ข่าวแวดวงครู
เปิดสอบครู
ห้องพักครู
แผนการสอน
บันทึกคุณครู
Tip & tricks
สหกรณ์เพื่อนครู
กฎหมายในวงการศึกษา
เปิดสอบราชการทั่วไป
 

 
หน้าแรก | มุมคุณครู | Tips & Tricks
   

สอนคณิตศาสตร์อย่างไรให้สนุก
   
ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกเวลล์



แมกซ์เวลล์ (Heinrich Rudolf Hertz) ได้ทดลองพิสูจน์ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ โดยใช้ขดลวดสองขด พันรอบแกนเหล็กวงแหวน ดังภาพ (2)

ภาพ 2 : ขดลวดเหนี่ยวนำในการทดลองของเฮิรตซ์

จากภาพอธิบายได้ว่า ขดลวด A เป็นขดลวดปฐมภูมิ ขดลวด B เป็นขดลวดทูติยภูมิ ซึ่งมีจำนวนขดลวดมากกว่าขดลวด A มาก ปลายของขดลวดทูติยภูมิทั้งสองข้างอยู่ห่างกันเป็นช่องว่างแคบ G S เป็นสวิตช์แบบสั่น ซึ่งการสั่นของสวิตช์จะทำหน้าที่ปิดเปิดวงจรไฟฟ้าของขดลวดปฐมภูมิ มีผลทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ผ่านขดลวดปฐมภูมิตามจังหวะการปิดเปิดของสวิตช์

เมื่อสวิตช์แบบสั่นปิด - เปิดวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวดปฐมภูมิจะมีการเปลี่ยนแปลงเป็นจังหวะตามไปด้วย ซึ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่มีการเปลี่ยนแปลงภายในแกนเหล็กของวงแหวน เนื่องจากขดลวด B มีจำนวนขดลวดมาก ดังนั้นสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงนี้จะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูงมาก ความต่างศักย์ช่วงสั้นๆ จะปรากฎที่ปลายทั้งสองของขดลวด B ซึ่งทำเป็นช่องว่างที่แคบไว้ สนามไฟฟ้าภายในช่องแคบจะมีค่ามากพอที่จะทำให้อากาศระหว่างช่องแคบแตกตัว จึงเป็นตัวนำไฟฟ้าให้กระแสไฟฟ้าผ่านช่องแคบได้ ฉะนั้นทุกครั้งที่สวิตช์ปิดหรือเปิดวงจร จะเห็นประกายไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านช่องแคบนี้

เมื่อเฮิรตซ์ใช้แผ่นโลหะแบนต่อเข้ากับปลายทั้งสองของขดลวดทุติยภูมิตรงช่องแคบ G และใช้เส้นลวดตัวนำงอเป็นรูปวงกลมโดยเหลือช่องแคบ D ไว้ แล้วนำมาใกล้ช่องแคบ G พอสมควร ดังภาพที่ (3) จะสังเกตเห็นประกายไฟฟ้าที่ช่องแคบ D ทุกครั้งที่เกิดประกายไฟฟ้าที่ช่องแคบ G

ภาพ 3 : การรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของเฮิรตซ์

เฮิรตซ์อธิบายการเกิดประกายไฟฟ้าที่ช่องแคบ D ดังนี้

ขณะที่เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงช่วงสั้นๆ ในขดลวด B ความต่างศักย์ซึ่งมีความถี่สูงมากจะเกิดระหว่างแผ่นราบทั้งสองที่ต่อไว้ ความถี่นี้สามารถควบคุมได้ด้วยขนาดของแผ่นราบและช่องว่าง G ในการทดลองทั่วไป ความถี่จะมีค่าประมาณ 108 เฮิรตซ์ ความต่างศักย์แปรเปลี่ยนที่เกิดขึ้นช่วงเวลาหนึ่งและมีความถี่สูง จะทำให้เกิดสนามไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสลับเคลื่อนที่ผ่านช่อง G เป็นประกายไฟฟ้าดังที่กล่าวมาแล้ว

ประกายไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนั้น เกิดจากกระแสไฟฟ้ากระโดดข้ามช่องแคบกลับไปกลับมาหลายๆ ครั้ง เพราะสนามไฟฟ้าระหว่างช่อง G ที่เปลี่ยนแปลง เหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้านี้จึงทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกจากแหล่งกำเนิด โดยความถี่ของคลื่นมีค่าเท่ากับความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่กระโดข้ามช่องแคบไปมา เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำวงกลมในภาพ ซึ่งมีรัศมีและขนาดช่องแคบ D ที่เหมาะสม จะทำให้เกิดความต่างศักย์เปลี่ยนค่าที่มีความถี่สูงเท่ากับความถี่ของคลื่นที่ช่องแคบ D นี้ จึงทำให้เกิดสนามไฟฟ้าความเข้มสูงมาก จนอากาศระหว่างช่องแคบแตกตัวเป็นไอออน ทำให้มีกระแสไฟฟ้าผ่านช่องแคบนี้เป็นประกายไฟฟ้าดังที่เห็น




จำนวนคนอ่าน 13937 คน
   
 

© 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved