วิทย์ประถมและอนุบาลสาม: รู้จักแม่เหล็กไฟฟ้าและเล่นมอเตอร์กระแสตรง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมและเด็กอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิครับ เด็กๆประถมหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล และได้รู้จักแม่เหล็กไฟฟ้า เด็กๆทุกคนเล่นมอเตอร์กระแสตรงที่ทำจากถ่านไฟฉาย แม่เหล็ก และลวดทองแดง บางคนที่สนใจก็เอาลวดไปดัดเองเล่นเองครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมประถมอยู่ที่นี่ กิจกรรมอนุบาลอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆประถมได้ดูมายากลเหล่านี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน วันนี้คือกลมัดแล้วสลับตัวครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ผมเอาลวดทองแดงอาบน้ำยา (คือมีฉนวนใสๆหุ้มอยู่) มาพันตะปูเกลียวประมาณ 50 รอบ แล้วเอาไปแตะๆคลิปโลหะหนีบกระดาษที่ทำด้วยสเตนเลส คลิปก็ไม่ติดตะปูขึ้นมา แต่ถ้าเอาถ่านไฟฉายไปต่อกับปลายทั้งสองของลวดทองแดง ตะปูจะดูดคลิปขึ้นมาครับ

ผมจึงเล่าให้เด็กๆฟังว่าถ้ามีกระแสไฟฟ้าวิ่งแถวไหน จะมีพลังหรือสนามแม่เหล็กอยู่แถวๆนั้น การที่เราพันสายไฟเป็นขดวงกลมหลายๆรอบจะมีผลให้สนามแม่เหล็กแถวนั้นรวมกันแรงขึ้นเรื่อยๆตามจำนวนรอบ ยิ่งถ้าไปพันบนแท่งเหล็กเช่นตะปู ตะปูนั้นก็จะกลายเป็นแม่เหล็ก ถ้าเราตัดไฟฟ้า แรงแม่เหล็กก็จะหลงเหลือในตะปูบ้างนิดหน่อย แต่เมื่อสั่นสะเทือนสักพักมันก็จะหายไปกลายเป็นตะปูธรรมดาอีก (แต่ถ้ามีไฟฟ้าวิ่งผ่านขดลวดมากๆมันก็สามารถเปลี่ยนตะปูให้กลายเป็นแม่เหล็กถาวรก็ได้ แต่อุปกรณ์ที่เรามีมันไม่พอที่จะทำอย่างนั้น)

ถ้าเด็กๆสนใจวิธีทำแม่เหล็กถาวร ลองดูคลิปนี้เป็นตัวอย่างนะครับ:

จากนั้นผมก็เล่าให้เด็กๆฟังว่าถ้าเราเปิดปิดไฟฟ้าที่วิ่งเข้าไปในแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ใกล้ๆกับแม่เหล็กถาวรให้เป็นเป็นจังหวะที่เหมาะสม เราสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนที่ต่างๆได้ อุปกรณ์ที่เปลี่ยนกระแสไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวโดยอาศัยแม่เหล็กเรียกว่ามอเตอร์ไฟฟ้า มีหลายหลายชนิดมาก เช่นที่เราเห็นไปแล้วในอดีต (1, 2) วันนี้เราจะมาเล่นกับอีกชนิดหนึ่ง เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบทำง่ายๆ วิธีทำดังในคลิปนี้ครับ:

อุปกรณ์มีแม่เหล็ก คลิปหนีบกระดาษสองตัว ถ่านไฟฉาย AA หนึ่งก้อน ลวดทองแดงเคลือบ แกนตรงๆสองข้างของขดลวดจะถูกขูดฉนวนออกไม่เหมือนกัน ข้างหนึ่งจะถูกขูดฉนวนออกจนหมดจนเหลือแต่เนื้อลวดทองแดง อีกข้างจะถูกขูดแค่ครึ่งบน (หรือครึ่งล่าง) เท่านั้น คือถ้ามองจากด้านบน (หรือด้านล่าง) จะเห็นเนื้อลวดทองแดง ถ้ามองจากอีกด้านจะเห็นฉนวน

การทำงานของมันก็คือตอนที่ขดลวดหมุนอยู่ในตำแหน่งที่แกนตรงๆมีเนื้อลวดทองแดงแตะกับคลิปหนีบกระดาษ กระแสไฟฟ้าจะวิ่งผ่านได้ ทำให้ขดลวดเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า จะเกิดการดูดการผลักกับแม่เหล็กถาวรที่อยู่ใกล้ๆได้ การดูดการผลักนี้จะทำให้ขดลวดบิดตัว เมื่อขดลวดบิดตัวไปครึ่งรอบแกนด้านหนึ่งของมันจะมีฉนวนทำให้กระแสไฟฟ้าหยุดไหล ขดลวดจึงเลิกเป็นแม่เหล็กมันก็หมุนตามอิสระของมันต่อไป จนแกนด้านที่มีทองแดงหมุนมาแตะกับคลิปอีกครั้ง เกิดเป็นวงจรการหมุนต่อๆไปเรื่อยๆ

พอเด็กๆเห็นหลักการทำงานแล้วก็แยกย้ายกันเล่นเองครับ:

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.