(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท วิทยาศาสตร์กายภาพ 2

วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ 79 2.3.3 หลักการทำ�งานของมอเตอร์ ความเขา้ ใจคลาดเคล่อื นท่ีอาจเกิดขึ้น ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง 1. ม อเตอร์ไฟฟ้ามีเฉพาะแบบมอเตอร์ 1. ม อ เ ต อ ร์ ไ ฟ ฟ้ า มี ท้ั ง แ บ บ ม อ เ ต อ ร์ ไฟฟา้ กระแสสลับ ไ ฟ ฟ้ า ก ร ะ แ ส ส ลั บ แ ล ะ ม อ เ ต อ ร์ ไฟฟ้ากระแสตรง สง่ิ ทคี่ รตู ้องเตรยี มลว่ งหนา้ 1. วสั ดแุ ละอุปกรณ์สำ�หรับทำ�กิจกรรม 2.4 แนวการจดั การเรียนรู้ ครชู ี้แจงจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ข้อที่ 7 จากหัวขอ้ 2.3 ตามหนังสอื เรยี น ครนู �ำ ภาพเครอ่ื งใช้ไฟฟ้าหรอื อปุ กรณ์ท่มี มี อเตอร์ไฟฟา้ เปน็ สว่ นประกอบ เชน่ พัดลม เครื่องปรับ อากาศ หรอื รถของเลน่ ทม่ี มี อเตอร์ และอภปิ รายรว่ มกบั นกั เรยี นวา่ เราสามารถประยกุ ตใ์ ชค้ วามรเู้ กยี่ ว กับแรงแม่เหล็กที่กระทำ�กับลวดตัวนำ�ที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านเพ่ือใช้ในการ ประดษิ ฐม์ อเตอรไ์ ฟฟา้ ซงึ่ มอเตอรไ์ ฟฟา้ มที งั้ แบบมอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรงและมอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแส สลับ จากน้นั ครูทำ�กิจกรรม 2.4 เพอ่ื ศกึ ษาการท�ำ งานของมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ วิทยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 80 กจิ กรรม 2.4 มอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง จุดประสงค์ สังเกตการหมุนของลวดทองแดงท่ีมกี ระแสไฟฟา้ ผา่ นเมือ่ วางอยูใ่ นสนามแมเ่ หล็ก เพอ่ื อธบิ ายหลกั การท�ำ งานของมอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง เวลาท่ใี ช้ 30 นาที วสั ดุและอุปกรณ์ 1) แบตเตอร่ขี นาด D 1 กอ้ น 1 อัน 2) กระบะสำ�หรับแบตเตอร่ีขนาด D 2 เสน้ 1 อนั 3) เข็มขดั อะลูมิเนียมลดั สายไฟ 1 เสน้ 4) แมเ่ หล็กขัว้ ข้าง 5) ลวดทองแดงอาบนำ�้ ยาเบอร์ 22 ยาว 1 เมตร ข้อเสนอแนะการท�ำ กจิ กรรม 1.   ขูดปลายท้ังสองข้างของขดลวดทองแดงหลังจากพันเป็นวงกลม   โดยขูดเพียงคร่ึงซีก ของปลายลวดและเป็นด้านท่ีตรงกันของทั้งสองปลาย   จึงจะทำ�ให้เกิดแรงแม่เหล็กกระทำ� กบั ลวดทองแดงในทศิ ทางหนง่ึ ทำ�ใหล้ วดทองแดงหมนุ ครบรอบ ถ้าขดู ท้ังสองซกี เมื่อลวด ทองแดงเคลื่อนที่ไปคร่ึงรอบ   จะมีแรงในทิศตรงกันข้าม   ซึ่งจะทำ�ให้ลวดทองแดงหมุนกลับ ไปกลับมา 2.   อาจใชล้ วดหนบี กระดาษหรอื เสน้ ลวดดดั เปน็ เสาแทนเขม็ ขัดอะลมู ิเนยี ม ตัวอยา่ งผลการท�ำ กจิ กรรม ขดลวดหมุนไปในทางหนึ่ง ขดลวดจะหมุนกลบั ทิศเม่ือกลับทิศกระแสไฟฟ้า สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 บทท่ี 2 | แรงในธรรมชาติ 81 แนวคำ�ตอบค�ำ ถามทา้ ยกิจกรรม เมื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด ขดลวดมีการเปล่ียนแปลงอย่างไร เพราะเหตุใดจึง เป็นเชน่ นน้ั แนวค�ำ ตอบ ขดลวดตวั น�ำ จะเกดิ การหมนุ เนอ่ื งจากเกดิ แรงแมเ่ หลก็ กระท�ำ กบั ขดลวด ตวั น�ำ ในแนวการหมนุ ของแกนขดลวดตวั น�ำ เมอ่ื กลับทิศกระแสไฟฟ้า ขดลวดตวั นำ�มกี ารเปลีย่ นแปลงไปอย่างไรเมอื่ เปรียบเทยี บ กับตอนแรก เพราะเหตใุ ดจึงเปน็ เช่นนัน้ แนวคำ�ตอบ ขดลวดตัวนำ�จะเกิดการหมุนกลับทิศ เน่ืองจากเกิดแรงแม่เหล็กในทิศ ตรงขา้ ม ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเกี่ยวกับสาเหตุท่ีทำ�ให้ขดลวดของมอเตอร์หมุนได้ เพ่ือนำ�ไปสู่ข้อ สรุปว่า แกนของมอเตอร์หมุน เน่ืองจากรอบแกนมอเตอร์ท่ีมีขดลวดพันอยู่ และวางอยู่ในสนาม แมเ่ หลก็ ทำ�ให้ขดลวดได้รบั แรงแมเ่ หลก็ กระทำ�เมอ่ื มีกระแสไฟฟา้ ผา่ นเมือ่ หมุนไปไดค้ รงึ่ รอบ และจะ ไมไ่ ดร้ บั แรงกระท�ำ เมอ่ื เคลอ่ื นทไ่ี ปอกี ครง่ึ รอบเนอื่ งจากไมม่ กี ระแสไฟฟา้ ผา่ น จงึ ท�ำ ใหข้ ดลวดและแกน มอเตอรห์ มนุ ได้ตอ่ เนอื่ ง ครูอาจให้นักเรียนทำ�กิจกรรมลองทำ�ดู เพื่อประดิษฐ์มอเตอร์อย่างง่ายด้วยตนเอง จากการสังเกต วิเคราะห์และลงข้อสรุปถึงปัจจัยท่ีทำ�ให้แกนมอเตอร์หรือขดลวดหมุนเร็วขึ้น เช่น จำ�นวน รอบขดลวด ขนาดเสน้ ลวด รัศมีของขดลวด จำ�นวนแทง่ แม่เหล็ก โดยใช้แบตเตอรข่ี นาดเท่าเดมิ ครใู หน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 2.3 ขอ้ 3 โดยอาจมกี ารเฉลยค�ำ ตอบและอภปิ ราย ค�ำ ตอบร่วมกัน แนวการวัดและประเมนิ ผล 1. ความรเู้ กยี่ วกบั แรงแมเ่ หลก็ ทก่ี ระท�ำ ตอ่ อนภุ าคทม่ี ปี ระจไุ ฟฟา้ และลวดตวั น�ำ ทม่ี กี ระแสไฟฟา้ ผา่ นในสนามแมเ่ หลก็ รวมทง้ั หลกั การท�ำ งานของมอเตอร์ จากค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ การสรุป การน�ำ เสนอ ค�ำ ถามทา้ ยบทและแบบทดสอบ 2. ท กั ษะการสงั เกต การคดิ อยา่ งมวี จิ ารณญาณและการลงความเหน็ จากขอ้ มลู จากการอภปิ ราย เก่ยี วกับผลการสังเกตและการสรปุ 3. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความอยากรู้อยากเห็น ความมีเหตุผล และการเห็นคุณค่าทาง วทิ ยาศาสตร์ จากการอภปิ รายรว่ มกนั สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 82 แนวค�ำ ตอบตรวจสอบความเขา้ ใจ 2.3 1. ถ้าอนุภาคมีประจุลบเคลื่อนท่ีเข้าไปในสนามแม่เหล็กแล้วพบว่าทิศการเคลื่อนที่ เบนขน้ึ ถ้าเปลย่ี นจากอนุภาคมปี ระจุลบเปน็ อนุภาคมีประจบุ วก แนวการเคล่ือนที่ จะเปลยี่ นไปหรอื ไม่ อย่างไร แนวค�ำ ตอบ เปลีย่ น โดยอนุภาคมปี ระจุบวกจะเคล่อื นทีใ่ นทศิ ตรงข้ามกับประจุลบ นัน่ คอื มีทิศการเคลอื่ นที่เบนลง 2. ถ า้ มเี สน้ ลวดตวั นำ�สองเสน้ วางขนานกัน แล้วผา่ นกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดท้งั สอง จะ เกิดแรงกระทำ�กับลวดแต่ละเสน้ หรอื ไม่ อยา่ งไร แนวค�ำ ตอบ เกิดแรงกระท�ำ โดยเป็นแรงแมเ่ หล็กกระทำ�ซง่ึ กันและกันระหวา่ งเสน้ ลวดทง้ั สอง 3. เมื่อต่อกระแสไฟฟ้าทำ�ให้แกนมอเตอร์หมุนไปในทิศทางหน่ึง   ถ้ากลับทิศของสนาม แม่เหลก็ ทิศการหมุนของมอเตอร์จะเปลีย่ นไปหรอื ไม่ อยา่ งไร แนวคำ�ตอบ เปลีย่ น โดยการหมุนจะกลับทิศ 2.4 การเหนี่ยวน�ำ แม่เหล็กไฟฟา้ จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธบิ ายอีเอ็มเอฟเหน่ียวน�ำ จากการท่สี นามแมเ่ หลก็ เปลย่ี นแปลงตัดผา่ นลวดตวั น�ำ 2. อธิบายหลกั การท�ำ งานของเคร่อื งกำ�เนิดไฟฟ้า 3. นำ�ความรเู้ ร่ืองการเหนยี่ วนำ�แมเ่ หล็กไฟฟา้ ไปประยกุ ต์ใช้ประโยชน์ได้ แนวการจัดการเรียนรู้ ครนู �ำ เขา้ สบู่ ทเรยี นโดยตง้ั ค�ำ ถามกบั นกั เรยี นวา่ เมอ่ื กระแสไฟฟา้ ท�ำ ใหเ้ กดิ สนามแมเ่ หลก็ ได้ ดงั นนั้ สนามแม่เหล็กจะทำ�ให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้หรือไม่ โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็น อยา่ งอิสระ ไม่คาดหวงั ค�ำ ตอบทีถ่ ูกตอ้ ง สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ 83 2.4.1 ก ารเกดิ อีเอม็ เอฟเหนยี่ วนำ�และกระแสไฟฟ้าเหน่ียวนำ� ความเข้าใจคลาดเคลอื่ นท่ีอาจเกดิ ขึน้ ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง 1. อ เี อม็ เอฟเหนยี่ วน�ำ หรอื แรงเคลอื่ นไฟฟา้ 1. อเี อม็ เอฟเหนย่ี วน�ำ หรอื แรงเคลอ่ื นไฟฟา้ เหนี่ยวนำ� มีหน่วยเช่นเดียวกับแรง คือ เหน่ียวนำ� มีหน่วยเช่นเดียวกับความ นวิ ตัน ต่างศกั ย์ คือ โวลต์ สงิ่ ที่ครตู อ้ งเตรียมล่วงหนา้ 1. วสั ดุและอปุ กรณ์สำ�หรับท�ำ กิจกรรม 2.5 แนวการจดั การเรยี นรู้ ครชู ้ีแจงจดุ ประสงค์การเรียนรู้ขอ้ ท่ี 8 จากหวั ขอ้ 2.4 ตามหนงั สือเรยี น ครทู บทวนความรเู้ กยี่ วกบั การทก่ี ระแสไฟฟา้ ผา่ นลวดตวั น�ำ ท�ำ ใหเ้ กดิ สนามแมเ่ หลก็ จากนน้ั ครทู �ำ กิจกรรม 2.5 เกี่ยวกับการเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ� เพื่อศึกษาการเกิดอีเอ็มเอฟเหน่ียวนำ�และกระแส ไฟฟ้าเหนีย่ วนำ�จากสนามแม่เหลก็ กจิ กรรม 2.5 อีเอม็ เอฟเหน่ยี วน�ำ และกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวน�ำ จดุ ประสงค์ สังเกตการเบนของเข็มแกลแวนอมิเตอร์เพ่ืออธิบายการเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ� ในลวดตวั น�ำ เวลาที่ใช้ 50 นาที วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 1. ขดลวดทองแดงอาบน�้ำ ยา 1 ขด 2. แกลแวนอมิเตอร์ 1 เครื่อง 3. แทง่ แม่เหลก็ 1 แท่ง 4. สายไฟ 2 เสน้ สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2 84 ขอ้ เสนอแนะการทำ�กิจกรรม ในกรณที ี่ไมม่ ีแกลแวนอมิเตอร์ ให้ใชแ้ อมมิเตอร์แทนโดยปรับขีดศนู ยใ์ ห้เบนจากเดิมไปทางขวา พอประมาณ ตัวอย่างผลการท�ำ กิจกรรม เมื่อเคล่ือนแทง่ แมเ่ หลก็ เข้าหาหรอื ออกจากขดลวดทองแดง   จะพบวา่ เข็มของแกลแวนอมเิ ตอร์ เบนไปจากตำ�แหนง่ เดิม และเมอ่ื ให้แท่งแมเ่ หล็กอยนู่ ่งิ แตเ่ คลอื่ นขดลวดทองแดงเขา้ หาหรอื ออก จากแท่งแม่เหลก็    เข็มของแกลแวนอมเิ ตอร์จะเบนไปมาจากต�ำ แหน่งเดิมเช่นกัน แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามท้ายกิจกรรม ขณะแทง่ แมเ่ หลก็ วางนงิ่ ในขดลวดทองแดง เขม็ แกลแวนอมเิ ตอรเ์ ปลยี่ นแปลงอยา่ งไร แนวค�ำ ตอบ เข็มแกลแวนอมิเตอร์ไม่เบน ขณะแท่งแม่เหล็กเคล่ือนที่เข้าหาและออกจากขดลวดทองแดง เข็มแกลแวนอมิเตอร์ เปลีย่ นแปลงอยา่ งไร แนวค�ำ ตอบ เข็มแกลแวนอมิเตอร์เบน โดยเมื่อเคลื่อนแท่งแม่เหล็กออก ทิศการเบน ของเข็มแกลแวนอมเิ ตอรจ์ ะตรงขา้ มกบั เมอ่ื เคลื่อนแทง่ แม่เหล็กเข้า เ ม่ื อ เ ป ลี่ ย น ใ ห้ ข ด ล ว ด ท อ ง แ ด ง เ ค ลื่ อ น ท่ี เ ข้ า ห า แ ล ะ อ อ ก จ า ก แ ท่ ง แ ม่ เ ห ล็ ก เขม็ แกลแวนอมิเตอร์เปลย่ี นแปลงอยา่ งไร แนวค�ำ ตอบ เขม็ แกลแวนอมเิ ตอรเ์ บน โดยเมอื่ เคลอ่ื นขดลวดออก ทศิ การเบนของเขม็ แกลแวนอมิเตอรจ์ ะตรงข้ามกับเม่อื เคลอ่ื นขดลวดเข้า สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี