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

การสืบพันธุ์ของพืช : การสร้างเซลล์สืบพันธ์ของพืชดอก

กระบวนการสร้าง เซลล์สืบพันธุ์ของพืชดอก เกิดขึ้นในเกสรตัวผู้ และเกสรตัวเมีย เซลล์สืบพันธุ์ของพืชดอก มี 2 ชนิด คือ เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ และเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย เซลล์สืบพันธุ์ทั้งสองมีขั้นตอนในการแบ่งเซลล์ เพื่อลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่ง และเมื่อเกิดการปฏิสนธิ จำนวนโครโมโซมจะมีจำนวนเท่าเดิมอีกครั้ง (ขอมูลเพิ่มเติม : โครงสร้างของดอกไม้) เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ (male gamete) เกิดขึ้นภายในอับเรณู (anther) โดยมีไมโครสปอร์มาเทอร์เซลล์ (microspore mother cell) แบ่งเซลล์แบบไมโอซีส 1 ครั้ง ได้ 4 ไมโครสปอร์ (microspore) แต่ละเซลล์มีโครโมโซมเท่ากันตือ n หลังจากนั้นนิวเคลียสของแต่ละเซลล์จะแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสได้ 2 นิวเคลียสคือ เจเนอเรทีฟนิวเคลียส (generative nucleus) และ ทิวบ์นิวเคลียส (tube nucleus) เรียกเซลล์ในระยะนี้ว่า ละอองเรณู (pollen grain) หรือแกมีโทไฟต์เพศผู้ (male gametophyte) เมื่อละอองเรณูแก่เต็มที่อับเรณูจะแตกออกทำให้ละอองเรณูกระจายออกไปพร้อมที่จะผสมพันธุ์ต่อไป ลักษณะของละอองเรณูมีความแตกต่างกันทั้งขนาด รูปร่าง […]

โลกซับซ้อนในมุมมองเรียบง่าย

เรื่อง วตา แซ่ตั้ง เครดิตภาพจาก vanity fair,imdb   ในตอนที่ โอเวน ซัสคายด์ เกิด เขาดูเหมือนเด็กคนอื่นทั่วๆ  ไป  จนกระทั่งเมื่ออายุ 3 ขวบครอบครัวของเขาสังเกตได้ถึงความผิดปกติบางอย่าง  เขาเริ่มไม่พูด ไม่สบตา ไม่มีการแสดงออกอย่างที่เคยเป็นมา  เด็กที่ร่าเริงของครอบครัวซัสคายด์หายไป  ทำให้พวกเขากังวลและพาโอเวนไปโรงพยาบาล  หมอตรวจพบว่าอาการที่โอเวนเป็นอยู่นั้น คือภาวะออทิซึม หรือโรคออทิสติก ซึ่งทำให้พัฒนาการทางการสื่อสารของเขาหยุดลง ครอบครัวของเขาใจสลาย  ก่อนภายหลังจะพบว่า การดูการ์ตูนของดิสนีย์ซึ่งเป็นกิจวัตรเดียวที่ครอบครัวทำร่วมกันได้จะช่วยนำโอเวนให้กลับมา นั่นคือเรื่องราวของครอบครัวซัสคายด์ที่ถูกบันทึกเป็นหนังสือที่ชื่อว่า Life, Animated: A Story of Sidekicks, Heroes, and Autism โดย รอน ซัสคายด์ พ่อของโอเวน  และภายหลังถูกนำมาสร้างเป็นภาพยนตร์สารคดีซึ่งได้คำตอบรับด้านบวกจากนักวิจารณ์ และเข้าชิงออสการ์ในสาขาภาพยนตร์สารคดียอดเยี่ยม ไม่ใช่ครั้งแรกที่โรคออทิสติกถูกนำมาพูดถึงบนจอเงิน  ในช่วงทศวรรษ 80 – 90 เป็นต้นมา มีหนังทั้งฮอลลี่วูดและหนังนอกกระแส ที่พยายามจะสอดแทรกตัวละครที่เป็นออทิสติกเข้ามา แต่บทบาทของพวกเขามักเป็นเพียงสีสัน หรืออุปสรรคให้กับเรื่องราวที่เกิดขึ้น ไม่ได้เพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับออทิสติกให้แก่ผู้ชมเท่าไหร่นัก […]