วัตถุประสงค์การทดลอง

1. เพื่อศึกษาสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในขดลวดวงกลม

2. เพื่อประยุกต์ใช้กฎของบิโอต์-ซาวาร์ต ในการหาสนามแม่เหล็กที่ตําแหน่งต่าง ๆ ของแนวศูนย์กลางของขดลวดวงกลม

ทฤษฎีและหลักการที่เกี่ยวข้อง

ในกรณีที่เส้นลวดถูกดัดเป็นรูปร่างต่าง ๆ จะส่งผลให้ลักษณะและความเข้มของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเปลี่ยนแปลงไปตามรูปทรงของตัวนํา เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดแต่ละส่วนจะซ้อนทับกันตามหลักการซ้อนทับของสนามแม่เหล็ก เมื่อเส้นลวดถูกดัดเป็นวงกลมหรือขดลวด สนามแม่เหล็กจากแต่ละรอบของเส้นลวดจะเสริมกันบริเวณแกนกลางของขดลวด

จากรูปด้านบน เราสามารถหาขนาดของสนามแม่เหล็กที่ตําแหน่ง P ได้จากกฎของบิโอต์-ซาวาร์ต (Biot-Savart Law) ได้ว่า 

ในกรณีของขดลวดจํานวนหลายวง จ่ายให้กระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางเดียวกัน สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเสริมกันแบบเวกเตอร์ ณ ตําแหน่งใด ๆ ทําให้ความเข้มสนามแม่เหล็กรวม มีค่าเท่ากับผลรวมของสนามแม่เหล็กจากลวดแต่ละวง หากกําหนดให้มีขดลวดวงกลมจํานวน n ขด สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากระบบขดลวดนี้ จะมีค่าเป็น

ขั้นตอนการทดลอง

ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก ณ ตําแหน่งต่าง ๆ ตามแนวศูนย์กลางของขดลวดวงกลม

1. เชื่อมต่อเซนเซอร์วัดสนามแม่เหล็กกับแอพพลิเคชัน

2. ต่อแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง ให้จ่ายกระแสไฟฟ้าให้แก่ระบบขดลวดวงกลมดังรูป

3. ปรับแหล่งกําเนิดไฟฟ้า ให้จ่ายกระแสไฟฟ้าแก่เส้นลวดขนาด 1 A สังเกตจากมัลติมิเตอร์

4. วางเซ็นเซอร์เพื่อวัดสนามแม่เหล็กดังรูปที่ 3 แล้วบันทึกค่าสนามแม่เหล็กที่วัดได้ในหน่วย มิลลิเทสลา (mT)

6. ทําการทดลองข้อที่ 3 – 5 ซํ้า จํานวน 3 ครั้ง โดยปรับแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้จ่ายกระแสไฟฟ้าขนาด 2 และ 3 A

7. เปรียบเทียบค่าที่ได้กับค่าที่คํานวณได้จากการทฤษฎี