การจัดการสนามแม่เหล็ก

ช่วงนี้ ผมมีความต้องการที่จะศึกษา วัตถุอย่างหนึ่ง ด้วยเงื่อนไขที่ว่า ตำแหน่งรอบๆ วัตถุนั้น จะต้องปราศจาก สนามแม่เหล็ก หรือ มีสนามแม่เหล็กน้อยมาก

แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กหลักๆ สองแหล่ง ที่เป็นปัญหารบกวนงานนี้ ก็มี โลก และก็ เครื่องทำสุญญากาศชนิดหนึ่ง

วิธีการกำจัดสนามแม่เหล็กออกไปจากบริเวณที่ต้องการ วิธีหนึ่งที่ไม่แพง คือ การสร้างสนามแม่เหล็กอันใหม่ขึ้นมาหักล้างกับสนามแม่เหล็กเดิมที่มีอยู่ โดยการใช้กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดที่มีการจัดวาง ที่เรียกว่า การจัดวางแบบ เฮล์มโฮลส์ (Helmholtz Configuration)

รูปแสดงขดลวด แบบ เฮล์มโฮลส์ สามคู่

ก่อนลงมือทำ ก็ต้องวัดสนามแม่เหล็กเสียก่อนว่ามันมีอยู่จริงหรือเปล่า ไม่เช่นนั้นก็คงต้องสูญกำลังเพื่อจะพันขดลวดไปเสียเปล่าๆ

เครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กที่ผมใช้ เรียกว่า เครื่องสำรวจ แบบ ฮอลล์ (Hall Probe) โดย เครื่องมือนี้จะวัดความต่างศักย์คร่อมตัวนำชนิดหนึ่ง ซึ่งค่าความต่างศักย์นั้นขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็ก

รูปแสดง เครื่องสำรวจ แบบ ฮอลล์

จากการวัดคร่าวๆ ทำให้ผมคะเนได้ว่าสนามแม่เหล็กมีอยู่ จึงเริ่มทำการพัดขดลวดเข้ากับกรอบไม้

ลวดที่ผมใช้นั้นถูกเคลือบบางๆ ด้วยฉนวนพลาสติกทนความร้อน ซึ่ง เหมาะสำหรับการเอามาพันเป็นขดลวดเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กมาก เพราะ ฉนวนที่บางทำให้พันลวดได้ชิดกัน ซึ่งทำให้ไม่ต้องเปลืองเนื้อที่มาก

ลวดอย่างนี้มักจะเห็นได้ ภายในเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วๆ ไป โดยเฉพาะในส่วนที่ ใช้เป็นหม้อแปลงไฟฟ้า

---

เนื่องจากมีข้อจำกัดบางอย่างในการจัดวางขดลวด ผมต้องสร้างขดลวดถึงสามคู่ เพื่อจะทำในสิ่งที่ต้องการ และ ผมก็เหลือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีกำลังพอที่จะจ่ายให้กับขดลวดทั้งสามคู่ อยู่เพียงเครื่องเดียว  นอกจากนี้ การควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลในขดลวดแต่ละคู่ โดยเป็นอิสระต่อกัน ก็เป็นสิ่งที่จำเป็น

วิธีหนึ่งที่อาจทำได้คือ ต่อขดลวดแต่ละคู่ แบบ ขนาน แล้วใช้ ตัวต้านทานแปรค่าได้ มาต่อแบบอนุกรมเข้ากับขดลวดแต่ละคู่ ปริมาณกระแสไฟฟ้าในแต่ละคู่ก็สามารถถูกควบคุมได้ง่ายๆ ด้วย การแปรค่าความต้านทานไป