Category Archives: ภาษาไทย

วิทย์ม.ต้น: รู้จักและเล่น Van de Graaff Generator และ Stirling Engine

วันนี้เราคุยกันเรื่องเหล่านี้ครับ:

1.รู้จักเครื่องสร้างไฟฟ้าสถิตแรงดันสูงที่เรียกว่า Van de Graaff generator ซึ่งผลิตไฟฟ้าสถิตด้วยการเสียดสีระหว่างสายพานและแกนหมุน แนะนำให้ดูลิงก์เหล่านี้ครับ:

Van de Graaff Generator: Hints, Demos, & Activities

2. รู้จัก Triboelectric series ที่ไว้ดูว่าเอาวัสดุอะไรมาถูกันแลัวจะมีไฟฟ้าสถิตมากๆ

3. รู้จักเครื่องจักรที่ทำงานด้วยความร้อน อาศัยอุณหภูมิที่ต่างกันทำให้อากาศขยายตัวและหดตัวสลับกันไป เปลี่ยนเป็นการหมุนได้ เรียกว่าเครื่องจักรสเตอร์ลิ่ง (Stirling engine)

มันเป็นอุปกรณ์ที่อาศัยหลักการที่ว่าก๊าซขยายตัวเมื่อร้อนและหดตัวเมื่อเย็น ถ้าทำให้ก๊าซขยายตัวและหดตัวเป็นจังหวะต่อเนื่องกันไป ก็สามารถเอามาทำให้ลูกสูบขยับและใช้งานได้ เครื่องจักรตระกูลนี้ถูกประดิษฐ์เมื่อประมาณปีค.ศ. 1816 โดย Robert Stirling ครับ

เครื่องจักรประเภทนี้จะต้องมีส่วนหนึ่งที่ร้อนกว่าอีกส่วนหนึ่งเพื่อให้ก๊าซได้รับความร้อนจากส่วนที่ร้อนแล้วขยายตัว แล้วไปคายความร้อนที่ส่วนที่เย็นกว่า แล้วก๊าซจะได้หดตัว แล้วก๊าซก็ต้องไปรับความร้อนจากส่วนที่ร้อนใหม่ เป็นวงจรอย่างนี้ไปเรื่อยๆครับ

ดูคลิปอธิบายการทำงานครับ:

เมื่อก่อนตอนยังไม่มีมอเตอร์ไฟฟ้า เจ้าพวกนี้จะเป็นเครื่องจักรทำงานให้คนเช่นเป็นเครื่องสูบน้ำครับ ในปัจจุบันก็มีใช้อยู่เช่นในเรือดำน้ำบางชนิดเพื่อปั่นไฟเข้าแบตเตอรี่สำหรับขับเคลื่อน หรือบางที่ก็ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์มาป้อนเข้าเจ้าเครื่องนี้ ให้มันหมุนปั่นไฟให้

4. ลิงก์แนะนำครับ:

5. บรรยากาศกิจกรรมครับ:

กิจกรรมวิทย์ม.ต้น รู้จักและเล่น Van de Graaff generator และ Stirling engine

Posted by Pongskorn Saipetch on Tuesday, March 23, 2021

วิทย์ม.ต้น: ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือ Corona Motor

วันนี้เราคุยกันเรื่องเหล่านี้ครับ:

1. ก่อนเวลาเรียนเราเปิดคลิปเรี่องการพยายามวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาล มีวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ใช้หลักๆอยู่สองวิธี แต่ได้ตัวเลขไม่ตรงกัน แสดงว่ามีความเข้าใจผิดอะไรบางอย่างอยู่ เป็นโอกาสอันดีที่จะเข้าใจอะไรได้ชัดเจนและถูกต้องมากขึ้น:

2. ผมเล่าให้นักเรียนฟังว่ามนุษยชาติมีความสามารถที่จะเรียนรู้ เข้าใจ และประยุกต์กฎเกณฑ์ต่างๆในธรรมชาติ ถ้าเราไม่ทำอะไรผิดพลาดแล้วสูญพันธุ์ไปเสียก่อน คนในอนาคตน่าจะหาทางแก้ปัญหายากๆเช่นการป่วยการตาย หรือการเดินทางไปดาวต่างๆได้ และสิ่งดีๆต่างๆยังไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาอีกมากมาย ขอให้เด็กๆพยายามคิดว่าอนาคตจะดีขึ้นอย่างไรแล้วพยายามทำให้มันเป็นจริงขึ้นเรื่อยๆ

3. เราประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือ corona motor กัน วิธีทำเป็นดังในคลิปนี้ครับ:

วิธีทำคือเอาถ้วยพลาสติกติดแถบฟอยล์อลูมิเนียมหลายๆแถบที่ไม่เชื่อมต่อกันไปวางให้สมดุลบนปลายดินสอ แล้วเอาเข็มหมุดแหลมต่อกับแหล่งไฟฟ้าแรงดันสูง (หลายพันหรือหมื่นโวลท์) ไปวางข้างๆถ้วยพลาสติก แรงดันไฟฟ้าที่มากพอจะทำให้อากาศระหว่างฟอยล์อลูมิเนียมและปลายเข็มนำไฟฟ้าได้ มีการถ่ายเทประจุจากปลายเข็มไปที่ฟอยล์ ประจุที่เหมือนกันจึงผลักกัน ทำให้แก้วหมุน เมื่อฟอยล์หมุนไปใกล้ๆปลายเข็มอีกขั้ว ฟอยล์ก็จะถ่ายเทประจุที่รับมาให้ขั้วนั้นไปทำให้ตัวฟอยล์เป็นกลางใหม่ เป็นวงจรอย่างนี้ไปเรื่อยๆ ถ้วยพลาสติกจึงหมุนไปได้เรื่อยๆ

เด็กๆทำของตัวเอง หลายๆอันหมุนได้ดีกว่าที่ผมทำอีกครับ:

กิจกรรมวิทย์ม.ต้นวันนี้เราประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือโคโรนามอเตอร์กันครับ มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือโคโรนามอเตอร์ใช้แรงผลักร…

Posted by Pongskorn Saipetch on Tuesday, March 16, 2021

วิทย์ประถม: เล่นฟ้าผ่าขนาดเล็กในห้อง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล เราคุยทบทวนเรื่องฟ้าแลบฟ้าร้องฟ้าผ่า จากนั้นเราเล่นอุปกรณ์สร้างไฟฟ้าแรงดันสูง (High voltage generator) มาสร้างฟ้าผ่าขนาดเล็กๆในห้อง ดูฟ้าผ่าผ่านกระดาษ โฟม ปลายดินสอ และอื่นๆกัน เด็กโตได้ดูคลิป Lichtenburg figure ซื่งเป็นลวดลายฟ้าผ่าผ่านตัวกลางต่างๆครับ เด็กเล็กได้ดู corona motor ซึ่งใช้ไฟฟ้าสถิตทำให้เกิดการหมุนครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน วันนี้คือเสกคนออกมาจากฉากสามบานครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

จากนั้นผมก็ทบทวนกับเด็กๆว่าฟ้าแลบฟ้าร้องฟ้าผ่านเกิดได้อย่างไร อย่างที่เราเคยคุยกันในอดีต

สรุปประมาณนี้ครับ ปรากฎการณ์ฟ้าแลบ/ฟ้าร้อง/ฟ้าผ่า คือเมฆที่ก่อตัวจากการเคลื่อนไหวของอากาศเยอะๆทำให้เหมือนมีการขัดถูกัน ระหว่างน้ำและเกล็ดน้ำแข็ง ทำให้เมฆแต่ละส่วนหรือพื้นดินมีประจุเครื่องหมายต่างกัน เมื่อประจุต่างกันมากพอทำให้เกิดสนามไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าสูงๆมากๆ กระแสไฟฟ้าก็จะสามารถไหลผ่านอากาศไกลๆได้ ทำให้อากาศร้อนขยายตัวอย่างรวดเร็วทำให้มีแสงสว่าง (จากความร้อน) และเสียงดัง (จากการขยายตัวอย่างรวดเร็ว) ทำให้เราเห็นฟ้าแลบ และได้ยินฟ้าร้อง นอกจากบางทีที่เราอยู่ไกลเกินไปเลยไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องครับ

แนะนำให้เด็กๆดูคลิปสโลโมชันของฟ้าผ่าสองคลิปนี้ครับ:

เราจะเห็นแสงวิ่งลงมาจากเมฆข้างบนลงสู่พื้นโดยแตกแยกเป็นกิ่งก้านสาขา เหมือนกิ่งหรือรากไม้ จนกระทั้งกิ่งเล็กๆกิ่งหนึ่งเข้าใกล้แผ่นดินพอ ก็จะเกิดแสงจ้าวิ่งจากพื้นดินขึ้นสู่ก้อนเมฆ

แสงที่เราเห็นเกิดจากกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่าอากาศ ทำให้อากาศร้อน (เป็นพันๆองศาเซลเซียส) จนเปล่งแสงออกมา เรามีกระแสไฟฟ้าได้เพราะตอนที่ไอน้ำและหยดน้ำลอยขึ้นไปเป็นเมฆฝนจะเกิดการชน หรือเสียดสีกับอากาศทำให้มีประจุไฟฟ้าคล้ายกับการที่เราเอาลูกโป่งมาถูกับ หัวเราให้เกิดไฟฟ้าสถิต เมฆฝนที่ทำให้มีฟ้าฝ่าก็มีไฟฟ้าสถิตมากมายจากการชนและเสียดสีเหมือนกัน

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

ในวิดีโอที่เราเห็นแสงวิ่งเป็นกิ่งก้านลงมากจากก้อนเมฆนั่นเป็นเพราะ กระแสไฟฟ้าวิ่งในบริเวณที่มีสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มต่างๆกัน เมื่อกิ่งก้านไหนมาแตะกับพื้นหรือของที่ติดกับพื้น กระแสไฟฟ้าจำนวนมากก็สามารถถ่ายเทผ่านกิ่งก้านนั้นทำให้เกิดแสงจ้ามากๆดัง ที่เราเห็น

ฟ้าร้องคือเสียงที่อากาศขยายตัวอย่างรวดเร็วจากความร้อนมหาศาลที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศนั่นเอง

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

ถ้าเด็กๆสนใจอยากรู้เรื่องราวเพิ่มเติมหรือต้องการฝึกภาษาอังกฤษ แนะนำคลิปเหล่านี้นะครับ (วิดีโอจะมีเนื้อหามากขึ้นตามลำดับ คลิปสุดท้ายมีภาพแปลกๆน่าสนใจครับ):

จากนั้นเราก็เล่นฟ้าผ่าเล็กๆในห้องกัน ผมเอาอุปกรณ์เพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่รับไฟฟ้ากระแสตรงที่มีแรงดัน 3-6 โวลท์เข้าไป แล้วมันจะสะสมแรงดันเพิ่มเป็นหลายพันเท่า ทำให้แรงดันขาออกสูงเป็นหมื่นโวลท์ได้ ถ้าเอาสองขั้วสายไฟขาออกมาอยู่ใกล้ๆกัน (ประมาณ 1-2 เซ็นติเมตร) ไฟฟ้าจะวิ่งผ่านอากาศระหว่างขั้วได้ มีแสงสว่างจ้าและเสียงดัง เป็นปรากฎการณ์ทำนองเดียวกับฟ้าผ่านั่นเอง

เด็กๆทดลองเอาแผ่นโฟมบางๆ กระดาษ ปลายดินสอ หน้ากาก และกาวดินน้ำมัน วางขวางขั้วทั้งสองให้ฟ้าผ่าผ่านวัสดุต่างๆ พบว่าโฟม กระดาษและหน้ากากมีรู ปลายดินสอมีกลิ่นไหม้ แต่กาวดินน้ำมันกันไม่ให้ไฟฟ้าวิ่งผ่าน

ผมถามเด็กๆให้ไปคิดต่อว่าทำไมรูที่โฟมถึงใหญ่กว่ารูที่กระดาษด้วยครับ

สำหรับเด็กประถมต้น ผมเอาของเล่นโคโรนามอเตอร์ที่ทำงานด้วยไฟฟ้าแรงดันสูง (หลายพันโวลท์) และการผลักกันของไฟฟ้าสถิตมาให้เด็กๆดูครับ ยังไม่ได้อธิบายหลักการอะไร แค่ให้ดูของประหลาดเฉยๆ:

ส่วนเด็กประถมปลาย ผมให้เด็กๆดูลวดลาย “ฟ้าผ่า” ในก้อนพลาสติกครับ:

มันคือก้อนพลาสติกที่เรายิงประจุไฟฟ้าความเร็วสูงๆเข้าไปเยอะๆให้ประจุอยู่ข้างในก้อนลึกๆหน่อย ประจุพวกนี้ไหลออกมาไม่ได้เพราะพลาสติกเป็นฉนวนไฟฟ้าค่อนข้างดี พอเราเอาค้อนไปตอกตะปูข้างบน แถวนั้นก็เลยกลายเป็นทางออกให้ประจุไฟฟ้าวิ่งออกมา ประจุทั้งหลายที่อยู่ทั่วก้อนพลาสติกก็รวมตัวกันเข้ามาที่จุดที่ตะปูตอกเข้าไป ประจุไฟฟ้าที่วิ่งทำให้พลาสติกร้อน เปล่งแสงและเป็นละลายเป็นลายถาวรในเนื้อพลาสติกครับ เจ้าลวดลายประเภทนี้มีชื่อเรียกว่าลวดลายลิกเต็นเบิร์ก (Lichtenberg Figure)  เป็นลวดลายประเภทเดียวกับฟ้าแลบฟ้าผ่าครับ