การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

การเกิ ด คลื่นแม่เหล็ ก ไฟฟ้ า

คำนำ หนั งสื ออิ เล็ กทรอนิ กส์ (E-Book)วิ ชาฟิ สิ กส์ เรื่อง การเกิ ดคลื่นแม่เหล็ กไฟฟ้ าชั้ นมัธยมศึ กษาปี ที่6 เล่ม นี้จัดทำขึ้นตามผลการเรียนรู้กลุ่มสาระวิ ทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีมีจุ ดประสงค์เพื่อใช้ ประกอบการ เรียนการสอนในรายวิ ชาฟิ สิ กส์ ชั้ นมัธยมศึ กษาปี ที่6 ในเรื่องของเรื่องเครื่องควบคุ มระยะไกล ผู้จัดทำหวังเป็ นอย่างยิ่งว่าหนั งสื ออิ เล็ กทรอนิ กส์ (E-Book)วิ ชาฟิ สิ กส์ เรื่องเรื่องเครื่องควบคุ มระยะ ไกลชั้ นมัธยมศึ กษาปี ที่6 เล่มนี้จะเป็ นประโยชน์ ต่ อ การจัดการเรียนรู้และเป็ นส่ วนสำคัญในการพัฒนา คุ ณภาพและมาตรฐานการศึ กษากลุ่มสาระ วิ ทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ขอขอบคุ ณอาจารย์ที่ ชี้ แนะแนวทางในการจัดทำหนั งสื ออิ เล็ กทรอนิ กส์ (E-Book)ฉบั บนี้ให้สำเร็ จลุ ล่วงไปได้ด้วยดีไว้ ณ โอกาศนี้ นางสาวเข็ มอัปสรณ์ ขันอ่ อน ผู้จัดทำ

สารบัญ หน้า เรื่อง 1 การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สรุปลักษณะของการเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 2 การทดลองของเฮิรตซ์ 3 แบบฝึกหัด 5 เฉลยแบบฝึกหัด 6

การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า จากการศึกษาเกี่ยวกับสนามไฟฟ้ าและสนามแม่เหล็ก เราทราบแล้วว่าประจุไฟฟ้ าทำให้เกิดสนามไฟฟ้ าและ กระแสไฟฟ้ าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก นอกจากนี้ยังทราบ อีกว่า เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงผ่านขดลวดตัวนำ จะทำ ให้เกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ ในขดลวดตัวนำ นั้น ใน ปีพ.ศ. 2407 เจมส์ คลาร์ก แม็กเวลล์(James Clerk Maxwell) ได้รวบรวมแนวคิดเกี่ยวกับไฟฟ้ าและแม่เหล็ก โดยนำเสนอในรูปแบบของสมการคณิตศาสตร์ว่า สนาม ไฟฟ้ าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาทำ ให้เกิดสนามแม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาทำให้เกิดสนาม ไฟฟ้ า โดยสนามไฟฟ้ าและสนามแม่เหล็กมีทิศทาง ตั้งฉากซึ่งกันและกันแมกซ์เวลล์ได้ทำนายว่ามี คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า (electromagnetic waves) ที่เกิดจาก การเหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่องระหว่างสนามไฟฟ้ าและสนาม แม่เหล็ก โดยเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วประมาณ 3 108 เมตรต่อวินาทีซึ่งเท่ากับอัตราเร็วของแสง จึงได้ เสนอแนวคิดว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าที่มี ความถี่ช่วงหนึ่ง คำ ทำ นายนี้ได้รับการยืนยันว่าเป็นจริง โดยการทดลองของเฮิรตซ์ในปีพ.ศ. 2430

2 สรุปลักษณะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า 1. การเปลี่ยนแปลงค่าของสนามแม่เหล็กและ สนามไฟฟ้ าเกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้นสนามทั้ง สองจึงมีค่าสูงสุดและต่ำสุดพร้อมๆกัน หรือมี เฟสตรงกัน 2. ทิศของสนามแม่เหล็กและทิศของสนาม ไฟฟ้ าจะตั้งฉากซึ่งกันและกัน และตั้งฉากกับ ทิศการเคลื่ อนที่ของคลื่ นซึ่งมีลักษณะเป็ น คลื่นตามขวาง 3. ณ บริเวณใดมีคลื่นไฟฟ้ าผ่านบริเวณนั้นจะ มีสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้ าทันที 4. อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่ คงที่ จะมีการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าออก มา

3 การทดลองของเฮิรตซ์ เฮิรตซ์ ได้ทดลองเพื่อพิสูจน์ทฤษฎี คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าของแมกซ์เวลล์ โดยใช้ขดลวด เหนี่ยวนำที่ให้ค่าความต่างศักย์สูงเชื่อมต่อกับโลหะ ทรงกลม 2 ลูกซึ่งวางใกล้กันมาก จะมีหน้ าที่คล้าย กับตัวเก็บประจุ อุปกรณ์ชิ้นนี้คล้ายกับวงจร LC ของเครื่องส่งคลื่นวิทยุ การออสซิลเลตของคลื่น ทำได้โดย ป้ อนความต่างศักย์เป็นช่วงคลื่นสั้นๆ เข้าไปที่ขดลวดตัวนำ จะเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าที่ ความถี่ประมาณ 100 MHz จากนั้นเฮริตซ์สร้าง วงจรขึ้นมาอีกวงหนึ่ง ประกอบด้วยขดลวดเพียงขด เดียว ที่ปลายขดลวดมีทรงกลมตัวนำวางไว้ใกล้กัน วงจรชุดนี้ทำหน้ าที่คล้ายเครื่องรับคลื่น เฮิรตซ์พบอีกว่าวงจรรับคลื่น จะสามารถรับคลื่นได้ก็ ต่อเมื่อ ความถี่ที่ส่งมานั้นเป็นความถี่รีโซแนนซ์ของ วงจรรับคลื่นพอดี ถ้าความต่างศักย์บนขดลวดชุด รับคลื่นมีค่าสูง จะทำให้เกิดประกายไฟข้ามไปมาระ หว่างทรงกลมทั้งสอง การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่า พลังงานสามารถส่ง ผ่านจากที่หนึ่ งไปยังที่หนึ่ งได้โดยอยู่ในรูป คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า

4

แบบฝึ กหั ด 5 คำชี้แจง ให้นักเรียนกาเครื่องหมาย หน้ า ข้อที่ถูก และกาเครื่องหมาย x หน้ าข้อที่ผิด .........1. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าเกิดจากการเห นี่ยวน าอย่างต่อเนื่องของสนามแม่เหล็ก และสนามไฟฟ้ าโดยทิศของสนามไฟฟ้ าและ สนามแม่เหล็กตั้งฉากกัน แต่ขนานกับทิศ การเคลื่อนที่ของคลื่น .........2. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าเป็นคลื่นตาม ขวางเช่นเดียวกับคลื่นบนผิวน้ า .........3. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าสามารถ เคลื่อนที่ได้โดยไม่จ าเป็นต้องอาศัยตัวกลาง .........4. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าที่มี ความยาวคลื่นมากความถี่จะมาก .........5. เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าเดินทางใน ตัวกลางที่เปลี่ยนไป อัตราเร็วของคลื่นจะ เปลี่ยนไปด้วย

เฉลยแบบฝึ กหั ด 6 คำชี้แจง ให้นักเรียนกาเครื่องหมาย หน้ า ข้อที่ถูก และกาเครื่องหมาย x หน้ าข้อที่ผิด .........1. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าเกิดจากการเห นี่ยวน าอย่างต่อเนื่องของสนามแม่เหล็ก และสนามไฟฟ้ าโดยทิศของสนามไฟฟ้ าและ สนามแม่เหล็กตั้งฉากกัน แต่ขนานกับทิศ การเคลื่อนที่ของคลื่น .........2. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าเป็นคลื่นตาม ขวางเช่นเดียวกับคลื่นบนผิวน้ า .........3. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าสามารถ เคลื่อนที่ได้โดยไม่จ าเป็นต้องอาศัยตัวกลาง .........4. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าที่มี ความยาวคลื่นมากความถี่จะมาก .........5. เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าเดินทางใน ตัวกลางที่เปลี่ยนไป อัตราเร็วของคลื่นจะ เปลี่ยนไปด้วย

จัดทำโดย นางสาวเข็มอัปสรณ์ ขันอ่อน ม.6/1 เลขที่24 เสนอ อาจารย์ ไพโรจน์ ขุมขำ