ฟิสิกส์อะตอม
(Atomic Physics)

ทฤษฎีอะตอม (Atomic Theory)
ผู้เสนอคนแรก คือ ดีโมคริตุส (Democritus)
กล่าวว่า สสารทั้งหลายประกอบด้วยหน่วยที่เล็กที่สุด เรียกว่า อะตอม (Atom) แปลว่า ไม่สามารถแบ่งแยกได้
ผู้คัดค้านทฤษฎีอะตอมของดีโมคริตุส คือ อริสโตเติล (Aristotle)
เสนอว่า สสารทุกอย่างแบ่งได้ไม่มีที่สิ้นสุด ประกอบด้วยธาตุแท้ 4 อย่าง คือ ดิน น้ำ ลม ไฟ และไม่มีที่ว่าง
จอห์น ดาลตัน (John Dalton)
สนับสนุนแนวความคิดของ ดีโมคริตุส

การค้นพบอิเล็กตรอน
ไกสเลอร์ ประดิษฐ์ เครื่องสูบอากาศ (ทำหลอดสุญญากาศได้)
ครูกส์
(Sir William Crookes) ค้นพบ รังสีแคโทด (Cathode Ray) สามารถเบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กได้ด้วย


การทดลองของทอมสัน







ทอมสัน (Sir Joseph John Thomson) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ
ทดลองพิสูจน์ว่า
รังสีแคโทดเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ (เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าได้)
ค่าประจุต่อมวลของรังสีแคโทด (q/m) มีค่าเท่ากับ 1.76  1011 C/kg
ค่าประจุต่อมวลของไฮโดรเจน (q/m) มีค่าเท่ากับ 9.57  107 C/kg
มวลของไฮโดรเจนอิออนมากกว่ามวลของอนุภาครังสีแคโทด 1840 เท่า
รังสีแคโทด ต่อมาเรียกว่า อิเล็กตรอน (Electron)


แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

อะตอมเป็นรูปทรงกลม (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10-10 เมตร)
เนื้ออะตอมมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก
อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบกระจายอยู่อย่างสม่ำเสมอภายในอะตอม (จัดเรียงตัวให้มีเสถียรภาพมากที่สุด)
ประจุไฟฟ้าบวกเท่ากับประจุไฟฟ้าลบ (เป็นกลางทางไฟฟ้า)
อะตอมเป็นรูปทรงกลม (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10-10 เมตร)

การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด

รัทเทอร์ฟอร์ด (Sir Ernest Rutherford) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ(นิวซีแลนด์) ลูกศิษย์ของทอมสัน พบว่า
ในการยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นไมกาบาง ๆ อนุภาคแอลฟาสามารถทะลุผ่านแผ่นไมกาไปได้ โดยไม่ปรากฏรูบนแผ่นไมกาเลย
อนุภาคแอลฟามีการกระเจิง (scattering) น้อยมาก (2-3 ตัว)
เสนอแนวคิดเกี่ยวกับอะตอมว่า “อะตอมมีแกนกลางที่มีขนาดเล็กมากแต่มีประจุไฟฟ้าบวกอยู่เป็นจำนวนมาก”



รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอแบบจำลองอะตอมขึ้นมาใหม่ว่า “อะตอมประกอบด้วยประจุไฟฟ้าบวกที่รวมกันอัดแน่นอยู่ที่ศูนย์กลางของอะตอม เรียกว่า นิวเคลียส (เป็นที่รวมของมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม) โดยมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบ ๆ นิวเคลียสที่ระยะห่างจากนิวเคลียสมาก”



นิวเคลียสของอะตอมมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-15 – 10-14 เมตร
อะตอมมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10-10 เมตร
ขนาดของอะตอมมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของนิวเคลียสประมาณ
104 – 105 หรือ 1 หมื่น ถึง 1 แสนเท่า

ปัญหาของแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
เหตุใดอิเล็กตรอนที่วิ่งวนรอบนิวเคียสจึงไม่สูญเสียพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (อะตอมมีเสถียรภาพ)
อะตอมที่มีอิเล็กตรอนจำนวนมากมีการจัดเรียงตัวของอิเล็กตรอนกันอย่างไร
เหตุใดประจุไฟฟ้าบวกหลาย ๆ ประจุจึงอยู่รวมกันภายในนิวเคลียสได้ ทั้ง ๆ ที่มีแรงผลักทางไฟฟ้า

สเปกตรัมของอะตอม (Atomic Spectrum)

สเปกตรัมต่อเนื่อง (Continuous Spectrum) คือ แถบสีต่าง ๆ ของแสงที่เมื่อใช้เกรตติงหรือปริซึมแยกแสงสีต่าง ๆ ออกมาให้เห็น เช่น แสงจากไส้หลอดไฟฟ้าที่ร้อนจัด โลหะร้อนหรือของแข็งที่ร้อนจัด
สเปกตรัมเส้นสว่าง (Line Spectrum) คือ เส้นสีต่าง ๆ ของแสงที่เมื่อใช้เกรตติงหรือปริซึมแยกเส้นแสงสีต่าง ๆ ออกมาให้เห็น เช่น แสงจากหลอดบรรจุแก๊สร้อนชนิดต่าง ๆ
สเปกตรัมเส้นมืด (Dark Spectrum) คือ เส้นสีดำที่ปรากฏบนแถบสีของสเปกตรัมต่อเนื่อง เมื่อฉายแสงผ่านสารชนิดต่าง ๆ แล้วส่องดูด้วยเกรตติงหรือปริซึม
ธาตุต่างชนิดกันจะให้ชุดเส้นสเปกตรัมหรืออนุกรม (series) ของสเปกตรัมที่ไม่เหมือนกัน ซึ่งเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละธาตุนั้น ๆ
อนุกรมของสเปกตรัม คือ ความยาวคลื่นแสงที่เรียงกันเป็นชุดอย่างมีระเบียบและมีความสัมพันธ์กัน

การแผ่รังสีของวัตถุดำ
วัตถุดำ (Black body) คือ วัตถุที่มีการแผ่รังสีและดูดกลืนรังสีได้อย่างสมบูรณ์ (เป็นวัตถุในอุดมคติ)






พบว่า
1. สเปกตรัมการแผ่รังสีของวัตถุดำมีการกระจายของอัตราการแผ่พลังงานต่อ
หน่วยพื้นที่ในแต่ละความยาวคลื่นแตกต่างกันและไม่ขึ้นกับชนิดของวัตถุที่ใช้
ทำวัตถุดำ
2. อัตราการแผ่พลังงานทั้งหมดของวัตถุดำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
กฎของสเตฟาน (Stefan’s law)




I คือ อัตราการแผ่พลังงานต่อหน่วยพื้นที่ทั้งหมดหรือความเข้มแสง (J/m2.s)
e คือ สภาพการเปล่ง (emissivity) มีค่าอยู่ระหว่าง 0 – 1
(สำหรับวัตถุดำมีค่าเท่ากับ 1)
คือ ค่าคงที่สเตฟาน-โบลซ์มานน์ มีค่าเท่ากับ 5.67  10-8 W/m2.K4
T คือ อุณหภูมิของผิววัตถุ (K)
3. ความยาวคลื่นที่มีอัตราการแผ่พลังงานต่อหน่วยพื้นที่มากสุดมีค่า
ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่ม
กฎการขจัดของวีน (Wien’s displacement law)


สมมติฐานของโบร์ (Bohr’s hypothesis)
1. อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบนิวเคลียสจะมีวงโคจรพิเศษบางวงที่อิเล็กตรอนไม่แผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาและมีโมเมนตัมเชิงมุมคงตัว ซึ่งมีค่าเป็นจำนวนเท่าของค่ามูลฐานค่าหนึ่ง คือ




2. อิเล็กตรอนจะรับหรือปล่อยพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนวงโคจร ซึ่งมีค่าตามสมมติฐานของพลังค์ คือ

หรือ



ทฤษฎีอะตอมของโบร์


แบบจำลองอะตอมไฮโดรเจนตามทฤษฎีอะตอมของโบร์





สถานะพื้น (ground state) คือ สภาวะของอะตอมที่อิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานต่ำสุด (มีเสถียรภาพมากที่สุด)
สถานะกระตุ้น (excited state) คือ สภาวะของอะตอมที่อิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานที่สูงกว่าสถานะพื้น เมื่อได้รับพลังงาน




การทดลองของฟรังค์และเฮิรตซ์

ทำการทดลองเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีของโบร์ที่ว่า “อะตอมมีระดับพลังงานเป็นชั้น ๆ” โดยศึกษาระดับพลังงานของอะตอมของไอปรอท



รังสีเอกซ์ (X-ray)

เรินต์เกน (Wilhelm K. Roentgen) ค้นพบโดยบังเอิญขณะทดลองรังสีแคโทด
สมบัติของรังสีเอกซ์
1. เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูง
2. มีอำนาจทะลุทะลวงสูง
3. ไม่เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก
4. ทำปฏิกิริยากับฟิล์มถ่ายรูป
5. เลี้ยวเบนได้เมื่อผ่านเข้าไปในผลึก


การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เมื่อผ่านเข้าไปในโครงสร้างผลึก

รังสีเอกซ์มี 2 ชนิด คือ
1. รังสีเอกซ์แบบต่อเนื่อง (Continuous X-rays)
2. รังสีเอกซ์แบบเส้นหรือแบบเฉพาะ (Characteristic X-rays)

การเกิดรังสีเอกซ์แบบเส้นเป็นการยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีอะตอมของโบร์ คือ อะตอมมีระดับพลังงานเป็นชั้น ๆ

ความไม่สมบูรณ์ของทฤษฎีอะตอมของโบร์
ทฤษฎีอะตอมของโบร์อธิบายสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจนได้เป็นอย่างดี แต่ไม่สามารถอธิบายสเปกตรัมของอะตอมอื่น ๆ ได้ดี
ไม่สามารถอธิบายสเปกตรัมของอะตอมที่อยู่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก กล่าวคือ สเปกตรัมเส้นหนึ่ง ๆ จะแยกออกเป็นสเปกตรัมหลายเส้น เมื่ออะตอมอยู่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก




อธิบายสมมติฐานของโบร์
“อิเล็กตรอนที่วิ่งวนอยู่รอบ ๆ นิวเคลียสจะประพฤติตัวเป็นคลื่นนิ่ง” โดยมีความยาวเส้นรอบวงของวงโคจรพิเศษเท่ากับจำนวนเต็มเท่าของความยาวคลื่นอิเล็กตรอน


กลศาสตร์ควอนตัม (Quantum mechanics)
มี 2 ลักษณะ ตามแบบวิธีทางคณิตศาสตร์ คือ
1. กลศาสตร์ควอนตัมแบบชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schrodinger)
หรือกลศาสตร์คลื่น (Wave mechanics)
มีรากฐานแนวความคิดจากสมมติฐานของเดอ บรอยล์ คือ อนุภาคแสดงสมบัติของคลื่นได้ กล่าวคือ
“ถ้าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาค แต่ประพฤติตัวแบบคลื่นได้ ก็ควรจะมีสมการการเคลื่อนที่เช่นเดียวกับคลื่น”
2. กลศาสตร์ควอนตัมแบบไฮเซนเบิร์ก (Werner Karl Heisenberg) หรือกลศาสตร์แมทริกซ์ (Matrix mechanics)
หลักความไม่แน่นอน (Uncertainty principle)
“เราไม่สามารถรู้ถึงตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคได้ในเวลาเดียวกันได้อย่างแม่นยำ” นั่นคือ ผลคูณระหว่างความคลาดเคลื่อนทางตำแหน่ง (x) กับความคลาดเคลื่อนของโมเมนตัม (p) มีค่าไม่น้อยกว่า


โครงสร้างอะตอมตามทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัม

n=1


n=2

n=6


การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม
สถานะของอิเล็กตรอนถูกกำหนดโดยเลขควอนตัมทั้ง 4 ตัว คือ
1. เลขควอนตัมหลัก (principal quantum number ; n) มีค่าอยู่ในช่วง
n = 1, 2, 3, ,  เรียกว่าเชล (shell) K, L, M, N, O, P,  ตามลำดับ กำหนดค่าพลังงานและรัศมีวงโคจรของอิเล็กตรอน
2. เลขควอนตัมวงโคจร (orbital quantum number ; ) มีค่าอยู่ในช่วง
 = 0, 1, 2, 3, , (n-1) จำนวน n ค่า เรียกว่าเชลย่อย (subshell)
s, p, d, f, g, h,  ตามลำดับ กำหนดรูปร่างวงโคจรและขนาดโมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอน
3. เลขควอนตัมแม่เหล็กของวงโคจร (orbital magnetic quantum number ; m) มีค่าอยู่ในช่วง –, - +1, , -2, -1, 0, 1, 2, , -1,  จำนวน 2+1 ค่า กำหนดทิศทางการวางตัวของระนาบวงโคจรของอิเล็กตรอน
4. เลขควอนตัมสปินแม่เหล็ก (magnetic spin quantum number ; ms) มีค่าเป็น +1/2 และ -1/2 กำหนดสปินขึ้น (spin up) และสปินลง (spin down) ของอิเล็กตรอน

ถ้าให้ Ep เป็นระดับแรงดันไฟฟ้าทางขดปฐมภูมิ Es เป็นระดับแรงดันไฟฟ้าทางขดทุติยภูมิ Np เป็นจำนวนรอบของขดปฐมภูมิ Ns เป็นจำนวนรอบของขดทุติยภูมิ เป็นอัตราการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก

จากสมการ (4) จะเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าทางขดทุติยภูมิ จะขึ้นอยู่กับอัตราส่วนจำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิและขดปฐมภูมิ โดยถ้าเราพันขดลวดทุติยภูมิให้มีจำนวนรอบมากกว่าขดปฐมภูมิ แรงดันไฟฟ้าขาออกทางขดทุติยภูมิก็จะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเข้ามาทางขดปฐมภูมิ เราเรียกว่าเป็นหม้อแปลงชนิดแปลงแรงดันขึ้น (Step Up Transformer) แต่ถ้าเราพันขดทุติยภูมิให้มีจำนวนรอบน้อยกว่าขดปฐมภูมิ แรงดันไฟฟ้าทางขดทุติยภูมิก็จะต่ำกว่าแรงดันที่จ่ายเข้ามาทางขดปฐมภูมิ เราเรียกว่าเป็นหม้อแปลงชนิดแปลงแรงดันลงขึ้น (Step Down Transformer)
โดย ถ้าให้ Ip เป็นกระแสไฟฟ้าทางขดปฐมภูมิ Is เป็นกระแสไฟฟ้าทางขดทุติยภูมิ

จากสมการ (5) เราสามารถตีความหมายได้ดังนี้ คือ 1. ถ้าโหลดมีการดึงกระแสทางขดทุติยภูมิมากขึ้น กระแสไฟฟ้าทางขดปฐมภูมิก็จะสูงขึ้นด้วย 2.ในกรณีเป็นหม้อแปลงชนิดแปลงขึ้น คือ Ns > Np กระแสทางขดทุติยภูมิ(Is) ก็จะน้อยกว่าค่ากระแสทางขดปฐมภูมิ(Ip) ซึ่งหมายถึง ขนาดของลวดที่ใช้พันขดทุติยภูมิจะมีขนาดเล็กกว่า ขนาดของขดปฐมภูมิ 3. แต่ถ้าเป็นหม้อแปลงชนิดแปลงลง คือ Ns <>

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสแบ่งออกตามโครงสร้างและหลักการทำงานของมอเตอร์ได้ 2 แบบ คือ 1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบอินดักชั่น (3 Phase Induction Motor) 2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบซิงโครนัส (3 Phase Synchronous Motor)

1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส แบบอินดักชั่น มอเตอร์ไฟสลับ 3 ที่มีคุณสมบัติที่ดี คือมีความเร็วรอบคงทีเนื่องจากความเร็วรอบอินดักชั่นมอเตอร์ขึ้นอยู่กับความถี่ี่(Frequency)ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีราคาถูกโครงสร้างไม่ซับซ้อน สะดวกในการบำรุงรักษาเพราะไม่มีคอมมิวเตเตอร์และแปรงถ่านเหมือนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมื่อใช้ร่วมกับเครื่องควบคุมความเร็วแบบอินเวอร์เตอร์ (Invertor) สามารถควบคุมความเร็ว (Speed) ได้ตั้งแต่ศูนย์จนถึงความเร็วตามพิกัดของมอเตอร์นิยมใช้กันมาก เป็นต้น กำลังในโรงงานอุตสาหกรรม ขับเคลื่อนลิฟท์ขับเคลื่อนสายพานลำเลียง ขับเคลื่อนเครื่องจักรไฟฟ้า เช่น เครื่องไส เครื่องกลึงมอเตอร์อินดักชั่นมี 2 แบบ

เรื่องแม่เหล็กไฟฟ้า

ไมเคิล ฟาราเดย์ : Micheal Faraday

- ค้นพบสมบัติของแม่เหล็กที่ทำให้เกิดไฟฟ้า

- ประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือไดนาโม (Dynamo)

สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก (Electric and Magnetic Field: EMFs) จะหมายถึงเส้นสมมุติที่เขียนขึ้นเพื่อแสดงอาณาเขตและความเข้มของเส้นแรงที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่มีความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า (เรียกว่า สนามไฟฟ้า) และที่เกิดขึ้นโดยรอบวัตถุที่มีกระแสไฟฟ้าไหล (เรียกว่า สนามแม่เหล็ก) ในกรณีกล่าวถึงทั้ง สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กพร้อมกันมักจะเรียกรวมว่า สนามแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Field: EMF)หรือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสามารถเกิดขึ้นได้ 2 ลักษณะคือ

1) เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ได้แก่ สนามแม่เหล็กโลก คลื่นรังสีจากแสงอาทิตย์ คลื่นฟ้าผ่า คลื่นรังสีแกมมา เป็นต้น

2) เกิดขึ้นจากการสร้างของมนุษย์ แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ

ความหมายของฟลักซ์แม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อนำแท่งแม่เหล็กไปดูดผงตะไบเหล็ก ผงตะไบเหล็กจะถูกดูดติดกับส่วนต่างๆ ของแท่งแม่เหล็ก และอยู่ใกล้ปลายแท่งแม่เหล็ก บริเวณดังกล่าวเรียกว่า ขั้วแม่เหล็ก
ถ้าใช้เชือกผูกกึ่งกลางแท่งแม่เหล็ก แล้วแขวนให้อยู่ในแนวราบอย่างอิสระ แท่งแม่เหล็กจะวางตัวในแนว เหนือใต้ขั้วแม่เหล็กที่ชี้ไปทางทิศเหนือเรียก ขั้วเหนือ และขั้วที่ชี้ไปทางทิศใต้ เรียก ขั้วใต้
สมบัติของแม่เหล็ก
1. ดูด หรือผลัก กับสารแม่เหล็กได้
2. เมื่อแขวนแท่งแม่เหล็กให้แก่วง (เคลื่อนที่ได้) อย่างอิสระ ขั้วแม่เหล็กจะวางตัว ในแนว เหนือ-ใต้เสมอ
3. แม่เหล็กขั้วเดียวกัน จะผลักกัน ขั้วแม่เหล็กตรงข้ามกันจะดูดกัน

วัตถุที่เป็นแม่เหล็กโดเมนแม่เหล็กจะเรียงตัวกันเป็นระเบียบ วัตถุที่ไม่เป็นแม่เหล็กโดเมนแม่เหล็กวางไม่เป็นระเบียบจนหักล้างกันหมด จึงไม่แสดงอำนาจแม่เหล็กกลับมา
เส้นแรงแม่เหล็ก เป็นเส้นแสดงทิศ ของสนามแม่เหล็กแต่ละจุด
ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก ( ) มีค่าเท่ากับ จำนวนเส้นแรงแม่เหล็ก ต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่เส้นแรงแม่เหล็กพุ่งผ่านในแนวตั้งฉาก

เมื่อ : ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก (เทสลา, ,T)
:จำนวนเส้นแรงแม่เหล็กที่พุ่งผ่านพื้นผิวในแนวตั้งฉากหรือฟลักซ์แม่เหล็ก (Wb)
A : พื้นที่ที่ฟลักซ์แม่เหล็กผ่าน ( )
ในกรณีที่ทิศของสนามแม่เหล็ก ทำมุม q กับเวกเตอร์ที่ตั้งฉากกับพื้นที่รองรับ
พิจารณาพื้นที่รองรับเล็กๆ ซึ่งมีสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอผ่าน

ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นรอบตัวนำที่มีกระแสไหลผ่าน ก.กระแสไหลเข้าไปในหน้ากระดาษ ข. กระแสไหลออกจากหน้ากระดาษ ค. แสดงการใช้กฎมือขวาของตัวนำ

a) แสดงการทดลองของเออร์สเตด (b) เส้นแรงแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบตัวนำที่มีกระแสไหลเข้า

เมื่อมีกระแสไหลผ่านเส้นลวดตัวนำ จะมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบตัวนำนั้นปรากฏการณ์นี้ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อเออร์สเตด (Oersted) ณ กรุงโคเปนเฮเกนเมื่อปี ค.ศ. 1820 เขาพบว่า เมื่อเอาเส้นลวดตัวนำทีมีกระแสไหลผ่านไปวางเหนือเข็มทิศเข็มทิศจะบ่ายเบนไปในทิศทางตามเข็มหรือทวนเข็มนาฬิกา ขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสที่ไหลในเส้นลวดตัวนำ ดังรูปที่ 10.1 (a) ถ้าเรามองตามความยาวของตัวนำที่มีกระแสไหลเข้า (ไหลจากตัวเราเข้าไปในกระดาษ) ดังแสดงด้วยเครื่องหมายกากบาท ดังรูปที่ 10.1 (b) สนามแม่เหล็กจะมีทิศทางตามเข็มนาฬิกา และเส้นแรงแม่เหล็ก (magnetic flux) รอบตัวนำสามารถเขียนแทนได้ด้วยเส้นประวงกลม