ดูวิดีโอแขนขาไฟฟ้าเทียม ไม้แปะยุง=ฟ้าผ่าจิ๋ว กลจากไฟฟ้าสถิต

 

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

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

(คราวที่แล้วเรื่อง “เริ่มเรียนเรื่องไฟฟ้า ไฟฟ้าในร่างกาย ไฟฟ้าสถิต” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เด็กประถมได้เรียนรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าต่อ ได้ดูแขนขาเทียมที่รับสัญญาณจากร่างกายและเคลื่อนไหวดังใจนึก ได้เข้าใจการทำงานของไม้แปะยุงที่ใช้ไฟฟ้า 2,000-3,000 โวลท์สร้างฟ้าผ่าขนาดจิ๋วเมื่อยุงเข้าไปข้างใน เห็นว่าไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศได้ง่ายแถวๆของแหลมๆและทำไมเราไม่ควรยืนอยู่กลางทุ่งเมื่อมีฟ้าฝนคนอง (เพราะเราจะเป็นสายล่อฟ้า) ได้ดูของเล่นป๋องแป๋งไฟฟ้า (Franklin’s Bell) ที่ใช้ไฟฟ้าสถิตทำให้กระดิ่งสั่นระหว่างกระป๋องโลหะ เด็กอนุบาลได้ดูป๋องแป๋งไฟฟ้าและหัดเล่นกลด้วยไฟฟ้าสถิตใช้มือดูดหลอดและใช้หลอดผลักหลอดด้วยกันครับ

สำหรับเด็กประถม เพื่อต่อยอดเรื่องสัญญาณไฟฟ้าในร่างกายที่วิ่งตามเส้นประสาทระหว่างสมองกับอวัยวะต่างๆจากสัปดาห์ที่แล้ว ผมให้เด็กๆดูวิดีโออุปกรณ์แขนขาเทียมที่ขยับได้ตามความคิดของคนใส่ครับ มันใช้สัญญาณไฟฟ้าจากร่างกายเราแล้วแปลความหมายว่าควรจะขยับส่วนต่างๆอย่างไร ทำงานได้ดีกว่าแขนขาเทียมแบบแข็งๆแบบเก่าๆมากครับ (ผมเลือกบางส่วนให้เด็กๆดูนะครับ ไม่ได้ดูทั้งหมด) คลิปแรกคือคลิปแขนเทียม คลิปที่สองคือขาเทียมครับ มีนักเต้นรำที่ขาขาดใส่ขาเทียมเต้นรำด้วยครับ

พอดูเสร็จเราคุยกันเรื่องไฟฟ้าต่อครับ สัปดาห์ที่แล้วเด็กๆได้ถูหลอดพลาสติกด้วยผ้าและกระดาษทำให้มีประจุไฟฟ้าเกินอยู่บนหลอด สามารถเอาไปดูดเม็ดโฟม สายน้ำ เศษกระดาษได้ สัปดาห์นี้ผมเอาไม้แปะยุงมาให้เด็กดู ให้เห็นหลักการทำงานของมัน

ไม้แปะยุง หรือไม้ช็อตยุงครับ

หลักการทำงานของมันก็คือมันจะใช้แบตเตอรี่ภายในของมันส่งไฟฟ้าไปที่ตะแกรงลวดด้านนอกและด้านในโดยให้มีประจุตรงกันข้ามระหว่างตะแกรงลวดด้านนอกและด้านใน ทำให้มีความต่างศักย์กันประมาณสองถึงสามพันโวลท์ ถ้ายุงไปพาดตะแกรงไฟฟ้าก็จะไหลผ่านตัวยุงทำให้มันสลบหรือตาย นอกจากนั้นถ้ายุงโดนตะแกรงแค่ด้านเดียว (แต่ถ้าเข้าไปอยู่ระหว่างตะแกรงนอกกับใน) ระยะห่างของตัวยุงกับตะแกรงจะน้อยพอที่จะทำให้กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านตัวยุง และผ่านอากาศเข้าไปในตะแกรงอีกด้านได้ เพราะเมื่อยุงไปพาดตะแกรงอันหนึ่งจะทำให้ระยะห่างระหว่างยุงกับตะแกรงอีกอันน้อยลง ทำให้กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศได้ (ปกติถ้าความต่างศักย์ประมาณ 3,000 โวลท์จะทำให้กระแสไฟข้ามอากาศได้ประมาณ 1 มิลลิเมตร)

ภาพวาดแสดงว่ายุงเข้าไปอยู่ระหว่างตะแกรงด้านใน (ใส่เครืองหมาย + เอาไว้) และตะแกรงด้านนอก (ใส่เครื่องหมายลบเอาไว้)

การที่สิ่งมีชีวิตอย่างเราโดนไฟฟ้าแล้วตายเกิดจากสองสาเหตุหลักคือ ถ้ากระแสไฟฟ้ามีปริมาณมากๆไหลผ่านเรา จะเกิดความร้อนสูงและเราก็ไหม้ตาย อีกสาเหตุก็คือกระแสไฟฟ้าไม่มากจนร้อนไหม้ แต่มากพอที่ไปรบกวนการเต้นของหัวใจทำให้หัวใจหยุดเต้นครับ ปกติยุงที่โดนไฟฟ้าจากไม้แปะยุงแล้วตายจะมีกลิ่นไหม้ๆด้วย นอกจากบางตัวโชคดีแค่สลบเพราะไฟในไม้แปะยุงอ่อนแล้ว

หลักการการทำงานของไม้แปะยุงนี้เป็นหลักการเดียวกับปรากฎการณ์ฟ้าแลบ/ฟ้าร้อง/ฟ้าผ่า คือเมฆที่ก่อตัวจากการเคลื่อนไหวของอากาศเยอะๆทำให้เหมือนมีการขัดถูกันระหว่างน้ำและเกล็ดน้ำแข็ง ทำให้เมฆแต่ละส่วนหรือพื้นดินมีประจุเครื่องหมายต่างกันคล้ายๆตะแกรงด้านนอกกับด้านในของไม้แปะยุง เมื่อประจุต่างกันมากพอ กระแสไฟฟ้าก็จะสามารถไหลผ่านอากาศได้ ทำให้อากาศร้อนขยายตัวอย่างรวดเร็วทำให้มีแสงสว่าง (จากความร้อน) และเสียงดัง (จากการขยายตัวอย่างรวดเร็ว) ทำให้เราเห็นฟ้าแลบ และได้ยินฟ้าร้อง นอกจากบางทีที่เราอยู่ไกลเกินไปเลยไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องครับ

เด็กๆได้ดูภาพสโลโมชั่นของสายฟ้ากันครับ:

 

ผมขอลอกงานเขียนของตัวเองที่เคยเขียนไว้อธิบายฟ้าผ่านะครับ:

เราจะเห็นแสงวิ่งลงมาจากเมฆข้างบนลงสู่พื้นโดยแตกแยกเป็นกิ่งก้านสาขาเหมือนกิ่งหรือรากไม้ จนกระทั้งกิ่งเล็กๆกิ่งหนึ่งเข้าใกล้แผ่นดินพอ ก็จะเกิดแสงจ้าวิ่งจากพื้นดินขึ้นสู่ก้อนเมฆ

แสงที่เราเห็นเกิดจากกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่าอากาศ ทำให้อากาศร้อน (เป็นพันๆองศาเซลเซียส) จนเปล่งแสงออกมา เรามีกระแสไฟฟ้าได้เพราะตอนที่ไอน้ำและหยดน้ำลอยขึ้นไปเป็นเมฆฝนจะเกิดการชนหรือเสียดสีกับอากาศทำให้มีประจุไฟฟ้าคล้ายกับการที่เราเอาลูกโป่งมาถูกับหัวเราให้เกิดไฟฟ้าสถิต เมฆฝนที่ทำให้มีฟ้าฝ่าก็มีไฟฟ้าสถิตมากมายจากการชนและเสียดสีเหมือนกัน

ประจุไฟฟ้าสะสมอยู่ห่างๆกันทำให้เกิดสนามไฟฟ้าในที่ต่างๆในบริเวณนั้น ถ้าสนามไฟฟ้าแรงพอ (ประมาณ 30,000โวลท์ต่อเซ็นติเมตร) อากาศบริเวณนั้นจะเริ่มนำไฟฟ้ายอมให้กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านได้ ถ้ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากพอ อากาศแถวนั้นก็จะร้อนและเรืองแสง

ในวิดีโอที่เราเห็นแสงวิ่งเป็นกิ่งก้านลงมากจากก้อนเมฆนั่นเป็นเพราะกระแสไฟฟ้าวิ่งในบริเวณที่มีสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มต่างๆกัน เมื่อกิ่งก้านไหนมาแตะกับพื้นหรือของที่ติดกับพื้น กระแสไฟฟ้าจำนวนมากก็สามารถถ่ายเทผ่านกิ่งก้านนั้นทำให้เกิดแสงจ้ามากๆดังที่เราเห็น

ฟ้าร้องคือเสียงที่อากาศขยายตัวอย่างรวดเร็วจากความร้อนมหาศาลที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศนั่นเอง

สายล่อฟ้าคือแท่งโลหะที่นำไฟฟ้าได้ดีๆ (มักจะเป็นทองแดงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2-5 เซ็นติเมตร) ที่ไปใว้ในที่สูงๆ และเชื่อมต่อกับพื้นดินด้วยเส้นลวดทองแดงหรืออลูมิเนียมใหญ่ๆ ทำหน้าที่เป็นทางเดินให้ไฟฟ้าไหลลงจากเมฆลงไปที่พื้นดีๆ ไม่ไปไหลผ่านของอื่นๆที่อาจระเบิดหรือไหม้ไฟได้

ต่อจากนั้นผมเอาสายไฟสองเส้นไปต่อกับตะแกรงนอกและตะแกรงในของไม้แปะยุงครับ เอาปลายที่เหลือไปหนีบกระป๋องเครื่องดื่มอลูมิเนียมเปล่าแล้วเขี่ยให้กระป๋องอยู่ใกล้ๆกัน ที่ระยะประมาณหนึ่งมิลลิเมตรจะมีแสงไฟคล้ายๆฟ้าแลบเล็กๆระหว่างกระป๋องตรงที่ใกล้ที่สุดครับ

ต่อมาผมก็เอาเข็มหมุดสองอันมาแทนกระป๋องอลูมิเนียมครับ เราจะพบว่าระยะห่างที่ไฟฟ้าข้ามอากาศจะมากขึ้นเป็น 2-3 มิลลิเมตร

เราพบว่ากระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศจากบริเวณแหลมๆ (ปลายเข็มหมุด) ได้ง่ายกว่าบริเวณเรียบๆ (ข้างกระป๋อง) มากหลายเท่า เหตุนี้เวลาฝนฟ้าคะนอง เราจึงไม่ควรยืนเด่นบนสนามเรียบๆเพราะเราจะเป็นสิ่งที่แหลมที่สุดบริเวณนั้นทำให้ฟ้าผ่าเราง่ายที่สุด ด้วยเหตุผลเดียวกันเราจึงไม่ควรไปอยู่ใต้ต้นไม้หรือใกล้เสาสูงๆเพราะฟ้าจะผ่าที่สูงๆง่าย

หลักการเดียวกันทำให้เราประดิษฐ์สายล่อฟ้าที่ทำจากแท่งโลหะแหลมๆที่นำไฟฟ้าได้ดีเช่นทองแดงไว้ในที่สูงๆ ต่อกับสายไฟใหญ่ๆลงไปยังแท่งโลหะที่ฝังดินลึกๆ ทำให้เวลาฟ้าผ่า มันเลือกจะผ่าที่สายล่อฟ้าและกระแสไฟฟ้าก็จะไหลลงดินไป ไม่ทำความเสียหายให้อาคารบ้านเรือน

ต่อไปผมก็เอาของเล่นป๋องแป๋งไฟฟ้าหรือ Franklin Bell ให้เด็กๆดู เราทำจากกระป๋องอลูมิเนียมสองกระป๋อง ต่อกระป๋องอันหนึ่งกับตะแกรงด้านในของไม้แปะยุง และต่ออีกกระป๋องกับตะแกรงด้านนอก เมื่อกดปุ่มสวิทช์ไม้แปะยุง กระป๋องทั้งสองก็จะมีประจุต่างชนิดกันไปกองอยู่ ถ้าเราเอาก้อนโลหะเบาๆเช่นลูกบอลที่ทำจากฟอยล์อลูมิเนียมไปแขวนระหว่างกระป๋อง ลูกบอลก็จะถูกดูดเข้าโดนกระป๋องอันที่ใกล้กว่า แล้วก็จะรับประจุจากกระป๋องนั้นเข้าลูกบอล ลูกบอลจะกระเด้งไปหาอีกกระป๋องหนึ่งจากแรงไฟฟ้าสถิต แล้วก็จะถ่ายประจุที่รับมาไปให้กระป๋องที่มันวิ่งไปชน แล้วมันก็จะกระเด้งกลับไปหากระป๋องแรกอีก รับประจุ กระเด้ง ชนอีกกระป๋อง ถ่ายเทประจุให้กระป๋องที่มันชน แล้วก็วนกลับไปกระป๋องแรกใหม่ จนกระทั้งประจุถูกถ่ายเทจนสองกระป๋องมีประจุคล้ายๆกันในที่สุด นี่คือวิดีโอคลิปวิธีสร้างครับ:

มีคนทำ Animation การทำงานเป็นภาษาอังกฤษที่เข้าใจง่ายด้วยครับ:

สำหรับเด็กๆอนุบาลผมไปสอนกลขยับหลอดให้เด็กๆดูครับ ผมเอาหลอดถูกับกระดาษทิชชู แล้วไปวางบนขวดน้ำพลาสติก ถ้าผมเอามือเข้าไปใกล้ๆ หลอดก็จะวิ่งเข้าหามือผมด้วยแรงไฟฟ้าสถิต ถ้าผมเอาหลอดอีกหลอดไปถูกระดาษทิชชูเหมือนกัน แล้วเอาไปใกล้ๆหลอดที่อยู่บนขวดน้ำ หลอดก็จะผลักกันด้วยแรงไฟฟ้าสถิตเช่นกัน พอผมเฉลยวิธีทำเสร็จเด็กๆก็ลองเล่นกันเองดังในคลิปครับ:

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 thoughts on “ดูวิดีโอแขนขาไฟฟ้าเทียม ไม้แปะยุง=ฟ้าผ่าจิ๋ว กลจากไฟฟ้าสถิต”

  1. Your electricity experiments are a hit at our house.
    Jin demonstrated how to charge a straw and we played around with it at lunch on Saturday. A really nice little activity with minimal equipment that Jin could explain and Jate could copy.

Leave a Reply

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