ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายแบงค์ลอยได้แล้วเราก็รู้จักการผลิตไฟฟ้าด้วยการเหนี่ยวนำ (เอาแม่เหล็กและขดลวดมาเคลื่อนที่ผ่านกันใกล้ๆ) เด็กๆได้ดูไส้ดินสอ (คาร์บอน) นำกระแสไฟฟ้าจนร้อนเปล่งแสง (หลักการหลอดไฟที่มีไส้ สมัยก่อนหลอดไฟ LED)
(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่ นะครับ)
ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลแบงค์ลอยในอากาศ:
VIDEO
กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ
ผมเอาขดลวดที่ต่อกับหลอดไฟ LED และแท่งแม่เหล็กมาให้ดูครับ เวลามันอยู่เฉยๆใกล้ๆกันก็ไม่มีอะไรเกิดขึ้น แต่ถ้าเอาแท่งแม่เหล็กไปแกว่งๆผ่านขดลวด หลอดไฟ LED จะติดขึ้นมาครับ เป็นอย่างในคลิปนี้ครับ:
ปรากฎการณ์นี้คือการเหนี่ยวนำไฟฟ้าด้วยแม่เหล็ก ที่ถูกค้นพบโดยไมเคิล ฟาราเดย์เมื่อประมาณ 200 ปีที่แล้ว เวลาเรามีแม่เหล็ก (ซึ่งอาจจะเป็นแม่เหล็กถาวรเป็นแท่งๆ หรือแม่เหล็กไฟฟ้าก็ได้) เอามาอยู่ใกล้ๆกับตัวนำไฟฟ้าเช่นเหล็ก อลูมิเนียม ทองแดง หรือโลหะต่างๆรวมทั้งสายไฟทั้งหลาย แล้วทำให้มีการขยับใกล้ๆกัน (จะให้แม่เหล็กขยับ ตัวนำขยับ หรือทั้งสองอันขยับผ่านกันก็ได้ หรือจะให้ความแรงของแม่เหล็กเปลี่ยนไปมาก็ได้) จะมีปรากฏการณ์เรียกว่าการเหนี่ยวนำไฟฟ้า ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าวิ่งในตัวนำไฟฟ้านั้นๆ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าวิ่งในตัวนำ ก็จะมีเหตุการต่อเนื่องขึ้นอีกสองอย่างคือ 1) มีสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในตัวนำ และ 2) กระแสไฟฟ้าทำให้ตัวนำร้อนขึ้น เราสามารถใช้ปรากฎการนี้ไปผลิดไฟฟ้า หรือทำให้ภาชนะหุงต้มร้อน หรือใช้หลอมโลหะ หรือใช้เป็นเบรก ฯลฯ ก็ได้
ในเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Induction Cooker ) ตัวเตาจะมีแม่เหล็กไฟฟ้าที่สลับขั้วไปมาเร็วมาก เมื่อเอาหม้อโลหะ(ซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้า)มาวาง ก็จะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลวนในหม้อจากการเหนี่ยวนำไฟฟ้า ทำให้เกิดความร้อนขึ้นในหม้อ เอาไปใช้หุงหาอาหารได้ ถ้าเอาหม้อกระเบื้องมาวาง จะไม่มีกระแสไฟฟ้าเกิดในหม้อ หม้อก็จะไม่ร้อน ใช้ไม่ได้ ตัวเตาเองถ้าไม่เอาหม้อโลหะไปวาง ผิวของเตาก็จะไม่ร้อนแดงเป็นไฟเหมือนเตาประเภทอื่นๆ ดังเช่นวิดีโอคลิปอันนี้ที่เปรียบเทียบอาหารบนกระทะและบนเตา:
VIDEO
สำหรับเบรครถไฮบริด(และรถไฟฟ้าล้วนๆ)นั้น เวลารถกำลังจะเบรก จะมีระบบควบคุมให้มอเตอร์หยุดส่งกำลังไปที่ล้อ แล้วให้ล้อที่หมุนอยู่ทำหน้าที่หมุนมอเตอร์แทน มอเตอร์ข้างในมีแม่เหล็กและขดลวดอยู่ใกล้ๆกัน เมื่อแกนมอเตอร์หมุน แม่เหล็กและขดลวดจะวิ่งรอบกันเร็วๆ เกิดการเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวด แล้วกระแสไฟฟ้าก็จะถูกนำไปชาร์จแบตเตอรี่ของรถไฮบริด พลังงานจลน์ของรถจึงถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมีที่เก็บในแบตเตอรีแทน รถจึงวิ่งช้าลง
เครื่องปั่นไฟหรือเจนเนอเรเตอร์ก็ทำงานเหมือนๆกัน ถ้าเราทำให้แกนของมันหมุนได้ด้วยพลังงานลม น้ำจากเขื่อน หรือเอาเชื้อเพลิงมาต้มน้ำแล้วเอาไอน้ำความดันสูงไปหมุนแกน แกนที่หมุนของมันจะทำให้แม่เหล็กและขดลวดหมุนรอบกันเร็วๆ แล้วเราก็เอากระแสไฟฟ้าในขดลวดไปใช้
สำหรับที่ปรับหนักเบาในจักรยานออกกำลัง(แบบที่อยู่กับที่ไม่ใช่จักรยานที่ใช้เดินทาง) เวลาเราถีบให้ล้อเหล็กของจักรยานหมุน เราสามารถขยับให้ชิ้นแม่เหล็กเข้าใกล้ล้อเหล็กได้ ล้อเหล็กเป็นตัวนำไฟฟ้า เมื่อหมุนผ่านแม่เหล็กเร็วๆก็จะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในล้อเหล็ก แล้วกระแสไฟฟ้านี้ก็ก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กที่ล้อเหล็ก แล้วมันก็จะออกแรงต้านกับชิ้นแม่เหล็กที่อยู่ติดกับที่ปรับหนักเบา ทำให้เราต้องออกแรงมากขึ้นเมื่อแม่เหล็กเข้าใกล้ล้อเหล็กมากขึ้น
ผมสรุปบอกเด็กๆว่าถ้าเราเอาขดลวดกับแม่เหล็กมาขยับผ่านกันใกล้ๆจะเกิดไฟฟ้าขึ้น และในทางกลับกัน ถ้าเราป้อนไฟฟ้าเข้าไปในขดลวดใกล้ๆแมเหล็ก เราก็จะได้การขยับมาใช้ได้เหมือนกัน เป็นหลักการของมอเตอร์ทั้งหลายครับ
จากนั้นผมก็เอามอเตอร์กระแสตรงออกมาเอามือหมุนให้เด็กๆดู ปรากฎว่าถ้าเราเอาหมุนมอเตอร์ มันจะทำหน้าที่เป็นไดนาโมปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมาได้ครับ เราเอาไฟ LED ต่อให้สว่างได้:
จากนั้นผมก็เอามอเตอร์กระแสตรงออกมาเอามือหมุนให้เด็กๆดู ปรากฎว่าถ้าเราเอาหมุนมอเตอร์ มันจะทำหน้าที่เป็นไดนาโมปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมาได้ครับ เราเอาไฟ LED ต่อให้สว่างได้:
VIDEO
เราเอาไฟฟ้าที่ผลิตได้ไปใช้อย่างอื่นก็ได้ เช่นไปป้อนให้มอเตอร์หมุน:
สำหรับเด็กๆที่สนใจว่าข้างในมอเตอร์หน้าตาเป็นอย่างไร ถ้าไม่ได้ไปแกะดูเอง ดูคลิปนี้ก็ได้ครับ:
VIDEO
ผมเล่าให้เด็กๆฟังเรื่องการสร้างหลอดไฟสมัยก่อนที่ส่งกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำไฟฟ้าให้ร้อนจนเปล่งแสงด้วยครับ:
ผมเคยอธิบายเรื่องนี้สำหรับพี่ๆมัธยมต้นใหอดีตโดยมีรายละเอียดมากขึ้นด้วยครับ:
VIDEO
เด็กๆแยกย้ายกันทดลองและเล่นครับ:
