วิทย์ประถม: เล่นมอเตอร์ไฟฟ้าสถิต, ไม้กายสิทธิ์, ดูเครื่องจักรสเตอร์ลิ่ง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมปฐมธรรมครับ วันนี้เป็นกิจกรรมวิทย์ครั้งสุดท้ายของปีการศึกษานี้ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล ได้เล่นมอเตอร์ไฟฟ้าสถิตที่เรียกว่าโคโรนามอเตอร์ เล่นไม้กายสิทธิ์ที่ใช้ไฟฟ้าสถิตทำให้ฟอยล์บางๆลอย เด็กประถมปลายได้เห็นการทำงานของเครื่องจักรสเตอร์ลิ่งด้วยครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน วันนี้คือเสกรถให้หายไปครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

จากนั้นผมก็เอาของเล่นมอเตอร์ไฟฟ้าสถิตหรือโคโรนามอเตอร์มาให้เด็กๆดูและลองเล่น วิธีประดิษฐ์และวิธีเล่นเป็นดังในคลิปนี้ครับ:

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

ของเล่นชิ้นต่อไปคือไม้กายสิทธิ์ ที่ใช้โบกไปมาให้วัตถุเบาๆเคลื่อนไหวหรือลอยได้ ผมอธิบายหลักการทำงานของมันคือข้างในมีมอเตอร์หมุนให้มีการเสียดสีสร้างไฟฟ้าสถิต คือแทนที่เราจะใช้มือถูลูกโป่งยางกับผ้า เราก็ใช้มอเตอร์และสายพานทำการเสียดสีให้ ประจุไฟฟ้าสถิตจะถูกปล่อยออกมาติดกับวัตถุเบาๆ วัตถุมีประจุไฟฟ้าแบบเดียวกับปลายไม้กายสิทธิ์จึงผลักกัน แล้วเคลื่อนไหวลอยไปลอยมาได้

ของเล่นอันนี้เป็นตัวอย่างของสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่า Van de Graaff generator ที่สามารถสร้างประจุไฟฟ้าสถิตที่แรงดันไฟฟ้าสูงๆเป็นพันๆถึงหลายล้านโวลท์ได้ มีตัวอย่างวิธีประดิษฐ์ไม้กายสิทธิ์ที่ DIY Lightning Wand — a Handheld Van De Graaff Generator ครับสำหรับผู้สนใจ สำหรับ Van de Graaff generator อื่นๆลองดูที่นี่นะครับ: Van de Graaff Generator: Hints, Demos, & Activities

พออธิบายการทำงานและสอนว่าเล่นอย่างไร เด็กๆก็ผลัดกันเล่นครับ:

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

เครื่องจักรประเภทนี้จะต้องมีส่วนหนึ่งที่ร้อนกว่าอีกส่วนหนึ่งเพื่อให้ก๊าซได้รับความร้อนจากส่วนที่ร้อนแล้วขยายตัว แล้วไปคายความร้อนที่ส่วนที่เย็นกว่า แล้วก๊าซจะได้หดตัว แล้วก๊าซก็ต้องไปรับความร้อนจากส่วนที่ร้อนใหม่ เป็นวงจรอย่างนี้ไปเรื่อยๆครับ

ดูคลิปอธิบายการทำงานครับ:

เมื่อก่อนตอนยังไม่มีมอเตอร์ไฟฟ้า เจ้าพวกนี้จะเป็นเครื่องจักรทำงานให้คนเช่นเป็นเครื่องสูบน้ำครับ ในปัจจุบันก็มีใช้อยู่เช่นในเรือดำน้ำบางชนิดเพื่อปั่นไฟเข้าแบตเตอรี่สำหรับขับเคลื่อน หรือบางที่ก็ใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์มาป้อนเข้าเจ้าเครื่องนี้ ให้มันหมุนปั่นไฟให้

คลิปการใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์มาป้อนให้จักรกลสเตอร์ลิ่งครับ:

Leave a Reply

Your email address will not be published.

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