วิทย์ประถม: ฟ้าผ่าจิ๋วจากไม้ช็อตยุง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล ดูวิดีโอจากยาน Perseverance ที่ไปลงที่ดาวอังคาร รู้จักว่าฟ้าแลบฟ้าร้องฟ้าผ่าเกิดอย่างไร และเราทำในห้องเรียนด้วยไม้ช็อตยุงได้อย่างไร และทำไมยุงถึงตายด้วยไม้ช็อตยุง

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน วันนี้คือกลโต๊ะลอยครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ผมเล่าเรี่องน่าตื่นเต้นของมนุษยชาติเรื่องยาน Perseverance ไปลงดาวอังคารสัปดาห์ที่แล้วและสัปดาห์นี้พึ่งได้รับวิดีโอที่ถ่ายขณะลงจอดครับ

เด็กๆได้ดูคลิปขั้นตอนที่ศิลปินวาดว่าขบวนการจอดเป็นอย่างไร:

และดูวิดีโอที่ยานถ่ายจริงๆ แต่พึ่งส่งข้อมูลกลับมาถึงโลกครับ:

ต่อจากนั้นผมก็เอาไม้ช็อตยุงมาให้เด็กๆดูและเล่นกันครับ เด็กๆต่างก็คุ้นเคยเพราะมีที่บ้านไว้ใช้กำจัดยุงกัน แต่วันนี้เรามาคุยกันว่ามันทำงานอย่างไรและเกี่ยวอะไรกับฟ้าแลบฟ้าร้องฟ้าผ่า

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

ภาพวาดดูทางขอบของไม้ช็อตยุง แสดงว่ายุงเข้าไปอยู่ระหว่างตะแกรงด้านใน (ใส่เครืองหมาย – เอาไว้) และตะแกรงด้านนอก (ใส่เครื่องหมาย +เอาไว้) ปกติระยะห่างระหว่างตะแกรงมากเกินกว่าที่กระแสไฟฟ้าจะวิ่งผ่านอากาศระหว่างตะแกรงในและนอกได้ แต่ถ้ายุงไปพาดตะแกรง หรือไปสัมผัสตะแกรงในหรือนอก จะทำให้ระยะที่กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศน้อยลง ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ วิ่งผ่านยุงทำให้มันตาย

การที่สิ่งมีชีวิตอย่างเราโดนไฟฟ้าแล้วตายเกิดจากสองสาเหตุหลักคือ ถ้ากระแสไฟฟ้ามีปริมาณมากๆไหลผ่านเรา จะเกิดความร้อนสูงและเราก็ไหม้ตาย อีกสาเหตุก็คือกระแสไฟฟ้าไม่มากจนร้อนไหม้ แต่มากพอที่ไปรบกวนการเต้นของหัวใจทำให้หัวใจหยุดเต้นครับ ปกติยุงที่โดนไฟฟ้าจากไม้ช็อตยุงแล้วตายจะมีกลิ่นไหม้ๆด้วยแสดงว่ากระแสไฟฟ้าผ่านมากพอให้เกิดความร้อนสูง นอกจากบางตัวโชคดีแค่สลบเพราะกำลังแบตเตอรี่อ่อนแล้ว

หลักการการทำงานของไม้ช็อตยุงนี้เป็นหลักการเดียวกับปรากฎการณ์ฟ้าแลบ/ฟ้าร้อง/ฟ้าผ่า คือเมฆที่ก่อตัวจากการเคลื่อนไหวของอากาศเยอะๆทำให้เหมือนมีการขัดถูกันระหว่างน้ำและเกล็ดน้ำแข็ง ทำให้เมฆแต่ละส่วนหรือพื้นดินมีประจุเครื่องหมายต่างกันคล้ายๆตะแกรงด้านนอกกับด้านในของไม้ช็อตยุง เมื่อประจุต่างกันมากพอ กระแสไฟฟ้าก็จะสามารถไหลผ่านอากาศได้ ทำให้อากาศร้อนขยายตัวอย่างรวดเร็วทำให้มีแสงสว่าง (จากความร้อน) และเสียงดัง (จากการขยายตัวอย่างรวดเร็ว) ทำให้เราเห็นฟ้าแลบ และได้ยินฟ้าร้อง นอกจากบางทีที่เราอยู่ไกลเกินไปเลยไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องครับ

ต่อจากนั้นผมเอาสายไฟสองเส้นไปต่อกับตะแกรงด้านนอกและตะแกรงด้านในของไม้ช็อตยุง เอาปลายที่เหลือไปหนีบเข็มหมุดสองเล่มที่เอาปลายแหลมไว้ใกล้ๆกัน ที่ระยะประมาณหนึ่งถึงสองมิลลิเมตรจะมีแสงไฟคล้ายๆฟ้าแลบเล็กๆระหว่างปลายเข็มและมีเสียงดังเกิดขึ้น เป็นฟ้าแลบและฟ้าร้องขนาดจิ๋วครับ

เด็กๆได้ทดลองเอาปลายดินสอหรือไส้ดินสอที่ทำด้วยกราไฟต์ไปสมมุติเป็นยุง โดยให้แตะๆตะแกรงด้านหนึ่งหรือเข็มด้านหนึ่ง แล้วให้ระยะถึงตะแกรงหรือเข็มอีกด้านเหลือน้อยๆ ให้กระแสไฟฟ้าวิ่งข้ามอากาศได้ครับ

ผมเคยบันทึกคลิปอธิบายเรื่องพวกนี้ไว้ในอดีตและทดลองวัดระยะห่างระหว่างปลายเข็มไว้ด้วยครับ:

Leave a Reply

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

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