คุยกันเรื่องไฟฟ้า แม่เหล็ก แม่เหล็กไฟฟ้า และตัวนำไฟฟ้ากราไฟท์

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆประถมมาครับ เราดูคลิปกิ่งไม้พาดสายไฟฟ้าแรงสูงกัน สังเกตปรากฎการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นตามมา ได้ดูคลิปการทดลองไฟฟ้ากับกราไฟท์ที่นำไฟฟ้าได้ดีและทนความร้อนได้มาก คุยกันเรื่องทีใดมีกระแสไฟฟ้าแถวๆนั้นจะมีสนามแม่เหล็ก (ความเป็นแม่เหล็ก) ทำการทดลองการดูดและผลักกันของสายไฟเมื่อกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่าน ทดลองแม่เหล็กไฟฟ้า และใช้แม่เหล็กไฟฟ้ายิงแม่เหล็กเล็กๆออกไปเป็นปืนของเล่น

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมคราวที่แล้วเรื่อง “กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก มอเตอร์อีกแบบ เล่นตะเกียบลม” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเราดูคลิปกิ่งไม้พาดสายไฟกันก่อนครับ:

สายไฟที่ส่งไฟฟ้าระยะทางไกลๆมักจะทำด้วยโลหะตระกูลอลูมิเนียมเพราะนำไฟฟ้าได้ดี เบา และราคาถูก สายพวกนี้มักจะแขวนอยู่บนเสาสูงๆและไม่มีฉนวนไฟฟ้าหุ้ม แรงดันไฟฟ้าจะอยู่ที่หลักหลายพันถึงหลายแสนโวลท์ขึ้นกับประเภทการส่งไฟฟ้า ตราบใดที่ไม่มีอะไรนำไฟฟ้าระหว่างสายไฟมากกว่าหนึ่งเส้นก็จะไม่มีปัญหาอะไร ไฟฟ้าก็วิ่งไปตามสายไฟไม่มีการลัดวงจร เราจึงเห็นนกหรือกระรอกเกาะสายไฟเส้นเดียวโดยไม่มีอันตราย แต่ถ้าสัตว์เหล่านั้นแตะสายไฟสองเส้นขึ้นไป ไฟฟ้าก็จะวิ่งผ่านทำให้มันตายได้

ในวิดีโอเราเห็นกิ่งไม้พาดสายไฟสองสายทำให้มีกระแสไฟฟ้าลัดวงจร วิ่งจากสายไฟเส้นหนึ่งไปอีกเส้นหนึ่งผ่านกิ่งไม้ กระแสไฟฟ้าที่วิ่งผ่านทำให้เกิดความร้อนในกิ่งไม้ ตอนแรกจะทำให้น้ำระเหยเป็นไอน้ำ ต่อจากนั้นไม้ก็ไหม้เป็นถ่านดำๆที่ประกอบไปด้วยกราไฟท์ที่นำไฟฟ้าได้ดีและทนความร้อน กระแสไฟฟ้าจึงวิ่งผ่านได้มากขึ้นอีกทำให้ไม้ร้อนขึ้นอีก อากาศที่อยู่รอบๆที่ปกติไม่นำไฟฟ้าก็ร้อนมากขึ้นเรื่อยๆจนกลายเป็นพลาสมาและนำไฟฟ้าได้ ไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศร้อนทำให้มันร้อนมากๆขึ้นไปอีกจึงเห็นอากาศร้อนจนเรืองแสงเหมือนฟ้าแลบและมีเสียงเหมือนฟ้าผ่าเล็กๆ อากาศร้อนลอยตัวขึ้นทำให้แสงลอยตัวตามขึ้นไปด้วย

ผมเล่าเรื่องกราไฟท์ว่าเป็นสารที่ประกอบด้วยธาตุคาร์บอนเรียงกันเป็นชั้นๆเหมือนขนมชั้น แต่ละชั้นลื่นหลุดออกจากกันได้ง่ายทำให้เป็นสารหล่อลื่นที่ดี และเอามาเขียนบนกระดาษได้เพราะกราไฟท์จะลื่นหลุดจากกันไปติดกระดาษ จึงใช้เป็นส่วนประกอบหลักๆของไส้ดินสอที่เราใช้กันทุกวันนี้ครับ

ผมให้เด็กๆดูคุณ Mehdi Sadaghdar แห่ง ElectroBoom ทำการทดลองกับกราไฟท์ว่ามันนำไฟฟ้าได้ดีแค่ไหนและทนความร้อนได้ดีแค่ไหน สามารถใช้เป็นตัวส่งไฟฟ้าหลอมโลหะได้ในคลิปนี้ครับ:

ต่อไปผมก็ให้เด็กๆสังเกตว่าถ้าเราทำให้กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านเส้นตัวนำไฟฟ้า (เส้นฟอยล์อลูมิเนียม) 2 เส้น โดยให้ทิศทางการไหลของไฟฟ้าไปทางเดียวกันทั้งสองเส้น เส้นตัวนำไฟฟ้าทั้งสองจะดูดกัน ถ้าทิศทางการไหลของทั้งสองเส้นไหลตรงข้ามกัน เส้นตัวนำจะผลักกัน การดูดกันและผลักกันนี้เกิดจากสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลครับ ตรวจสอบดูได้โดยเอาแม่เหล็กมาใกล้ๆ การทดลองเป็นแบบในคลิปครับ:

ผมถามเด็กๆว่าถ้าจะทำให้แม่เหล็กแรงขึ้นจะทำยังไงกันดี เด็กๆก็เดาว่าใส่ไฟฟ้าเข้าไปเยอะๆ ผมจึงแสดงให้ดูว่าไฟฟ้าเยอะๆทำให้เกิดความร้อนมากทำให้ฟอยล์อลูมิเนียมละลายได้ ในที่สุดผมก็เฉลยว่าถ้าทำตัวนำให้เป็นขดๆโดยไม่ให้แต่ละขดแตะกันแล้วลัดวงจร แรงแม่เหล็กของแต่ละส่วนของขดก็จะบวกเสริมกันทำให้แรงแม่เหล้กมากขึ้น ผมเอาขดลวดที่พัน 100 รอบมาให้เด็กๆดู ให้สังเกตว่าเมื่อมีกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านมันกลายเป็นแม่เหล็กที่แรงพอสมควร สามารถเอาไปดูดเหล็ก หรือดูดและผลักก้อนแม่เหล็กได้ แล้วผมก็ใช้แม่เหล้กชิ้นเล็กๆวางไว้กลางขดลวดโดยให้ขั้วของมันผลักกับแม่เหล็กจากขดลวด เมื่อปล่อยไฟฟ้าเข้าไปก็กลายเป็นของเล่นปืนใหญ่แม่เหล็กดังในคลิปครับ:

One thought on “คุยกันเรื่องไฟฟ้า แม่เหล็ก แม่เหล็กไฟฟ้า และตัวนำไฟฟ้ากราไฟท์”

Leave a Reply

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