แม่เหล็กดูดของได้อย่างไร ทั้งที่ไม่ได้แตะกันเลย

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

เวลาเห็นแม่เหล็กดูดคลิปหนีบกระดาษ หรือดูดตู้เย็นได้ หลายคนรู้สึกเหมือนมันมีพลังล่องหนอยู่จริง ๆ ซึ่งก็ไม่ผิดนัก เพราะสิ่งที่เราไม่เห็นนั้นเรียกว่า สนามแม่เหล็ก มันแผ่ออกมารอบตัวแม่เหล็กและออกแรงกับวัตถุบางชนิดได้ แม้ยังไม่ได้สัมผัสกัน

จุดเริ่มต้นอยู่ในระดับเล็กมาก ๆ ภายในอะตอมมีอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่และมีสมบัติแม่เหล็กจิ๋ว ๆ เหมือนมีเข็มทิศตัวเล็กซ่อนอยู่จำนวนมหาศาล วัสดุส่วนใหญ่มีเข็มจิ๋วเหล่านี้หันกันคนละทิศคนละทาง ผลจึงหักล้างกันจนเราไม่รู้สึกว่ามันเป็นแม่เหล็ก

เหล็กกลายเป็นเหมือนทีมที่หันไปทางเดียวกัน

แต่ในวัสดุกลุ่มที่เรียกว่าเฟอร์โรแมกเนติก เช่น เหล็ก นิกเกิล และโคบอลต์ เข็มแม่เหล็กระดับอะตอมสามารถรวมตัวเป็นกลุ่ม ๆ ได้ เมื่อยังไม่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก แต่ละกลุ่มก็หันคนละทิศอยู่ดี จึงดูธรรมดา

พอเอาแม่เหล็กเข้าใกล้ สนามแม่เหล็กของมันจะไปบังคับให้กลุ่มเหล่านั้นในชิ้นเหล็กหันเรียงไปในทิศทางเดียวกันชั่วคราว เหล็กชิ้นนั้นจึงมีขั้วแม่เหล็กเกิดขึ้น และถูกดึงเข้าหาแม่เหล็ก เหตุการณ์นี้เรียกว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก นั่นเอง

แรงดูดไม่ได้แรงเท่ากันทุกจุด ปลายแม่เหล็กมักดูดได้แรงกว่า เพราะเป็นบริเวณที่สนามแม่เหล็กเข้มกว่า เราจึงเห็นคลิปหนีบกระดาษชอบไปเกาะตรงปลายแท่งแม่เหล็ก หรือห้อยต่อกันเป็นพวงได้

แม่เหล็กไม่ได้ดูดโลหะทุกชนิด

คำพูดว่า “แม่เหล็กดูดโลหะ” จึงจริงแค่ครึ่งเดียว อะลูมิเนียม กระป๋องเครื่องดื่ม ทองแดง หรือทองคำ ก็เป็นโลหะ แต่แม่เหล็กติดตู้เย็นทั่วไปดูดไม่ติด เหล็กกล้าและสเตนเลสบางชนิดก็ดูดติดไม่เท่ากัน เพราะส่วนผสมและโครงสร้างภายในต่างกัน

อีกเรื่องที่ชวนงงคือขั้วแม่เหล็ก ขั้วต่างกันจะดึงดูดกัน ส่วนขั้วเดียวกันจะผลักกัน สนามแม่เหล็กไม่ได้มีไว้เล่นกับของบนโต๊ะเท่านั้น แต่มันทำงานร่วมกับกระแสไฟฟ้าในมอเตอร์ ลำโพง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า บัตรโดยสารบางชนิด ไปจนถึงฮาร์ดดิสก์รุ่นเก่า ๆ

โลกเองก็เป็นแม่เหล็กลูกใหญ่

เข็มทิศหมุนหาทิศได้ เพราะโลกมีสนามแม่เหล็กของตัวเอง เข็มทิศเป็นแม่เหล็กชิ้นเล็กที่พยายามหันตัวตามสนามนั้น แม้ขั้วแม่เหล็กของโลกจะไม่ตรงกับขั้วภูมิศาสตร์เป๊ะ ๆ แต่ก็ใกล้พอให้มนุษย์ใช้บอกทิศทางในการเดินทางมาหลายร้อยปี

สรุปแบบสั้นที่สุด แม่เหล็กทำงานเพราะการจัดเรียงตัวของสมบัติแม่เหล็กในระดับอะตอม จนเกิดสนามแม่เหล็กออกมา สนามนี้ไปออกแรงกับแม่เหล็กชิ้นอื่น หรือทำให้เหล็กใกล้ ๆ กลายเป็นแม่เหล็กชั่วคราวได้ ของที่ดูเหมือนเวทมนตร์ในวัยเด็ก จึงเป็นฟิสิกส์ที่อยู่ในพัดลม มือถือ รถไฟ และโลกทั้งใบของเรา