพบ แม่เหล็ก (Magnet) และสนามแม่เหล็กโลก

แม่เหล็กถูกค้นพบครั้งแรก โดยชายเลี้ยงแกะในดินแดนแมกนีเซีย (Magnesia) พื้นที่ทางตอนเหนือของประเทศกรีซ เมื่อราว 5 พันปีก่อน แรงแม่เหล็ก หรือแรงดึง ที่ดูดโลหะแปลกปลอมเข้าหานั้น ถูกพบภายในก้อนหินสีดำใต้พื้นผิวโลก

หินที่ถูกขนานนามว่า “แมกเนต” (Magnet) หรือ “แม่เหล็ก” หินแม่เหล็กในธรรมชาติเป็นสารประกอบออกไซด์ของเหล็ก (Fe3O4) หรือ “แมกนีไทต์” (Magnetite) เป็นวัตถุที่มีคุณสมบัติในการดึงดูดโลหะบางชนิด โดยเฉพาะวัตถุที่มีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก (Fe) โครเมียม (Cr) แมงกานิส (Mn) และนิกเกิล (Ni) หรือที่เรียกกันว่า “สารแม่เหล็ก” (Ferromagnetic material)

ในอดีต มนุษย์นำหินสีดำนี้มาใช้ประโยชน์มากมาย ทั้งการใช้เป็นหินนำทาง (Lodestone) ของชาวกรีกและโรมัน รวมถึงการนำมาใช้ประดิษฐ์เข็มทิศเพื่อนำทางและใช้ในศาสตร์พยากรณ์ของชาวจีนโบราณ โดยเข็มทิศเรือนแรกของโลกถูกสร้างขึ้นในสมัยราชวงศ์ฮั่นของจีน เมื่อหลายพันปีมาแล้ว ก่อนได้รับการพัฒนาเรื่อยมาจนเป็นเข็มทิศในยุคปัจจุบัน

เข็มทิศ, แม่เหล็ก, การประยุกต์ใช้แม่เหล็ก
เข็มทิศที่ชาวจีนประกดิษฐ์ขึ้นในช่วงแรก

แม่เหล็กและอำนาจแม่เหล็ก (Magnet and Magnetism)

แม่เหล็กมีแรงดึงดูดและแรงผลักต่อโลหะบางชนิด ซึ่งเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าภายในโครงสร้างของแม่เหล็กที่แตกต่างจากวัตถุทั่วไป

ในจักรวาลของเรา ทุกสสารและวัตถุธาตุเกิดจากการรวมตัวกันของอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่า “อะตอม” (Atom) ซึ่งประกอบไปด้วยอิเล็กตรอน (Electron) ที่โคจรรอบนิวเคลียส (Nucleus) การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่ส่งผลให้อิเล็กตรอนทุกตัว มีคุณสมบัติคล้ายเป็นแม่เหล็กขนาดเล็ก (Microscopic magnet)

ในวัตถุทั่วไป ทิศทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน เกิดขึ้นอย่างไม่เป็นระเบียบมากนัก โดยมีทิศทางการหมุนไร้แบบแผนและหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ส่งผลให้เกิดการลบล้างแรงแม่เหล็กที่ถูกสร้างขึ้น แต่โครงสร้างภายในแม่เหล็กนั้น ทุกโมเลกุลเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบ ในทุกอะตอมมีอิเล็กตรอน ซึ่งเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันทั้งหมด ก่อให้เกิดขั้วทั้ง 2 ขึ้นภายในแม่เหล็ก คือ ขั้วมุ่งทิศเหนือ (North seeking pole) หรือ “ขั้วเหนือ” (North) และขั้วมุ่งทิศใต้ (South seeking pole) หรือ “ขั้วใต้” (South)

การเกิดขั้วตรงกันข้ามของแม่เหล็กก่อให้เกิดแรงแม่เหล็ก (Magnetic force) จากขั้วเหนือสู่ขั้วใต้ สร้างสนามพลังหรือที่เรียกว่า “สนามแม่เหล็ก” (Magnetic Field) ขึ้นในบริเวณโดยรอบของแม่เหล็กนั้น

แม่เกล็ก, ขั้วแม่เหล็ก, สนามแม่เหล็ก
ขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้ (S) ของแม่เหล็ก

คุณสมบัติของแม่เหล็ก

วางตัวในแนวทิศเหนือและใต้

ขั้วแม่เหล็กชนิดเดียวกันจะเกิดการผลักกัน ในขณะที่ขั้วต่างชนิดกันเกิดแรงดึงดูดเข้าหากัน

แรงแม่เหล็ก (Magnetic force) จะเคลื่อนที่จากขั้วเหนือไปขั้วใต้ ซึ่งก่อให้เกิดสนามพลังที่เรียกว่า “สนามแม่เหล็ก” (Magnetic Field)

แม่เหล็กส่งอำนาจหรือแรงแม่เหล็กจากขั้วทั้ง 2 ในลักษณะ 3 มิติ โดยที่บริเวณขั้วทั้งสองจะมีอำนาจแม่เหล็กสูงสุด ขณะที่ตรงกึ่งกลางจะไม่ปรากฏแรงแม่เหล็กใดๆ

สารแม่เหล็ก เช่น เหล็ก (Fe) โคบอลต์ (Co) นิกเกิล (Ni) และสารประกอบของโลหะเหล่านี้ สามารถกลายเป็นแม่เหล็กได้ง่าย หากเข้าไปอยู่ภายใต้อำนาจสนามแม่เหล็กหรือถูกกระตุ้นให้เกิดการเรียงตัวโมเลกุลแม่เหล็ก (Magnetic domain) ขึ้นใหม่ จนเป็นไปในทิศทางเดียวกันเพื่อให้สามารถแสดงอำนาจแม่เหล็กออกมาได้เช่นเดียวกับแม่เหล็กอื่นๆ

อ่านต่อหน้า 2 

เรื่องแนะนำ

ดวงจันทร์ : ย้อนรอยภารกิจ 50 ปี มนุษย์คนแรกบนดวงจันทร์ 

ดวงจันทร์คือสนามประลองและจุดหมายปลายทางของการแข่งขันสู่ห่วงอวกาศในศตวรรษที่ 20 และในที่สุดเมื่อเดือนกรกฎาคม ปี 1969 หรือ 50 ปีก่อน มนุษย์คนแรกก็สามารถขึ้นไปเดินบนดวงจันทร์ได้ ความสำเร็จของภารกิจอะพอลโล 11 ที่เกิดขึ้นหลังการบินครั้งแรกของพี่น้องตระกูลไรต์เพียง 66 ปี เป็นการประกาศความเก่งกาจและฉลาดเฉลียวของมนุษยชาติ

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ (Planets of Solar System)

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ประกอบไปด้วยดาวทั้งหมด 8 ดวง ที่มีลักษณะเฉพาะในตัวเองอย่างโดดเด่น ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ (Planets of Solar system) ดาวเคราะห์ คือ ดาวบริวารของดวงอาทิตย์ ไม่มีแสงสว่างในตัวเอง และหมุนรอบตัวเองไปพร้อมๆ กับการโคจรรอบดวงอาทิตย์ การจำแนกดาวเคราะห์ 1. ดาวเคราะห์ชั้นใน (Inner planets) คือ ดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ระหว่างดวงอาทิตย์และแถบดาวเคราะห์น้อย มีทั้งหมดสี่ดวง ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร ทั้งหมดเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็ก มีความหนาแน่นสูงและมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นของแข็ง เช่น หินและโลหะ หรือที่เรียกอีกอย่างว่า ดาวเคราะห์หิน (Terrestrial planets) 2. ดาวเคราะห์ชั้นนอก (Outer planets) คือ ดาวเคราะห์ที่โคจรเลยออกไปจากแถบดาวเคราะห์น้อย มีทั้งหมด 4 ดวง ได้แก่ ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน โดยดาวเคราะห์ทั้งหมด มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง ก๊าซ และของเหลว […]

ภาพเปลือยโมนาลิซาอาจเป็นผลงานของ ดา วินชี เอง

ภาพเปลือยโมนาลิซาอาจเป็นผลงานของ ดา วินชี เอง โดย คริสตินา นูเนช ภาพวาดด้วยดินสอที่เป็นที่รู้จักในฐานะ “ภาพเปลือยของโมนาลิซา” ถูกเชื่อกันมาอย่างยาวนานว่าเป็นผลงานของหนึ่งในลูกศิษย์ของ ลีโอนาร์โด ดา วินซี แต่ผู้เชี่ยวชาญจากพิพิธภัณฑ์ลูฟวร์ในกรุงปารีสชี้ว่าผลงานชิ้นนี้อาจเป็นผลงานของดา วินชีเอง เป็นการยากที่จะมองข้ามจุดคล้ายคลึงกันของผู้หญิงที่โด่งดังที่สุดในผลงานของดา วินชี เมื่อศตวรรษที่ 16 กับผู้หญิงในภาพเขียน “โมนนา แวนนา” (Monna Vanna) ภาพสเก๊ตช์ที่ถูกเก็บอยู่ในพิพิธภัณฑ์ Condé ทางตอนเหนือของกรุงปารีส ตั้งแต่ปี 1862 รอยยิ้มไม่เต็มที่เหนือคางที่ได้รูป ตลอดจนองศาของการวางมือก็เหมือนกันพอดิบพอดี ความคล้ายคลึงดังกล่าวดึงดูดความสนใจของบรรดานักวิจัยในการหาคำตอบของผลงานชิ้นนี้ ที่มีแผนจะจัดแสดงภายในนิทรรศการของพิพิธภัณฑ์ Condé ในปี 2019 นี้ เนื่องในโอกาสครบรอบ 500 ปี นับตั้งแต่ศิลปินเอกชาวอิตาลีแห่งยุคเรเนซองส์เสียชีวิตลง ภาพเขียนถูกสร้างสรรค์ขึ้นในช่วงเวลาเดียวกับ “โมนาลิซา” ในช่วงที่ดา วินชี ยังมีชีวิต และตัวกระดาษเองก็ถูกผลิตขึ้นในอิตาลี รายงานจาก Mathieu Deldicque รองผู้ดูแลพิพิธภัณฑ์ Condé ให้สัมภาษณ์กับสำนักข่าวรอยเตอร์ นับตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 […]