เป็นที่ทราบกันดีว่าโลกมีสนามแม่เหล็กที่ทำหน้าที่ยึดชั้นบรรยากาศไว้และปกป้องมนุษย์จากรังสีคอสมิกและลมสุริยะที่เป็นอันตราย อย่างไรก็ตามผู้เชี่ยวชาญในการศึกษาต่างๆของพวกเขาพบว่าเป็นระยะ ๆ ในช่วงหลายล้านปีที่ผ่านมาสนามแม่เหล็กจะหมุนกลับเพื่อให้ขั้วเหนือและขั้วใต้สลับกัน สนามแม่เหล็กโลกมีประโยชน์มากต่อความต่อเนื่องของชีวิตในนั้น แล้วสนามแม่เหล็กหมายถึงอะไร?
สนามแม่เหล็กคือช่องว่างที่ล้อมรอบแม่เหล็กโดยที่แม่เหล็กยังคงมีผลอยู่ ความแรงของมันแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระยะทางเช่นสนามแม่เหล็ก ณ จุดหนึ่งแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างจากแม่เหล็ก
พลังที่เกิดจากขั้วแม่เหล็กไม่ว่าจะเป็นขั้วเหนือหรือขั้วใต้ซึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็กเรียกว่าความเข้มของสนามแม่เหล็ก ในขณะเดียวกันกระแสที่ก่อตัวเป็นรูปแบบโค้งในสนามแม่เหล็กเรียกว่าเส้นของแรงแม่เหล็กหรือสามารถกำหนดเป็นเส้นจินตภาพแม่เหล็กที่แสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก
เส้นแรงแม่เหล็กมีคุณสมบัติและรูปแบบโดยที่คุณสมบัติของเส้นแรงแม่เหล็กมีแนวโน้มที่จะหดตัวตามยาวนั่นคือผู้ที่อยู่ใกล้กับขั้วมากขึ้นพวกเขายังมีแนวโน้มที่จะออกแรงกดด้านข้างหรือด้านข้างซึ่งทำให้พวกมันขับไล่กัน สำหรับรูปแบบเส้นแรงแม่เหล็กที่ได้จะขึ้นอยู่กับชนิดของแม่เหล็กที่ใช้
การทดลอง Oersted
ในปีพ. ศ. 2362 นักวิทยาศาสตร์จากเดนมาร์ก Hans Cristian ได้ทำการทดลองโดยใช้เข็มทิศและลวดตัวนำ โดยที่กระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำทำให้เข็มของเข็มทิศเกิดการโก่งตัวเมื่อสายปัจจุบันเข้าใกล้เข็มทิศมากขึ้น
(อ่านเพิ่มเติม: วิธีคำนวณสนามแม่เหล็ก)
กระแสที่ไหลผ่านชิ้นส่วนของเส้นลวดจะก่อให้เกิดสนามแม่เหล็ก (M) รอบ ๆ เส้นลวด สนามมีทิศทางตามกฎของมือขวา แต่ด้วยรูปร่างที่แตกต่างกันของกระแสไฟฟ้าทิศทางของสนามแม่เหล็กจะแตกต่างกัน
- สนามแม่เหล็กโดยลวดตรง
ทิศทางของสนามแม่เหล็กในเส้นลวดที่ไหลตรงสามารถกำหนดได้โดยใช้กฎมือขวา ในการใช้กฎมือขวานี้ให้จับสายปัจจุบันด้วยมือขวาเพื่อให้นิ้วหัวแม่มือแสดงทิศทางของกระแสไฟฟ้าทิศทางการหมุนของอีกสี่นิ้วแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก
- สนามแม่เหล็กโดยลวดยก
ทิศทางของสนามแม่เหล็กในลวดขดสามารถกำหนดได้โดยใช้กฎมือขวา ในการใช้กฎมือขวาให้ใช้นิ้วทั้งสี่ของมือขวาเป็นทิศทางของกระแสบนเส้นลวดจากนั้นนิ้วหัวแม่มือจะแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก
- สนามแม่เหล็กในโซลีนอยด์
โซลินอยด์คือขดลวดในรูปแบบของเกลียว ในส่วนโซลินอยด์มีหลายรอบที่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอได้เมื่อได้รับพลังงานจากกระแสไฟฟ้า ในขณะเดียวกันสนามแม่เหล็กในโซลินอยด์นี้จะขึ้นอยู่กับปริมาณของกระแสที่ไหลในโซลินอยด์จำนวนรอบของโซลินอยด์และลักษณะของแกนในโซลินอยด์
การทดลองของฟาราเดย์และเฮนรี่
นักวิทยาศาสตร์สองคนจากอังกฤษและอเมริกา ได้แก่ Michael Faraday และ Josep Henry ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งสองค้นพบความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำของกระแสไฟฟ้า
