.

แม่เหล็ก คือ อะไร
ข้อเท็จจริงเรื่องสนามแม่เหล็กและแรงแม่เหล็ก

แม่เหล็กหรือสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดย
การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า 
สามารถดึงดูดหรือผลักแม่เหล็กอื่น ๆ
และเปลี่ยนการเคลื่อนที่
ของอนุภาคที่มีประจุอื่น ๆ ได้

แม่เหล็ก คือ พลังแห่งธรรมชาติ
ที่เกิดจากการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้า
บางครั้งการเคลื่อนไหวเหล่านี้
อาจมองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์
และอยู่ภายในวัสดุที่เรียกว่าแม่เหล็ก
แม่เหล็กหรือสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้น
โดยการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า
สามารถดึงดูดหรือผลักแม่เหล็กอื่น ๆ
และเปลี่ยนการเคลื่อนที่
ของอนุภาคที่มีประจุอื่น ๆ ได้
 
สนามแม่เหล็ก Magnetic fields
ออกแรงกับอนุภาคที่เรียกว่า
แรงลอเรนซ์ Lorentz force
ตาม HyperPhysics
ของ Georgia State University

แรงที่กระทำต่ออนุภาค
ที่มีประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก
จะขึ้นอยู่กับขนาดของประจุ
ความเร็วของอนุภาค
และความแข็งแรงของสนามแม่เหล็ก
แรงลอเรนซ์มีคุณสมบัติพิเศษ
ที่ทำให้อนุภาคเคลื่อนที่เป็นมุมฉาก
จากจุดเริ่มต้นของอนุภาค
.
.

วัสดุบางชนิด เช่น เหล็ก 
หรือที่เรียกว่าแม่เหล็กถาวร
จะรักษาสนามแม่เหล็กถาวรไว้ได้
ของเหล่านี้คือ รูปแบบแม่เหล็ก
ที่พบบ่อยที่สุดในชีวิตประจำวัน

วัสดุอื่น ๆ เช่น เหล็ก โคบอลต์ และนิกเกิล
สามารถให้สนามแม่เหล็กชั่วคราวได้
โดยการวางมันไว้ภายในสนามแม่เหล็ก
ที่ใหญ่กว่าและทรงพลัง
แต่แล้วในที่สุด วัสดุเหล่านั้น
ก็จะสูญเสียความเป็นแม่เหล็กไป
.
.

สนามแม่เหล็กทำงานอย่างไร

สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้น
โดยการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า 
ตามข้อมูลของ HyperPhysics 
อิเล็กตรอนล้วนมีคุณสมบัติ
ทางกลควอนตัมพื้นฐาน
เป็นโมเมนตัมเชิงมุมหรือที่เรียกว่า Spin
ภายในอะตอม อิเล็กตรอนส่วนใหญ่
มีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นคู่
โดยที่หนึ่งในนั้นคือ  หมุนขึ้น
และอีกข้างหนึ่งคือ  หมุนลง
หรืออีกนัยหนึ่งคือ จุดโมเมนตัมเชิงมุม
ของแม่เหล็กไปในทิศทางตรงกันข้าม

ในกรณีนี้ สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้น
โดยการหมุนเหล่านั้น
จะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม
ดังนั้นจึงหักล้างซึ่งกันและกัน

อย่างไรก็ตาม
อะตอมบางอะตอม
มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่กัน
ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป
และอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่เหล่านี้
จะสร้างสนามแม่เหล็กขนาดจิ๋ว
ทิศทางของการหมุน
จะกำหนดทิศทางของสนามแม่เหล็ก

ศูนย์ทรัพยากรการทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT)
Non-Destructive Testing (NDT) Resource Cente
เมื่ออิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่จำนวนมาก
ที่มีนัยสำคัญสอดคล้องกับการหมุน
ของพวกมันในทิศทางเดียวกัน
พวกมันจะรวมกันเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก
ที่แข็งแกร่งพอที่จะสังเกตได้ด้วยตาเปล่า
.
.

แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก
เป็นแบบไดโพลาร์  จะมีขั้วเหนือและใต้
ขั้วตรงข้าม (N และ S) ดึงดูด
และเหมือนกัน ขั้ว (N และ N หรือ S และ S
สิ่งนี้จะสร้างสนามรูปวงแหวนหรือรูปโดนัท
ในขณะที่ทิศทางของสนามแม่เหล็ก
แผ่ออกไปด้านนอกจาก
ขั้วโลกเหนือและเข้าสู่ขั้วโลกใต้
ผลักกัน ตาม Joseph Becker
San Jose State University

โลกเองก็เป็นแม่เหล็กขนาดยักษ์ 
ดาวเคราะห์ได้รับสนามแม่เหล็ก
จากการไหลเวียนของกระแสไฟฟ้า
ภายในแกนโลหะหลอมเหลว 

ตามข้อมูลของ
Magnetospheres' NASA
เข็มทิศชี้ไปทางทิศเหนือ
เพราะมีเข็มแม่เหล็กอันเล็ก
อยู่ในนั้นถูกแขวนไว้
เพื่อให้สามารถหมุนได้
อย่างอิสระภายในตัวเรือน
เพื่อจัดตำแหน่งตัวเอง
กับสนามแม่เหล็กของโลก
ในทางตรงข้าม

ขั้วแม่เหล็กเหนือนั้นจริง ๆ แล้ว
เป็นขั้วแม่เหล็กใต้
เพราะมันดึงดูดขั้วแม่เหล็ก
ด้านเหนือของเข็มทิศ
 .
.


ประวัติศาสตร์สนามแม่เหล็ก
 
การจัดตำแหน่งอิเล็กตรอน
ที่ไม่ได้รับการจับคู่ยังคงอยู่ได้
โดยไม่ได้ใช้สนามแม่เหล็ก
ภายนอกหรือกระแสไฟฟ้า
จะทำให้เกิดแม่เหล็กถาวร
แม่เหล็กถาวรเป็นผลมาจาก
การเป็นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก
Ferromagnetism
.
.

คำนำหน้า Ferro หมายถึง เหล็ก
เพราะแม่เหล็กถาวรถูกพบเห็นเป็นครั้งแรก
ในรูปแบบของแร่เหล็กธรรมชาติ
ที่เรียกว่าแม่เหล็ก Fe3O4
ชิ้นส่วนของแม่เหล็กสามารถพบได้
กระจัดกระจายบนหรือใกล้พื้นผิวโลก
และในบางครั้งชิ้นหนึ่ง
ก็จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก
.
.

แม่เหล็กที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
เหล่านี้เรียกว่าหินแร่แม่เหล็ก
Lodestonep
แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะไม่ทราบแน่ชัดว่า
หินแร่ก่อตัวอย่างไร
แต่ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่า
หินแร่เป็นแม่เหล็กที่ถูกฟ้าผ่า
ตามข้อมูล University of Arizona
.
.

ผู้คนก็ได้เรียนรู้ว่า
พวกตนจะสามารถสร้างเข็มทิศได้
โดยการลูบด้วยหิน Lodestone
ส่งผลให้อิเล็กตรอนส่วนใหญ่
ที่ไม่ได้รับการจับคู่ในเข็มนั้น
เรียงตัวกันในทิศทางเดียว

ตามข้อมูลของ NASA
ประมาณปี ค.ศ. 1000
ชาวจีนค้นพบว่ามีแม่เหล็ก
ลอยอยู่ในชามน้ำเสมอ
เรียงกันในทิศเหนือ-ใต้
หลังจากนั้น เข็มทิศแม่เหล็ก
ก็กลายเป็นตัวช่วยอันยิ่งใหญ่
ในการนำทางทั้งทางบกทางน้ำ
โดยเฉพาะในช่วงกลางวัน
และกลางคืนที่ดวงดาวถูกเมฆบังไว้

โลหะอื่นๆ นอกเหนือจากเหล็ก
มีคุณสมบัติเฟอร์โรแมกเนติกได้
ซึ่งรวมถึงนิกเกิล โคบอลต์
และโลหะหายากบางชนิด เช่น
Samarium หรือ Neodymiump
ซึ่งใช้เพื่อสร้างแม่เหล็กถาวร
ที่มีแรงดึงดูดสูงเป็นพิเศษ
.
.

แม่เหล็กรูปแบบอื่น

แม่เหล็กมีรูปแบบอื่น ๆ มากมาย
ยกเว้นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก
ferromagnetism
พวกนี้มีแรงดึงดูดน้อยมาก
จนยากที่จะสังเกตเห็นได้
ยกเว้นใช้เครื่องมือพิเศษ
ในห้องปฏิบัติการที่มีความละเอียดอ่อน
หรือที่อุณหภูมิต่ำมาก

ในปี ค.ศ.1778
Anton Brugnams
ค้นพบ Diamagnetism
คุณสมบัติการมีปฏิกิริยาสนามแม่เหล็ก
ซึ่งเป็นคุณสมบัติเฉพาะของสสารนั้น ๆ
เกี่ยวกับการเปลี่ยนทิศทาง
ของอิเล็กตรอนออบิทอล
ซึ่งก่อให้เกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้า
ซึ่งมีสมการทางฟิสิกส์อธิบายไว้ว่า F = Qv × B.
ตรงข้ามกับ คุณสมบัติ
พาราแมกเนติก (Paramagnetism)

Anton Brugnams ตั้งข้อสังเกต
ในขณะที่ใช้แม่เหล็กถาวร
ในการค้นหาวัสดุที่มีธาตุเหล็ก
" มีเพียง Bismuth สีเข้ม
และเกือบเป็นสีม่วงเท่านั้นที่แสดง
ปรากฏการณ์เฉพาะในการศึกษานี้
เพราะเมื่อวางมันลงบนกระดาษทรงกลม
ที่ลอยอยู่บนผิวน้ำ
แม่เหล็กทั้งสองขั้วก็ถูกผลักออกไป "
.
.

ตามคำกล่าวของ  Gerald Küstler
นักวิจัยและนักประดิษฐ์อิสระ
ชาวเยอรมันที่ตีพิมพ์ผลงาน
Diamagnetic Levitation — Historical Milestones
การลอยด้วยแม่เหล็ก
เหตุการณ์สำคัญทางประวัติศาสตร์
ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร
Romanian Journal of Technical Sciences
.
.