วิทย์ม.ต้น: COSMOS EP. 10 ไมเคิล ฟาราเดย์และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave)

วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 10: The Electric Boy ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับปรากฎการณ์ธรรมชาติที่เกี่ยวกับไฟฟ้า แม่เหล็ก และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ความรู้ปัจจุบันของเราพบว่ามีแรงพื้นฐานสี่ประเภท คือแรงโน้มถ่วง (gravity), แรงทางไฟฟ้าแม่เหล็ก (electromagnetism), แรงนิวเคลียร์เข้ม (strong interaction), แรงนิวเคลียร์อ่อน (weak interaction)

ในชีวิตประจำวันเราจะรู้สึกถึงแรงโน้มถ่วง (เช่นน้ำหนักของเรา ของตกลงพื้นโลก ดวงจันทร์โคจรรอบโลก โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์โคจรกับดาวอื่นๆในทางช้างเผือก กาแล็กซีหลายๆอันโคจรใกล้กันและตกเข้าหากัน) รู้สึกแรงทางไฟฟ้าแม่เหล็ก (ทำไมเราถึงเดินทะลุกำแพงไม่ได้ ทำไมเราถึงนั่งอยู่บนพื้นได้ไม่ตกทะลุลงไป ทำไมเราผลักจับดันดึงของต่างๆได้ ทำไมของต่างๆมีแรงเสียดทาน ทำไมโปรตีนถึงพับเป็นรูปทรงเฉพาะเจาะจง ทำไมสมองถึงสั่งงานส่วนต่างๆของร่างกายได้ ฯลฯ)

แรงนิวเคลียร์ทั้งสองจะเกี่ยวกับการเปลี่ยนชนิดธาตุจากธาตุหนึ่งไปอีกธาตุหนึ่ง จะเกี่ยวกับการส่องสว่างของดาวที่รวมธาตุเบาๆเป็นธาตุหนักๆแล้วร้อนจนเปล่งแสง หรือสารกัมมันตภาพรังสีสลายตัวเป็นธาตุอื่นๆ ระเบิดนิวเคลียร์แบบต่างๆ ฯลฯ

Cosmos ตอนนี้คุยกันถึงแรงทางไฟฟ้าแม่เหล็ก ผ่านประวัติย่อๆของไมเคิล ฟาราเดย์ (Michael Faraday) ผู้ค้นพบสนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็กไฟฟ้า และอื่นๆอีกมาก รวมทั้งเป็นผู้ประดิษฐ์มอเตอร์ หม้อแปลง เครื่องปั่นไฟ ทำให้มนุษยชาติสามารถสร้างเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับไฟฟ้าต่างๆครับ

ลองดูคลิปเกี่ยวกับเขาที่นี่:

ฟาราเดย์ค้นพบสิ่งต่างๆเกี่ยวกับไฟฟ้า แม่เหล็ก เคมี ฯลฯ มากมาย หนึ่งในการค้นพบที่สำคัญที่สุดคือมอเตอร์ และการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยการเหนี่ยวนำระหว่างแม่เหล็กและขดลวด (electromagnetic induction) เป็นพื้นฐานสำคัญของอารยธรรมของพวกเราในยุคปัจจุบัน

เชิญทบทวนการผลิดกระแสไฟฟ้าด้วยการเหนี่ยวนำที่ วิทย์ม.ต้น: การผลิตไฟฟ้าด้วยการเหนี่ยวนำ

ไอเดียการผลิตกระแสไฟฟ้าและมอเตอร์โดยฟาราเดย์ครับ มอเตอร์อันแรกใช้ปรอทซึ่งเป็นโลหะเหลวด้วย:

ถ้าจะสร้างมอเตอร์แบบฟาราเดย์โดยไม่ใช้ปรอทที่อาจเป็นอันตราย ทำแบบนี้ได้ครับ:

ถ้าต้องการเรียนรู้ลึกซึ้งกว่านี้ ไปเรียนจากคลิปนี้ได้ครับ เป็นคอร์สฟิสิกส์ที่ดีที่สุดในโลกคอร์สหนึ่งเลยครับ สามารถไปหาดูตั้งแต่เริ่มก็ได้นะครับ (คอร์สนี้เป็นคอร์สปริญญาตรีครับ):

เจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ (James Clerk Maxwell) เป็นผู้รวบรวมการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ด้านไฟฟ้าและแม่เหล็กหลายๆท่าน รวมถึงฟาราเดย์ เขียนเป็นสมการทางคณิตศาสตร์ซึ่งบอกว่าธรรมชาติด้านนี้ทำงานอย่างไร เป็นผู้ค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic wave) คือประจุไฟฟ้าถ้ามีความเร่งๆ (คือเปลี่ยนแปลงความเร็ว) จะสร้างคลื่นของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าแผ่ขยายออกไป

ผมเคยเล่าเรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปบ้างแล้ว เชิญเข้าไปอ่านที่ สอนวิทย์มัธยม 1: เริ่มรู้จักคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ครับ

สำหรับเรื่องสนามแม่เหล็กรอบๆโลก  (magnetosphere) ที่ช่วยป้องกันอันตรายจากอวกาศ และน่าจะทำให้โลกยังมีบรรยากาศอย่างที่เรามีอยู่ เชิญดูคลิปนี้ครับ:

แสงเหนือแสงใต้ (Aurora) เกิดได้อย่างไรครับ:

ความรู้เกี่ยวกับ Cosmic Ray:

คำถามจากนักเรียนที่ว่าอินเทอร์เน็ตทำงานอย่างไร

The Faraday Effect ที่แม่เหล็กทำให้ทิศทางการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (polarization) เปลี่ยนไป สมัยนี้ทำง่ายกว่าสมัยฟาราเดย์มากๆครับ:

เรื่องสนามแม่เหล็กโลกและการเปลี่ยนแปลงของมัน:

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.