แบบจำลองทางคณิตศาสตร์การต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็ก
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
สาริทธิ์ โจปะระ, ศุภเศรษฐ์ อ่ำโพธื์, ธชธน ลีละวัฒน์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ปริญญา ศิริมาจันทร์, ณัฐวินทร์ โช
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
โดยทั่วไปแล้ว ในระดับห้องทดลอง จะไม่สามารถสังเกตเห็นการตัดหรือเชื่อมกันของสนามแม่เหล็กได้ แต่ในระดับมหภาค เช่น สนามแม่เหล็กโลกนั้น ได้ถูกค้นพบว่าสามารถเกิดการเชื่อมกันของเส้นสนามแม่เหล็กขึ้นได้ เรียกว่า การต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็ก โดยปรากฏการณ์นี้ส่งผลต่อสภาพอากาศของอวกาศได้ เนื่องจากบริเวณเส้นสนามแม่เหล็กนั้น มีพลาสมาเคลื่อนที่วนตามแนวของเส้นสนามแม่เหล็กเนื่องจากความเร็วของพลาสมา และแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นต่อตัวพลาสมา การมีอยู่ของพลาสมานั้น ทำให้การต่อใหม่ส่งผลต่อให้เกิดพลาสมาส่วนหนึ่งที่เคลื่อนที่ออกมาอย่างรวดเร็ว ซึ่งมีการถ่ายทอดพลังงานและโมเมนตัมส่วนหนึ่งสู่บรรยากาศโลก ทำให้ส่งผลต่อสภาพอากาศโลก เช่น การเกิดออโรร่า อีกด้วย
แต่ทว่า การอธิบายปรากฏการณ์การต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็กด้วยหลักการในปัจจุบัน คือ หลักการ Magneto Hydro Dynamics (MHD) ยังมีความคาดเคลื่อนอยู่บางส่วนเมื่อเทียบกับผลการวัดจริงจาก NASA ทั้งนี้ ผู้วิจัยมีความสนใจในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของปรากฏการณ์ดังกล่าว โดยใช้หลักการของการวิเคราะห์ในรูปวงจรไฟฟ้า เนื่องจากมีพลาสมาวิ่งตามเส้นสนามแม่เหล็กที่พิจารณาเป็นกระแสไฟฟ้าได้ ในเส้นทางการเคลื่อนที่ของพลาสมายังมีการเสียพลังงานซึ่งสามารถตีความเป็นตัวต้านทานในวงจร มีการเหนี่ยวนำจากสนามแม่เหล็กต่อพลาสมาซึ่งสามารถตีความเป็นตัวเหนี่ยวนำในวงจร และมีการเร่งพลาสมาซึ่งสามารถตีความเป็นตัวเก็บประจุได้
หลังจากผ่านการวิเคราะห์ปรากฏการณ์ต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็กในรูปของวงจรไฟฟ้าแล้ว ยังมีส่วนของวงจรบางส่วนที่ยังไม่สามารถบ่งบอกได้อย่างชัดเจนว่าเป็นองค์ประกอบใด อันได้แก่ ตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน และตัวเหนี่ยวนำ จึงเกิดการจำลองวงจรขึ้น โดยเทียบค่าพลังงานของพลาสมากับพลังงานของวงจรเพื่อหาค่าตัวแปรต่างๆในวงจรได้ และทดสอบสุดท้ายด้วยการเทียบกราฟกระแสกับกราฟผลการทดลองของ NASA ในท้ายที่สุด