ไฟฟ้าและแม่เหล็ก

องค์ความรู้

• วงจรไฟฟ้า คือทางเดินของไฟฟ้าที่ต่อกันครบจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้า แล้วกลับมาที่แหล่งกำเนิดไฟฟ้าอีกด้านหนึ่ง
• ส่วนประกอบหลักของวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายมี 3 ส่วน

ส่วนประกอบ	ตัวอย่าง	หน้าที่
แหล่งกำเนิดไฟฟ้า	ถ่านไฟฉาย · แบตเตอรี่	ให้พลังงานไฟฟ้า แก่ทั้งวงจร
สายไฟฟ้า	สายทองแดงหุ้มฉนวน	เป็นตัวนำไฟฟ้า เชื่อมต่อ แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้าเข้าด้วยกัน
เครื่องใช้ไฟฟ้า	หลอดไฟฟ้า · มอเตอร์พัดลมของเล่น	เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานอื่น เช่น แสง ความร้อน การเคลื่อนที่

• หลอดไฟฟ้า เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็น พลังงานแสง และ พลังงานความร้อน จึงรู้สึกอุ่นเมื่อจับหลอดที่เปิดไว้นาน ๆ
• สวิตช์ เป็น อุปกรณ์ไฟฟ้า ที่ใช้ เปิด–ปิดวงจร (ควบคุมการไหลของไฟฟ้า) ไม่ได้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานอื่น — ปิดสวิตช์แล้ววงจรครบ ไฟฟ้าไหลผ่านได้ หลอดไฟฟ้าจึงสว่าง · เปิดสวิตช์แล้ววงจรขาด หลอดไฟฟ้าดับ
• ไฟฟ้าจะทำงานได้ต้องต่อวงจรครบเท่านั้น ถ้าจุดใดจุดหนึ่งหลุด สายไฟขาด หรือไม่ได้ต่อกลับไปยังอีกขั้วหนึ่งของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า หลอดไฟฟ้าจะไม่สว่าง
• สัญลักษณ์ที่ใช้เขียนแผนภาพวงจร

สิ่งที่วาด	สัญลักษณ์
เซลล์ไฟฟ้า	เส้นตั้งตรงยาวหนึ่งเส้นคู่กับเส้นตั้งตรงสั้นกว่า — เส้นยาวแทน ขั้วบวก เส้นสั้นแทน ขั้วลบ
หลอดไฟฟ้า	วงกลมที่มีกากบาทอยู่ข้างใน
สวิตช์	เส้นตรงที่มีจุดพับได้
สายไฟฟ้า	เส้นตรงที่ลากเชื่อมระหว่างสัญลักษณ์ (ลากเป็นมุมฉากได้)

• ขั้นตอนการต่อวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย — (1) เตรียมอุปกรณ์ให้ครบ (2) ต่อสายไฟฟ้าจากขั้วหนึ่งของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าไปยังสวิตช์ (3) ต่อจากสวิตช์ไปยังหลอดไฟฟ้า (4) ต่อจากหลอดไฟฟ้ากลับไปยัง อีกขั้วหนึ่ง ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า (5) ตรวจทุกจุดเชื่อมต่อให้แน่นและครบวงจร (6) ปิดสวิตช์ ถ้าต่อถูกต้องหลอดไฟฟ้าจะสว่าง
• การต่อวงจรที่ทำได้จริงต้องใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงต่ำ เช่น ถ่านไฟฉาย — ไม่ทดลองต่อกับปลั๊กไฟในบ้าน

ตัวอย่างและวิธีคิด

• ต่อหลอดไฟฟ้ากับถ่านไฟฉายครบสองขั้ว หลอดสว่าง แต่พอถอดสายไฟออกจากขั้วหนึ่ง หลอดดับ เพราะเหตุใด — เพราะวงจรขาด ไฟฟ้าจากถ่านไฟฉายไหลผ่านไม่ได้ หลอดไฟฟ้าจึงดับ
• กดสวิตช์ให้ «เปิด» แล้วหลอดไฟฟ้าไม่สว่าง อธิบายได้อย่างไร — การเปิดสวิตช์ทำให้วงจรขาด ไฟฟ้าไหลผ่านไม่ครบวงจร หลอดไฟฟ้าจึงดับ
• แผนภาพที่ลากสายไฟฟ้าจากขั้วบวกไปหลอดไฟฟ้าแล้วจบลงที่เดิม ใช้ได้ไหม — ไม่ได้ เพราะไฟฟ้าไหลกลับไปหาขั้วลบไม่ได้ วงจรไม่ครบ หลอดไฟฟ้าจึงไม่สว่าง
• ต่อวงจรตามแผนภาพแล้วหลอดไม่สว่าง ควรตรวจอะไรก่อน — ตรวจว่าสายไฟฟ้าแน่นที่ขั้วหรือยัง มีจุดใดหลุดหรือขาดไหม และสวิตช์ปิดอยู่หรือเปล่า

ภาพและไดอะแกรม

flowchart LR
    A[แหล่งกำเนิดไฟฟ้า<br/>ถ่านไฟฉายหรือแบตเตอรี่<br/>ให้พลังงานไฟฟ้า] --> B[สายไฟฟ้า<br/>ตัวนำไฟฟ้า<br/>เชื่อมต่อทุกส่วน]
    B --> C[สวิตช์<br/>เปิด–ปิดวงจร]
    C --> D[หลอดไฟฟ้า<br/>เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า<br/>เป็นแสงและความร้อน]
    D --> A

คำบรรยายภาพ: แผนผังวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายที่ต่อครบวงจร เริ่มจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าซึ่งทำหน้าที่ให้พลังงานไฟฟ้า ต่อผ่านสายไฟฟ้าที่เชื่อมทุกส่วนเข้าด้วยกัน ผ่านสวิตช์ที่ใช้เปิด–ปิดวงจร แล้วผ่านหลอดไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงและความร้อน ก่อนกลับเข้าอีกขั้วหนึ่งของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า

องค์ความรู้

• การต่อเซลล์ไฟฟ้าแบบอนุกรม คือการนำเซลล์ไฟฟ้าหลายเซลล์มาต่อเรียงกัน โดยให้ ขั้วบวกของเซลล์ไฟฟ้าเซลล์หนึ่งต่อกับขั้วลบของอีกเซลล์หนึ่ง ต่อกันไปเป็นลำดับ
  • ผลที่ได้คือวงจรมี พลังงานไฟฟ้ามากขึ้น และหลอดไฟฟ้าจะ สว่างขึ้น เมื่อจำนวนเซลล์ไฟฟ้าที่ต่อแบบอนุกรมมากขึ้น
  • ถ้าต่อกลับด้าน เช่นเอาขั้วบวกต่อกับขั้วบวก พลังงานไฟฟ้าจะ หักล้างกัน หลอดไฟฟ้าจึงไม่สว่างหรือสว่างน้อยลง
  • ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน — ไฟฉาย ที่ใช้ถ่านไฟฉาย 2–3 ก้อน ต่อถ่านให้พลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเพื่อให้หลอดสว่างพอ · ของเล่นใส่ถ่าน หรือรีโมตที่ต้องใช้ถ่านหลายก้อน
  • ข้อจำกัด — ยิ่งต่อหลายเซลล์ก็ยิ่งหนักและเปลืองที่ใส่ · ถ้าเซลล์ไฟฟ้าเซลล์ใดเสื่อมหรือใส่กลับขั้ว วงจรจะจ่ายไฟฟ้าได้น้อยลงหรือไม่ทำงาน
• การต่อหลอดไฟแบบอนุกรม — ต่อหลอดไฟฟ้าเรียงกันเป็นทางเดียว ไฟฟ้าต้องผ่านหลอดไฟฟ้าดวงแรกแล้วจึงผ่านดวงถัดไป
  • ถอดหรือหลอดไฟฟ้าดวงใดดวงหนึ่ง ขาด หลอดไฟฟ้าที่เหลือ ดับทั้งหมด เพราะวงจรขาด
  • หลอดไฟฟ้าแต่ละดวงในวงจรอนุกรม สว่างน้อยลง กว่าตอนต่อหลอดเดียว เพราะไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดต้องแบ่งให้หลายดวง
  • จึงเหมาะกับงานที่ต้องการให้ทุกดวง ทำงานพร้อมกัน และไม่ต้องเลือกใช้ทีละดวง
• ข้อควรแยกให้ออก — เซลล์ไฟฟ้าต่ออนุกรมทำให้หลอด สว่างขึ้น แต่หลอดไฟฟ้าต่ออนุกรมทำให้แต่ละดวง สว่างน้อยลง

จำนวนเซลล์ไฟฟ้าที่ต่อแบบอนุกรม	สิ่งที่สังเกตได้จากหลอดไฟฟ้า
1 เซลล์	สว่างระดับหนึ่ง
2 เซลล์	สว่างขึ้นกว่าเดิม
มากขึ้นอีก	สว่างขึ้นตามจำนวนเซลล์ไฟฟ้า

ตัวอย่างและวิธีคิด

• ไฟฉายที่ใช้ถ่าน 1 ก้อน เปลี่ยนเป็นถ่าน 2 ก้อนต่อแบบอนุกรม หลอดไฟฉายเป็นอย่างไร — มีพลังงานไฟฟ้ามากขึ้น หลอดไฟฉายสว่างขึ้น เพราะถ่านสองก้อนต่อเรียงกันแบบขั้วบวก–ขั้วลบ
• ใส่ถ่าน 2 ก้อนกลับขั้วกัน ก้อนหนึ่งบวกหันออก อีกก้อนลบหันออก หลอดจะเป็นอย่างไร — พลังงานไฟฟ้าจากสองก้อนหักล้างกัน หลอดไม่สว่าง
• หลอดไฟฟ้า 3 ดวงต่อแบบอนุกรม ถอดหลอดดวงที่ 2 ออก เกิดอะไรขึ้น — วงจรขาด หลอดดวงที่ 1 และดวงที่ 3 ดับทั้งหมด
• หลอดไฟฟ้า 2 ดวงต่อแบบอนุกรม สว่างน้อยกว่าตอนต่อหลอดเดียว เพราะเหตุใด — พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดต้องแบ่งให้หลอดไฟฟ้าสองดวง แต่ละดวงจึงได้รับน้อยลง
• ถ้าต้องการให้หลอดไฟฟ้าสว่างขึ้น ควรเพิ่มอะไร — เพิ่มจำนวนเซลล์ไฟฟ้าที่ต่อแบบอนุกรม ไม่ใช่เพิ่มหลอดไฟฟ้า

องค์ความรู้

• การต่อหลอดไฟฟ้าแบบขนาน คือการต่อหลอดไฟฟ้า แยกออกเป็นคนละทาง โดยปลายทั้งสองข้างของทุกดวงต่อร่วมกันกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า
  • ถอดหรือหลอดไฟฟ้าดวงใดดวงหนึ่ง ขาด หลอดไฟฟ้าที่เหลือ ยังสว่างอยู่ เพราะแต่ละดวงเป็นวงจรของตัวเอง
  • หลอดไฟฟ้าแต่ละดวง สว่างเท่ากับตอนต่อหลอดเดียว ไม่แบ่งกันเหมือนแบบอนุกรม
• การต่อแบบขนานคือวิธีที่ใช้ในบ้าน เพราะต้องการเลือกเปิด–ปิดหลอดใดก็ได้ตามต้องการ และหลอดที่เหลือยังใช้ได้ · ปลั๊กไฟตามห้องก็ต่อขนานกันด้วย เพื่อให้แต่ละเครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานเต็มที่และปิด–เปิดแยกกันได้
• เปรียบเทียบการต่อหลอดไฟฟ้า 2 แบบ

ประเด็น	แบบอนุกรม	แบบขนาน
ลักษณะการต่อ	เรียงกันเป็นทางเดียว	แยกเป็นคนละทาง ปลายร่วมกัน
ถอดหลอดหนึ่งดวงออก	หลอดที่เหลือดับทั้งหมด	หลอดที่เหลือยังสว่าง
ความสว่างของแต่ละดวง	น้อยกว่าตอนต่อดวงเดียว	เท่ากับตอนต่อดวงเดียว
ใช้เมื่อไร	ต้องการให้ทุกดวงทำงานพร้อมกัน	ต้องการเลือกเปิด–ปิดทีละดวง

• ข้อควรรู้เพิ่มเติม — ยิ่งต่อหลอดไฟฟ้าแบบขนานมากดวง ก็ยิ่งใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้น เพราะแต่ละดวงดึงไฟฟ้าไปเต็มที่ · แต่ถ้าต่อแบบอนุกรมมากดวง หลอดจะสว่างน้อยลงจนอาจมองไม่เห็น

ตัวอย่างและวิธีคิด

• หลอดไฟฟ้า 3 ดวงต่อแบบขนาน ถอดหลอดดวงที่ 2 ออก เกิดอะไรขึ้น — หลอดดวงที่ 1 และดวงที่ 3 ยังสว่างอยู่ เพราะแต่ละดวงแยกเป็นวงจรของตัวเอง
• ในบ้านควรต่อหลอดไฟฟ้าแบบใด — แบบขนาน เพราะปิด–เปิดได้ทีละดวง และหลอดดวงอื่นไม่ดับตาม
• ต้องการให้หลอดไฟฟ้า 2 ดวงสว่างเท่ากันทั้งคู่ ควรต่อแบบใด — แบบขนาน เพราะแต่ละดวงได้รับไฟฟ้าเท่ากับตอนต่อหลอดเดียว
• ทำไมหลอดไฟหน้าบ้านดวงหนึ่งขาด แต่หลอดในห้องนอนยังสว่าง — เพราะหลอดไฟฟ้าในบ้านต่อแบบขนาน ขาดดวงหนึ่งดวงอื่นจึงยังเป็นวงจรที่ครบ

ภาพและไดอะแกรม

flowchart LR
    A[เซลล์ไฟฟ้า] --> J1((จุดแยก))
    J1 --> L1[หลอดไฟฟ้าดวงที่ 1] --> J2((จุดรวม))
    J1 --> L2[หลอดไฟฟ้าดวงที่ 2] --> J2
    J2 --> A

คำบรรยายภาพ: แผนผังการต่อหลอดไฟฟ้าแบบขนาน ไฟฟ้าจากเซลล์ไฟฟ้าแยกออกเป็นสองทาง ทางหนึ่งผ่านหลอดไฟฟ้าดวงที่ 1 อีกทางหนึ่งผ่านหลอดไฟฟ้าดวงที่ 2 แล้วกลับมารวมกันก่อนครบวงจร ถอดหลอดดวงใดดวงหนึ่งออก อีกดวงยังสว่างอยู่

องค์ความรู้

• ตัวนำไฟฟ้า คือวัสดุที่ ไฟฟ้าไหลผ่านได้ดี จึงใช้เชื่อมต่อวงจรให้ไฟฟ้าไปถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าได้
• ฉนวนไฟฟ้า คือวัสดุที่ ไฟฟ้าไหลผ่านได้ไม่ดีหรือแทบไม่ไหล จึงใช้หุ้มตัวนำไว้เพื่อความปลอดภัย และใช้ทำอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องจับด้วยมือ
• วัสดุแต่ละชนิดที่ใช้เป็นตัวนำและฉนวน

ตัวนำไฟฟ้า (ไฟฟ้าไหลผ่านได้ดี)	ฉนวนไฟฟ้า (ไฟฟ้าไหลผ่านได้ไม่ดี)
โลหะทุกชนิด เช่น เงิน ทองแดง ดีบุก เหล็ก สังกะสี	พลาสติก · ยาง · แก้ว · เซรามิกกระเบื้อง
แกรไฟต์ในไส้ดินสอ	ไม้แห้ง · กระดาษแห้ง · ผ้า · วัสดุหุ้ม
สารละลายเกลือ · น้ำที่มีแร่ธาตุละลายอยู่ · น้ำประปา	น้ำกลั่นบริสุทธิ์ · แก๊สและอากาศแห้ง
ร่างกายมนุษย์ (ถ้าผิวเปียกหรือมีบาดแผล จะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น)	สายไฟที่หุ้มฉนวนยางหรือพลาสติก

• เหตุผลที่เลือกใช้ — เงินเป็นตัวนำที่ดีที่สุด แต่ราคาแพง ทองแดง จึงถูกนำมาใช้ทำสายไฟฟ้า ส่วน อะลูมิเนียม เบากว่าและราคาถูก จึงใช้ในสายส่งไฟฟ้าและภาชนะบางชนิด
• ในสายไฟฟ้า 1 เส้นมีทั้งตัวนำและฉนวน — ข้างในเป็นทองแดงทำหน้าที่เป็น ตัวนำ ให้ไฟฟ้าไหล ข้างนอกหุ้มด้วย พลาสติกหรือยาง ทำหน้าที่เป็น ฉนวน เพื่อไม่ให้ไฟฟ้าดูดผู้ที่จับ · ปลั๊กและสวิตช์ต้องทำจากพลาสติกด้วยเหตุผลเดียวกัน
• ความปลอดภัยที่ต้องรู้ — ห้ามจับปลั๊กหรือสวิตช์ด้วยมือเปียก เพราะน้ำประปาและผิวหนังเปียกเป็นตัวนำไฟฟ้า อาจถูกไฟฟ้าดูด · เมื่อไฟดูดผู้ป่วย ต้อง ตัดไฟที่เบรกก่อน จึงเข้าไปช่วย แล้วใช้ ไม้แห้งหรือผ้าแห้ง ดึงให้ออกจากตัวนำ (ห้ามใช้มือเปล่าจับ) · ถ้าสายไฟที่หุ้มฉนวน ฉีกขาดหรือแตกระยะ ต้องเปลี่ยนทันที และควรมี ลวดต่อลงดิน สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีตัวถังเป็นโลหะ

ตัวอย่างและวิธีคิด

• นำแท่งแก้ว แท่งเหล็ก และไส้ดินสอมาต่อในวงจร สิ่งใดทำให้หลอดสว่าง — แท่งเหล็กและไส้ดินสอ (แกรไฟต์) เป็น ตัวนำ จึงทำให้หลอดสว่าง · แท่งแก้วเป็น ฉนวน ไฟฟ้าไหลผ่านไม่ได้
• เพราะเหตุใดสายไฟฟ้าจึงต้องหุ้มด้วยพลาสติก — พลาสติกเป็นฉนวนไฟฟ้า ป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าไหลออกมาที่มือของคนใช้งาน
• ทำไมเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีตัวถังเป็นโลหะจึงต้องต่อสายดิน — ถ้าไฟฟ้าภายในรั่วลงมาที่ตัวถัง กระแสไฟฟ้าจะไหลลงดินแทนที่จะไหลผ่านคนที่สัมผัสตัวเครื่อง
• เด็กที่มือเปียกไปจับปลั๊กไฟมีอันตราย เพราะเหตุใด — น้ำทำให้ผิวหนังนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น กระแสไฟฟ้าจึงไหลผ่านร่างกายได้ง่ายกว่าปกติ

องค์ความรู้

• เซลล์ไฟฟ้า คืออุปกรณ์ที่ เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า เรียกกันทั่วไปว่าถ่านไฟฉาย มี ขั้วบวก และ ขั้วลบ · ถ่านไฟฉายที่ใช้ในของเล่นและรีโมตโดยทั่วไปมีแรงเคลื่อนไฟฟ้า 1.5 โวลต์ ต่อแบบอนุกรม 2 ก้อนจึงได้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้น
• เซลล์ไฟฟ้ามี 2 ประเภทตามการใช้งาน
  • เซลล์ปฐมภูมิ (ใช้แล้วหมดไม่ชาร์จกลับ) เช่น ถ่านอัลคาไลน์ที่ใช้ในของเล่น ถ่านกระดุมในนาฬิกาและรีโมต
  • เซลล์ทุติยภูมิหรือแบตเตอรี่เก็บประจุ (ประจุใหม่ได้) เช่น แบตเตอรี่ตะกั่ว–กรดในรถยนต์ แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนในโทรศัพท์มือถือและหูฟัง
• การใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน — ไฟฉาย · รีโมตโทรทัศน์ · ของเล่นใส่ถ่าน · นาฬิกาและเครื่องคิดเลข · รถยนต์และรถจักรยานยนต์ · โทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์แบบพกพา · ระบบไฟสำรองในอาคาร
• การเลือกใช้ให้เหมาะสม — ควรใช้ถ่านให้ตรงกับขนาดและชนิดที่เครื่องใช้ไฟฟ้าระบุ · อุปกรณ์ที่กินไฟมากต้องใช้แบตเตอรี่ที่เก็บพลังงานได้มาก ไม่ใช่ถ่านกระดุม · และควรใช้ ถ่านชาร์จได้ สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้บ่อยเพื่อลดขยะ
• การดูแลและกำจัดอย่างถูกวิธี — ใส่ถ่านให้ตรงกับเครื่องหมายขั้วบวก–ขั้วลบ · เก็บให้พ้นความร้อนและเปลวไฟ เพราะความร้อนสูงทำให้ถ่าน แตก รั่ว และระเบิดได้ · ถ่านที่หมดแล้วเป็น ขยะอันตราย จึงต้องเก็บไว้ในภาชนะแยก นำไปทิ้งที่จุดรับขยะอันตรายหรือร้านที่รับคืน ไม่ทิ้งปนกับขยะทั่วไป ไม่ทิ้งลงแหล่งน้ำ และไม่ทิ้งในกองไฟ

ตัวอย่างและวิธีคิด

• โทรทัศน์ใช้รีโมตที่ใส่ถ่าน 2 ก้อน ต่อถ่านแบบใด — ต่อ อนุกรม เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าพอสำหรับส่งสัญญาณ
• โทรศัพท์มือถือใช้แบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟซ้ำได้ จัดเป็นเซลล์ประเภทใด — เซลล์ทุติยภูมิ เพราะชาร์จไฟกลับได้หลายครั้ง
• เพราะเหตุใดจึงห้ามทิ้งถ่านไฟฉายที่หมดแล้วลงในกองไฟ — ความร้อนทำให้สารภายในถ่านเดือดและขยายตัว จนถ่านแตก รั่ว และระเบิดได้
• ของเล่นใส่ถ่านไม่ทำงาน ทั้งที่ถ่านเป็นของใหม่ ควรตรวจอะไร — ตรวจว่าใส่ถ่านกลับขั้วหรือไม่ และตรวจว่าขั้วถ่านกับจุดสัมผัสสะอาดและแน่นดีหรือไม่

องค์ความรู้

• แม่เหล็ก มี 2 ขั้วคือ ขั้วเหนือ (ขั้ว N) และ ขั้วใต้ (ขั้ว S) — แขวนแม่เหล็กให้แกว่งได้อิสระ ขั้วที่ชี้ไปทางทิศเหนือเรียกว่าขั้วเหนือ
• กติกาของขั้วแม่เหล็ก — ขั้วเดียวกันผลักกัน (N กับ N หรือ S กับ S) · ขั้วต่างกันดูดกัน (N กับ S) ใช้จำง่าย ๆ ว่า «ดูดต่าง ผลักเหมือน»
• แม่เหล็กดูดได้เฉพาะ «สารแม่เหล็ก» ได้แก่ เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ และเหล็กกล้า · โลหะอื่น เช่น อะลูมิเนียม ทองแดง ทองเหลือง สังกะสี และของอื่น เช่น พลาสติก ไม่ถูกแม่เหล็กดูด
• สนามแม่เหล็ก คือ บริเวณรอบแม่เหล็กที่มีแรงแม่เหล็กออกฤทธิ์ มองไม่เห็นแต่ตรวจได้ด้วยเข็มทิศหรือผงตะไบเหล็ก · แรงแม่เหล็กแรงที่สุดที่ ขั้ว และจะอ่อนลงเมื่ออยู่ห่างออกไป · เราวาด เส้นสนามแม่เหล็ก ให้ทิศทางออกจาก ขั้วเหนือ และเข้าสู่ ขั้วใต้ เส้นสนามของขั้วเดียวกันจะเบนหนีกัน ส่วนของขั้วต่างกันจะเชื่อมเข้าหากัน
• ไฟฟ้ากับแม่เหล็กเกี่ยวข้องกัน — เมื่อมี กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบเส้นลวดนั้น จึงพับเส้นลวดเป็นขดรอบตะปูเหล็กแล้วต่อกับถ่านไฟฉาย จะได้ แม่เหล็กไฟฟ้า ที่เปิด–ปิดได้ตามต้องการ หลักนี้เองที่ใช้ใน มอเตอร์ไฟฟ้า ลำโพง กริ่งไฟฟ้า และเครื่องยกเศษเหล็กในโรงงาน
• การนำไปใช้ในชีวิตประจำวัน — เข็มทิศ ใช้บอกทิศทาง · ประตูตู้เย็น ที่มีแถบแม่เหล็กดูดกับตัวตู้ให้ปิดสนิท · แยกเศษเหล็กออกจากขยะ · ลำโพง ที่ใช้แม่เหล็กสั่นแผ่นเสียงให้เกิดเสียง · ลิ้นเปิดปิดในเครื่องใช้ไฟฟ้าและกระเป๋า · และ เครื่องตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ ที่ใช้สนามแม่เหล็กแรงสูง
• ข้อควรระวังในการใช้ — อย่านำแม่เหล็กไปวางใกล้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ละเอียดอ่อน เช่น จอภาพ ฮาร์ดดิสก์ บัตรแม่เหล็กและแถบบันทึกข้อมูล เพราะสนามแม่เหล็กทำให้ข้อมูลเสียหายได้ · และการ ให้ความร้อนสูง ทุบ ตอกกระแทก หรือวางซ้อนกันนาน ๆ ทำให้แม่เหล็กเสื่อมอำนาจได้

ตัวอย่างและวิธีคิด

• โจทย์ให้เข็มทิศวางไว้ใกล้แท่งแม่เหล็ก เข็มทิศจะเบนอย่างไร — เข็มทิศจะเบนไปตามแนว เส้นสนามแม่เหล็ก ปลายเข็มด้านที่อยู่ใกล้แท่งแม่เหล็กจะหันเข้าหาขั้วที่ต่างกับตัวเอง
• ขั้ว N ของแท่งแม่เหล็กหนึ่งถูกนำไปใกล้ขั้ว N ของอีกแท่งหนึ่ง จะเกิดอะไรขึ้น — ขั้วเดียวกันจึง ผลักกัน
• เศษตะปูเหล็กกับเศษอลูมิเนียมวางบนถาด นำแท่งแม่เหล็กกวาดไปจะเกิดอะไร — ตะปูเหล็ก (สารแม่เหล็ก) ถูกดูดติด ส่วนเศษอะลูมิเนียมไม่ถูกดูด
• ตะปูที่พันลวดทองแดงต่อกับถ่านไฟฉายดึงดูดคลิปหนีบกระดาษได้ ถ้าถอดถ่านออกจะเกิดอะไร — คลิปหนีบกระดาษจะร่วงเพราะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล จึงไม่มีสนามแม่เหล็กรอบขดลวด

ภาพและไดอะแกรม

flowchart TD
    M[แท่งแม่เหล็ก] --> N[ขั้วเหนือ N]
    M --> S[ขั้วใต้ S]
    N --> F[สนามแม่เหล็กรอบแท่งแม่เหล็ก<br/>เส้นสนามออกจาก N เข้าสู่ S]
    S --> F
    N -->|ขั้วเดียวกัน| R[ผลักกัน]
    N -->|ขั้วต่างกัน| A[ดูดกัน]
    F --> E[ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน<br/>เกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวนำ<br/>นำไปทำแม่เหล็กไฟฟ้า]

คำบรรยายภาพ: ผังสรุปเรื่องแม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก เริ่มจากแท่งแม่เหล็กที่มีขั้วเหนือและขั้วใต้ ซึ่งมีสนามแม่เหล็กล้อมรอบโดยเส้นสนามออกจากขั้วเหนือและเข้าสู่ขั้วใต้ เมื่อนำขั้วเดียวกันมาใกล้กันจะผลักกัน ขั้วต่างกันจะดูดกัน และเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำจะเกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวนำ จึงนำหลักนี้ไปทำแม่เหล็กไฟฟ้าได้