กระแสไฟฟ้า แม่เหล็ก มอเตอร์ และแบตเตอรี่

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

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

(คราวที่แล้วเรื่อง “ดูฟ้าผ่าในก้อนพลาสติก เล่นไฟฟ้าในถ่านไฟฉาย มอเตอร์ และหลอดไฟ” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมครับ วันนี้เด็กๆได้เห็นภาพรอยแผลเป็นของคนที่โดนฟ้าผ่าแต่ไม่ตาย พบว่ารอยเป็นกิ่งก้านสาขาดังรูป Lichtenberg Figure ที่ได้ดูไปสัปดาห์ที่แล้ว เด็กประถมต้นได้เรียนรู้เรื่องกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดแม่เหล็ก และได้ประยุกต์โดยการประกอบมอเตอร์แบบโฮโมโพลาร์เล่นกันครับ เด็กประถมปลายได้ทดลองทำแบตเตอรี่จากโลหะต่างกันสอดใส้ด้วยกระดาษชุบกรดจากน้ำส้มสายชู ได้ทดลองกับทองแดง สังกะสี อลูมิเนียม เราพบว่าเหรียญของประเทศไทยมีส่วนประกอบของทองแดงเยอะดีครับ

ก่อนจะเริ่มเข้าเนื้อหาของวันนี้ ผมให้เด็กๆดูภาพแผลเป็นที่คนถูกฟ้าผ่าแล้วรอดมาครับ มีบางคนจะมีลายเป็นกิ่งก้านสาขาแบบ Lichtenberg Figure และมีบางคนที่ตาเป็นต้อรูปดาวครับ ตอนผมให้ดูรูป ผมยังไม่บอกเด็กว่าคือรูปอะไรแต่ให้เขาเดาก่อนนะครับ มีเด็กบางคนเดาว่าน่าจะเป็นแผลไฟไหม้ พอผมถามต่อว่าคล้ายๆอะไรที่เราดูสัปดาห์ที่แล้วไหมก็มีเด็กบอกว่าถูกฟ้าผ่าเหรอครับ

ต่อไปเด็กประถมต้นก็ได้ดูการทดลองที่ผมตัดฟอยล์อลูมิเนียมเป็นเส้นยาวๆ เอาแม่เหล็กๆมาอยู่ใกล้ๆ มันก็ไม่ดูดกัน จากนั้นผมก็ปล่อยไฟฟ้าผ่านเส้นฟอยล์อลูมิเนียมใกล้ๆแม่เหล็ก ปรากฎว่าฟอยล์ขยับตัวครับ จึงถามเด็กๆว่าคิดว่าเกิดอะไรขึ้น มีเด็กบอกว่าอลูมิเนียมกลายเป็นเหล็ก ผมจึงหยุดปล่อยไฟฟ้าแล้วเอาแม่เหล็กไปอยู่ใกล้ๆอลูมิเนียมซึ่งมันก็ไม่ดูดกัน แสดงว่ามันไม่ได้กลายเป็นเหล็ก เราสังเกตว่าเส้นอลูมิเนียมมันขยับตัวเมื่อมีไฟฟ้าผ่านมัน และถ้าสลับขั้วไฟฟ้ามันก็ขยับต่างจากเดิมด้วย นอกจากนี้ถ้าเราวางแม่เหล็กให้มันขยับง่ายๆ แม่เหล็กเองก็ขยับตัวด้วยในบางครั้ง หลังจากเล่นไปสักพักผมก็เฉลยให้เด็กๆรู้จักปรากฎการณ์ที่เมื่อมีกระแสไฟฟ้าวิ่งไปตรงไหน แถวๆนั้นก็จะทำตัวเหมือนเป็นแม่เหล็ก แล้วผมก็หยิบตะปูเกลียวที่พันสายไฟไว้ต่อกับถ่านไฟฉายกลายเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าดูดตะปูอื่นๆให้เด็กๆดูด้วยครับ

จากนั้นผมก็บอกเด็กๆว่าถ้าเราเรียงสายไฟดีๆแล้วส่งไฟฟ้าเข้าไป สายไฟก็จะผลักหรือดูดกับแม่เหล็ก ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวเหมือนมอเตอร์ที่เราเล่นกันเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว และวันนี้เราจะได้ทดลองประกอบมอเตอร์แบบง่ายที่สุดเรียกว่าโฮโมโพล่าร์มอเตอร์ (Homopolar Motor) กัน ผมอธิบายวิธีประกอบดังในคลิปครับ:

รายละเอียดเพิ่มเติมเรื่องการทำงานของมันผมเคยเขียนไว้ที่ “เด็กประถมสร้างมอเตอร์ เด็กอนุบาลดูถุงระเบิด” ส่วนเรื่องแม่เหล็กไฟฟ้าผมเขียนไว้ที่ “ใครๆก็ชอบเล่นแม่เหล็ก ภาค 2: แม่เหล็กไฟฟ้า” แล้วนะครับ

จากนั้นเด็กๆก็ได้ทดลองประกอบและเล่นโฮโมโพล่าร์มอเตอร์กันครับ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมให้ทดลองสร้างแบตเตอรี่กันครับ วิธีทำก็ง่ายมากคือเอาโลหะสองชนิดมาเป็นขั้ว แล้วคั่นกลางระหว่างโลหะด้วยกรดหรือน้ำเกลือ แค่นี้มันก็ปล่อยกระแสไฟฟ้ามาให้แล้วครับ

ในการทดลองของเรา เราใช้ทองแดง สังกะสี อลูมิเนียม และเหรียญชนิดต่างๆ เป็นขั้ว และใช้กระดาษจุ่มน้ำส้มสายชูคั่นระหว่างขั้ว มองๆดูก็เหมือนแซนด์วิชที่มีโลหะสองชนิดเป็นขนมปังและมีใส้เป็นกระดาษชุบน้ำส้มสายชู จากนั้นเราก็ลองวัดความต่างศักย์ระหว่างขั้วของแบตเตอรี่ของเรา พบว่า ทองแดง-น้ำส้มสายชู-สังกะสี มีความต่างศักย์ประมาณ 1 โวลท์ ทองแดง-น้ำส้มสายชู-อลูมิเนียมมีความต่างศักย์ประมาณ 0.25 โวลท์ และ อลูมิเนียม-น้ำส้มสายชู-สังกะสีมีความต่างศักย์ประมาณ 0.76 โวลท์ครับ ถ้าทั้งสองขั้วเป็นโลหะชนิดเดียวกันจะไม่มีความต่างศักย์ครับ เราพบว่าเราสามารถใช้เหรียญสิบ เหรียญห้า เหรียญสองบาท เหรียญห้าสิบสตางค์แทนทองแดงได้ครับ พอไปเปิดดูข้อมูลในเว็บของสำนักกษาปณ์พบว่าเหรียญของเราส่วนใหญ่จะมีทองแดงเยอะครับ (อย่างน้อยก็ที่ผิว)