แม่เหล็กไฟฟ้าและสายเอ็นตกปลานำแสง

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ http://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “กลขวดตก ความฝืดของเชือก การสะท้อนพาราโบลา วงรี และ Retroreflector” ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เด็กอนุบาลสามและประถมต้นได้รู้ว่าเข็มทิศทำจากแม่เหล็กและโลกก็มีสนามแม่เหล็ก ได้เล่นแม่เหล็กๆไฟฟ้าที่ทำจากสายไฟพันตะปูควง เด็กประถมปลายได้ทดลองเล่นกับสายเอ็นตกปลานำแสงที่ใช้หลักการเดียวกันกับใยแก้วนำแสงนำแสงจากปลายข้างหนึ่งให้วิ่งสะท้อนไปภายในแล้วไปออกที่ปลายอีกข้างหนึ่งครับ

สำหรับเด็กอนุบาลสามและประถมต้น ผมเอาเข็มทิศมาสามอันให้เด็กๆดูแล้วให้เดาว่าคืออะไร เด็กๆบางคนรู้ว่าคือเข็มทิศใช้ป้องกันหลงทาง ผมจึงถามว่าเด็กๆทราบไหมว่ามันป้องกันหลงทางอย่างไร เมื่อเด็กๆงง ผมก็บอกให้เด็กๆสังเกตว่าเห็นไหมว่าแนวเข็มของเข็มทิศทั้งสามอันชี้อยู่ในแนวเดียวกัน ไม่ว่าเราจะขยับตัวเข็มทิศไปมาก็ตาม รอสักพักเข็มจะกลับมาอยู่ในแนวเดิมอีก

เข็มทิศสามอัน ชี้ในแนวเดียวกัน
ถ่านไฟฉาย เข็มทิศ และแม่เหล็กไฟฟ้า

ผมบอกเด็กๆว่าแนวของเข็มทิศจะชี้ไปในแนวทิศเหนือทิศใต้ตามแนวขั้วแม่เหล็กโลก เนื่องจากโลกเป็นดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็กโดยที่ขั้วของแม่เหล็กโลกอยู่ใกล้ๆกับขั้วเหนือและใต้ที่อยู่บนแกนหมุนของโลก แม่เหล็กในเข็มทิศจะขยับตัวเปลี่ยนทิศทางจนแนวเข็มอยู่ในแนวเหนือ-ใต้ตามขั้วแม่เหล็กโลก  และเราก็ใช้เข็มทิศเปรียบเทียบทิศทางได้ เราจึงรู้ทิศทางไม่หลงทาง

ผมเอาก้อนแม่เหล็กออกมาถือแล้วถามว่าถ้าเอาแม่เหล็กไปใกล้ๆเข็มทิศจะเกิดอะไรขึ้น เด็กๆก็ตอบว่าแม่เหล็กจะดูดกันหรือเปล่า ผมจึงเอาแม่เหล็กเข้าไปใกล้ๆ เข็มทิศก็แกว่งเปลี่ยนทิศทางตามแรงจากก้อนแม่เหล็กทันที

ผมบอกเด็กๆว่านอกจากแม่เหล็กที่เรามีเป็นก้อนๆแล้ว เรายังมีวิธีทำแม่เหล็กขึ้นมาด้วยตะปูเกลียวเหล็ก(หรือแท่งเหล็กอื่นๆ) สายไฟ และถ่ายไฟฉายด้วย เพียงแค่เราเอาสายไฟไปพันตะปูเกลียวหลายๆรอบ พอเอาปลายสายไฟต่อกับขั้วถ่านไฟฉายให้มีไฟฟ้าวิ่งในสายไฟ ตะปูเกลียวก็จะกลายเป็นแม่เหล็กแล้ว

ผมให้เด็กๆทดลองเปิดปิดแม่เหล็กไฟฟ้าโดยการเอาสายไฟไปแตะกับขั้วถ่านไฟฉายแล้วให้เด็กๆลองเอาแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นไปใกล้ๆเข็มทิศ ก็ทำให้เข็มทิศขยับตาม เอาไปดูดคลิปหนีบกระดาษก็ดูดติด เด็กๆเล่นกันอย่างสนุกสนานเมื่อทำสำเร็จ

 

สำหรับเด็กประถมต้น ผมได้ลองใช้สายไฟม้วนๆเป็นขดโดยไม่ได้พันตะปูเกลียว เมื่อต่อกับถ่านไฟฟ้าก็พบว่าสามารถทำให้เข็มทิศขยับได้เหมือนกัน แต่ไม่แรงเท่าเมื่อพันสายไฟบนตะปูเกลียวครับ

สายไฟเป็นขดๆ ไม่พันตะปูเกลียว ก็เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าได้เหมือนกัน แต่ไม่แรงเท่าพันตะปูเกลียวครับ

สำหรับเด็กๆประถมปลาย เราได้ทดลองส่งแสงไปตามเอ็นตกปลาจากปลายข้างหนึ่งไปปลายอีกข้างหนึ่งครับ เป็นการต่อยอดจากการที่เด็กๆเห็นการสะท้อนกลับภายใน (Total Internal Reflection) ตอนที่เราทำกิจกรรม “แป้งข้าวโพดเต้นระบำ การวิวัฒนาการของตา การหักเหและสะท้อนของแสง” กันครับ

ถ้าแสงวิ่งจากตัวกลางหนึ่งไปอีกตัวกลางหนึ่ง โดยถ้าความเร็วแสงในตัวกลางแรกน้อยกว่าความเร็วแสงในตัวกลางที่สอง แสงจะสะท้อนที่ผิวระหว่างตัวกลางได้โดยไม่วิ่งไปตัวกลางที่สองถ้ามุมที่ไปกระทบเป็นมุมไม่ชันเกินไปนัก ตัวอย่างที่เด็กๆเคยเห็นมาแล้วก็คือน้ำกับอากาศ แสงเดินทางในน้ำช้ากว่าเดินทางในอากาศ ถ้าเราฉายแสงในน้ำให้วิ่งไปชนผิวน้ำที่สัมผัสกับอากาศด้วยมุมไม่ชันเกินไป แสงจะสะท้อนกลับลงมาในน้ำ:

สะท้อนอย่างนี้ครับ เด็กๆเห็นแบบนี้เมื่อสองสัปดาห์ที่แล้ว

หลักการเดียวกันนี้สามารถนำมาใช้ทำท่อให้แสงวิ่งไปตามท่อได้ครับ ถ้าเราเอาแก้วมายืดเป็นเส้นเล็กๆที่โค้งงอได้ แล้วเราเอาแสงส่องเข้าไปที่ปลายข้างหนึ่ง แสงจะวิ่งเข้าไปในแก้วแล้วสะท้อนอยู่ภายในแก้วจนไปออกที่ปลายอีกข้าง สิ่งประดิษฐ์ที่เป็นท่อนำแสงแบบนี้เรียกว่าใยแก้วนำแสง (Optical Fiber) ครับ

แสงสะท้อนไปภายในใยแก้วอย่างนี้ได้ครับ

วันนี้ผมเอาเส้นเอ็นตกปลาที่เป็นพลาสติกใสๆมาให้เด็กเล่นแทนใยแก้วนำแสงครับ ให้เด็กทดลองส่องแสงเลเซอร์และแสงไฟเข้าไปแล้วให้เขาสังเกตดูว่าเป็นอย่างไร

 

เมื่อเด็กๆทดลองเล่นเสร็จแล้ว ผมก็เล่าว่าใยนำแสงพวกนี้มีประโยชน์มากมายหลายอย่าง ใช่ส่งสัญญาณ 0/1 ไปได้รวดเร็วไกลๆ ใช้ทำเป็นกล้องเล็กๆใส่เข้าไปในปากเพื่อถ่ายภาพทางเดินอาหารได้ แล้วผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโอการใช้กล้องดูทางเดินอาหารครับ:

แล้วเราก็จบด้วยวิดีโอการผลิตใยแก้วนำแสงครับ:

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *