วิทย์ประถม: สร้างไฟฟ้าสถิต, รู้จัก Electroscope

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล ได้ฟังเรื่องเล่าเกี่ยวกับไฟฟ้า ประจุไฟฟ้า การดูดผลักของประจุไฟฟ้า การสั่นของประจุไฟฟ้าทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เราใช้ติดต่อสื่อสารกัน (วิทยุ โทรทัศน์ โทรศัพท์มือถือ Wi-fi ไมโครเวฟ) รู้จักการสร้างไฟฟ้าสถิตด้วยการขัดถู และรู้จักเครื่องมือตรวจจับไฟฟ้าสถิตที่เรียกว่า electroscope

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน วันนี้คือเสกคนออกมาจากกล่องครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

จากนั้นผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าของต่างๆมีส่วนประกอบเล็กๆที่เรียกว่าอะตอม ในอะตอมจะมีประจุไฟฟ้าบวกจากโปรตอน และประจุไฟฟ้าลบจากอิเล็คตรอน ประจุที่เป็นบวกจะดึงดูดประจุลบ แต่ประจุบวกจะผลักประจุบวกอันอื่น ประจุลบก็ผลักประจุลบอันอื่น (คือ + + หรือ – – จะผลักกัน แต่ +- จะดูดกัน)

ของที่ประจุวิ่งผ่านไปมาได้ไม่ยากเรียกว่าตัวนำไฟฟ้า ตัวอย่างของตัวนำไฟฟ้าก็เช่นโลหะต่างๆ น้ำเกลือ น้ำกรด น้ำด่าง ของที่ประจุวิ่งผ่านไปมายากๆเรียกว่าฉนวนไฟฟ้า เช่นพลาสติก ยาง กระดาษ ไม้แห้ง อากาศ

วัตถุต่างๆโดยปกติจะมีจำนวนประจุบวกและประจุลบเท่าๆกัน ทำให้มีลักษณะเป็นกลางทางไฟฟ้า ไม่มีประจุลบหรือบวกเกิน

เวลาเราเอาวัตถุต่างชนิดมาแตะกันหรือถูกัน บางทีประจุจะถ่ายเทกันระหว่างวัตถุ พอแยกวัตถุออกจากัน วัตถุแต่ละชิ้นก็จะมีประจุบวกหรือประจุลบเกิน เรียกว่าเกิดไฟฟ้าสถิต

เราสามารถประดิษฐ์เครื่องมือง่ายๆเพื่อตรวจจับและเปรียบเทียบไฟฟ้าสถิตได้ เครื่องมีอนี้เรียกว่าอิเล็กโทรสโคป (Electroscope) หน้าตาและวิธีประดิษฐ์เป็นดังในคลิปครับ:

ผมเคยบันทึกคลิปวิธีประดิษฐ์ไว้ในอดีตโดยใช้ถ้วยที่ใสและเล็กกว่าปัจจุบัน อาจจะเห็นได้ชัดขึ้นครับ:

อิเล็กโทรสโคปทำงานเมื่อมีไฟฟ้าสถิตมาอยู่ใกล้ๆแผ่นอลูมิเนียมด้านบน สมมุติว่ามีไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากประจุลบเกินมาอยู่ใกล้ๆด้านบน ประจุลบจากแผ่นอลูมิเนียมด้านบนก็จะถูกดันให้ลงไปด้านล่าง ประจุลบดันกันลงไปเป็นทอดๆจนไปอยู่ในแผ่นฟอยล์อลูมิเนียมด้านล่างที่ห้อยอยู่ ฟอยล์ทั้งสองแผ่นมีประจุลบเยอะเหมือนกันทั้งคู่จึงผลักกันและแยกออกจากกัน

สำหรับเด็กประถมปลายผมเล่าให้ฟังว่าประจุไฟฟ้าสั่นไปมาด้วยความถี่ต่างๆมันก็จะทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าวิ่งออกมารอบๆ ถ้าเราเอาตัวนำไฟฟ้าเช่นเสาอากาศไปโดนคลื่นเหล่านี้ ประจุไฟฟ้าในตัวนำก็จะสั่นตามคลื่น เราสามารถตรวจจับการสั่นนี้ได้ ทำให้เรามีเทคโนโลยีสื่อสารและสังเกตการณ์ต่างๆครับ

ความรู้เกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผมเคยบันทึกไว้ในลิงก์เหล่านี้ครับ: https://witpoko.com/?p=3891, https://witpoko.com/?p=49, https://witpoko.com/?p=4361

หลังจากเด็กๆรู้จักไฟฟ้าสถิตและอิเล็กโทรสโคปแล้ว เด็กๆก็สร้างไฟฟ้าสถิตโดยการขัดถูสิ่งต่างๆเข้าด้วยกันเช่นหลอดพลาสติกกับผ้าฝ้าย, ลูกโป่งกับผ้า, ลูกโป่งกับผม แล้วไปดูดเม็ดโฟมและอิเล็กโทรสโคปเล่นกันครับ

เวลาก่อนเรียนและเวลาที่เหลือผมให้เด็กๆดูวิดีโอหุ่นยนต์จากบริษัท Boston Dynamics ด้วย เด็กๆตื่นเต้นมากครับ อันนี้เป็นหุ่นยนต์รุ่นแรกๆเมื่อสิบปีที่แล้ว:

อันนี้เป็นรุ่นใหม่ๆปี 2019:

อันนี้เป็นหุ่นยนต์สี่ขา มีแขนจับของ:

อันนี้หุ่นยนต์เต้นระบำกันครับ:

แถมด้วยงานวิจัยหุ่นยนต์ตัวนิ่มด้วยครับ:

One thought on “วิทย์ประถม: สร้างไฟฟ้าสถิต, รู้จัก Electroscope”

Leave a Reply

Your email address will not be published.

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