แม่เหล็กและสนามแม่เหล็กเบื้องต้นที่ควรรู้

คุณพ่อคุณแม่และน้องๆ ป.6 ที่กำลังเตรียมตัวสอบเข้า ม.1 เคยรู้สึกไหมว่าวิชาวิทยาศาสตร์บางเรื่องมันดูซับซ้อน เข้าใจยาก โดยเฉพาะเรื่อง แม่เหล็ก กับ สนามแม่เหล็ก ที่เหมือนจะใกล้ตัวแต่ก็แอบซ่อนความลึกลับเอาไว้เยอะเลย? บางทีน้องๆ อาจจะเคยเล่นแม่เหล็กติดตู้เย็น หรือเคยเห็นคุณพ่อคุณแม่ใช้แม่เหล็กในชีวิตประจำวัน แต่พอเจอศัพท์วิชาการในตำราก็รู้สึกงงไปหมดใช่ไหมครับ

ไม่ต้องกังวลไปนะครับ! พี่ๆ ทีมงาน TidMor1 เข้าใจดีว่าความรู้สึกนี้เป็นยังไง วันนี้เราจะพาน้องๆ และคุณพ่อคุณแม่ไปสำรวจโลกของ แม่เหล็ก และ สนามแม่เหล็ก แบบง่ายๆ สบายๆ เหมือนเรากำลังคุยกันเรื่องสนุกๆ โดยจะเน้นความเข้าใจ ไม่เน้นท่องจำ และที่สำคัญคือจะช่วยปูพื้นฐานสำคัญเพื่อให้น้องๆ พร้อมรับมือกับข้อสอบวิทยาศาสตร์เข้า ม.1 ได้อย่างมั่นใจแน่นอนครับ ถ้าพร้อมแล้ว เรามาเริ่มกันเลย!

แม่เหล็กคืออะไร? พลังงานมหัศจรรย์รอบตัวเรา

ก่อนอื่นเลย เรามาทำความรู้จักกับ “แม่เหล็ก” กันก่อนดีกว่าครับ แม่เหล็ก ก็คือวัตถุชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติพิเศษในการดึงดูดสารบางชนิดได้ เช่น เหล็ก นิกเกิล หรือโคบอลต์ ซึ่งเราเรียกว่า "สารแม่เหล็ก" นั่นเองครับ ลองนึกถึงแม่เหล็กที่ติดอยู่บนประตูตู้เย็น หรือตัวล็อกกระเป๋านักเรียนบางรุ่น นั่นแหละครับคือตัวอย่างของ แม่เหล็ก ที่เราเจอในชีวิตประจำวัน

เคยสงสัยไหมว่าทำไมแม่เหล็กถึงมีแรงดึงดูดได้? อธิบายง่ายๆ นะครับ วัสดุที่ทำเป็นแม่เหล็กได้นั้น ภายในของมันจะมีอนุภาคเล็กๆ ที่เรียกว่า "โดเมนแม่เหล็ก" หรือบางทีก็เรียกง่ายๆ ว่า "แม่เหล็กจิ๋ว" อยู่เป็นจำนวนมากครับ ถ้าแม่เหล็กจิ๋วพวกนี้มันเรียงตัวกันเป็นระเบียบไปในทิศทางเดียวกันทั้งหมด วัสดุนั้นก็จะแสดงอำนาจของ แม่เหล็ก ออกมาครับ แต่ถ้ามันกระจัดกระจายไม่เป็นระเบียบ วัสดุนั้นก็จะไม่เป็นแม่เหล็ก หรือเป็นแม่เหล็กที่อ่อนมากครับ

ทีนี้เจ้าพลังดึงดูดที่มองไม่เห็นนี่แหละครับที่เรียกว่า สนามแม่เหล็ก ซึ่งเราจะมาเจาะลึกกันในหัวข้อถัดไปนะครับ

ขั้วแม่เหล็ก: หัวใจสำคัญของแรงดึงดูดและผลัก

ถ้าเราลองเอา แม่เหล็ก แท่งหนึ่งมาสังเกตดีๆ น้องๆ จะเห็นว่ามันมี 2 ด้านที่ต่างกัน นั่นคือ "ขั้วเหนือ" (North Pole หรือ N) และ "ขั้วใต้" (South Pole หรือ S) เปรียบเทียบง่ายๆ เหมือนคนเราที่มีมือซ้ายมือขวา แต่ แม่เหล็ก มีขั้ว N กับขั้ว S และนี่คือหลักการสำคัญของ แม่เหล็ก เลยนะครับ

กฎของแม่เหล็กนั้นจำง่ายมากๆ เลยครับ:

ขั้วต่างกันดูดกัน: ถ้าเราเอาขั้วเหนือ (N) ของแม่เหล็กแท่งหนึ่งไปจ่อกับขั้วใต้ (S) ของอีกแท่งหนึ่ง มันจะดูดกันทันที เหมือนเพื่อนใหม่ที่เจอคนที่ถูกคอก็อยากอยู่ใกล้ๆ กัน!
ขั้วเหมือนกันผลักกัน: แต่ถ้าเราเอาขั้วเหนือ (N) ไปเจอขั้วเหนือ (N) หรือขั้วใต้ (S) ไปเจอขั้วใต้ (S) ล่ะก็ มันจะผลักกันออกไปทันที เหมือนเพื่อนที่ไม่ถูกกัน ก็ไม่ค่อยอยากเข้าใกล้กันนั่นแหละครับ!

แล้วถ้าเราหักแม่เหล็กจะเป็นยังไง?

นี่เป็นคำถามยอดฮิตที่ออกสอบบ่อยมากเลยนะครับ! ถ้าเราลองหัก แม่เหล็ก ออกเป็นชิ้นเล็กๆ น้องๆ คิดว่าแต่ละชิ้นจะมีขั้วเดียวคือขั้ว N อย่างเดียว หรือ S อย่างเดียวไหมครับ?

คำตอบคือ "ไม่" ครับ! ไม่ว่าเราจะหัก แม่เหล็ก ออกเป็นกี่ชิ้น แต่ละชิ้นที่ได้ก็จะยังคงมีทั้งขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้ (S) อยู่เสมอ ไม่มีทางที่จะมี แม่เหล็ก ที่มีขั้วเดียวได้เลยนะครับ นี่คือคุณสมบัติที่น่าทึ่งของ แม่เหล็ก เลยทีเดียวครับ

สนามแม่เหล็ก: พลังที่มองไม่เห็นแต่สัมผัสได้

มาถึงคำว่า "สนามแม่เหล็ก" กันบ้างนะครับ คำนี้อาจจะดูวิชาการนิดหน่อย แต่จริงๆ แล้วมันคือ "บริเวณรอบๆ แม่เหล็ก" ที่เราสามารถสัมผัสได้ถึงอิทธิพลของ แรงแม่เหล็ก ครับ ลองนึกภาพแบบนี้ครับ เวลาที่เราเอาแม่เหล็กไปใกล้ๆ คลิปหนีบกระดาษ แล้วคลิปหนีบกระดาษก็เด้งมาติดแม่เหล็กทันที นั่นแสดงว่าคลิปหนีบกระดาษมันเข้ามาอยู่ใน "เขตอิทธิพล" ของแม่เหล็กแล้วครับ

เราไม่สามารถมองเห็น สนามแม่เหล็ก ได้ด้วยตาเปล่า แต่เราสามารถทำให้มันปรากฏให้เห็นได้ง่ายๆ ครับ ลองเอาผงเหล็กมาโรยรอบๆ แม่เหล็ก ดูสิครับ น้องๆ จะเห็นว่าผงเหล็กมันจะเรียงตัวเป็นแนวโค้งๆ รอบๆ แม่เหล็ก นั่นแหละครับคือ "เส้นแรงแม่เหล็ก" หรือแนวของ สนามแม่เหล็ก นั่นเองครับ

และเส้นแรงเหล่านี้ก็มีทิศทางด้วยนะครับ! โดยทั่วไปแล้ว เส้นแรงแม่เหล็กจะพุ่งออกจากขั้วเหนือ (N) และวนกลับเข้าสู่ขั้วใต้ (S) เสมอครับ ยิ่งเส้นแรงแม่เหล็กอยู่ใกล้ขั้วแม่เหล็กมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งแสดงว่าบริเวณนั้นมี ความเข้มของสนามแม่เหล็ก สูงมากเท่านั้นครับ ซึ่งก็หมายความว่าแรงดึงดูดหรือแรงผลักก็จะยิ่งมากตามไปด้วยนั่นเองครับ

ความเข้มของสนามแม่เหล็ก

ความเข้มของ สนามแม่เหล็ก ไม่ได้เท่ากันหมดทั้งบริเวณนะครับ บริเวณที่อยู่ใกล้กับขั้วแม่เหล็กมากที่สุด ไม่ว่าจะเป็นขั้วเหนือหรือขั้วใต้ ก็จะมี สนามแม่เหล็ก ที่เข้มข้นที่สุด นั่นหมายความว่าแรงดึงดูดหรือแรงผลักก็จะมากที่สุดในบริเวณนั้นๆ ครับ พอห่างออกไปเรื่อยๆ แรงก็จะค่อยๆ อ่อนลง จนถึงจุดที่ สนามแม่เหล็ก ไม่มีผลกระทบแล้ว

เรื่องความเข้มของ สนามแม่เหล็ก นี้สำคัญมากในการเข้าใจการทำงานของเข็มทิศ เพราะเข็มทิศจะถูกดึงดูดหรือผลักโดย สนามแม่เหล็กโลก ที่มีความเข้มต่างกันในแต่ละจุด ทำให้มันชี้ไปในทิศทางที่แน่นอนได้ครับ

ชนิดของแม่เหล็ก: รู้จักไว้ไม่งงแน่นอน!

แม่เหล็กที่เราเห็นในชีวิตประจำวันนั้น มีหลายแบบนะครับ ถ้าแบ่งตามความสามารถในการคงสภาพความเป็นแม่เหล็ก เราจะแบ่งได้เป็น 2 ชนิดหลักๆ คือ:

แม่เหล็กถาวร (Permanent Magnet)

ชื่อก็บอกอยู่แล้วนะครับว่า "ถาวร" หมายความว่ามันเป็น แม่เหล็ก ได้นานมากๆ และอำนาจแม่เหล็กก็ไม่ค่อยลดลงไปไหนง่ายๆ ครับ แม่เหล็ก ชนิดนี้จะถูกสร้างขึ้นมาให้มีคุณสมบัติเป็น แม่เหล็ก ได้เองตลอดเวลา และยากที่จะทำให้มันหมดอำนาจแม่เหล็กไปได้เลยครับ

ตัวอย่าง: แม่เหล็กติดตู้เย็น, แม่เหล็กรูปเกือกม้า, แม่เหล็กในลำโพง, แม่เหล็กที่ใช้ในของเล่นต่างๆ
การสร้าง: โดยทั่วไปมักจะใช้สารจำพวกเหล็กกล้าผสมกับธาตุอื่นๆ เพื่อให้คงสภาพความเป็นแม่เหล็กได้ดี หรือบางทีก็ทำให้มันเป็น แม่เหล็ก โดยการนำไปถูกับ แม่เหล็ก ถาวรอีกแท่งหนึ่งซ้ำๆ หรือเอาไปวางไว้ใน สนามแม่เหล็ก ที่แรงมากๆ ครับ

แม่เหล็กชั่วคราว (Temporary Magnet)

ส่วน แม่เหล็ก ชั่วคราวก็ตรงกันข้ามกับ แม่เหล็ก ถาวรเลยครับ มันจะแสดงคุณสมบัติความเป็น แม่เหล็ก ก็ต่อเมื่ออยู่ภายใต้อิทธิพลของ สนามแม่เหล็ก จากภายนอก หรือมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเท่านั้นครับ พอเราเอาอิทธิพลเหล่านั้นออกไป มันก็จะกลับไปเป็นวัตถุธรรมดา ไม่เป็น แม่เหล็ก อีกต่อไป

ตัวอย่างที่ 1 (การเหนี่ยวนำ): ลองเอาแม่เหล็กถาวรไปดูดคลิปหนีบกระดาษ แล้วเอาคลิปหนีบกระดาษไปดูดคลิปหนีบกระดาษอีกอันหนึ่ง น้องๆ จะเห็นว่าคลิปแรกมันสามารถดูดคลิปอันที่สองได้ชั่วคราว พอเอาแม่เหล็กถาวรออก คลิปทั้งหมดก็จะหล่นลงมา นั่นแหละคือคุณสมบัติของ แม่เหล็ก ชั่วคราวครับ
ตัวอย่างที่ 2 (แม่เหล็กไฟฟ้า): นี่คือสิ่งที่สำคัญมากๆ สำหรับการเรียนวิทยาศาสตร์ในระดับที่สูงขึ้นไปครับ แม่เหล็กไฟฟ้า เกิดจากการที่เราเอาลวดทองแดงมาพันรอบแกนเหล็ก แล้วปล่อยกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านขดลวดครับ แกนเหล็กก็จะกลายเป็น แม่เหล็ก ทันที และจะหมดอำนาจแม่เหล็กทันทีที่ปิดกระแสไฟฟ้าครับ เราใช้หลักการนี้ในการสร้างอุปกรณ์ไฟฟ้ามากมาย เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า, ออดไฟฟ้า, หรือแม้แต่รถไฟฟ้าความเร็วสูงอย่างรถไฟแม่เหล็ก (Maglev train) ที่หลายคนอาจจะเคยได้ยินครับ

แม่เหล็กกับชีวิตประจำวัน: ใกล้ตัวกว่าที่คิด!

น้องๆ เคยคิดไหมว่า แม่เหล็ก ไม่ได้อยู่แค่ในห้องเรียนวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่จริงๆ แล้วมันอยู่รอบๆ ตัวเราในชีวิตประจำวันมากมายเลยครับ ลองมาดูกันว่ามีอะไรบ้าง:

ประตูตู้เย็น: ใช้ แม่เหล็ก ถาวรช่วยปิดประตูให้สนิท
ลำโพงและหูฟัง: ใช้หลักการของ แม่เหล็ก และ แม่เหล็กไฟฟ้า ในการเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าเป็นเสียงที่เราได้ยิน
มอเตอร์ไฟฟ้า: ในพัดลม เครื่องซักผ้า เครื่องดูดฝุ่น หรือแม้แต่รถยนต์ไฟฟ้า ก็ล้วนใช้ แม่เหล็กไฟฟ้า ในการสร้างแรงหมุนครับ
บัตรเครดิต/บัตร ATM: แถบสีดำด้านหลังบัตรมีสาร แม่เหล็ก ที่เก็บข้อมูลของเราเอาไว้ครับ
เครื่องสแกน MRI (Magnetic Resonance Imaging): ในโรงพยาบาล ใช้ สนามแม่เหล็ก ที่ทรงพลังมากในการสร้างภาพอวัยวะภายในร่างกายมนุษย์ เพื่อช่วยในการวินิจฉัยโรคต่างๆ โดยไม่ต้องผ่าตัด
เครื่องแยกโลหะ: ในโรงงานรีไซเคิล จะใช้ แม่เหล็ก ขนาดใหญ่ในการแยกโลหะออกจากขยะอื่นๆ
รถไฟแม่เหล็ก (Maglev Train): รถไฟความเร็วสูงที่อาศัยหลักการ แม่เหล็ก ผลักกัน ทำให้ตัวรถลอยเหนือราง ไม่มีการเสียดสี ทำให้วิ่งได้เร็วและเงียบมาก

สนามแม่เหล็กโลก: โล่ปกป้องธรรมชาติ

เรื่องที่น่าทึ่งอีกอย่างหนึ่งคือ โลกของเราเองก็มี สนามแม่เหล็ก ขนาดใหญ่มากที่ปกคลุมอยู่รอบๆ นะครับ! สนามแม่เหล็กโลก นี้เกิดจากการเคลื่อนที่ของเหล็กหลอมเหลวที่อยู่แกนกลางของโลก ซึ่งทำหน้าที่เหมือนเครื่องกำเนิด แม่เหล็กไฟฟ้า ขนาดยักษ์เลยล่ะครับ

สนามแม่เหล็กโลก มีประโยชน์มหาศาลเลยนะครับ มันทำหน้าที่เหมือนเกราะป้องกันโลกจากอนุภาคพลังงานสูงที่เป็นอันตรายที่มาจากดวงอาทิตย์ (เราเรียกว่า ลมสุริยะ) ถ้าไม่มี สนามแม่เหล็กโลก คอยปกป้องไว้ ชีวิตบนโลกอาจจะดำรงอยู่ได้ยากลำบากกว่านี้มากเลยครับ และ สนามแม่เหล็กโลก นี่แหละครับที่ทำให้เข็มทิศสามารถทำงานได้ โดยจะชี้ไปทางทิศเหนือเสมอ ทำให้เราสามารถนำทางได้แม้ในที่ที่ไม่มีสัญญาณ GPS ครับ

เทคนิคการจำและเตรียมตัวสำหรับเรื่องแม่เหล็ก

อ่านมาถึงตรงนี้ น้องๆ และคุณพ่อคุณแม่คงพอจะเห็นภาพรวมของ แม่เหล็ก และ สนามแม่เหล็ก แล้วใช่ไหมครับ? ทีนี้พี่มีเทคนิคเล็กๆ น้อยๆ ที่จะช่วยให้น้องๆ เข้าใจและจดจำเรื่องนี้ได้ดีขึ้น และพร้อมสำหรับการสอบเข้า ม.1 ครับ:

ทำความเข้าใจ ไม่ใช่ท่องจำ: พยายามทำความเข้าใจหลักการว่าทำไม แม่เหล็ก ถึงดูดหรือผลักกัน ทำไมถึงมี สนามแม่เหล็ก แทนที่จะจำแค่คำนิยามครับ
เชื่อมโยงกับชีวิตประจำวัน: ลองมองหาสิ่งของรอบตัวที่มี แม่เหล็ก เป็นส่วนประกอบ หรือสิ่งของที่ทำงานโดยอาศัยหลักการของ แม่เหล็ก จะช่วยให้น้องๆ เห็นภาพและจำได้ง่ายขึ้น
วาดภาพเส้นแรงแม่เหล็ก: การลองวาดรูปเส้นแรงของ สนามแม่เหล็ก ออกจากขั้ว N เข้าสู่ขั้ว S จะช่วยให้น้องๆ เข้าใจทิศทางและความเข้มของ สนามแม่เหล็ก ได้ดีขึ้นมากครับ
ลองทดลองง่ายๆ: ถ้ามีโอกาส ลองหาแม่เหล็กสักแท่งกับคลิปหนีบกระดาษมาลองเล่นดูครับ ลองหักแม่เหล็ก (ถ้าเป็นแม่เหล็กที่หักได้และไม่เสียหายนะครับ) หรือลองดูว่าแม่เหล็กจะดูดอะไรได้บ้าง การได้ลงมือทำจริงจะช่วยให้เข้าใจและจดจำได้ดีกว่าอ่านจากตำราอย่างเดียว
ฝึกทำข้อสอบเก่า: เมื่อเข้าใจพื้นฐานแล้ว ลองหาข้อสอบวิทยาศาสตร์เก่าๆ ในส่วนของ แม่เหล็ก และ สนามแม่เหล็ก มาลองทำดูครับ จะช่วยให้น้องๆ คุ้นเคยกับแนวคำถามและจุดที่มักจะออกสอบครับ

บทสรุป: ไม่ต้องกลัว! วิทยาศาสตร์เป็นเรื่องสนุก

หวังว่าบทความนี้จะช่วยให้น้องๆ และคุณพ่อคุณแม่เข้าใจเรื่อง แม่เหล็ก และ สนามแม่เหล็ก ได้ง่ายขึ้นนะครับ เห็นไหมครับว่าเรื่องวิทยาศาสตร์ที่ดูซับซ้อน จริงๆ แล้วมันก็เป็นเรื่องใกล้ตัวและน่าสนใจมากๆ เลย เพียงแค่เราเปลี่ยนมุมมองจากการ "ต้องจำ" เป็น "อยากรู้" และ "อยากเข้าใจ" ครับ

การเตรียมตัวสอบเข้า ม.1 ไม่ได้น่ากลัวอย่างที่คิดนะครับ ขอแค่น้องๆ มีความตั้งใจ และคุณพ่อคุณแม่ให้กำลังใจ พร้อมสนับสนุนให้ลูกได้เรียนรู้อย่างสนุกสนาน ไม่กดดัน ทุกคนก็สามารถประสบความสำเร็จได้แน่นอนครับ พี่ๆ TidMor1 ขอเป็นกำลังใจให้ทุกคนนะครับ!

และหากการวางแผนนี้ทำให้น้องๆ หรือคุณพ่อคุณแม่เห็นว่าการตะลุยโจทย์วิทยาศาสตร์คือสิ่งสำคัญ ทีมงาน TidMor1 ขอแนะนำ "ข้อสอบเข้า ม.1 วิทยาศาสตร์ 3,000 ข้อ" ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ดีที่สุดในการสร้างความคุ้นเคยกับแนวข้อสอบที่หลากหลาย สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมและสั่งซื้อได้ที่ TidMor1.com นะครับ

← กลับไปหน้ารวมบทความ