1 แม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า

.....1.1 ความสำคัญของแม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า อุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ให้กำลังงานและแสงสว่างนั้น ส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ที่
ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบ เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า เป็นต้น

................ 1.1.1 ชนิดของแม่เหล็ก
.............................1) แม่เหล็กธรรมชาติ หมายถึง แม่เหล็กที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ส่วนใหญ่จะเป็นออกไซด์ของเหล็ก (Fe3O4) ลักษณะของแม่เหล็ก
ธรรมชาติจะมีรูปร่างไม่แน่นอน

............................. 2) แม่เหล็กประดิษฐ์ ได้แก่ แม่เหล็กที่มนุษย์ได้สร้างขึ้น ซึ่งจำแนกออกเป็น 2 ชนิด คือ แม่เหล็กถาวร และแม่เหล็กชั่วคราว

...................................ก) แม่เหล็กถาวร หมายถึง แม่เหล็กที่แสดงอำนาจการเป็นแม่เหล็กนาน รูปร่างลักษณะแล้วแต่ลักษณะการใช้งาน เช่น
เป็นรูปเกือกม้า สี่เหลี่ยมผืนผ้า หรืออื่น ๆ
.................................. ข) แม่เหล็กชั่วคราว หมายถึง แท่งแม่เหล็กที่แสดงจำนวนการเป็นแม่เหล็กในช่วงระยะเวลาที่ต้องการจะให้เป็นแม่เหล็ก
เท่านั้น เช่น แม่เหล็กที่เกิดจากการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า ตัวอย่างแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น ออดไฟฟ้า ไมโครโฟน มอเตอร์ที่ยกของ
ตามท่าเรือ

.................. 1.1.2 ขั้วแม่เหล็ก มี 2 ขั้ว คือ ขั้วเหนือกับขั้วใต้ โดยที่ขั้วเหนือจะชี้ไปทางทิศเหนือ ขั้วใต้จะชี้ไปทางทิศใต้

1.1.4 คุณสมบัติของแม่เหล็ก

.........
1. ถ้าแขวนแท่งแม่เหล็กให้เคลื่อนที่อย่างอิสระ เมื่อหยุดนิ่ง แล้วจะชี้ตามแนวทิศ เหนือ ทิศใต้

............ 2. สามารถดูดสสารแมกเนติกได้

............ 3. ขั้วเหมือนกันเข้าใกล้กันจะเกิดแรงผลักกัน และขั้วต่างกันเมื่อเข้าใกล้กันจะเกิดแรงดูด

.............4. อำนาจแรงดึงดูดจะมีมากที่สุดที่บริเวณขั้วทั้งสองแม่เหล็ก

............ 5. เส้นแรงแม่เหล็กมีทิศทางออกจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้


1.1.5 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ........
จากการทดลองของแมกซ์เวล, เจมส์ คลาร์ก พบว่า ถ้านำแท่งแม่เหล็กเคลื่อนที่ เข้า-ออก ระหว่างขดลวด จะทำให้เกิด
.............................................................กระแสไฟฟ้าไหลในวงจร กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

ขดที่ต่อกับไฟฟ้ากระแสสลับเรียกว่า ขดลวดปฐมภูมิ ขดลวดที่ต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าเรียกว่า ขดลวดทุติยภูมิ ถ้าจำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิมากกว่าจำนวน
รอบของขดลวดทุติยภูมิ เรียกว่า หม้อแปลงไฟฟ้าลง แต่ถ้าจำนวนรอบของขดลวดปฐมภูมิน้อยกว่าจำนวนขดลวดทุติยภูมิ เรียกว่า หม้อแปลงไฟฟ้าขึ้น
2.3 มอเตอร์ไฟฟ้า
........มอเตอร์ไฟฟ้า คือ เครื่องมือสำหรับเปลี่ยนจากพลังไฟฟ้าเป็นพลังงานกลเป็นตัวหมุนให้กำลังแก่อุปกรณ์ที่ต้องการแรงขับเคลื่อน เช่นมอเตอร์ที่ใช้ในลิฟท์
เครื่องสูบน้ำ เครื่องทำความร้อน เป็นต้น
มอเตอร์แบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ

.....1) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (D.C) .....มอเตอร์ชนิดนี้
ส่วนมากใช้กับเครื่องเล่นเด็ก อุปกรณ์ที่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
เช่น ที่ปัดน้ำฝนของรถยนต์มอเตอร์สตาร์ตรถยนต์ สว่านไฟฟ้า เป็นต้น
.......2) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating current Motor) หรือเรียกย่อ ๆ ว่า เอ ซี มอเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ
มีหลายแบบ หลายชนิด แต่ละชนิดใช้ในอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าในลักษณะต่าง ๆ กันไป

...................ก. มอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียว (Singlephase Motor) ที่นิยมใช้กันทั่วไป มีดังนี้

......................... 1. มอเตอร์สปลิทเฟส (split phase motor) เป็นมอเตอร์ขนาดเล็ก และไม่ต้องการแรงสตาร์ตสูงมาก
........2. มอเตอร์คาปาซิเตอร์ (Capaciter Motor) มอเตอร์ชนิดนี้ต้องการแรงสตาร์ตสูง นิยมใช้กับเครื่องสูบน้ำ
เครื่องกลึงไม้ เครื่องกลึงเหล็ก เครื่องซักผ้า
...........3. มอเตอร์เชดเดคโปล (Shaded Pole Motor) มอเตอร์ชนิดนี้ใช้กับเครื่องไฟฟ้าขนาดเล็ก เช่น พัดลมขนาดเล็ก
เครื่องเล่นจานเสียง เครื่องเล่นเทปต่าง ๆ
ข. มอเตอร์ 3 เฟส (Three Phase Motor)

................เป็นมอเตอร์ที่ใช้ในการอุตสาหกรรมเพราะมีโครงสร้างง่ายกว่ามอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียว แต่จะต้องใช้
กับระบบไฟฟ้า 3 เฟส ให้กำลังสูงกว่ามอเตอร์เฟสเดียวนิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมขนาดย่อมและอุตสาหกรรม
ขนาดใหญ่

.......3) มอเตอร์ยูนิเวอร์เซล (Universal Motor) เป็นมอเตอร์ขนาดเล็ก ใช้ได้ทั้งไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ
เช่น มอเตอร์จักรเย็บผ้า มอเตอร์สว่านไฟฟ้าแบบมือถือ มอเตอร์เครื่องผสมอาหาร เป็นต้น มอเตอร์ชนิดนี้มีคุณสมบัติพิเศษ คือ เมื่อใช้กับ
โหลดหนักมอเตอร์จะหมุนช้า ถ้าใช้กับโหลดเบามอเตอร์จะหมุนเร็ว ดังนั้น มอเตอร์ชนิดนี้ จะต้องต่อแกนเพลามอเตอร์ไว้กับโหลดตลอด
เวลา เช่น สว่านไฟฟ้าแบบมือถือ มอเตอร์จักรเย็บผ้า เป็นต้น

3 อุปกรณ์ที่ใช้แม่เหล็กไฟฟ้า
แม่เหล็กไฟฟ้าสามารถสร้างอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในชีวิตประจำวันได้หลายอย่าง เช่น

3.1 สวิตช์แม่เหล็ก
.........
เป็นสวิตช์ที่ใช้กับวงจรมอเตอร์ต่าง ๆ ในเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้มอเตอร์ขนาดใหญ่ และมอเตอร์ชนิด 3 เฟส สวิตช์แม่เหล็กจะทำหน้าที่ตัด
และต่อวงจรไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว ทำให้ลดความรุนแรงของการเกิดประกายไฟ เนื่องจากการติดต่อวงจรไฟฟ้า
3.2 เซอร์กิตเบรกเกอร์ (Circuit Breaker)
.............
เซอร์กิตเบรกเกอร์ หรือเรียกชื่อย่อว่า ซี บี เป็นตัวตัดต่อวงจรไฟฟ้าภายในบ้านหรือภายในอาคารสำนักงานได้อย่างฉับพลัน เพราะ
ตัวเซอร์กิตเบรกเกอร์นี้ ประกอบด้วยชุดอุปกรณ์ความร้อน และอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้า เป็นตัวควบคุมให้ตัดวงจรโดยอัตโนมัติเมื่อวงจรไฟฟ้านั้น ๆ
ลัดวงจร ก่อนจะเกิดอันตราย หรือก่อนทำให้อาคารเกิดไฟไหม้ได้
ก.ขดลวดแม่เหล็กของเซอร์กิตเบรกเกอร์
ข.อุปกรณ์แม่เหล็กของเซอร์กิตเบรกเกอร์


1.1.3 แม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnets)หมายถึงอำนาจแม่เหล็กที่เกิดจากการที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านในวัตถุตัวนำหมายความว่าถ้าปล่อยให้
กระแสไฟฟ้าไหลในวัตถุตัวนำจะทำให้เกิด สนามแม่เหล็กรอบ ๆ ตัวนำนั้น
และถ้านำลวดตัวนำต่อกับแบตเตอรี่ที่มีแรงดันกระแสไฟฟ้าสูง ก็จะเกิดเส้นแรงแม่เหล็กมากขึ้น ทำให้ตัวนำนั้นแสดงอำนาจแม่เหล็กสูงไปด้วย สรุปได้ว่า การแสดงอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้าจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลในตัวนำที่จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กมากหรือน้อย
2 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เกิดจากอำนาจแม่เหล็ก
......2.1 หม้อแปลงไฟฟ้า
หม้อแปลงไฟฟ้า คือ อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้น หรือต่ำลงได้ โดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำ

........ หลักการ ...ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็กในบริเวณขดลวดตัวนำไฟฟ้าแล้ว จะเกิดแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำขึ้นในขดลวดตัวนำนั้น
2.2 ส่วนประกอบของหม้อแปลงไฟฟ้า

............หม้อแปลงไฟฟ้าประกอบด้วย แท่นเหล็กบาง ๆ รูปสี่เหลี่ยม
ตรงกลางเป็นช่องว่างที่เรียกว่าลามิเนต วางซ้อนกันหลาย ๆ แผ่น แผ่นเหล็กที่ใช้ทำจากเหล็กผสมซิลิกอน ผิวนอกฉาบด้วยวัตถุที่เป็น
ฉนวนไฟฟ้า เช่น กาว หรือเชลแลคก์แผ่นเหล็กที่วางซ้อนกันนี้พัน
ด้วยขดลวด 2 ขด ซึ่งมีจำนวนรอบได้เท่ากัน