ແຮງແມ່ເຫຼັກ
ການນໍາສະເຫນີ
ແຮງແມ່ເຫຼັກແມ່ນໜຶ່ງໃນຜົນສະທ້ອນຂອງປະຕິກິລິຍາແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທີ່ເກີດຂຶ້ນເມື່ອອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າເຄື່ອນທີ່ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ. ແຮງນີ້ແມ່ນພື້ນຖານຂອງປະກົດການທາງທຳມະຊາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີຫຼາຍຢ່າງ, ຕັ້ງແຕ່ເຂັມທິດງ່າຍໆຈົນເຖິງມໍເຕີໄຟຟ້າທີ່ສັບສົນ. ບົດຄວາມນີ້ຈະທົບທວນທິດສະດີພື້ນຖານທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງແຮງແມ່ເຫຼັກ, ກົດໝາຍທີ່ຄວບຄຸມມັນ, ແລະ ການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຕ່າງໆຂອງມັນ.
ທິດສະດີພື້ນຖານ
ກົດໝາຍຂອງ Lorentz
ແຮງແມ່ເຫຼັກທີ່ກະທຳຕໍ່ອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ເຄື່ອນທີ່ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກໄດ້ຖືກອະທິບາຍໂດຍກົດໝາຍຂອງ Lorentz. ກົດໝາຍນີ້ລະບຸວ່າແຮງ \( \mathbf{F} \) ທີ່ກະທຳຕໍ່ອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ \( q \) ດ້ວຍຄວາມໄວ \( \mathbf{v} \) ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ \( \mathbf{B} \) ແມ່ນ:
\[ \mathbf{F} = q (\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \]
ຢູ່ໃສ:
– \( \mathbf{F} \) ແມ່ນແຮງແມ່ເຫຼັກ,
-\( q\) ແມ່ນປະຈຸໄຟຟ້າຂອງອະນຸພາກ,
– \( \mathbf{v} \) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງອະນຸພາກ,
– \( \mathbf{B} \) ແມ່ນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ,
-\( \times \) ແມ່ນການດຳເນີນງານຜົນຄູນຂ້າມລະຫວ່າງສອງເວັກເຕີ.
ແຮງແມ່ເຫຼັກນີ້ແມ່ນຕັ້ງສາກກັບທິດທາງການເຄື່ອນທີ່ຂອງອະນຸພາກ ແລະ ທິດທາງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກສະເໝີ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດເສັ້ນທາງໂຄ້ງສຳລັບອະນຸພາກທີ່ເຄື່ອນທີ່ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ.
ແຮງແມ່ເຫຼັກໃສ່ສາຍທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າ
ນອກເໜືອໄປຈາກອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າແລ້ວ, ແຮງແມ່ເຫຼັກຍັງກະທຳຕໍ່ສາຍໄຟທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າຢູ່ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ. ສຳລັບສ່ວນຂອງສາຍໄຟສັ້ນ \(d\mathbf{l}\) ທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າ \(I\) ຢູ່ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ \(\mathbf{B}\), ແຮງແມ່ເຫຼັກ \(d\mathbf{F}\) ສາມາດສະແດງໄດ້ດັ່ງນີ້:
\[d\mathbf{F} = I (d\mathbf{l} \times \mathbf{B}) \]
ສຳລັບສາຍທີ່ມີຄວາມຍາວທີ່ກຳນົດໃຫ້, ແຮງທັງໝົດສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍການລວມສົມຜົນນີ້ຕາມຄວາມຍາວຂອງສາຍ.
ກົດເກນຂອງແອມແປຣ໌ ແລະ ແຮງແມ່ເຫຼັກ
ກົດໝາຍຂອງແອມແປຣ໌ຍັງມີບົດບາດສຳຄັນໃນການເຂົ້າໃຈແຮງແມ່ເຫຼັກ, ໂດຍສະເພາະໃນສະພາບການຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຜະລິດໂດຍກະແສໄຟຟ້າ. ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາແລ້ວ, ກົດໝາຍຂອງແອມແປຣ໌ລະບຸວ່າສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ອ້ອມຮອບກະແສໄຟຟ້າສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍການລວມກະແສໄຟຟ້າເຂົ້າກັນໃນເສັ້ນທາງປິດ. ກົດໝາຍນີ້ຊ່ວຍໃນການຄິດໄລ່ການແຈກຢາຍຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ເຊິ່ງໃນທາງກັບກັນຈະກຳນົດແຮງແມ່ເຫຼັກທີ່ກະທຳຕໍ່ສາຍໄຟຟ້າທີ່ມີປະຈຸ ຫຼື ສາຍໄຟຟ້າທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າ.
ການນຳໃຊ້ແຮງແມ່ເຫຼັກ
1. ມໍເຕີໄຟຟ້າ
ມໍເຕີໄຟຟ້າແມ່ນໜຶ່ງໃນການນຳໃຊ້ແຮງແມ່ເຫຼັກທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດ. ມໍເຕີໄຟຟ້າເຮັດວຽກໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກການທີ່ວ່າກະແສໄຟຟ້າໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກປະສົບກັບແຮງທີ່ສ້າງການເຄື່ອນໄຫວ. ໃນມໍເຕີ DC (ກະແສໄຟຟ້າໂດຍກົງ), ຂົດລວດທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າຖືກວາງໄວ້ໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ສ້າງຂື້ນໂດຍແມ່ເຫຼັກຖາວອນ ຫຼື ແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ເມື່ອກະແສໄຟຟ້າໄຫຼຜ່ານຂົດລວດ, ແຮງແມ່ເຫຼັກທີ່ເກີດຂຶ້ນຈະເຮັດໃຫ້ຂົດລວດໝູນ, ສ້າງການເຄື່ອນໄຫວທາງກົນຈັກ. ຫຼັກການນີ້ຖືກນຳໃຊ້ໃນອຸປະກອນຫຼາກຫຼາຍຊະນິດ, ຕັ້ງແຕ່ເຄື່ອງຫຼິ້ນງ່າຍໆຈົນເຖິງເຄື່ອງຈັກອຸດສາຫະກຳ.
2. ໂດຍທົ່ວໄປ
ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າເຮັດວຽກຕາມຫຼັກການກົງກັນຂ້າມກັບມໍເຕີ. ໃນເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ, ການເຄື່ອນໄຫວທາງກົນຈັກຖືກໃຊ້ເພື່ອເຄື່ອນຍ້າຍຂົດລວດໃນສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ຜະລິດກະແສໄຟຟ້າ. ໃນຂະນະທີ່ຂົດລວດເຄື່ອນທີ່ຜ່ານສະໜາມແມ່ເຫຼັກ, ກະແສແມ່ເຫຼັກທີ່ປ່ຽນແປງຈະກະຕຸ້ນກະແສໄຟຟ້າໃນຂົດລວດຕາມກົດໝາຍຂອງຟາຣາເດກ່ຽວກັບການຊັກນຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າແມ່ນແຫຼ່ງຜະລິດໄຟຟ້າຫຼັກໃນການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ໂຮງງານໄຟຟ້າຂະໜາດໃຫຍ່ຈົນເຖິງເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າແບບພົກພາ.
3. Transformator
ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າແມ່ນອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ເພື່ອປ່ຽນແຮງດັນໃນລະບົບການແຈກຈ່າຍໄຟຟ້າ. ໝໍ້ແປງໄຟຟ້າເຮັດວຽກຕາມຫຼັກການຂອງການຊັກນຳແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແລະ ແຮງແມ່ເຫຼັກ. ໃນໝໍ້ແປງໄຟຟ້າ, ກະແສໄຟຟ້າໃນຂົດລວດປະຖົມຈະຜະລິດສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ກະຕຸ້ນກະແສໄຟຟ້າໃນຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ. ໂດຍການປ່ຽນແປງຈຳນວນຮອບໃນຂົດລວດປະຖົມ ແລະ ຂົດລວດທຸຕິຍະພູມ, ແຮງດັນສາມາດເພີ່ມ ຫຼື ຫຼຸດລົງໄດ້ຕາມຄວາມຕ້ອງການ.
4. ແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ ແລະ MRI
ແມ່ເຫຼັກແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າແມ່ນອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ກະແສໄຟຟ້າເພື່ອສ້າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ. ແມ່ເຫຼັກເຫຼົ່ານີ້ຖືກນຳໃຊ້ໃນການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ອຸປະກອນຍົກແມ່ເຫຼັກອຸດສາຫະກຳຈົນເຖິງອຸປະກອນການແພດເຊັ່ນ: ເຄື່ອງ MRI (Magnetic Resonance Imaging). ໃນ MRI, ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ແຮງແມ່ນໃຊ້ເພື່ອຜະລິດຮູບພາບລະອຽດຂອງໂຄງສ້າງພາຍໃນຂອງຮ່າງກາຍມະນຸດ. ແຮງແມ່ເຫຼັກທີ່ເກີດຈາກສະໜາມນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດກວດຫາ ແລະ ວິເຄາະເນື້ອເຍື່ອທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ.
5. ເຂັມທິດ ແລະ ການນຳທາງ
ເຂັມທິດແມ່ນການນຳໃຊ້ແຮງແມ່ເຫຼັກທີ່ງ່າຍດາຍແຕ່ສຳຄັນ. ເຂັມທິດ, ເຊິ່ງເປັນແມ່ເຫຼັກຂະໜາດນ້ອຍ, ໝຸນເພື່ອໃຫ້ສອດຄ່ອງກັບສະໜາມແມ່ເຫຼັກຂອງໂລກ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ການນຳທາງທີ່ຖືກຕ້ອງທັງທາງບົກ ແລະ ໃນທະເລ. ເຕັກໂນໂລຊີທີ່ທັນສະໄໝເຊັ່ນ: ລະບົບນຳທາງ GPS ຍັງຄົງອີງໃສ່ຫຼັກການພື້ນຖານນີ້ເປັນວິທີການປັບ ແລະ ປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການນຳທາງ.
ປະກົດການທາງກາຍະພາບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ
1. ຜົນກະທົບຫໍ
ຜົນກະທົບຂອງ Hall ແມ່ນປະກົດການທີ່ສະໜາມແມ່ເຫຼັກຕັ້ງສາກກັບກະແສໄຟຟ້າໃນຕົວນຳໄຟຟ້າສ້າງຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແຮງດັນ (ແຮງດັນ Hall) ຂ້າມຕົວນຳໄຟຟ້າ. ຜົນກະທົບນີ້ຖືກນຳໃຊ້ໃນເຊັນເຊີ Hall ທີ່ວັດແທກຄວາມແຮງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ແລະ ໃນອຸປະກອນຕ່າງໆເຊັ່ນ: ສະວິດທີ່ບໍ່ຕ້ອງສຳຜັດ.
2. ກຳລັງ Lorentz ແລະ Cyclotron
ໃນເຄື່ອງເລັ່ງອະນຸພາກເຊັ່ນ: ໄຊໂຄລຕຣອນ, ແຮງລໍເຣນຊ໌ຖືກໃຊ້ເພື່ອເລັ່ງອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າໃນເສັ້ນທາງວົງມົນ. ສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ແຮງເຮັດໃຫ້ອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າເຄື່ອນທີ່ເປັນວົງມົນ, ຊ່ວຍໃຫ້ພວກມັນສາມາດບັນລຸພະລັງງານສູງກ່ອນທີ່ຈະຖືກນໍາໃຊ້ໃນການທົດລອງຟີຊິກອະນຸພາກ.
3. ຄວາມຕ້ານທານແມ່ເຫຼັກ
ຄວາມຕ້ານທານໄຟຟ້າຂອງແມ່ເຫຼັກ ແມ່ນການປ່ຽນແປງຄວາມຕ້ານທານໄຟຟ້າຂອງຕົວນຳ ຫຼື ວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ເກີດຈາກສະໜາມແມ່ເຫຼັກພາຍນອກ. ປະກົດການນີ້ຖືກນຳໃຊ້ໃນເຕັກໂນໂລຊີການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ ເຊັ່ນ: ຮາດດິດ ແລະ ເຊັນເຊີແມ່ເຫຼັກ.
ສະຫຼຸບ
ແຮງແມ່ເຫຼັກແມ່ນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານໃນຟີຊິກທີ່ອະທິບາຍເຖິງການພົວພັນລະຫວ່າງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ແລະ ອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ ຫຼື ກະແສໄຟຟ້າ. ກົດໝາຍຂອງ Lorentz ໃຫ້ພື້ນຖານທາງທິດສະດີສຳລັບການເຂົ້າໃຈແຮງແມ່ເຫຼັກໃນອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ, ໃນຂະນະທີ່ກົດໝາຍຂອງ Ampère ຊ່ວຍໃຫ້ເຂົ້າໃຈການແຈກຢາຍຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຜະລິດໂດຍກະແສໄຟຟ້າ. ແຮງແມ່ເຫຼັກມີການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ມໍເຕີໄຟຟ້າ ແລະ ເຄື່ອງກຳເນີດໄຟຟ້າ ຈົນເຖິງເຕັກໂນໂລຊີທາງການແພດເຊັ່ນ: MRI ແລະ ອຸປະກອນເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ. ດ້ວຍຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າກ່ຽວກັບແຮງແມ່ເຫຼັກ ແລະ ກົດໝາຍທີ່ຄວບຄຸມມັນ, ພວກເຮົາສາມາດສືບຕໍ່ພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີໃໝ່ ແລະ ເພີ່ມທະວີຄວາມຮູ້ຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບໂລກຂອງຟີຊິກ.
ປະກົດການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງເຊັ່ນ: ຜົນກະທົບຂອງ Hall, ແຮງ Lorentz ໃນເຄື່ອງເລັ່ງອະນຸພາກ, ແລະ ຄວາມຕ້ານທານແມ່ເຫຼັກສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງອິດທິພົນທີ່ແຜ່ຫຼາຍຂອງແຮງແມ່ເຫຼັກໃນຂົງເຂດວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີຕ່າງໆ. ໃນຂະນະທີ່ເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າກ້າວໜ້າ, ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບແຮງແມ່ເຫຼັກ ແລະ ການນຳໃຊ້ຂອງມັນຈະສືບຕໍ່ຂະຫຍາຍອອກໄປ, ເປີດປະຕູສູ່ນະວັດຕະກໍາທີ່ຊັບຊ້ອນ ແລະ ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນໃນອະນາຄົດ.
