| ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก หรือ ความเข้มของสนามแม่เหล็ก (Magnetic flux densit) คือ จำนวนเส้นแรงแม่เหล็กต่อหน่วย พื้นที่ที่เส้นแรงแม่เหล็กตกตั้งฉากเป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็น Wb/m2หรือ เทสลา (Tesla,T) จากนิยามจะได้ว่า Show ฟลักซ์แม่เหล็ก (Magneticflux,) คือปริมาณเส้นแรงแม่เหล็กหรือจำนวนของเส้นแรงแม่เหล็กที่พุ่งจากขั้วหนึ่งไปยังขั้วหนึ่ง ของแท่งแม่เหล็ก มีหน่วยเป็น เวเบอร์ (Weber,Wb)  คือ ฟลักซ์แม่เหล็ก มีหน่วยเป็น Wb A คือ พื้นที่ที่ตกตั้งฉาก มีหน่วยเป็น ตารางเมตร (m2) ถ้าสนามแม่เหล็กไม่ตั้งฉากกับพื้นที่ ทำให้ทิศสนามแม่เหล็กกับทิศของเวกเตอร์หนึ่งหน่วยพื้นที่ทำมุมต่อกัน q ดังรูป 1.2 การหาฟลักซ์แม่เหล็ก หาได้จากความสัมพันธ์ระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กและความเข้มสนามแม่เหล็ก ดังสมการ ฟลักซ์แม่เหล็ก (Magneticflux) คือปริมาณเส้นแรงแม่เหล็กหรือจำนวนของเส้นแรงแม่เหล็กที่พุ่งจากขั้วหนึ่งไปยังขั้วหนึ่ง ของแท่งแม่เหล็ก มีหน่วยเป็น เวเบอร์ (Weber,Wb) B คือ ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก หรือ มีหน่วยเป็นWb/m2 หรือ เทสลา (T) ที่มา : http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/electromagnetism/sub_lesson/8_2.htm เป็นการทดสอบแบบไม่ทำลายสภาพ ใช้หาจุดบกพร่องบนพื้นผิว (Surface Method) หรือตรวจสอบหารอยร้าวใต้พื้นผิวตื้นๆ ของชิ้นงานที่แม่เหล็ก (Ferro-magnetic) เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าผสม เหล็กกล้าสเตนเลสเฟอร์ริติก เหล็กกล้าสเตนเลสดูเพล็กซ์ ยกเว้นวัสดุที่ไม่เป็นแม่เหล็ก (Non-magnetic) ไม่สามารถตรวจสอบด้วยผงแม่เหล็กได้ หลักการตรวจสอบ ใช้วิธีการสร้างสนามแม่เหล็กให้เกิดขึ้นในชิ้นงานทดสอบ ชิ้นงานทดสอบที่มีรอยแตกร้าวเกิดขึ้นที่ผิวหรือใต้ผิวตื้นๆ จะมีการรั่วของสนามแม่เหล็กเกิดเป็นขั้วเหนือ-ขั้วใต้ขึ้น เมื่อทำการฉีดหรือโรยผงเหล็กลงไป ผงเหล็กก็จะไปเกาะอยู่บริเวณที่มีการรั่วของสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นปรากฏให้เห็นรอยร้าว 1.1 วัตถุประสงค์ของการทดสอบด้วยผงแม่เหล็ก เพื่อใช้ค้นหาความไม่ต่อเนื่องหรือจุดบกพร่องชนิดรอยร้าว (Cracks) บริเวณผิวหน้าแนวเชื่อมและบริเวณผลกระทบร้อนจากการเชื่อม ที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าตามปกติได้ 1.2 ทฤษฎีของพลังงานแม่เหล็ก (Theory of Magnetism) บริเวณที่มีการกระทำของแรงแม่เหล็ก เรียกว่าสนามแม่เหล็ก (Magnetic Field) สภาพการกระจายของสนามแม่เหล็กเรียกว่าเส้นแรงแม่เหล็ก (Line of Force) วัสดุแม่เหล็กโมเลกุลภายในทั้งหมดจะเรียงตัวกันอยู่ในขั้วเหนือและขั้วใต้อย่างเป็นระเบียบดังรูปที่ 1
(ก) (ข) รูปที่ 1 โมเลกุลของวัสดุที่มีสมบัติทางแม่เหล็ก (ก) การเรียงตัวของโมเลกุลในวัสดุที่ไม่เป็นแม่เหล็ก (ข) การเรียงตัวของโมเลกุลที่เป็นระเบียบในวัสดุที่เป็นแม่เหล็ก - ที่มา: www.ndt-ed.org. 1.2.1 สนามแม่เหล็ก (Magnetic Field) คือเส้นสมมุติที่เขียนขึ้นเพื่อแสดงอาณาเขตและความเข้มของเส้นแรงแม่เหล็กวัตถุที่มีความแตกต่าง แตกต่างของศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าเรียกว่าสนามไฟฟ้า และโดยรอบวัตถุที่มีกระแสไฟฟ้าไหลจะเกิดสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กเป็นปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทางจึงเป็นปริมาณเวคเตอร์ ดังนั้น จึงสามารถเสริมหรือหักล้างแบบเวคเตอร์ได้ สนามแม่เหล็กมีหน่วยเป็นเว็บเบอร์/ตารางเมตรหรือเทสลา
รูปที่ 2 บริเวณรอบๆ แท่งแม่เหล็กที่แม่เหล็กสามารถส่งอำนาจแม่เหล็กไปถึง ที่มา : www.en.wikipedia.org ถ้านำแม่เหล็กหรือสารแม่เหล็กเข้าไปวางในสนามแม่เหล็กก็จะมีแรงกระทำเกิดขึ้นบนแท่งแม่เหล็ก หรือสารแม่เหล็กนั้น ถ้าวางใกล้แรงจะมีค่ามาก ถ้าวางห่างแรงจะมีค่าน้อย และถ้าอยู่นอกสนามแม่เหล็กแรงกระทำจะมีค่าเป็นศูนย์ จึงสรุปได้ว่า ความแรงของสนามแม่เหล็กในแท่งแม่เหล็กตามจุดต่างๆ มีค่าต่างกัน ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากแท่งแม่เหล็ก ความแรงของสนามแม่เหล็ก ณ จุดต่างๆ เรียกว่า ความเข้มของสนามแม่เหล็ก 1.2.2 เส้นแรงแม่เหล็ก (Magnetic Line of Force) คือแรงแม่เหล็กที่มีลักษณะเป็นเส้นๆ แผ่กระจายอยู่เต็มสนามแม่เหล็กเป็นเส้นสมมุติ แสดงทิศทางของแรงแม่เหล็ก ดังแสดงในรูปที่ 3 มีข้อพิจารณาเกี่ยวกับทิศทางของเส้นแรงแม่เหล็กดังนี้ · ภายในแท่งแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กมีทิศพุ่งจากขั้วใต้ไปยังขั้วเหนือ · ภายนอกแท่งแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กมีทิศพุ่งจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้ จากรูปที่ 3 จะเห็นว่าเส้นแรงแม่เหล็กจะวิ่งจากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่งเป็นวง (Loop) ในทิศทางเดียว จะไม่วิ่งสวนทิศกันหรือตัดกัน และเกิดเป็นสนามแม่เหล็กขึ้น ทิศทางเส้นแรงแม่เหล็ก รูปที่ 3 ทิศทางการวิ่งของเส้นแรงแม่เหล็ก -ที่มา: www.ndt-ed.org 1.2.3 ฟลักซ์แม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็ก (Magnetic Flux) คือ ปริมาณความหนาแน่นของเส้นแรงแม่เหล็ก ปริมาณฟลักซ์แม่เหล็กมองตามแบบสามมิติคือปริมาณเส้นแรงต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ที่เส้นแรงแม่เหล็กตกตั้งฉาก ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก (Magnetic Flux Density) ใช้วัดปริมาณของสนามแม่เหล็กซึ่งก็คือค่าสนามแม่เหล็กในหน่วยเว็บเบอร์ต่อตารางเมตรนั่นเอง 1.2.4 สนามแม่เหล็กกับกระแสไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้าที่แท่งแม่เหล็กเกิดจากอำนาจกระแสไฟฟ้า ความสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กกับกระแสไฟฟ้าหาได้จากกฎมือขวา ซึ่งจะแสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของเส้นแรงแม่เหล็กทวนเข็มนาฬิการอบตัวนำเมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าสู่ตัวนำ ทิศทางกระแสไฟฟ้า ทิศทางสนามแม่เหล็ก รูปที่ 4 กฎมือขวา แสดงทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าและทิศทางการเกิดสนามแม่เหล็ก ที่มา : www.sciencecity.oupchina.com, www.picasaweb.google.com
(ก) (ข) รูปที่ 5 การไหลของเส้นแรงแม่เหล็กทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก (ก) ในสภาวะที่ไม่ผ่านตัวกลาง และ (ข) ในสภาวะที่ผ่านตัวกลาง - ที่มา : www.ndt-ed.org. จากรูปที่ 5 ถ้ามีจุดบกพร่องจะเกิดการรั่วของสนามแม่เหล็ก เกิดเป็นขั้วเหนือ-ขั้วใต้ สามารถดูดผงเหล็กมารวมกันที่เหนือบริเวณที่เกิดจากจุดบกพร่อง ดังแสดงในรูปที่ 6 เส้นแรงสนามแม่เหล็ก ผงแม่เหล็กรวมตัวเหนือบริเวณการรั่วของเส้นแรงแม่เหล็ก ขั้วเหนือ (N) รอยแตกร้าว รูปที่ 6 จุดบกพร่องทำให้เกิดการรั่วของสนามแม่เหล็ก แยกเป็นขั้วเหนือ-ขั้วใต้ ดูดผงเหล็กมารวมกัน ที่เหนือบริเวณที่เกิดจากจุดบกพร่อง - ที่มา : www.ndt-ed.org คำว่า “แม่เหล็กไฟฟ้า” มาจากข้อเท็จจริงที่ว่า สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กไม่สามารถแยกออกจากกันได้ การเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กทำให้เกิดสนามไฟฟ้า ในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าก็ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กได้เช่นกัน 1.2.5 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าสลับ และกระแสตรง หลังการตรวจสอบโดยใช้กระแสไฟสลับหรือกระแสตรงจากแบตเตอรี่ต้องกำจัดแม่เหล็กตกค้างออกให้หมด กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็กแยกออกได้ดังนี้ · กระแสไฟตรง (Direct Current Magnetization) เป็นกระแสไฟฟ้าที่ได้จากแบตเตอรี่ มีกระแสไฟสูงสุดคงที่ เหมาะสามารถตรวจหาจุดบกพร่องใต้ผิวตื้นๆ ได้ดี แต่กำลังและอายุการใช้งานของกระแสไฟจะถูกจำกัดตามขนาดและสภาพของแบตเตอรี่ มีน้ำหนักมากไม่สะดวกต่อการเคลื่อนย้าย · กระแสไฟสลับ (Alternating Current Magnetization) เป็นกระแสที่มีค่าขึ้นลงใน 1 ไซเคิลเป็นกระแสบวกและลบ มีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าไหลตามผิวตัวนำมากกว่าแกนในของตัวนำ ปรากฏการณ์ดังกล่าวเรียกว่า Skin Effect ทำให้สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟสลับเหมาะใช้ตรวจค้นหารอยร้าวบนพื้นผิวของชิ้นงานตรวจสอบ กระแสไฟสลับที่สร้างสนามแม่เหล็ก ต้องผ่านระบบเรียงกระแส (Rectified Current Magnetization) แบ่งออกได้ดังนี้ (1) Half - wave Single Phase (2) Full-wave Single Phase (3) Full-wave Three Phase
รูปที่ 9 การแปลงกระแสไฟสลับมาใช้ในการตรวจสอบด้วยผงแม่เหล็ก -ที่มา: www.ndt-ed-org · Half-wave Single Phase เป็นกระแสไฟสลับที่ถูกแปลงด้วยอุปกรณ์เรียงกระแส (Rectifier) โดยตัดเอากระแสลบในครึ่งไซเกิลออกให้เหลือแต่กระแสไฟบวกเท่านั้น กระแสที่ถูกเรียงมีค่าต่ำสุดเป็นศูนย์ตามรูปที่ 9 ทำให้สามารถตรวจสอบรอยร้าวใต้ผิวตื้นๆ ได้เช่นเดียวกับกระแสตรงจากแบตเตอรี่ แต่อุปกรณ์มีราคาไม่แพงมากนักและมีการสั่นของผงแม่เหล็กให้รวมตัวที่จุดบกพร่อง · Full-wave Single Phase และ Full-wave Three Phase เป็นกระแสสลับ 1 เฟสและ 3 เฟส ที่ถูกแปลงด้วยอุปกรณ์เรียงกระแส (Rectifier) โดยตัดเอากระแสลบใน 1 ไซเกิลออกให้เหลือแต่กระแสไฟบวกเท่านั้น กระแสที่ถูกเรียงมีค่าต่ำสุดเป็นศูนย์ตามรูปที่ 9 ทำให้สามารถตรวจสอบรอยร้าวใต้ผิวตื้นๆ ได้เช่นเดียวกับกระแสตรงจากแบตเตอรี่ แต่อุปกรณ์มีราคาแพงและการสั่นของผงแม่เหล็กมีน้อยลง ปัจจุบันกระแสสลับเรียงกระแสชนิด Full-wave Single Phase และ Full-wave Three Phase ได้พัฒนาการเรียงกระแสให้ราบเรียบคงที่มากขึ้นเรียกว่า Rectified + Filtered AC เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานให้สูงขึ้นดังแสดงรายละเอียดในรูปที่ 9 สมการความหนาเเน่นของเส้นเเรงแม่เหล็กคืออะไรB=Φ/A. B คือ ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก หรือ มีหน่วยเป็นWb/m2 หรือ เทสลา (T) Φ คือ ฟลักซ์แม่เหล็ก มีหน่วยเป็น Wb. A คือ พื้นที่ที่ตกตั้งฉาก มีหน่วยเป็น ตารางเมตร (m2)
ฟลักซ์แม่เหล็กเกิดจากอะไรฟลักซ์แม่เหล็ก (Magneticflux) คือปริมาณเส้นแรงแม่เหล็กหรือจำนวนของเส้นแรงแม่เหล็กที่พุ่งจากขั้วหนึ่งไปยังขั้วหนึ่ง ของแท่งแม่เหล็ก มีหน่วยเป็น เวเบอร์ (Weber,Wb)
ฟลักซ์แม่เหล็กหนาแน่นมากที่บริเวณใดฟลักซ์แม่เหล็ก( f) จำนวนเส้นแรงแม่เหล็กที่ผ่านทะลุพื้นที่ผิวสมมติแผ่นหนึ่งในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กใช้สัญลักษณ์ f มีหน่วย weber ; wb ในบริเวณที่มีผลักซ์แม่เหล็กหนาแน่นมาก เป็นบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กที่มีค่ามาก
ความเข้มของสนามแม่เหล็กมีค่าเท่าไรสนามแม่เหล็กโลกเกิดจากการกระบวนการไดนาโมของโลก กล่าวคือโลหะหนักที่มีสถานะเป็นของเหลวที่อยู่ในแกนโลกมีการหมุนวน ทำให้เกิดสนามแม่เล็กที่เอียงทำมุมประมาณ 10 องศาจากแกนหมุนของโลก ที่ผิวโลกมีความเข้มของสนามแม่เหล็กโลกประมาณ 30,000 - 60,000 นาโนเทสลา และความเข้มจะค่อยๆ ลดลงเมื่ออยู่ห่างจากผิวโลกมากขึ้น
|
ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก
ลิขสิทธิ์ © 2024 moicapnhap Inc.
