การค้นพบของเออร์สเตด
ปรากฏการณ์ไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็ก
คำว่า แม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetism) นั้นกลายเป็นคำเรียกปรากฏการณ์ต่างๆที่นักเรียนนักศึกษาและบุคคลทั่วไปเกิดความคุ้นชิน(ในระดับหนึ่ง) ทั้งอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้งานกัน ไปจนถึง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หรือ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า
แต่หลายคนอาจไม่รู้ว่าทำไม แม่เหล็กกับไฟฟ้า ถึงถูกจับมาติดกันจนกลายเป็นเหมือนสิ่งเดียวกัน ทั้งที่ปรากฏการณ์ทั้งสองอย่างนี้มีความแตกต่างกันอย่างยิ่ง จนนักวิทยาศาสตร์ในสมัยก่อนมองว่ามันเป็นแรงสองแรงที่ไม่เกี่ยวข้องใดๆต่อกัน
ก่อนอื่นลองมองไปที่ปรากฏการณ์ในธรรมชาติที่มนุษย์รู้กันมาทั้งแต่ยุคโบราณกันก่อนนะครับ
- สภาพแม่เหล็กนั้นพบเห็นได้ในวัสดุหรือแร่ธรรมชาติหลายอย่าง มันสามารถดึงดูดเหล็กได้ และขั้วแม่เหล็กจะส่งแรงดูดขั้วแม่เหล็กที่แตกต่างกัน แต่จะส่งแรงผลักขั้วที่เหมือนกัน ที่สำคัญคือ ขั้วของแม่เหล็กนั้นจะปรากฏขึ้นเป็นคู่ขั้วเหนือและขั้วใต้เสมอ ไม่มีขั้วแม่เหล็กเดี่ยวๆปรากฏให้เห็นในธรรมชาติ
- สภาพไฟฟ้านั้นพบเห็นได้ เมื่อนำวัสดุบางอย่างมาขัดสี เช่น อำพันกับขนสัตว์ หรือ ไม้บรรทัดพลาสติกกับเส้นผมมนุษย์ ซึ่งส่งแรงดูดต่อวัสดุเบาๆอย่างเศษกระดาษได้ นักวิทยาศาสตร์ในยุคต่อมาค้นพบว่าไฟฟ้าที่เกิดจากการขัดสีสามารถถ่ายเทผ่านวัสดุนำไฟฟ้าที่เรียกว่า วัสดุตัวนำ
จะเห็นได้ว่าทั้งไฟฟ้าและแม่เหล็กนั้น ดูไม่เกี่ยวข้องกันเลย จนกระทั่งการค้นพบสำคัญที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์เรียบง่ายอย่างเข็มทิศ
เข็มทิศที่เราใช้งานกันเป็นแผ่นแม่เหล็กเล็กๆที่สามารถหมุนไปโดยรอบได้ มันถูกดึงดูดโดยสนามแม่เหล็กของโลกเราที่มีอยู่ตามธรรมชาติจึงใช้ในการบอกทิศได้ ในปี ค.ศ. 1820 ฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด (Hans Christian Ørsted) นักฟิสิกส์เดนมาร์กค้นพบว่าเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวด จะทำให้เข็มทิศที่อยู่รอบๆเส้นลวดขยับแล้ววางตัวในแนวใหม่ หากนำเข็มทิศมาเรียงรอบๆเส้นลวด เข็มทิศจะวางตัวเรียงต่อกันเป็นวงกลมรอบๆเส้นลวดนั้น
ภาพซ้าย คือเข็มทิศและเส้นลวดปกติที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ภาพขวามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านในเส้นลวด ส่งผลต่อการวางตัวของเข็มทิศ
เออร์สเตด พบว่าปรากฏการณ์นี้แปลกประหลาดมาก เพราะเข็มทิศไม่ได้ชี้เข้าหาเส้นลวดและไม่ได้ชี้ออก มันวางตัวแบบตั้งฉากกับเส้นที่พุ่งเข้าหาลวด และเมื่อทดลองปล่อยกระแสไฟฟ้ากลับทิศทาง เข็มทิศทั้งหมดก็วางตัวในทิศทางตรงข้ามกับในตอนแรก เขางุนงงสงสัยและไม่อาจอธิบายสิ่งที่ค้นพบได้จึงตีพิมพ์เผยแพร่มันออกไปเพื่อเชื้อเชิญให้นักฟิสิกส์คนอื่นหาทางอธิบายปรากฏการณ์นี้
ผู้ที่ทำการทดลองต่อยอดและพยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้เป็นนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ อ็องเดร-มารี แอมแปร์ (André-Marie Ampère) เขาพบว่าหากปล่อยกระแสไฟฟ้าใส่ลวดสองเส้นที่วางตัวขนานกันจะเกิดแรงกระทำต่อเส้นลวดทั้งสอง โดยถ้ากระแสไฟฟ้าอยู่ในทิศเดียวกัน เส้นลวดทั้งสองจะดูดกัน แต่ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลในทิศตรงข้ามกัน เส้นลวดทั้งสองจะผลักกัน
การทดลองของแอมแปร์
ความเจ๋งคือแอมแปร์สามารถวัดปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการทดลองนี้อย่างละเอียดจนได้เป็นกฎทางคณิตศาสตร์ขึ้นมาอย่างชัดเจน แรงระหว่างเส้นลวดจะมีค่ามากขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้ามีค่ามาก และ ยิ่งเส้นลวดอยู่ห่างกัน ระยะระหว่างเส้นลวดจะมีค่าน้อยลง การทดลองของแอมแปร์ทำให้นักฟิสิกส์นิยามของกระแสไฟฟ้าได้อย่างเป็นมาตรฐานมาจนกระทั่งมีการวัดประจุของอิเล็กตรอนได้อย่างแม่นยำมากๆ นิยามถึงได้เปลี่ยนไป
คำอธิบายการค้นพบของเออร์สเตด คือ กระแสไฟฟ้าในเส้นลวดก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กวนรอบๆเป็นวงกลมรอบเส้นลวดนั้น สนามแม่เหล็กนี้เองที่ทำให้แนวการวางตัวของเข็มทิศเปลี่ยนแปลงไป ส่วนในการทดลองของแอมแปร์ สนามแม่เหล็กนี้ยังส่งแรงไปกระทำเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลอีกเส้นหนึ่ง
ในตอนนี้จะเห็นได้ว่าความเชื่อมโยงระหว่างแม่เหล็กกับไฟฟ้าเริ่มปรากฏขึ้นเมื่อนักฟิสิกส์ค้นพบว่ากระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็กได้ และในเวลาต่อมามีการค้นพบว่า การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กก็สร้างกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งผมจะเล่าให้ฟังในครั้งหน้าๆครับ
- 8
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
