คู่มือครูวิชาวิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาอาชีพธุรกิจและบริการ

1. ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต พอลเิ มอรแ์ ละผลิตภณั ฑ์ 215 4) พอลไิ วนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride: PVC) มีลักษณะขุ่นทบึ เป็นฉนวน ไฟฟ้าอย่างดี เป็นสารที่ทำาให้ไฟดับจึงไม่ติดไฟ มีลักษณะท้ังที่เป็นของแข็งคงรูปและอ่อนนุ่ม เหนียว มีความแข็งแรงทนทานต่อสภาวะอากาศและส่ิงแวดล้อมปกติ ทนต่อสารเคมีและนำ้า สามารถผสมสีและ แต่งสีได้อย่างหลากหลาย สามารถเตมิ สารเตมิ แตง่ ตา่ งๆ เพือ่ ปรงุ แตง่ สมบัตขิ องผลิตภณั ฑ ์ มสี มบตั ิอ่ืนๆ กว้างขวาง ผลิตภัณฑ์ที่ทำาจากพอลิไวนิลคลอไรด์ เช่น หนังเทียมซึ่งมีความอ่อนนุ่มกว่าหนังแท้ สำาหรับ หมุ้ เบาะเกา้ อห้ี รอื ปโู ตะ๊ เคลอื บกระดาษและผา้ กระเปา๋ ถอื ของสตร ี กระเปา๋ เดนิ ทาง กระเปา๋ สตางค ์ รองเทา้ เข็มขัด หุ้มสายไฟฟ้าและสายเคเบิล หุ้มด้ามเครื่องมือ ท่อน้ำา ท่อร้อยสายไฟฟ้า อ่างนำ้า ประตู หน้าต่าง การใช้งานของ PVC กับผลิตภัณฑ์อาหาร นิยมใช้ทำาฟิล์มยืดสำาหรับห่อเนื้อสัตว์สด เนื้อสัตว์แช่แข็ง ผักและผลไม้สดเนื่องจากความใสและมันวาวทำาให้เห็นผลิตภัณฑ์ได้ดีและอัตราการซึมผ่านของแก๊ส และไอนาำ้ อยใู่ นชว่ งทเ่ี หมาะสม ใช้ทาำ ถาดบรรจอุ าหารแหง้ เชน่ ขนมปังกรอบ คกุ ก้ี ช็อกโกแลต และอน่ื ๆ เพือ่ แบง่ เป็นสดั สว่ นและป้องกนั การแตกหกั ใช้ทำาถาดหรอื กลอ่ งบรรจอุ าหารสด และขวดบรรจุนำา้ มนั พืช (ก) ผลติ ภัณฑ ์ PVC ท่ีใชส้ าำ หรบั อาหาร (ข) ทอ่ พลาสติก PVC (ค) หนังเทยี มหุ้มโซฟา ภาพท ่ี 6.18 ผลติ ภณั ฑจ์ ากพอลิไวนลิ คลอไรด์ 5) พอลไิ วนลิ แอซเี ตต (Polyvinyl Acetate: PVA) มีลักษณะอ่อนนมิ่ มากจนเป็น ของเหลวข้นหนืด สีขุ่นขาว เนื่องจากความอ่อนน่ิมจนมีลักษณะเป็นของเหลวข้นหนืดจึงไม่สามารถ หล่อข้ึนรูปด้วยวิธีแม่พิมพ์ใดๆ ได้ ไม่มีสี ไม่มีกล่ิน และไม่มีรส เม่ือแห้งจะมีความโปร่งใสมากขึ้น มีความแข็งแรงเพ่ิมข้ึน นำาไปใช้งาน เช่น ใช้ทำากาวในรูปของอีมัลชันสำาหรับติดไม้ กระดาษ ผ้า และ หนงั เทยี ม มกั เรยี กกาวชนดิ นวี้ า่ กาวลาเทก็ ซ ์ ใชเ้ ปน็ สารเหนยี วในหมากฝรง่ั ทาำ ส ี และเคลอื บหลอดไฟแฟลช สาำ หรับถ่ายรูปในอดตี (ก) สที าทีม่ ี PVA เปน็ สารเหนียวผสม (ข) กาวลาเทก็ ซ์ (ค) PVA อิมัลชนั ภาพที่ 6.19 ผลติ ภัณฑ์จากพอลไิ วนลิ แอซเี ตต 216 วทิ ยาศาสตร์เพือ่ พัฒนาอาชพี ธรุ กจิ และบรกิ าร 6) พอลสิ ไตรนี (Polystyrene: PS) เป็นพอลิเมอรท์ มี่ คี วามแข็งแตเ่ ปราะ แตกร้าว ได้ง่าย แต่สามารถทำาให้เหนียวข้ึนได้ โดยการเติมยางสังเคราะห์บิวทาไดอีนลงไปซ่ึงเรียกว่า สไตรีน ทนแรงอัดสูง (High Impact Styrene) การใช้สไตรีนเป็นโคพอลิเมอร์เพ่ือปรับปรุงคุณภาพและสมบัติ ของพอลิเมอร์อื่นให้ดีขึ้น เมื่อรวมตัวกับพอลิเมอร์อื่นจะทำาให้มีสมบัติเปลี่ยนไป เช่น มีความเหนียวและ ความแขง็ เพม่ิ ขน้ึ ทนความรอ้ นเพมิ่ ขนึ้ จดุ หลอมเหลวสงู ขน้ึ พอลสิ ไตรนี บรสิ ทุ ธม์ิ ลี กั ษณะใสคลา้ ยกระจก มอี ณุ หภมู หิ ลอมเหลวเปน็ ชว่ งกวา้ ง ทาำ ใหง้ า่ ยตอ่ การหลอ่ ขนึ้ รปู ดว้ ยแมพ่ มิ พ ์ มนี า้ำ หนกั เบา ไมม่ สี ี ไมม่ กี ลนิ่ มคี วามใส ผวิ เรยี บ ใสส่ เี ตมิ แตง่ ไดง้ า่ ย และคงความโปรง่ ใสเชน่ เดมิ ทนทานตอ่ สารเคมที วั่ ไป แตไ่ มท่ นตอ่ สารประกอบไฮโดรคารบ์ อนและตวั ทาำ ละลายอนิ ทรยี ์ เปน็ ฉนวนไฟฟา้ ไมด่ ดู ความชนื้ เกดิ ไฟฟา้ สถติ ไดง้ า่ ย ทำาให้ดดู ฝุน่ ละอองได้ดี การหดตวั สงู เมอ่ื เยน็ ตัวทาำ ใหถ้ อดจากแมพ่ มิ พ์ไดง้ ่าย แต่อาจเสยี รูปไปบา้ ง ไม่ทน ต่อสภาพแวดล้อมภายนอก ผิวเส่ือมสภาพเร็ว ไม่ทนต่อการถูกขีดข่วน ผลิตภัณฑ์ท่ีทำาจากพอลิสไตรีน เช่น จาน ชาม แก้วนำ้า ช้อนส้อมท่ใี ช้แลว้ ทิ้ง กลอ่ งบรรจอุ าหารและผลไม้ ไมบ้ รรทัด อปุ กรณอ์ ิเลก็ ทรอนกิ ส์ ของเล่น ขวดหรือกระปกุ ใสย่ า เฟอร์นเิ จอร์บางอย่าง ช้ินส่วนในต้เู ย็น ฉนวนความร้อน (ก) บรรจุภณั ฑอ์ าหารทที่ าำ จาก PS (ข) โฟมพลาสตกิ (ค) แผน่ ฉนวนทนความร้อน ภาพท่ ี 6.20 ผลติ ภัณฑ์จากพอลิสไตรนี 7) พอลอิ ะครเิ ลต (Polyacrylate) เรยี กทว่ั ไปวา่ อะครลิ กิ เปน็ พลาสตกิ ทมี่ โี ครงสรา้ ง โมเลกลุ มกี งิ่ หรอื แขนงไมแ่ นน่ อน มคี วามโปรง่ ใสมาก แสงผา่ นไดป้ ระมาณรอ้ ยละ 92 จงึ เปน็ วสั ดมุ าตรฐาน ท่ีใช้ผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น เลนส์และฝาครอบไฟท้าย มีความโปร่งใสคล้ายกระจก ทนทานต่อสภาพ ดนิ ฟ้าอากาศ ทนทานต่อสารเคมีหลายประเภท ยกเวน้ ตัวทาำ ละลายบางชนดิ เช่น คลอโรฟอร์ม ใส่สใี ห้มี สีสันได้ตามความต้องการ มีจุดหลอมเหลวตำ่า มีความเหนียว คงรูปดีมาก และทนทานต่อการขีดข่วน รวมตวั กบั พอลิเมอร์ชนิดอื่นได ้ เป็นฉนวนไฟฟา้ ไม่ดดู ความช้นื ผลิตภัณฑ์ที่ทำาจากพอลอิ ะครเิ ลตใชแ้ ทน กระจกท้ังใสและเปน็ สชี า ผลิตภัณฑ์อนื่ ๆ เช่น กลอ่ งพลาสตกิ กระจกกนั ลมสาำ หรบั เรอื เรว็ กระจกบงั ลม สำาหรับหมวกนิรภัย ช้ินส่วนทางอิเล็กทรอนิกส์ เส้นใยนำาแสง (Fiber Optic) กระจกโคมไฟรถยนต์ แผ่นปา้ ย และปา้ ยโฆษณา 150 สดุ ยอดคมู่ ือครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean พอลเิ มอร์และผลติ ภัณฑ์ 217 (ก) แผน่ อะครลิ ิก (ข) การประยกุ ต์ใชง้ านแผ่นอะครลิ กิ (ค) อุโมงคอ์ ะครลิ กิ ภาพท่ ี 6.21 ผลติ ภณั ฑจ์ ากพอลิอะคริลกิ 8) พอลิค�ร์บอเนต (Polycarbonate: PC) เป็นพลาสติกท่ีมีความโปร่งใสและ แข็งมาก ทนตอ่ การขีดข่วนไดด้ ี จึงมักใชท้ ำาผลติ ภัณฑ์แทนแกว้ หรอื กระจก มคี วามใสคล้ายกระจก ผสมสี ไดง้ ่าย มคี วามเหนยี วและยึดเกาะตัวดีมาก ทนความรอ้ นไดส้ งู ไมต่ ิดไฟแตจ่ ะทาำ ให้ไฟดบั ส่วนใหญใ่ ช้ทำา โคมไฟฟ้า กระจก เลนส์ โคมไฟหน้าของรถยนต์ กระจกแว่นตา ภาชนะและขวดพลาสติก ใบพัดเรือ ชน้ิ ส่วนอเิ ลก็ ทรอนิกส์ ฉนวนกันความรอ้ นบนหลงั คา (ก) แผน่ หลงั คาฉนวนกนั ความรอ้ น (ข) แวน่ ตานิรภยั (ค) กระจกเลนสโ์ คมไฟหน้ารถยนต์ ภาพที ่ 6.22 ผลิตภณั ฑจ์ ากพอลคิ ารบ์ อเนต 9) พอลเิ อไมด ์ (Polyamide: PA) หรือไนลอน (Nylon) โดยท่วั ไปเรียกวา่ PA เชน่ PA 6 หรือ PA 6/66 เป็นพอลิเมอร์ที่มีมานาน คนไทยมักรู้จักไนลอนในรูปของเส้ือผ้าและเชือกไนลอน ผลิตภณั ฑ์ไนลอนที่นิยมใชแ้ พรห่ ลายมีหลายชนดิ เช่น ไนลอน 4 ไนลอน 6, 6 ไนลอน 6, 10 ไนลอน 10 และไนลอน 11 มสี ขี าวขนุ่ โปรง่ แสง สามารถผสมกบั สไี ด้ด ี มีความล่นื มนั ทนต่อการกดั กรอ่ นของสารเคม ี สารประกอบไฮโดรคาร์บอน และน้ำามัน ไม่ทนทานต่อกรดแก่ ดูดความชื้นทำาให้เกิดการหดและยืดตัว เปน็ ฉนวนไฟฟา้ ผลติ ภณั ฑจ์ ากไนลอนทพี่ บเหน็ ไดท้ ว่ั ไป เชน่ เครอ่ื งมอื ชา่ ง ฝาครอบไฟฟา้ ภายในรถยนต ์ อุปกรณ์ไฟฟ้า รอกและเชอื ก ราวม่าน อวน แห หว ี เฟืองเกยี ร ์ ลกู ปืนในเครือ่ งจกั รกลทไี่ ม่ตอ้ งใช้นำ้ามัน หลอ่ ลื่น ผา้ ไนลอน และใบพัดเรือ 218 วิทยาศาสตร์เพื่อพฒั นาอาชพี ธรุ กจิ และบรกิ าร (ก) ถงุ นอ่ ง (ข) ตาขา่ ย อวน (ค) เฟอื งเกยี ร์ ภาพที ่ 6.23 ผลติ ภณั ฑ์จากไนลอน 10) พอลิเตตระฟลูออโรเอทลิ นี (Polytetrafluoroethylene: PTFE) เปน็ พลาสตกิ ทม่ี สี มบตั ดิ ใี นดา้ นความทนทานตอ่ การกดั กรอ่ นของสารเคมแี ละทนความรอ้ นไดส้ งู ถงึ 300 องศาเซลเซยี ส จึงทำาให้กระบวนการข้ึนรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต้องใช้ความร้อนสูง และมีความยุ่งยากกว่าพลาสติกชนิดอื่น มีสีขาวขุ่น ค่อนข้างทึบแสง ผิวเป็นมันและลื่นมาก ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี ใชเ้ คลอื บดา้ มเครอ่ื งมอื ชา่ ง เคลอื บภายในหมอ้ และกระทะทาำ ใหไ้ มต่ อ้ งใชน้ า้ำ มนั มกั จะรจู้ กั กนั ในชอ่ื เทฟลอน (Teflon) ซ่ึงเป็นชื่อทางการค้าของสารพอลิเตตระฟลูออโรเอทิลีนท่ีนำามาใช้ในการเคลือบผิวภาชนะ ปรุงอาหาร นอกจากนี้ยังใช้หุ้มสายไฟฟ้า แหวนลูกสูบของเครื่องยนต์ ลูกปืนท่ีใช้ในเคร่ืองจักรกลที่ไม่ ตอ้ งการสารหล่อลืน่ หลอดทดลอง บีกเกอรพ์ ลาสตกิ ท่ใี ช้ในหอ้ งทดลอง (ก) กระทะเคลอื บเทฟลอน (ข) บีกเกอร์พลาสตกิ (ค) ตลับลูกปนื พลาสติก ภาพท่ ี 6.24 ผลติ ภณั ฑจ์ ากพอลเิ ตตระฟลอู อโรเอทลิ นี 11) พอลิฟีนอลฟอร์ม�ลดีไฮด์ (Polyphenol formaldehyde: PF) หรือเบคิไลต์ (Bakelite) เปน็ พลาสติกเทอรม์ อเซตชนดิ แรกท่ีรู้จกั มานาน มีสีนำา้ ตาลคลา้ ยขนมปัง มคี วามแขง็ และอยูต่ ัว แตเ่ ปราะ ทนทานต่อการกดั กรอ่ น เป็นฉนวนไฟฟา้ ทนความร้อนได้สูง 260 องศาเซลเซยี ส ไม่ดูดความช้ืน ผลติ ภณั ฑท์ ที่ าำ จากพอลฟิ นี อลฟอรม์ าลดไี ฮด ์ เชน่ สวติ ชไ์ ฟฟา้ ปลกั๊ ไฟฟา้ ดา้ มจบั ชนดิ ตา่ งๆ มอื จบั ปดิ -เปดิ ประต ู ปลอกหมุ้ คอยลร์ ถยนต ์ แกนคอยลใ์ นเครอ่ื งรบั วทิ ยแุ ละโทรทศั น ์ ลกู บลิ เลยี ด แผงวงจรและอปุ กรณ์ อิเลก็ ทรอนิกส์ กาว สารเคลอื บผวิ ตลอดจนใชเ้ ป็นสารเติมแตง่ ในอุตสาหกรรมยาง สดุ ยอดค่มู อื ครู 151

1. ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษที่ 21 ทักษะชีวิต พอลเิ มอร์และผลติ ภัณฑ์ 219 (ก) สวิตช์ไฟฟ้า (ข) ดา้ มจับปิด-เปิดประตู (ค) ลกู บิลเลียด ภาพท ่ี 6.25 ผลติ ภณั ฑจ์ ากพอลิฟีนอลฟอรม์ าลดีไฮด์ 12) พอลิเมล�มีนฟอร์ม�ลดีไฮด์ (Polymelamine Formaldehyde: PMF) เป็น พอลิเมอรท์ ี่ได้จากปฏกิ ิรยิ าการเกิดพอลิเมอร์แบบควบแนน่ ของเมลามนี กับฟอรม์ าลดีไฮด ์ โครงสร้างเปน็ รา่ งแหหนาแนน่ ทง้ั สามมิตทิ ่ีแข็งแรงคล้ายพอลฟิ ีนอลฟอร์มาลดีไฮด ์ มีสีขุน่ ทบึ มเี นื้อแขง็ มาก ทนทานตอ่ การขีดข่วน เหนียวไมแ่ ตกงา่ ย ผสมสีไดด้ ี ทนทานตอ่ นา้ำ ยาฟอกสี นำา้ มัน ผงซกั ฟอก ไมต่ ิดไฟ ไม่อ่อนตัว เมอ่ื ไดร้ ับความร้อน แต่เมื่อได้รบั ความร้อนสูงๆ จะไหมเ้ กรยี มเปน็ เถ้า มีกล่นิ เหมน็ ฉนุ ของฟอร์มาลดีไฮด ์ เปน็ ฉนวนไฟฟ้า ไมด่ ูดความชน้ื ผลิตภณั ฑ ์ เชน่ จานชาม ถว้ ยกาแฟ เครื่องใชภ้ ายในครวั เคร่ืองประดบั บา้ น เครือ่ งผสมอาหาร สวติ ชไ์ ฟฟ้า ขัว้ ไฟฟา้ กาวในอุตสาหกรรมไม้อดั เคลอื บไม้ ผ้า และกระดาษ (ก) ภาชนะเมลามีน (ข) กาวทีใ่ ชใ้ นอุตสาหกรรมไม้อดั (ค) แผน่ พลาสติกเมลามีน ปิดผิวช้นิ งานไม้อดั ภาพที ่ 6.26 ผลติ ภัณฑจ์ ากพอลเิ มลามีนฟอร์มาลดไี ฮด์ 3.2 ยาง 220 วิทยาศาสตร์เพ่ือพฒั นาอาชีพธรุ กิจและบริการ ยาง (Rubber) เปน็ พอลิเมอรช์ นิดหนึง่ มีสมบตั เิ ด่น คือยืดหยนุ่ ได้ดมี าก เพราะมโี ครงสร้าง nย ามงคีกา่ตั ตตงั้ าแ ตพ ่อ1,ล5ิไ0อ0โ-ซ2พ0,ร0ีน0เ0ก หดิ นจว่ายก มเนออื่ นงอจเามกอสรว่ ์จนาำ ปนรวะนกมอาบกขทอี่มงชียือ่างวธ่า รไรอมโชซาพตรเิ นีปน ็ (Iสsาoรpปrรeะnกeอ: บ(Cไฮ5 โHดร8)คn)า รโดบ์ ยอทน่ี โมเลกลุ ยาวมว้ นขดไปมาเป็นวง เมอื่ นำาไปยดื ออกสามารถยดื ได้โดยไม่หกั ซง่ึ โครงสรา้ งโมเลกลุ ส่วนใหญ่ ท่ไี ม่มขี ัว้ ดงั นนั้ ยางจงึ ละลายได้ดใี นตัวทาำ ละลายท่ีไมม่ ีขัว้ เช่น เบนซนี เฮกเซน จะมีลักษณะเชื่อมโยงเล็กน้อย ทำาให้โซ่โมเลกุลไม่เล่ือนไปทับซ้อนกันเม่ือนำาไปยืด จึงสามารถยืดออก ไดง้ า่ ยและบดิ เป็นเกลยี วได้โดยไมข่ าดออกจากกัน ยางแบง่ ออกเป็น 2 ประเภท ดังน้ี 3.2.1 ย�งธรรมช�ติ (Natural Rubber) เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากต้นยางเรียกว่า พอลิไอโซพรีน (Polyisoprene) ยางพาราที่ใช้อยู่ทั่วไปมีโครงสร้างเป็นซิส–พอลิไอโซพรีน ส่วนยางพารา ท่ีได้จากต้นยางกัตตาจะมีโครงสร้างเป็นทรานส์–พอลิไอโซพรีน ทำาให้ยางพารามีความยืดหยุ่นมากกว่า CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C =C C=C C=C H3C H H3C H H3C H ซสิ -พอลไิ อโซพรีน CH2 H H3C CH2 CH2 H C =C C=C C=C H3C CH2 H2C H H3C CH2 ทรานส-์ พอลไิ อโซพรีน ภาพท ่ี 6.27 ยางพารา ยางธรรมชาตสิ ่วนมากเป็นยางท่ีไดม้ าจากต้นยาง Hevea Brazilliensis Muell.Arg. ซึ่งมีต้นกำาเนิดจากลุ่มแม่นำ้าอเมซอนในทวีปอเมริกาใต้ นำ้ายางสดท่ีกรีดได้จากต้นยางมีลักษณะสีขาวข้น และมีเน้ือยางแห้ง (Dry rubber) ประมาณร้อยละ 30 แขวนลอยอยู่ในน้ำา หากนำาน้ำายางท่ีได้นี้ไปผ่าน กระบวนการปั่นเหวี่ยง (Centrifuge) จนกระท่ังได้นำ้ายางที่มีปริมาณยางแห้งเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 60 เรยี กวา่ น้าำ ยางขน้ (Concentrated Latex) การเตมิ สารแอมโมเนียลงไปจะช่วยรักษาสภาพของนำา้ ยางข้น ให้เก็บไว้ได้นาน น้ำายางข้นจะถูกนำาไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมถุงมือยางและถุงยางอนามัย ยางธรรมชาตมิ สี มบตั ติ า้ นทานตอ่ แรงดึงได้สูง ทนต่อการขัดถ ู ยดื หยุ่นดี และไมล่ ะลายในนำา้ แตม่ ขี ้อด้อย คือยางธรรมชาติจะมีความแข็งและเปราะ ไม่ทนต่อตัวทำาละลายอินทรีย์และนำ้ามันเบนซิน ดังน้ันการ จะนาำ ยางธรรมชาติไปใชป้ ระโยชนจ์ งึ ต้องนำาไปผ่านกระบวนการปรบั ปรงุ คณุ ภาพของยางใหด้ ขี ้นึ กอ่ น กระบวนการปรับปรุงคุณภาพของยางธรรมชาติน้ีทำาได้โดยการผสมยางกับสารเคมี ตา่ งๆ เชน่ กาำ มะถนั ผงเขม่าดาำ และสารตวั เรง่ ตา่ งๆ หลงั จากการบดผสม ยางผสม (Rubber Compound) ที่ได้จะนำาไปขึ้นรูปในแม่พิมพ์ภายใต้ความร้อน ชาร์ล กดู เยียร ์ นักประดิษฐ์ และความดนั กระบวนการนเ้ี รยี กวา่ วลั คาไนเซชนั ชาวอเมรกิ ัน ผ้คู น้ พบการ (Vulcanization) ยางท่ีผ่านการขึ้นรูปน้ีเรียกว่า ปรับสภาพยางให้มีสภาพคงตัว ยางสุกหรือยางคงรูป (Vulcanizate) ซึ่งสมบัติ ในอุณหภูมิต่างๆ และมีความ ของยางคงรูปที่ได้นี้จะเสถียร ไม่เปลี่ยนแปลง ยดื หยนุ่ ไดม้ ากขนึ้ จากปฏกิ ริ ยิ า วลั คาไนเซชัน ใน พ.ศ. 2382 ตามอุณหภมู มิ ากนักและมีสมบตั ิเชิงกลดีขึน้ ภาพที ่ 6.28 ชารล์ กดู เยยี ร์ 152 สดุ ยอดคมู่ อื ครู

A3. ขั้นปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean พอลเิ มอร์และผลิตภณั ฑ์ 221 ยางธรรมชาติถูกนำาไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ มากมาย เช่น ถุงมือยาง ถงุ ยางอนามยั ยางรดั ของ ยางรถบรรทกุ ยางลอ้ เครื่องบนิ ผสมกับยางสงั เคราะหใ์ นการผลิตยางรถยนต ์ ฯลฯ แมว้ า่ ยางธรรมชาติจะมสี มบัติเหมาะสาำ หรบั การผลติ ผลติ ภณั ฑย์ างต่างๆ มากมาย แตย่ างธรรมชาติ กม็ ขี อ้ เสยี คือการเส่ือมสภาพเรว็ ภายใตแ้ สงแดด ออกซิเจน โอโซน และความร้อน เน่อื งจากโมเลกลุ ของ ยางธรรมชาติมีพันธะคู่อยู่มาก ทำาให้ยางมีความไวต่อการทำาปฏิกิริยากับออกซิเจนและโอโซน โดยมี แสงแดดและความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังน้ันในระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์จึงต้องมีการเติมสารเคมี บางชนิด เช่น สารในกลุ่มสารป้องกันการเส่ือมสภาพ (Antidegradant) เพ่ือยืดอายุการใช้งาน ซ่ึงประเทศไทยได้มีการสนับสนุนส่งเสริมให้มีการพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือนวัตกรรมเก่ียวกับยางพารา เพือ่ ช่วยแกป้ ัญหาราคายางพาราตกตำา่ ตัวอยา่ งดงั ภาพท ่ี 6.29 ภาพที ่ 6.29 ผลติ ภณั ฑ์จากยางพารา 222 วทิ ยาศาสตรเ์ พือ่ พัฒนาอาชพี ธรุ กจิ และบริการ 3.2.2 ย�งสังเคร�ะห์ (Synthetic Rubber) เป็นยางท่ีสังเคราะห์ข้ึนเพ่ือเลียนแบบยาง 2) นีโอพรีน (Neoprene) ประกอบด้วยมอนอเมอร์ คือคลอโรบิวทาไดอีน ธรรมชาต ิ ซง่ึ จดั วา่ เปน็ วสั ดยุ ดื หยนุ่ สงั เคราะห ์ (Artificial Elastomer) ชนดิ หนงึ่ ทมี่ สี มบตั พิ เิ ศษ คอื สามารถ (Chlorobutadiene) มีสมบัติสลายตัวได้ยาก ทนต่อความร้อน นำ้ามันเบนซิน และตัวทำาละลายอินทรีย์ เปล่ียนรูปภายใต้ความเค้นได้มากกว่าวัสดุชนิดอ่ืน และสามารถกลับคืนรูปได้เหมือนเดิมโดยไม่เกิดการ อื่นๆ ใชใ้ นการทาำ ถงุ มือ หนา้ กากปอ้ งกันแก๊ส เสยี รปู อยา่ งถาวร ยางสังเคราะหส์ ามารถสงั เคราะห์ไดจ้ ากปฏิกิริยาการเกดิ พอลิเมอร์ของสารตัง้ ต้นทีเ่ ปน็ มอนอเมอร์ ยางสังเคราะห์แต่ละชนิดจะมีการผสมมอนอเมอร์ชนิดเดียวหรือหลายชนิดในสัดส่วนที่ 3) ย�งเอสบอี �ร ์ (SBR) หรอื ย�งสไตรนี บวิ ท�ไดอนี (Styrene Butadiene Rubber) ตา่ งกนั เพอื่ พฒั นาใหไ้ ดย้ างสงั เคราะหท์ มี่ สี มบตั ทิ างกายภาพ ทางกล และทางเคมที แ่ี ตกตา่ งกนั ตามตอ้ งการ เป็นยางสังเคราะห์โคพอลเิ มอร ์ ซ่ึงประกอบดว้ ยมอนอเมอร์ 2 ชนดิ คือสไตรีนร้อยละ 25 และบิวทาไดอนี โดยยางสงั เคราะหท์ ส่ี งั เคราะห์ข้ึนมีอยู่หลายชนิด เชน่ รอ้ ยละ 75 เปน็ ยางสงั เคราะหท์ ท่ี นทานตอ่ การเสยี ดสไี ดด้ ี ใชใ้ นการทาำ พนื้ รองเทา้ สายพาน และยางรถยนต์ 1) พอลิบิวท�ไดอีน (Polybutadiene) ประกอบด้วยโมเลกุลของมอนอเมอร์ 4) ย�งไนไตรล์ (Nitrile Rubber) หรือ NBR หรอื Buna N เปน็ ยางสังเคราะห์ คือบิวทาไดอีน (Butadiene) มีสมบัติยืดหยุ่นมากกว่ายางธรรมชาติ ทนการสึกกร่อนได้ดีกว่า เกิด ท่ีเปน็ โคพอลเิ มอรข์ องอะครโิ ลไนไตรล์และบิวทะไดอนี โดยมีอตั ราส่วนที่ผนั แปรได้หลายชนิด ยางไนไตรล์ ความรอ้ นนอ้ ยกวา่ ยางบวิ ทาไดอนี มสี มบตั พิ เิ ศษ คอื มคี วามตา้ นทานตอ่ การขดั ถสู งู มาก แตม่ คี วามทนตอ่ ใช้เป็นยางกันร่ัวซึมที่แพร่หลายท่ีสุดชนิดหนึ่ง เน่ืองจากมีความทนทานต่อเช้ือเพลิงปิโตรเลียมและ แรงดึงค่อนข้างตำ่า อย่างไรก็ตามการผสมยางชนิดนี้กับยางธรรมชาติและ/ หรือยางเอสบีอาร์จะทาำ ให้ได้ยาง นาำ้ มนั หล่อลนื่ นอกจากนีย้ งั มรี าคาถูก คงรูปทมี่ สี มบัตเิ ชิงกลดขี น้ึ ยางบวิ ทาไดอีนถกู ใช้ในการผลติ ผลิตภณั ฑ์ท่ตี ้องการความทนต่อการสกึ หรอ หรือทนต่อการขัดถูท่ีดี เช่น ยางพ้ืนรองเท้า ยางสายพานลำาเลียง ยางกันกระแทก สายพานส่งกำาลัง 5) ย�งเอบีเอส (ABS) เป็นยางสังเคราะห์ที่เป็นโคพอลิเมอร์ ซึ่งประกอบด้วย (Transmission Belt) มอนอเมอร์ 3 ชนิด คืออะคริโลไนตริล สไตรีน และบิวทาไดอีน เป็นสารท่ีมีสมบัติคล้ายพลาสติก คอื ไมย่ ดื หย่นุ และสามารถทำาเปน็ รปู ทรงต่างๆ ตามแม่แบบได้ ใช้ในการทาำ ผลติ ภณั ฑ์สำาเรจ็ รปู ตา่ งๆ เช่น สว่ นประกอบในห้องโดยสารของรถยนต ์ อปุ กรณเ์ ครอ่ื งใช้ในบ้านและเคร่ืองใชส้ าำ นักงาน ฯลฯ 6) ย�งเอทิลนี โพรพิลีนไดอีน (Ethylene-Propylene diene: EPDM) โดยทว่ั ไป ยางชนิดนี้จะมีเอทิลีนอยู่ร้อยละ 45-85 และปริมาณของไดอีนอยู่ในช่วงร้อยละ 3-11 ไม่ทนต่อนำ้ามัน หรอื สารละลายทไ่ี ม่มีขั้ว แต่ทนต่อการเสือ่ มสภาพจากอากาศ ออกซเิ จน โอโซน แสงแดด และความรอ้ น ไดด้ ี นอกจากน้ยี งั ทนตอ่ การเส่ือมสภาพเน่ืองจากสารเคม ี กรด และเบสได้ดีอกี ด้วย นยิ มใช้ในการผลติ ยางช้ินส่วนรถยนต์ เช่น ยางขอบหน้าต่าง แก้มยางรถยนต์ (Sidewall) ท่อยางของหม้อน้ำารถยนต์ (Radiator Hose) ทอ่ ยางของเครอ่ื งซกั ผา้ ฉนวนหมุ้ สายเคเบลิ และใชผ้ สมกบั พลาสตกิ เพอ่ื ปรบั ปรงุ สมบตั ิ บางประการของพลาสติก เชน่ เพิม่ ความเหนยี วและความทนตอ่ แรงกระแทก นอกจากยางสังเคราะห์แล้ว ปัจจุบันยังมีวิธีการพัฒนายางให้มีสมบัติท่ีดีขึ้นได้ โดยการนำายางธรรมชาติมาผสมกับยางสังเคราะห์ หรือนำายางธรรมชาติมาผสมกับพลาสติกบางประเภท ทาำ ใหส้ ามารถประยุกต์ใช้ยางใหเ้ หมาะสมต่อการใช้งานไดอ้ ย่างมากมาย (ก) สายสง่ นำ้าดบั เพลงิ NBR (ข) ถงั ขยะจากยาง ABS (ค) พื้นรองเทา้ จากยาง BR + SBR ภาพท่ี 6.30 ผลติ ภัณฑจ์ ากยางสงั เคราะห์ สดุ ยอดค่มู ือครู 153

1. ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต พอลเิ มอรแ์ ละผลติ ภณั ฑ์ 223 3.3 เสน้ ใย เส้นใย (Fiber) เป็นพอลิเมอร์ท่ีประกอบด้วยมอนอเมอร์หลายๆ หน่วยมาเรียงต่อกัน จนมีความยาวมาก การจัดเรียงตัวของโมเลกุลในสายพอลิเมอร์มีผลต่อความเหนียวและความแข็งแรง ของเส้นใย หากเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบและมีทิศทางไปในแนวเดียวกันตามความความยาวของเส้นใย จะทำาใหเ้ สน้ ใยน้นั มีความเหนียวและแขง็ แรงมาก เส้นใยสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ 3.3.1 เส้นใยธรรมช�ติ (Natural Fiber) เป็นสิ่งท่ีมนุษย์รู้จักนำามาใช้ประโยชน์กันมา เป็นเวลานาน โดยเส้นใยธรรมชาติต่างๆ เหล่านี้เป็นพอลิเมอร์ท่ีมีอยู่ในพืช สัตว์ และสินแร่ต่างๆ ทเี่ กิดขน้ึ เองตามธรรมชาต ิ เช่น เส้นใยเซลลูโลสทมี่ ีอยใู่ นสว่ นต่างๆ ของพืช เช่น ฝ้าย น่นุ ปอ ปา่ น ลินนิ เสน้ ใยสบั ปะรด เสน้ ใยมะพรา้ ว เส้นใยโปรตีนจากสัตว ์ เช่น ขนแกะ ขนแพะ และเส้นใยไหมซึ่งมาจากรงั ท่หี มุ้ ตัวไหม ส่วนเส้นใยจากสนิ แร่มกั จะได้จากหินเรียกวา่ เส้นใยหิน (Asbestos) ซงึ่ เปน็ เสน้ ใยธรรมชาติ ท่ีแยกจากหินชนิดหน่ึงท่ีมีสีเขียวท่ีเรียกว่า Serpentine หรือ Amphibole Rock มีลักษณะเป็นชั้น ลน่ื เหมอื นสบ ู่ ใยหนิ ทไ่ี ดม้ านนั้ จะถกู นาำ ไปทาำ ความสะอาด แยกประเภทตามความยาวแลว้ จงึ นาำ ไปสง่ ตอ่ ไป ยงั โรงงานสงิ่ ทอ เสน้ ใยหนิ ทจ่ี ะทาำ เปน็ เสน้ ใยผา้ นน้ั จะตอ้ งผสมกบั ใยผา้ ฝา้ ยรอ้ ยละ 5-20 หรอื อาจผสมเรยอน และขนสัตว์ เพื่อปั่นให้เป็นเส้นด้ายและทอเป็นผ้าต่อไป ผ้าที่ผลิตจากใยหินมีสมบัติ คือทนไฟจึงใช้ทำา ผ้าม่านกันไฟ ชุดเส้ือผ้ากันไฟที่ใช้สำาหรับพนักงานดับเพลิง ผ้าฉนวนป้องกันไฟฟ้า ใยหินมีความเหนียว แขง็ แรง ทนความรอ้ นไดส้ ูงในช่วงระยะเวลาสั้นๆ ได้ถงึ 6,000 องศาฟาเรนไฮต ์ และทนตอ่ สารเคมี เส้นใยธรรมชาตินี้มีข้อดี คือนำ้าหนักเบา เป็นฉนวนความร้อนที่ดี ใส่สบาย ปลอดภัย จากพิษสารเคมี และมีความสวยงามเฉพาะตัว แต่ก็มีข้อเสีย คือคุณภาพไม่คงท่ี ไม่ทนความร้อน ดูดความชื้น ไม่ทนต่อสารเคมี ผลิตได้คร้ังละไม่มาก และมีปัญหาเรื่องเช้ือราและจุลินทรีย์ ดังน้ัน นกั วทิ ยาศาสตรจ์ งึ มกี ารพฒั นาเสน้ ใยสงั เคราะหข์ น้ึ เพอื่ นาำ มาใชท้ ดแทนขอ้ ดอ้ ยตา่ งๆ ของเสน้ ใยธรรมชาติ (ก) เส้นใยหิน (ข) ชดุ พนักงานดับเพลิง (ค) แผน่ ฉนวนความร้อน ภาพท ี่ 6.31 ผลติ ภัณฑ์จากใยหนิ 3.3.2 เส้นใยสังเคร�ะห์ (Synthetic fiber) เป็นเส้นใยท่ีสังเคราะห์ข้ึนจากกระบวนการ 224 วทิ ยาศาสตรเ์ พ่ือพฒั นาอาชพี ธุรกจิ และบรกิ าร ทางเคมี ซึ่งมีกระบวนการผลิตคล้ายกับการผลิตพลาสติก คือเร่ิมจากการนำาวัตถุดิบมาสังเคราะห์ เปน็ มอนอเมอร์ จากนน้ั จงึ นำามาผ่านกระบวนการเกดิ พอลิเมอรไ์ ปเปน็ พอลเิ มอร์ โดยมีความแตกตา่ งจาก การผลิตพลาสติก คือเส้นใยสังเคราะห์จะใช้วิธีการฉีดของพอลิเมอร์ที่หลอมเหลวออกมาเป็น เส้นใยที่ยาวต่อเน่ืองกัน เส้นใยสังเคราะห์เป็นพอลิเมอร์ซ่ึงเกิดจากมอนอเมอร์ท่ีแตกต่างกัน 2 ชนิด ทไี่ มม่ พี นั ธะคอู่ ยรู่ ะหวา่ งอะตอมของคารบ์ อน แตเ่ ปน็ มอนอเมอรท์ ม่ี หี มฟู่ งั กช์ นั เชน่ หมไู่ ฮดรอกซลิ (-OH) หมู่คาร์บอกซลิ (-COOH) หรอื หมอู่ ะมิโน (-NH2) โดยการเกดิ พอลเิ มอรข์ องเสน้ ใยสงั เคราะห์จะเกิดจาก ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์แบบควบแน่นทำาให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างมอนอเมอร์ต่างๆ ที่หมู่ฟังก์ชัน ตัวอย่างเชน่ ไนลอน พอลิเอสเทอร ์ โอเลฟินส์ เส้นใยสังเคราะห์เป็นเส้นใยที่มี สมบัติหลายอย่างแตกต่างไปจากเส้นใยรรมชาติ เช่น ทนทานตอ่ สารเคมี ยบั ยาก ไม่ดูดซบั น้ำา ซักง่ายแห้งเรว็ และยังสามารถผลิตเป็นจำานวนมากได้ ทำาให้เส้นใย สังเคราะห์เป็นเส้นใยที่มีความเหมาะสมในการผลิตใน เชงิ อตุ สาหกรรม นอกจากนเี้ สน้ ใยสงั เคราะหย์ งั มขี อ้ ดที ่ี สามารถควบคุมเส้นใยให้มีคุณภาพสม่ำาเสมอเท่าเทียม กัน ซ่ึงต่างจากเส้นใยธรรมชาติท่ีคุณภาพของเส้นใย ภาพที่ 6.32 ผา้ จากเส้นใยสังเคราะห์ อาจมคี วามแตกต่างกันได้ตามแหลง่ ผลิต 3.4 ซิลิโคน ซิลิโคน (Silicone) เป็นพอลิเมอร์อีกชนิดหนึ่งที่เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำาวันมากขึ้น ซึ่งมีลักษณะคล้ายยางสังเคราะห์แต่มีสมบัติที่ดีกว่ายาง เพราะเป็นโมเลกุลที่มีโครงสร้างของสายโซ่หลัก เป็นสารประกอบอนินทรีย์ ประกอบด้วยซิลิคอน (Si) กับออกซิเจน (O) และมีหมู่ข้างเคียงเป็นสารแบบ ควบแนน่ มหี ลายชนดิ แตกตา่ งกนั ไปตามลกั ษณะของมอนอเมอรต์ ง้ั ตน้ ซลิ โิ คนเปน็ สารทสี่ ลายตวั ไดย้ าก มีสมบัติทนต่อความร้อนและสารเคมี ไม่เปียกน้ำา สามารถยึดติดวัตถุได้ดี เป็นฉนวนไฟฟ้า ยากต่อ การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคม ี และไมเ่ กดิ ปฏกิ ริ ยิ ากบั รา่ งกายมนษุ ย ์ ทาำ ใหซ้ ลิ โิ คนถกู นาำ ไปใชป้ ระโยชนใ์ นดา้ นตา่ งๆ มากมาย เชน่ ใชใ้ นการผลติ กาว ตดิ กระป๋องกนั นา้ำ ซมึ สารเคลอื บผวิ สารหล่อล่นื และในทางการแพทย์ นยิ มนำาซลิ โิ คนมาใช้สาำ หรับทำาอวยั วะเทยี ม RR R -Si O-Si-O -Si- O- R R Rn (ก) สูตรโครงสร้างของซิลโิ คน (ข) กาวยางซิลิโคน (ค) อวยั วะเทียมจากซิลโิ คน ภาพท ่ี 6.33 ซิลโิ คนและผลติ ภัณฑ์ 154 สดุ ยอดคู่มอื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันส่ือสารและน�ำเสนอ 5 . ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean พอลเิ มอร์และผลิตภณั ฑ์ 225 4. ผลกระทบจากการใชพ้ อลเิ มอรแ์ ละผลติ ภณั ฑ์ จากการใช้พอลิเมอร์และผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ในด้านต่างๆ ของมนุษย์เพื่อการดำาเนินชีวิตมาเป็น เวลานานทำาให้ปัจจุบันมนุษย์ได้เรียนรู้ถึงความเสียหายท่ีเกิดจากผลกระทบจากการใช้พอลิเมอร์และ ผลิตภัณฑ์ท่ีมีต่อสุขภาพและส่ิงแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างย่ิงปัญหาจากการใช้พลาสติกที่เพ่ิมข้ึนอย่าง รวดเรว็ เนอ่ื งจากพลาสตกิ เปน็ สารทคี่ งทนตอ่ การยอ่ ยสลายของจลุ นิ ทรยี ท์ าำ ใหก้ ารสลายตวั โดยธรรมชาติ เกดิ ข้ึนไดช้ า้ มาก จากการศกึ ษาพบว่าการยอ่ ยสลายพลาสติกชนดิ พอลิเอทลิ นี ต้องใช้เวลามากกวา่ 100 ปี ขยะพลาสตกิ จงึ อาจสง่ ผลกระทบตอ่ การเสอ่ื มโทรมของคณุ ภาพดนิ และการเสอ่ื มคณุ ภาพของนา้ำ นอกจาก น้ันการเผาทำาลายพลาสติกยังก่อให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สพิษอื่นๆ ซ่ึงเป็นสาเหตุของ ภาวะโลกรอ้ น การผลติ และการใชง้ านพลาสตกิ มปี รมิ าณมากขนึ้ ในปจั จบุ นั ในขณะทกี่ ารยอ่ ยสลายพลาสตกิ ตอ้ งใชร้ ะยะเวลายาวนาน จงึ นาำ มาซง่ึ การสะสมปริมาณขยะพลาสติกทเ่ี พ่มิ มากขึน้ อย่างรวดเร็ว พลาสตกิ จงึ กลายเปน็ ปญั หาสาำ คญั ทส่ี ง่ ผลกระทบตอ่ ระบบนเิ วศและชวี ติ ของมนษุ ย ์โดยในดา้ นผลกระทบตอ่ สขุ ภาพ นั้นสถาบันมะเร็งแห่งชาติของไทยได้สรุปสารประกอบในพลาสติกที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพไว้ดังตาราง ที่ 6.1 ตารางท่ี 6.1 สารประกอบในพลาสตกิ ท่เี ปน็ อนั ตรายตอ่ สขุ ภาพ ชนดิ ของพล�สติก ส�รที่เปน็ อันตร�ย คว�มเปน็ พิษ พวี ซี ี พาทาเลท สารน้มี ักจะแสดงพษิ ในลกั ษณะเรื้อรงั เปน็ ผลให้เกดิ อาการตกเลือดในปอด อาการตบั โต พีวีซี ไวนิลคลอไรด์ 1. พิษเฉียบพลนั เชน่ มีอาการวิงเวียน อ่อนเพลยี ง่วง เสยี การทรงตัว การไดย้ นิ และการมองเหน็ ไมช่ ดั เจน 2. พษิ เรือ้ รงั ทำาใหเ้ กิดความผดิ ปกติทางระบบประสาท การทำางานของตบั อาจมีโรคแทรกซ้อน เชน่ ความดนั โลหติ สงู เลือดออกตามบริเวณทางเดินอาหาร นอกจากนยี้ งั มีความเส่ยี งในการเกดิ โรคมะเรง็ ตับ ชนิด Angiosarcroma 226 วิทยาศาสตรเ์ พอ่ื พฒั นาอาชพี ธรุ กิจและบริการ ตารางท่ี 6.1 สารประกอบในพลาสตกิ ที่เป็นอันตรายตอ่ สุขภาพ (ต่อ) ชนิดของพล�สติก ส�รทเ่ี ปน็ อันตร�ย คว�มเป็นพษิ พอลสิ ไตรนี สไตรีน 1. พษิ เฉยี บพลัน เช่น ระคายเคอื งผวิ หนัง หรือ ทางเดินหายใจ 2. พษิ เร้อื รงั ส่งผลกระทบต่อระบบประสาทสว่ นกลาง ทาำ ใหก้ ารเคลอื่ นไหวและการทรงตวั ไมด่ ี ความจาำ เสอื่ ม สมาธสิ ้ัน และเป็นสารก่อกลายพนั ธุ์อาจก่อให้เกิด โรคมะเรง็ พอลคิ ารบ์ อเนต บสิ ฟนี อลเอ 1. พิษเฉยี บพลัน เชน่ มีอาการระคายเคืองของระบบ ทางเดินหายใจ คล่ืนไส้ และปวดศีรษะ 2. พิษเรื้อรังส่งผลต่อระบบฮอรโ์ มนเพศท่ีผดิ ปกติ มีพษิ ต่อตบั และเป็นสารกอ่ กลายพนั ธุ์ เมลามีน ฟอร์มาลดไี ฮด ์ 1. พิษเฉียบพลนั เช่น กอ่ ใหเ้ กดิ การระคายเคอื งของจมูก ทางเดินหายใจส่วนต้น ตา ลำาคอ และอาการ ทางผิวหนงั เช่น ทำาให้เกิดภูมแิ พ้หรือผวิ หนังอักเสบ 2. พษิ เรื้อรังอาจทำาใหเ้ กดิ โรคมะเร็ง ทมี่ า: ศลุ พี ร แสงกระจ่าง (2556) สำาหรับประเทศไทยปัญหาจากขยะพลาสติกได้ติดอันดับปัญหาขยะในทะเลมีมากอยู่ใน อันดับตน้ ๆ ของโลก นัน่ หมายถึงทุกคนตอ้ งรว่ มมอื รว่ มใจแก้ไขและจดั การกับปัญหาเหลา่ น้ ี การจะแกไ้ ข ให้ไดผ้ ลเร็วต้องทำาให้ครบถว้ นในทุกๆ ด้านของการจัดการขยะมูลฝอย โดยยดึ หลกั การ 4R ดังน้ี 1) Reduce เปน็ R ทด่ี ที ส่ี ดุ เพราะเปน็ การลดการเกดิ คอื ลดการใชพ้ ลาสตกิ ทไ่ี มจ่ าำ เปน็ เช่น พลาสตกิ ซีลขวดนา้ำ ฝาแกว้ หลอด 2) Reuse คอื การนาำ กลบั มาใชซ้ าำ้ เพอื่ ใหเ้ กดิ การใชอ้ ยา่ งคมุ้ คา้ เชน่ แกว้ พลาสตกิ หนา สามารถใชซ้ าำ้ ได้ 3) Recycle คอื การหลอมกลบั มาใชใ้ หม ่ เปน็ การนาำ พลาสตกิ ทชี่ ำารุดไม่สามารถใช้ซา้ำ ได้แล้วมาหลอมเพ่ือใช้ใหม่ ซึ่งต้องคัดแยกขยะอย่างมีประสิทธิภาพ ขยะเหล่าน้ีจึงจะเข้าสู่กระบวนการ รีไซเคิลได้ 4) Replace คอื การเปลย่ี นไปใชอ้ ยา่ งอน่ื ทดแทน เชน่ บรรจภุ ณั ฑใ์ ชแ้ ลว้ ทงิ้ ควรเปลยี่ น มาใช้พลาสตกิ ชีวภาพยอ่ ยสลายได้ เช่น แกว้ กลอ่ ง ถงุ ท่ผี ลติ จากพลาสตกิ ชวี ภาพ สุดยอดคูม่ ือครู 155

1 . ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต พอลิเมอร์และผลติ ภณั ฑ์ 227 การรไี ซเคลิ พอลเิ มอรโ์ ดยเฉพาะพลาสตกิ สามารถทาำ ไดเ้ ฉพาะพอลเิ มอรช์ นดิ เทอรม์ อพลาสตกิ ไม่สามารถใช้กับพลาสติกเทอร์มอเซตได้ โดยการนำาพลาสติกมาหลอมแล้วข้ึนรูปใหม่ ซ่ึงอาจส่งผล ให้ประสิทธิภาพของพลาสติกที่ได้ลดลง ซึ่งอาจเกิดการสลายตัวของสายโซ่เนื่องจากความร้อนใน กระบวนการข้ึนรูป หรือได้ช้ินงานท่ีสีไม่สดใสเนื่องจากไม่สามารถแยกสีท่ีผสมกับพลาสติกในการขึ้นรูป คร้ังแรกออกได้หมด สิ่งที่สำาคัญของการรีไซเคิล คือต้องนำาพลาสติกมาทำาการคัดแยกก่อน เน่ืองจาก พลาสติกส่วนใหญ่จะไม่สามารถผสมเป็นเนื้อเดียวกันได้ หากหลอมรวมกันแล้วขึ้นรูปจะทำาให้ ชนิ้ งานที่ไดม้ คี ณุ ภาพตำา่ โดยพลาสติกที่ใชม้ ากและแพรห่ ลายในปัจจบุ ันแบง่ ออกได้ 7 ชนดิ ตามทสี่ มาคม อตุ สาหกรรมพลาสตกิ ประเทศสหรัฐอเมริกา (The Society of The Plastics Industry: SPI) ไดก้ ำาหนด ประเภทของพลาสติกตามชนิดของพลาสติกท่ีใช้ทำาผลิตภัณฑ์นั้นๆ ในประเทศไทยผลิตภัณฑ์ที่ทำาจาก พลาสติกต้องมีสัญลักษณ์ท่ีบอกชนิดของพลาสติกน้ันๆ ด้วยเช่นกัน โดยการกำาหนดจะระบุเป็นตัวเลข 1-7 ภายในลกู ศรสามเหล่ยี มสามตัววง่ิ ตามกนั และใส่สัญลักษณ์ระบชุ นดิ ของพลาสตกิ ดว้ ยดังน้ี ภาพท ่ี 6.34 สญั ลักษณ์มาตรฐานสาำ หรบั พลาสตกิ เพ่ือการรีไซเคิล โดยแต่ละหมายเลขมคี วามหมายถึงชนดิ ของพลาสตกิ ดงั นี้ 1) พอลเิ อทลิ นี เทเรฟท�เลต (Polyethylene Terephthalate: PET) สามารถนาำ กลบั มารีไซเคิลเปน็ เส้นใยพอลิเอสเทอร์สำาหรบั ทำาเสอ้ื กนั หนาว พรม ใยสังเคราะหส์ าำ หรบั บรรจเุ ป็นไส้หมอน 2) พอลเิ อทลิ นี คว�มหน�แนน่ สงู (High Density Polyethylene: HDPE) สามารถ นาำ กลับมารีไซเคลิ เป็นแทง่ ไม้เทยี ม ขวดใสน่ าำ้ ยาซักผ้า ฝาขวดนา้ำ อดั ลม ถังขยะ เครือ่ งเลน่ ในสนามเดก็ เล่น 3) พอลิไวนิลคลอไรด์ (Polyvinyl Chloride: PVC) สามารถนำากลับมารีไซเคิล เปน็ ท่อน้ำาเพอื่ การเกษตร เฟอร์นเิ จอร ์ มา้ น่งั พลาสตกิ หรอื ผลติ ภณั ฑอ์ น่ื ทไ่ี มส่ มั ผัสกบั อาหาร 4) พอลิเอทลิ นี คว�มหน�แนน่ ต่�ำ (Low Density Polyethylene: LDPE) สามารถ นาำ กลับมารไี ซเคิลเปน็ ถุงดำา ถงั ขยะ 5) พอลิโพรพิลีน (Polypropylene: PP) สามารถนำากลับมารีไซเคิลเป็นกล่อง แบตเตอร่ี กรวยนา้ำ มัน กันชนรถยนต์ พรม 6) พอลสิ ไตรนี (Polystyrene: PS) สามารถนาำ กลบั มารไี ซเคลิ เปน็ ไมแ้ ขวนเสอ้ื กลอ่ ง วดิ โี อ ตุก๊ ตาเดก็ เลน่ ถาดใส่อาหาร 7) พล�สติกอ่ืนๆ (Other) พลาสติกนี้ไม่ใช่พลาสติกชนิดใดชนิดหน่ึงใน 6 ชนิดที่ กล่าวมา เปน็ พลาสตกิ ท่นี ำามาหลอมใหมไ่ ด้ เช่น พอลิคาร์บอเนต (Polycarbonate: PC) หรือพอลเิ มทิล เมทาครเิ ลต (PMMA) 228 วทิ ยาศาสตร์เพื่อพัฒนาอาชพี ธุรกิจและบรกิ าร 5. พลาสติกชีวภาพ 5.1 ความสาำ คญั และความหมายของพลาสตกิ ชวี ภาพ จากปัญหาเร่ืองของพลาสติกกับสิ่งแวดล้อม ทำาให้ประเทศต่างๆ ท่ัวโลกเริ่มหันมาให้ ความสนใจกับการจัดการขยะพลาสติกมากข้ึน หลายประเทศได้ประกาศยกเลิกการนำาเข้าขยะพลาสติก ที่มีความปนเปื้อนสูงทำาให้ประเทศผู้ส่งออกพลาสติกต้องหาวิธีการจัดการกับขยะพลาสติกให้ได้ตาม มาตรฐานหรอื อาจจะตอ้ งหาตลาดใหมเ่ พอื่ รองรบั ขยะพลาสตกิ ทม่ี มี ากในปจั จบุ นั ดว้ ยเหตนุ กี้ ารหามาตรการ ปอ้ งกันการเกดิ ขยะพลาสติก พรอ้ มทัง้ การแสวงหาวตั ถุดบิ ทางเลอื กแทนการผลิตพลาสติกใหม ่ (Virgin Plastic) จงึ กลายเปน็ 2 มาตรการหลกั ทมี่ คี วามสาำ คญั เพอื่ ลดปรมิ าณขยะพลาสตกิ และเสรมิ สรา้ งศกั ยภาพ ในการแขง่ ขันของอุตสาหกรรมพลาสติก ท้ังน้ีเพราะผลกระทบต่อสุขภาพและส่ิงแวดล้อมที่เกิดจากขยะพลาสติก ซ่ึงส่วนมากเป็น พลาสตกิ ประเภทใชค้ รง้ั เดยี ว (Single-use Plastic) ทน่ี ยิ มใชก้ นั มากในปจั จบุ นั เชน่ ถงุ พลาสตกิ จานและ แกว้ พลาสติก ช้อนสอ้ มพลาสติก และหลอดเคร่อื งดม่ื โดยพลาสติกเหล่าน้ีสว่ นใหญ่ผลิตจากปโิ ตรเลยี ม และมักกลายเป็นขยะในทะเล (Marine Litter) บางส่วนอาจแตกสลายเป็นเศษพลาสติกช้ินเล็กๆ ซึ่งมี ขนาดเลก็ กว่า 5 มิลลิเมตร หรอื ไมโครพลาสตกิ (Microplastic) ซง่ึ จะปนเปอื้ นอยู่ในนำ้าและอากาศ และ ส่งผลกระทบต่อสุขภาพหากเข้าสู่ร่างกาย เพื่อตอบสนองความต้องการใช้พลาสติก โดยเฉพาะพลาสติก ประเภทบรรจุภัณฑ์ท่ีมีความต้องการมากที่สุดถึงกว่าร้อยละ 40 จึงมีการผลักดันนวัตกรรมท่ีใช้วัตถุดิบ ทางเลอื กมากขึ้น เชน่ พลาสตกิ ชีวภาพ (Bioplastic) หรอื พลาสติกรีไซเคิล (Recycled Plastic) ที่ปจั จุบนั ถูกนาำ มาใช้ในการผลติ ถงุ และขวดพลาสตกิ เพมิ่ ขึน้ ด้วย พลาสติกชวี ภาพ (Bioplastic) หรอื พลาสตกิ ชวี ภาพยอ่ ยสลายได้ (Biodegradable Plastic) หมายถงึ พลาสตกิ ทผ่ี ลติ ขนึ้ จากวสั ดธุ รรมชาตสิ ว่ นใหญเ่ ปน็ พชื สามารถยอ่ ยสลายไดใ้ นธรรมชาต ิ ชว่ ยลด ปัญหามลพิษในสิ่งแวดล้อม วัสดุธรรมชาติที่สามารถนำามาผลิตเป็นพลาสติกชีวภาพมีหลายชนิด เช่น เซลลโู ลส คอลลาเจน เคซนี พอลเิ อสเทอร ์ แปง้ โปรตนี จากถว่ั และขา้ วโพด ฯลฯ และในบรรดาวสั ดธุ รรมชาติ ทง้ั หลาย แปง้ นบั วา่ เหมาะสมทสี่ ดุ เพราะมจี าำ นวนมากและราคาถกู เนอ่ื งจากสามารถหาไดจ้ ากพชื ชนดิ ตา่ งๆ เชน่ ข้าวโพด ข้าวสาล ี มนั ฝรง่ั มนั เทศ มันสาำ ปะหลัง พลาสตกิ ชวี ภาพทผ่ี ลิตจากแป้งโดยตรงจะมขี ีดจาำ กัด เพราะจะเกดิ การพองตวั และเสยี รปู ร่าง เม่ือได้รับความชื้น จึงได้มีการใช้เช้ือจุลินทรีย์เข้าไปย่อยสลายแป้ง แล้วเปลี่ยนแป้งให้กลายเป็น มอนอเมอรท์ ี่เรยี กว่า กรดแลกตกิ (Lactic Acid) จากนัน้ นาำ ไปผ่านกระบวนการการเกดิ พอลเิ มอร์ทาำ ให้ กรดแลคติกเชอ่ื มกันเป็นสายยาวทเ่ี รยี กวา่ พอลิเมอร์ 156 สดุ ยอดคู่มอื ครู

A3. ขั้นปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นสื่อสารและน�ำเสนอ 5 . ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean พอลิเมอร์และผลิตภณั ฑ์ 229 5.2 ประเภทของพลาสตกิ ย่อยสลายได้ พลาสติกที่ถูกย่อยสลายได้ทางชีวภาพถูกจำาแนกออกเป็น 4 ประเภท โดยใช้หลักเกณฑ์การ จาำ แนกจากกระบวนการสงั เคราะหแ์ ละแหลง่ ของวตั ถดุ บิ ทน่ี าำ มาใชใ้ นกระบวนการผลติ ทแี่ ตกตา่ งกนั ดงั นี้ 1) พอลิเมอร์ท่ีได้ม�จ�กวัตถุดิบที่เป็นมวลชีวภ�พ (Biomass) ได้แก่ วัตถุดิบที่เป็น พอลแิ ซก็ คาไรดท์ ไ่ี ดจ้ ากแปง้ ขา้ วสาล ี แปง้ มนั ฝรงั่ แปง้ ขา้ วโพด หรอื วตั ถดุ บิ ทเี่ ปน็ ผลติ ภณั ฑล์ กิ โนเซลลโู ลส เช่น ฟาง ไม ้ นอกจากนนั้ ยงั รวมไปถงึ วตั ถดุ บิ ในกล่มุ ของไคโตซานและไคติน ซงึ่ เม่อื นาำ มาละลายในกรด อนิ ทรยี จ์ ะมลี กั ษณะเปน็ สารละลายเหนยี วใสคลา้ ยวนุ้ และสามารถนาำ มาขนึ้ รปู เปน็ พลาสตกิ ได ้ หรอื วตั ถดุ บิ ในกลุ่มคอลลาเจนและเจลาตินที่สกัดได้จากโปรตีนพืชและสัตว์ก็สามารถนำามาข้ึนรูปเป็นพลาสติกได้ เช่นกัน 2) พอลิเมอร์ท่ไี ดม้ �จ�กก�รผลิตจ�กจุลนิ ทรยี ์ ไดแ้ ก่ พอลิเมอรใ์ นกลุ่มพอลิไฮดรอก- ซอี ลั คาโนเอท (Polyhydroxyalkanoates: PHAs) วตั ถดุ บิ ทใี่ ชใ้ นการผลติ PHAs คอื ขา้ วโพด มนั สาำ ปะหลงั และอ้อย โดยกระบวนการผลติ จะเร่มิ จากย่อยแปง้ ใหเ้ ปน็ นาำ้ ตาลดว้ ยเชอื้ Escherichia Coli หรืออโี คไล ซึ่งสามารถเปลี่ยนโครงสร้างทางเคมีของนำ้าตาลให้เป็น PHAs ที่มีสมบัติในการข้ึนรูปเป็นฟิล์ม การฉีด และเป่าให้ได้เป็นผลิตภัณฑ์หลากหลายแบบ นอกจากน้ียังมีพอลิเมอร์ชนิดพอลิไฮดรอกซีบิวทิเรต (Polyhydroxybutyrate: PHB) และพอลไิ ฮดรอกซบี วิ ทเิ รตโคไฮดรอกซวี าลเี รต (Polyhydroxybutyrate- co-hydroxyvalerate: PHBV) อย่ใู นกลุ่มนี้ดว้ ย 3) พอลเิ มอรท์ ส่ี งั เคร�ะห์ แสงอาทิตย์ แปง้ แลกกรดตกิ ขึ้นจ�กกระบวนก�รท�งเคมี ท่ีใช้วัตถุดิบ ขา้ วโพด แพลกอตลกิิ ที่เป็นมอนอเมอร์ที่ได้จากผลิตภัณฑ์ทาง การเกษตร เช่น ข้าวโพด มนั สำาปะหลัง ออ้ ย การสงั เคราะห์ ผลิตภPLณั Aฑจ์ าก โดยเมื่อผ่านกระบวนการทางเทคโนโลยี ดว้ ยแสง CO2 และน้าำ ชวี ภาพแลว้ จะเปลยี่ นแปง้ ทไี่ ดจ้ ากวตั ถดุ บิ ไป การยอ่ ยสลาย กแารลยะ่อกยารสเลผาาย เป็นนำ้าตาล และเปล่ียนน้ำาตาลไปเป็นกรด ในดิน แลกตกิ (Lactic Acid) และนำากรดแลกตกิ ท่ีได้มาเชื่อมต่อเป็นพอลิเมอร์สายยาว คือ ภาพท ่ี 6.35 กระบวนการผลติ พลาสตกิ ชวี ภาพ PLA พอลแิ ลกตกิ (Polylactic Acid: PLA) 4) พอลเิ มอรท์ ส่ี งั เคร�ะหข์ นึ้ จ�กมอนอเมอรห์ รอื พอลเิ มอรจ์ �กอตุ ส�หกรรมปโิ ตรเคม ี ซึ่งแบง่ ออกเป็น 2 กลมุ่ หลัก คอื กล่มุ ท่มี ีโครงสรา้ งเป็นโซ่ตรง เชน่ พอลบิ วิ ทิลีนซัคซิเนต (Polybutylene Succinate: PBS) ที่ไดจ้ ากมอนอเมอร ์ คอื กรดซัคซนิ ิคและ 1, 4–บิวเทนไดออล และกลุ่มทมี่ ีโครงสรา้ ง เปน็ อะโรมาตกิ เชน่ พอลบิ วิ ทลิ นี อะดเิ พท-โค-เทเรฟทาเลต (Polybutylene Adipate-co-terephthalate: PBAT) 230 วิทยาศาสตรเ์ พอื่ พฒั นาอาชีพธุรกจิ และบริการ จากการจำาแนกประเภทตามที่กล่าวมาข้างต้นจะสังเกตเห็นได้ว่าพลาสติกที่ถูกย่อยสลายได้ ทางชวี ภาพเฉพาะประเภทท ี่ 4 เทา่ นน้ั ทไ่ี มไ่ ดส้ งั เคราะหข์ น้ึ จากวตั ถดุ บิ ทเี่ ปน็ ทรพั ยากรธรรมชาตทิ ส่ี ามารถ สรา้ งทดแทนใหมไ่ ด ้ (Renewable Resource) แตท่ งั้ 4 ประเภท สามารถถกู ยอ่ ยสลายไดภ้ ายใตก้ ระบวนการ ย่อยสลายทางชีวภาพ ซึ่งหากแบ่งประเภทของพลาสติกย่อยสลายได้ตามลักษณะการย่อยสลายสามารถ แบง่ ออกได้เปน็ 5 ประเภท ไดแ้ ก่ 1) ก�รยอ่ ยสล�ยไดโ้ ดยแสง (Photodegradation) การยอ่ ยสลายไดโ้ ดยแสงมกั เกดิ จากการเตมิ สารเตมิ แตง่ ทมี่ คี วามวอ่ งไวตอ่ แสงลงในพลาสตกิ หรอื สงั เคราะหโ์ คพอลเิ มอรใ์ หม้ หี มฟู่ งั กช์ นั หรือพันธะเคมีที่ไม่แข็งแรง แตกหักง่าย ภายใต้รังสีอัลตราไวโอเลตหรือรังสียูวี การสลายดว้ ยเอนไซม์ การสนั ดาป (UV) แต่การย่อยสลายน้ีจะไม่เกิดขึ้น เอนไซม์ ภายในบ่อฝังกลบขยะ หรือสภาวะ CO2 แวดล้อมอื่นที่มืด หรือแม้กระท่ังชิ้น H2O พลาสติกท่ีมีการทาด้วยหมึกที่หนามาก แบคทเี รยี บนพื้นผิว เน่ืองจากพลาสติกจะไม่ได้ พลาสติกชีวภาพ กลมุ่ โมเลกลุ พลาสติก สัมผัสกับรงั สยี ูวีโดยตรง 2) ก � ร ย่ อ ย ส ล � ย ภาพท ี่ 6.36 กระบวนการยอ่ ยสลายพลาสติกชวี ภาพ ท�งกล (Mechanical Degradation) โดยการให้แรงกระทำาแก่ช้ินพลาสติกทำาให้ช้ินส่วนพลาสติก แตกออกเป็นชิ้น ซ่งึ เปน็ วธิ กี ารทใี่ ชโ้ ดยท่วั ไปในการทาำ ให้พลาสตกิ แตกเป็นชิ้นเล็กๆ 3) ก�รยอ่ ยสล�ยผ�่ นปฏกิ ริ ยิ �ออกซเิ ดชนั (Oxidative Degradation) เปน็ ปฏกิ ริ ยิ า การเตมิ ออกซเิ จนลงในโมเลกลุ ของพอลเิ มอรซ์ ง่ึ สามารถเกดิ ขนึ้ ไดเ้ องในธรรมชาตอิ ยา่ งชา้ ๆ โดยมอี อกซเิ จน และความร้อนหรือแสงยูวี หรือแรงทางกลเป็นปัจจัยสำาคัญ ด้วยเทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับการวิจัย และพัฒนาขึ้นในปัจจุบันทำาให้พอลิโอเลฟินล์เกิดการย่อยสลายผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันกับออกซิเจนได้ เร็วข้ึนภายในช่วงเวลาที่กำาหนด โดยการเติมสารเติมแต่งที่เป็นเกลือของโลหะแทรนซิชัน ซึ่งทำาหน้าท่ี เรง่ การแตกตวั ทำาใหส้ ายโซพ่ อลิเมอร์เกดิ การแตกหกั และสูญเสยี สมบัติเชิงกลรวดเร็วยง่ิ ขึ้น 4) ก�รยอ่ ยสล�ยผ�่ นปฏกิ ริ ยิ �ไฮโดรไลซสิ (Hydrolytic Degradation) การย่อยสลายของพอลิเมอร์ ที่มีหมู่เอสเทอร์หรือเอไมด์ เช่น แป้ง พอลิเอสเทอร์ พอลิแอนไฮไดรด์ พอลิคาร์บอเนต และพอลิยูรีเทน ผ่าน ปฏิกริ ิยากอ่ ใหเ้ กิดการแตกหักของสายโซ่พอลเิ มอร์ ปฏิกริ ยิ า ไฮโดรไลซิสท่ีเกิดข้ึนโดยท่ัวไปแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ประเภทท่ีใชต้ ัวเรง่ (Catalytic Hydrolysis) และไมใ่ ชต้ วั เร่ง (Non-catalytic Hydrolysis) ภาพท ี่ 6.37 เฝือกอ่อนยอ่ ยสลายได้ สดุ ยอดค่มู อื ครู 157

1 . ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษที่ 21 ทักษะชีวิต พอลเิ มอรแ์ ละผลติ ภัณฑ์ 231 5) ก�รย่อยสล�ยท�งชีวภ�พ (Biodegradation) เป็นกระบวนการย่อยสลายที่ เกิดขึ้นจากกิจกรรมของจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย รา ยีสต์ แอคติโนมัยซิส กระบวนการย่อยสลายทาง ชีวภาพนำาไปสู่การหมุนเวียนของคาร์บอน และหากมี การย่อยสลายต่อไปได้อย่างสมบูรณ์จะได้ผลผลิต สุดท้ายเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด ์ นา้ำ สารประกอบ อนินทรยี ์ และมวลชีวภาพ ภาพที่ 6.38 ภาชนะย่อยสลายได้ 5.3 การใชป้ ระโยชนข์ องพลาสตกิ ชีวภาพ ปัจจุบันมีการนำาพลาสติกชีวภาพไปใช้ประโยชน์ในหลายๆ ด้าน โดยมุ่งไปท่ีประโยชน์ 3 ดา้ นหลกั ดว้ ยกัน ได้แก่ 5.3.1 ด้�นก�รแพทย์ โดยการนำาพลาสติกชีวภาพมาผลิตเป็นวัสดุทางการแพทย์ เช่น ผวิ หนงั เทยี ม ไหมละลาย อปุ กรณป์ ระเภทสกร ู และแผน่ ดามกระดกู ทฝี่ งั อยใู่ นรา่ งกายทสี่ ามารถยอ่ ยสลาย ไดเ้ อง 5.3.2 ด�้ นก�รเกษตร นยิ มนาำ มาผลติ เปน็ แผน่ ฟลิ ม์ สาำ หรบั คลมุ ดนิ และวสั ดสุ าำ หรบั การเกษตร เชน่ แผ่นฟิลม์ ปอ้ งกันการเตบิ โตของวชั พชื และรักษาความช้ืนในดิน ถุงหรือกระถางสาำ หรับเพาะต้นกลา้ 5.3.3 ด�้ นบรรจภุ ัณฑ์เพอ่ื ก�รบรโิ ภค เชน่ สารเคลือบกระดาษสาำ หรบั หอ่ อาหาร หรอื แกว้ นาำ้ ชนดิ ใชแ้ ลว้ ทง้ิ ถงุ สาำ หรบั ใสข่ อง ถว้ ยหรอื ถาดยอ่ ยสลายไดส้ าำ หรบั บรรจอุ าหารสาำ เรจ็ รปู และอาหารจานดว่ น ฟิลม์ และถงุ พลาสตกิ ยอ่ ยสลายได้ทางชีวภาพสำาหรบั ใชใ้ ส่ขยะเศษอาหาร โฟมเม็ดกนั กระแทก สรปุ 232 วทิ ยาศาสตรเ์ พอื่ พฒั นาอาชพี ธุรกจิ และบริการ พอลเิ มอร ์ คอื สารประกอบทมี่ โี มเลกลุ ขนาดใหญแ่ ละมนี าำ้ หนกั โมเลกลุ มาก ประกอบดว้ ยหนว่ ยเลก็ ๆ ผลิตภณั ฑจ์ ากพอลิเมอร์ทีส่ ำาคัญท่ีใช้กนั มากในชวี ิตประจาำ วนั เชน่ พลาสติก ยาง เสน้ ใย ซลิ โิ คน ของสารทเี่ หมือนกนั หรอื ตา่ งกันมาเชื่อมตอ่ กนั ด้วยพนั ธะโคเวเลนต ์ ซึง่ หน่วยเล็กๆ ของสารในพอลเิ มอร์ โดยพลาสติกแบ่งออกเป็นเทอร์มอพลาสติกและพลาสติกเทอร์มอเซต ซ่ึงกรรมวิธีการขึ้นรูปพลาสติก น้นั เรียกวา่ มอนอเมอร์ มีทง้ั แบบฉดี เข้าแม่แบบ การอัดรีด การขน้ึ รูปด้วยแม่พิมพร์ อ้ น และการหล่อแบบ ซึ่งผลติ ภัณฑ์พลาสติก ประเภทของพอลิเมอร์หากแบ่งตามแหล่งที่มาจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือพอลิเมอร์ธรรมชาติ ทสี่ ำาคัญ เชน่ พอลิเอทลิ ีน พอลเิ อทลิ นี เทเรฟทาเลต พอลิโพรพิลนี พอลิไวนิลคลอไรด์ เชน่ โปรตีน แปง้ เซลลูโลส ยางธรรมชาต ิ เสน้ ใยธรรมชาต ิ และพอลิเมอร์สังเคราะห ์ เช่น พลาสตกิ ไนลอน ผลกระทบจากการใช้พอลิเมอร์และผลิตภัณฑ์ส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ซลิ โิ คน หากแบ่งตามโครงสรา้ งโมเลกุลจะแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คอื พอลเิ มอร์แบบเส้น พอลิเมอร์แบบ ต่างๆ มากมาย ซึ่งเป็นผลจากสมบัติของพลาติกท่ีมีการย่อยสลายได้ยาก ดังน้ันรัฐบาลจึงมีนโยบาย กง่ิ และพอลเิ มอรแ์ บบรา่ งแห และหากแบง่ ตามชนดิ ของหนว่ ยทซ่ี า้ำ กนั ในโมเลกลุ จะแบง่ ออกเปน็ 2 ประเภท ทจี่ ะแกป้ ญั หาเรอ่ื งขยะพลาสตกิ โดยใชห้ ลกั 4R ไดแ้ ก ่ Reduce Reuse Recycle และ Replace โดยเฉพาะ คือฮอมอพอลิเมอรแ์ ละโคพอลเิ มอร์ หลักการรีไซเคิลพลาสติกน้นั ไดม้ กี ารกำาหนดสญั ลักษณเ์ พ่ือจำาแนกประเภทของพลาสติกที่สามารถนำามา การสังเคราะห์พอลิเมอร์โดยปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์สามารถสังเคราะห์ได้ 2 วิธี คือปฏิกิริยา รีไซเคิลไว้เป็น 7 ประเภท และอีกทางเลือกหนึ่งสำาหรับการลดปัญหาขยะพลาสติก คือการใช้พลาสติก การเกดิ พอลเิ มอร์แบบเตมิ และปฏิกิรยิ าการเกิดพอลิเมอร์แบบควบแน่น ชีวภาพทดแทนการใชพ้ ลาสตกิ เฉลยอย่ใู นภาคผนวก หน่วยการเรยี นรู้ท ่ี 6 กจิ กรรมตรวจสอบความเข้าใจ คำ�ชีแ้ จง กิจกรรมตรวจสอบคว�มเข้�ใจเป็นกจิ กรรมฝกึ ทกั ษะเฉพ�ะด้�นคว�มร-ู้ คว�มจ�ำ เพื่อใช้ ในก�รตรวจสอบคว�มเข้�ใจต�มจดุ ประสงค์ก�รเรยี นรู้ ค�ำ สงั่ จงตอบคำ�ถ�มตอ่ ไปนี้ 1. จงบอกความหมายของพอลเิ มอร์ 2. การแบง่ ประเภทพอลิเมอรส์ ามารถแบง่ โดยใช้เกณฑอ์ ะไรบา้ ง และแบง่ พอลิเมอร์ออกเปน็ กีป่ ระเภท 3. การสงั เคราะห์พอลเิ มอรแ์ บบเติมและแบบควบแนน่ ตา่ งกันอยา่ งไร 4. พลาสตกิ เทอร์มอเซตกบั เทอร์มอพลาสติกต่างกันอย่างไร 5. กรรมวิธีในการขึ้นรปู พลาสตกิ มีวิธใี ดบ้าง 6. จงยกตัวอยา่ งผลิตภัณฑ์ที่ไดจ้ ากพลาสตกิ ต่อไปน้ี 6.1 พอลเิ อทลิ ีนความหนาแน่นสูง 6.2 พอลิโพรพลิ ีน 6.3 พอลิสไตรีน 6.4 พอลิอะคริเลต 6.5 พอลิฟอร์มาลดีไฮด์ 7. ยางธรรมชาตแิ ละยางสังเคราะห์ต่างกนั อยา่ งไร 8. ซลิ ิโคนนำาไปใช้ประโยชน์อะไรบ้าง 9. การใชพ้ อลิเมอร์และผลติ ภัณฑม์ ีผลกระทบตอ่ สุขภาพและสง่ิ แวดล้อมอย่างไร 10. พลาสติกชีวภาพคอื อะไร มีขอ้ ดีอยา่ งไร 158 สดุ ยอดคมู่ ือครู

A3. ขั้นปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันสื่อสารและน�ำเสนอ 5 . ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean พอลิเมอรแ์ ละผลิตภณั ฑ์ 233 กิจกรรมส่งเสริมการเรียนรู้ คำ�ชีแ้ จง กิจกรรมส่งเสริมก�รเรียนรู้ประกอบด้วยกิจกรรมหล�กหล�ยท่ีฝึกทักษะทุกด้�น ต�มจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมเพื่อให้เกิดสมรรถนะในก�รเรียนรู้ ส�ม�รถปฏิบัติกิจกรรม ทั้งในและนอกสถ�นท่ีต�มคว�มเหม�ะสมของผเู้ รยี นและสิง่ แวดลอ้ มของสถ�นศึกษ� กจิ กรรมท ่ี 1 ก�รทดสอบสมบัติของพล�สตกิ ทไ่ี ม่ทร�บประเภทก�รรีไซเคลิ คำ�สั่ง ให้ผู้เรียนแบ่งเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 3–5 คน สำารวจตัวอย่างของพลาสติกที่ใช้ในชีวิตประจำาวันที่ไม่มี หมายเลขบอกวา่ เปน็ พลาสตกิ รไี ซเคลิ ชนดิ ใดมากลมุ่ ละ 5 ตวั อยา่ ง แลว้ ตดั ชนิ้ พลาสตกิ เปน็ ชน้ิ เลก็ ๆ ขนาด 1×1 cm สังเกตลักษณะของพลาสติกและบันทึกผล จากนั้นนำาไปทดสอบตามแผนภาพ การทดลองดังนี้ เร่ิมต้น ก�รทดสอบก�รจมนำ�้ จมน้าำ ลอยนา้ำ การทดสอบดว้ ยลวดทองแดง การทดสอบโดยการขดู ขดี PVC PP การทดสอบด้วยสารเมทิลเอทลิ คีโตน การทดสอบโดยการอบ PS HDPE LDPE การทดสอบด้วยความร้อน PET Other ทม่ี า: http://www.doitpoms.ac.uk: University of Cambridge วธิ ที ดลอง 1. ทดสอบการจมนาำ้ โดยนำานำ้าเปลา่ ปริมาตร 50 cm3 ใสใ่ นบกี เกอร์ขนาด 100 cm3 นาำ ชิน้ ตวั อย่าง พลาสตกิ ใส่ลงไปในนำา้ และสงั เกตการจมนา้ำ 2. พลาสติกที่ลอยน้ำานำามาเช็ดให้แห้งจากนั้นใช้เล็บขูด หากขูดแล้วไม่เป็นรอยแสดงว่าเป็น พลาสติกแข็งหรือ PP แต่หากมีรอยขูดขีดแสดงว่าเป็นพลาสติกอ่อนหรือ PE นำาไปทดสอบ เพอ่ื แยกประเภทของ PE ดว้ ยการอบในเตาท่อี ณุ หภูมิ 125 องศาเซลเซียส 3. สังเกตการหลอมละลายที่ผิวของชิ้นตัวอย่าง หากช้ินตัวอย่างหลอมแสดงว่าเป็น LDPE หากไมห่ ลอมแสดงวา่ เป็น HDPE 234 วทิ ยาศาสตร์เพอื่ พฒั นาอาชีพธุรกิจและบริการ 4. พลาสตกิ ทจ่ี มนาำ้ ใหน้ าำ ไปเชด็ ใหแ้ หง้ จากนน้ั นาำ ไปทดสอบกบั ลวดทองแดง โดยการนาำ ลวดทองแดง ที่ตัดเป็นเส้นสั้นๆ ใช้ไม้คีบคีบปลายข้างหน่ึงไว้ แล้วนำาปลายอีกข้างไปเผาให้ร้อนแดงบนตะเกียง บุนเสน รอจนเปลวไฟเป็นสีส้ม จากน้ันนำาลวดทองแดงท่ีเผาจนร้อนแดงแล้วไปแตะกับ ชน้ิ พลาสตกิ ตวั อยา่ ง เพอ่ื ใหพ้ ลาสตกิ ละลายตดิ บนปลายลวดทองแดง แลว้ นาำ ปลายลวดทองแดง ดังกล่าวไปเผาอีกคร้งั และสงั เกตสขี องเปลวไฟ หากเป็นสีเขยี วแสดงวา่ พลาสตกิ น้นั เปน็ PVC หากเป็นสีส้มนำาแผน่ พลาสติกนัน้ ไปทดสอบขนั้ ตอ่ ไป 5. การทดสอบด้วยสารเมทิลเอทิลคีโตน โดยการนำาสารเมทิลเอทิลคีโตนหรือที่เรียกว่า Butan- 2-one ใส่ลงในบีกเกอร์ ประมาณ 50 cm3 จากน้ันนำาชิ้นตัวอย่างพลาสติกใส่ลงไป ท้ิงไว้ 20 วนิ าท ี สงั เกตการละลายของผวิ พลาสตกิ หากผวิ พลาสตกิ ละลายแสดงวา่ เปน็ กลมุ่ อะโรมาตกิ หรอื PS แต่หากชนิ้ ตัวอยา่ งพลาสตกิ ไมห่ ลอมละลายแสดงว่าเป็น PET หรือพลาสตกิ ชนิดอ่นื (Other) ต้องทดสอบขัน้ ต่อไป 6. การทดสอบด้วยความร้อน ทำาได้โดยการนำานำ้าประมาณ 50 cm3 ใส่บีกเกอร์ทนไฟขนาด 100 cm3 จากน้ันนำานำ้าไปต้มให้เดือด แล้วใส่ช้ินตัวอย่างพลาสติกลงไปในนำ้าเดือด ทิ้งไว้เป็น เวลา 30 วนิ าท ี สงั เกตรปู รา่ งลกั ษณะของชน้ิ งาน หากมกี ารออ่ นตวั ลงแสดงวา่ เปน็ พลาสตกิ PET แตห่ ากไม่อ่อนตัวแสดงวา่ เปน็ พลาสติกชนิดอนื่ 7. ทำาการสังเกตและบันทึกผลการทดลอง 8. นาำ เสนอผลการทดลองเพอ่ื แลกเปลย่ี นเรียนรู้รว่ มกนั ในห้องเรยี น แบบประเมนิ กิจกรรมท่ี 1 ก�รทดสอบสมบตั ิของพล�สติกท่ีไม่ทร�บประเภทก�รรไี ซเคลิ ชือ่ กลุ่ม ระดบั ช้ัน สมาชกิ ในกลุ่ม 1. 2. 3. 4. 5. 6. ต�ร�งบันทึกผลก�รทดลอง พล�สตกิ ลกั ษณะของ ผลก�รทดสอบ สรปุ เปน็ ชนดิ ที่ พล�สตกิ พล�สติก ทดสอบ ทดสอบ ทดสอบ ทดสอบ ทดสอบ ทดสอบ ชนดิ 1 การจมนา้ำ การขูด การอบ ดว้ ยลวด ดว้ ยสาร ดว้ ย ขีด ทองแดง เมทิล ความ 2 เอทลิ รอ้ น 3 คีโตน 4 5 สรุปและอภปิ ร�ยผลก�รทดลอง . สดุ ยอดคมู่ อื ครู 159

1. ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต พอลิเมอร์และผลิตภณั ฑ์ 235 กจิ กรรมท ่ี 2 ก�รศกึ ษ�ปริม�ณแปง้ มนั สำ�ปะหลงั ที่มผี ลตอ่ ลักษณะของแผ่นพล�สตกิ ชวี ภ�พ คำ�สง่ั ให้ผู้เรียนแบ่งเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 3–5 คน เตรียมวัสดุอุปกรณ์ สารเคมี และดำาเนินการทดลอง ตามขนั้ ตอนตา่ งๆ ดงั น้ี วัสดอุ ปุ กรณ ์ ส�รเคมี 1. บีกเกอร์ขนาด 100 cm3 กลุ่มละ 5 ใบ 1. กลีเซอรีน 2. แผ่นกระจกใส ขนาด 10×10 cm 2. แปง้ มนั สำาปะหลัง จาำ นวน 5 แผ่น 3. ไขผึ้ง 3. กระบอกตวง 4. นำ้าเปลา่ 4. เตาไฟฟ้า 5. เครื่องช่งั สารเคมี 6. ชอ้ นตกั สารเคมี 7. แท่งแกว้ คนสาร วิธกี �รทดลอง 1. ช่ังผงแป้งมันสำาปะหลังปริมาณ 1 กรัม ใส่ลงในบีกเกอร์ชนิดทนไฟขนาด 100 cm3 แล้วเติม นา้ำ ปริมาตร 50 cm3 2. นำาไปต้ังบนเตาไฟฟา้ ให้ความรอ้ นจนมีอุณหภมู ิ 60 องศาเซลเซียส เตมิ สารกลเี ซอรนี ปริมาตร 5 cm3 ใชแ้ ทง่ แกว้ คนสารคนใหเ้ ข้ากัน ตม้ ตอ่ ไปจนสารมีอุณหภูม ิ 70 องศาเซลเซยี ส เปน็ เวลา 5 นาที 3. นำาของเหลวท่ีได้เทลงบนแผ่นกระจกขนาด 10×10 cm แล้วนำาไปอบหรือผึ่งแดดให้แห้ง จากนนั้ ลอกแผน่ ฟลิ ม์ ออกจากกระจก สังเกตลกั ษณะของแผ่นฟลิ ์มทไ่ี ด ้ บนั ทึกผล 4. ทาำ การทดลองเช่นเดมิ แตเ่ ปลยี่ นปรมิ าณแปง้ มันสำาปะหลงั เปน็ 2, 3, 4 และ 5 กรมั ตามลำาดับ สังเกตและบนั ทกึ ผล 5. ผเู้ รยี นเขยี นผลการทดลอง สรปุ ผลการทดลอง และอภปิ รายผลการทดลองในใบบนั ทกึ กจิ กรรม 6. ผู้เรียนแต่ละกลุ่มนำาเสนอหน้าช้ันเรียน โดยนำาหลอดทดลองท่ีทดลองได้มาเปรียบเทียบกับ ทุกกลมุ่ พรอ้ มรว่ มกนั อภิปรายผลการทดลองท่เี กดิ ข้ึน และเขยี นข้อเสนอแนะในการทดลอง ค�ำ ถ�มหลงั ก�รทดลอง 1. ปริมาณของแปง้ มนั สำาปะหลงั มีผลตอ่ ลักษณะของแผน่ พลาสตกิ ชวี ภาพอย่างไร 2. อณุ หภูมใิ นการตม้ นา้ำ แป้งกบั กลีเซอรนี มผี ลต่อการเกิดแผ่นพลาสตกิ ชีวภาพหรือไม่ อย่างไร 3. กลเี ซอรนี ท่ีใส่ในส่วนผสมการทำาพลาสติกชีวภาพ ใสเ่ พอ่ื อะไร 4. หากใชแ้ ปง้ ชนิดอนื่ แทนแปง้ มันสำาปะหลัง ผู้เรยี นคดิ ว่าผลจะเป็นอย่างไร 5. ผเู้ รียนจะนำาความร้เู รื่องพลาสติกชวี ภาพไปประยุกต์ใช้ในชีวติ ประจาำ วนั ได้อยา่ งไร 236 วิทยาศาสตรเ์ พอ่ื พฒั นาอาชพี ธรุ กจิ และบริการ แบบบันทกึ กจิ กรรมที่ 2 ก�รศึกษ�ปริม�ณแป้งมนั สำ�ปะหลังทีม่ ีผลตอ่ ลักษณะของแผน่ พล�สติกชีวภ�พ ชื่อกลุม่ ระดับชน้ั สมาชกิ ในกล่มุ 1. 2. 3. 4. 5. 6. ต�ร�งบันทกึ ผลก�รทดลอง ปริม�ณแปง้ มนั ส�ำ ปะหลงั (g) ลกั ษณะของแผ่นพล�สตกิ ชวี ภ�พทไี่ ด้ 1 ผ้สู อนให้ผ้เู รยี นทำ� แบบทดสอบ จากนัน้ ใหผ้ ู้เรยี น 2 แลกกนั ตรวจคำ� ตอบ โดยผ้สู อนเป็นผ้เู ฉลย 3 4 เฉลยแบบทดสอบ 5 1. ตอบ 4. พอลิเมอร์ที่มีโครงสรา้ งแบบเสน้ จะมคี วามหนา สรปุ และอภิปร�ยผลก�รทดลอง แน่นต่ำ� กวา่ พอลเิ มอร์ชนดิ เดียวกนั ท่ีมีโครงสร้างแบบกง่ิ . เปน็ ค�ำกลา่ วที่ไม่ ตอบคำ�ถ�มหลังก�รทดลอง . แบบทดสอบ คำ�สงั่ จงเลอื กคำ�ตอบทีถ่ ูกตอ้ งที่สดุ เพยี งคำ�ตอบเดยี ว 1. ข้อใดกลา่ วไม่ถูกต้องเกยี่ วกบั พอลเิ มอร์ 1. หน่วยย่อยของพอลเิ มอร์เปน็ หนว่ ยซา้ำ ๆ ท่เี รยี กว่า มอนอเมอร์ 2. พันธะทเ่ี ชื่อมตอ่ ระหวา่ งมอนอเมอร์ในสายโซ่พอลิเมอรเ์ รยี กวา่ พันธะโคเวเลนต์ 3. แรงดงึ ดดู ระหวา่ งสายโซพ่ อลเิ มอร ์ เชน่ พนั ธะไฮโดรเจน แรงดงึ ดดู ระหวา่ งขวั้ ลว้ นแตม่ ผี ลทาำ ให้ สมบัติของพอลเิ มอร์แตกตา่ งกัน 4. พอลเิ มอรท์ มี่ โี ครงสรา้ งแบบเสน้ จะมคี วามหนาแนน่ ตา่ำ กวา่ พอลเิ มอรช์ นดิ เดยี วกนั ทมี่ โี ครงสรา้ ง แบบกิ่ง 5. พอลิเมอร์ท่ีมีมอนอเมอร์ต่างชนิดมาจัดเรียงตัวกันอย่างไม่เป็นระเบียบเรียกว่า โคพอลิเมอร์ แบบสุ่ม 160 สดุ ยอดค่มู อื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันส่ือสารและน�ำเสนอ 5 . ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean พอลเิ มอรแ์ ละผลิตภัณฑ์ 237 เฉลยแบบทดสอบ 2. พิจารณาปฏกิ ิรยิ าตอ่ ไปน ้ี ขอ้ ใดกลา่ วไม่ถูกต้อง 2. ตอบ 4. พอลเิ ตตระฟลอู อโรเอทลิ นี (PTFE) เปน็ ตวั อยา่ ง ของการเกดิ ปฏิกริ ยิ าแบบนี้ กลา่ วไม่ถูกตอ้ ง HO-C-OH-HO-C-OH-HO-C-OH]n [O-C-O-C-O-C]n + H2O 3. ตอบ 5. พอลิยูเรียฟอรม์ ลั ดไี ฮด์ เมือ่ ได้รับความรอ้ นจะ 1. เปน็ กระบวนการเกิดพอลเิ มอรแ์ บบควบแนน่ แตกต่างจากขอ้ อนื่ 2. เปน็ กระบวนการทที่ ำาให้เกดิ พอลเิ มอรแ์ บบรา่ งแหได้ 3. เปน็ กระบวนการทที่ าำ ใหเ้ กดิ พลาสติกเทอร์มอเซต 4. ตอบ 1. พีวีซี ไม่เหมาะจะใช้ท�ำภาชนะบรรจุอาหาร 4. พอลิเตตระฟลอู อโรเอทลิ นี (PTFE) เปน็ ตวั อยา่ งของการเกดิ ปฏิกริ ิยาแบบนี้ เพราะมีมอนอเมอร์ทอี่ าจเปน็ สารกอ่ มะเร็งหลดุ ออกมา 5. พอลเิ มอร์ที่ได้จะมีลักษณะทเ่ี มอื่ ขึ้นรูปแลว้ จะคงรูปแข็งตวั และแข็งแรงมาก ปนเป้อื นในอาหาร 3. เมอ่ื ไดร้ ับความรอ้ น พอลเิ มอร์ชนิดใดจะมสี มบตั ิแตกต่างไปจากข้ออื่น 1. พอลเิ อทลิ ีน 5. ตอบ 5. มีมอนอเมอร์ที่อาจเปน็ สารกอ่ มะเร็งหลดุ ออก 2. เทฟลอน มาปนเป้ือนในอาหารจะไม่ออ่ นตวั เมอื่ ไดร้ บั ความรอ้ น 3. พอลโิ พรพิลีน ท่อี ุณหภมู สิ ูง จะแตกและไหมก้ ลายเป็นเถ้า สว่ นพอลิส 4. พอลิสไตรีน ไตรีน จะออ่ นตัวเมอ่ื ไดร้ ับความร้อน ติดไฟงา่ ย ดบั ยาก 5. พอลยิ เู รียฟอรม์ าลดไี ฮด์ 4. ปจั จบุ นั มภี าชนะทที่ าำ จากพลาสตกิ หลากหลายชนดิ มรี ปู รา่ งลกั ษณะทสี่ วยงามนา่ ใช ้ แตพ่ วี ซี ไี มเ่ หมาะ จะใช้ทำาภาชนะบรรจอุ าหาร เพราะเหตใุ ด 1. มีมอนอเมอรท์ ี่อาจเป็นสารก่อมะเรง็ หลดุ ออกมาปนเปื้อนในอาหาร 2. เมอื่ ถกู ความร้อนจะสลายตัวให้แกส๊ คลอรนี เป็นอันตรายตอ่ รา่ งกาย 3. ในกระบวนการผลิตมีการใช้โลหะหนกั เป็นตวั เร่งปฏกิ ิรยิ า ทาำ ให้เกดิ การปนเปอ้ื น 4. พีวซี ีไมท่ นความร้อนจงึ บรรจุอาหารท่ีร้อนไมไ่ ด้ 5. พีวีซลี ะลายในไขมันทาำ ให้ใส่อาหารท่มี นี า้ำ มนั ไมไ่ ด้ 5. พลาสติก 2 ชนดิ ชนิดท ี่ 1 ไมอ่ ่อนตัวเมอ่ื ได้รบั ความรอ้ นทีอ่ ณุ หภูมิสูง และจะแตกและไหมก้ ลายเป็น เถา้ สว่ นชนดิ ที ่ 2 จะออ่ นตวั เมอ่ื ไดร้ ับความร้อน ติดไฟง่าย ดับยาก ขอ้ ใดนา่ จะเป็นพลาสตกิ ชนิดท ่ี 1 และชนิดที่ 2 ตามลาำ ดับ 1. พอลิสไตรีน เทฟลอน 2. เมลามีน พอลิอะคริเลต 3. พอลเิ อทลิ นี เบคไิ ลต์ 4. พอลิไวนลิ แอซเี ตต พอลิโพรพิลีน 5 พอลิเมลามีนฟอร์มาลดไี ฮด์ พอลสิ ไตรนี 6. ตอบ 4. เสน้ ใยฝ้ายมีคณุ สมบัติทนตอ่ เช้อื ราได้ดี รีดง่าย 238 วิทยาศาสตร์เพอื่ พฒั นาอาชีพธรุ กจิ และบริการ และทนตอ่ ตวั ทำ� ละลาย กลา่ วผดิ 6. ข้อความเก่ยี วกับเส้นใยในขอ้ ใดกลา่ วไม่ถูกต้อง 7. ตอบ 1. HDPE, PVC และ LDPE 1. เส้นใยสังเคราะห์จะมีสมบัตทิ นต่อความรอ้ น ไม่ยับงา่ ย และมคี วามต้านทานตอ่ จลุ นิ ทรยี ไ์ ดด้ ี 8. ตอบ 2. ยางทปี่ ระกอบดว้ ยมอนอเมอร์ คอื อะครโิ ลไนตรลิ 2. ลนิ นิ เป็นเส้นใยธรรมชาตทิ ี่ไดจ้ ากเปลือกไม้ 3. เซลลูโลสแอซีเตตเป็นเส้นใยกง่ึ สังเคราะห์ เกิดจากเซลลูโลสกบั กรดแอซตี กิ สไตรีน และบิวตาไดอีน คอื ยาง ABS 4. เสน้ ใยฝา้ ยมีสมบตั ทิ นต่อเช้อื ราไดด้ ี รดี งา่ ย และทนตอ่ ตวั ทาำ ละลาย 9. ตอบ 1. ใช้ถุงผ้าแทนถุงพลาสติกไม่ใช่หลักการจัด 5. เสน้ ใยหินเปน็ เส้นใยท่ีทนไฟ จึงใชเ้ ป็นฉนวนไฟฟ้าและชดุ ดับเพลิง 7. พลาสตกิ รีไซเคลิ ที่มีสญั ลักษณ์ดงั น้ ี ควรเป็นพลาสตกิ ประเภทใด ตามลาำ ดบั การขยะมูลฝอยประเภทพลาสติกตามหลัก 4R 10. ตอบ 4. พลาสติกชีวภาพไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ 1. HDPE, PVC และ LDPE และสิ่งแวดล้อม 2. LDPE, PP และ PS 3. HDPE, LDPE และ PS 4. HDPE, LDPE และ PP 5. PETE, HDPE และ LDPE 8. ยางทป่ี ระกอบด้วยมอนอเมอรค์ อื อะครโิ ลไนไตรล์ สไตรีน และบิวทาไดอีนคือยางชนิดใด 1. ยาง BR 2. ยาง SBR 3. ยาง NBR 4. ยาง ABS 5. ยาง EPDM 9. ขอ้ ใดไม่ใช่หลักการจัดการขยะมลู ฝอยประเภทพลาสติกตามหลกั 4R 1. ใชถ้ งุ ผา้ แทนถงุ พลาสติก 2. นำาแก้วพลาสตกิ ทหี่ นามาใช้ซาำ้ อีก 3. นาำ พลาสติกเก่าไปขน้ึ รปู เป็นผลิตภัณฑใ์ หม่ 4. ลดการใชห้ ลอดพลาสตกิ สาำ หรบั ดูดน้ำา 5. กาำ จัดโดยการใชจ้ ุลินทรีย์ยอ่ ยสลาย 10 . ขอ้ ใดกลา่ วถกู ต้องเก่ยี วกบั พลาสตกิ ชีวภาพ 1. สามารถนาำ ไปรไี ซเคิลได้ 2. เปน็ พอลเิ มอรท์ ี่สามารถยอ่ ยสลายได้ 3. วตั ถดุ ิบท่นี าำ มาทาำ พลาสตกิ ชีวภาพไดต้ ้องมาจากพชื ทมี่ แี ปง้ 4. พลาสตกิ ชวี ภาพไมเ่ ปน็ อนั ตรายตอ่ สุขภาพและส่ิงแวดลอ้ ม 5. พลาสตกิ ชวี ภาพสามารถละลายในน้าำ ได้จงึ ไม่เหมาะทาำ แกว้ น้าำ สดุ ยอดคมู่ อื ครู 161

ตารางสรปุ คะแนนการประเมนิ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ และสมรรถนะประจำ� หน่วย หนว่ ยการเรยี นรู้ท่ี 6 พอลเิ มอรแ์ ละผลิตภัณฑ์ คะแนนตาม จปส. รายหน่วยการเรียนรู้ ช้นิ งาน/การแสดงออก 1. บอกความหมายของพอลิเมอร์ไ ้ด รวม ทีก่ �ำหนดในหนว่ ยการเรียนรหู้ รอื หนว่ ยย่อย 2. จ�ำแนกประเภทของพอลิเมอร์ได้ 3. อธิบาย ิว ีธการ ัสงเคราะ ์หพอลิเมอร์ชนิดต่างๆ ได้ 4. ระบุประเภทของผลิต ัภณฑ์จากพอลิเมอร์ได้ 5. อธิบายสม ับ ิตของผลิตภัณ ์ฑจากพอลิเมอร์แต่ละช ินดได้ 6. อธิบาย ิวธีการทดสอบสมบัติของพอลิเมอร์ได้ 7. อธิบายผลกระทบจากการใช้พอลิเมอร์และผลิตภัณฑ์ได้ 8. อธิบายความหมายของพลาสติกชีวภาพได้ 9. ป ิฏบั ิตการทดลองเกี่ยวกับพลาสติกชีวภาพได้ ภาระงาน/ชน้ิ งานระหวา่ งเรยี น 1. ผังกราฟิกแสดงการเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับ พอลิเมอร์และผลิตภณั ฑ์ 2. ผังกราฟิกสรุปความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับพอลิเมอร์ และผลิตภัณฑ์ 3. การนำ�เสนอผลการสรุปความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับ พอลิเมอร์และผลติ ภัณฑ์ การประเมนิ รวบยอด 1. ผลการปฏิบัติกจิ กรรมตรวจสอบความเข้าใจ 2. ผลการปฏิบตั กิ จิ กรรมสง่ เสริมการเรียนรู้ 3. ผลการประเมินตนเอง 4. คะแนนผลการทดสอบ รวม หมายเหตุ: คะแนนการประเมินจดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้ขึน้ อยู่กับการออกแบบแผนการจัดการเรยี นรขู้ องผ้สู อน 162 สุดยอดคู่มือครู

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นสื่อสารและน�ำเสนอ 5. ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean หนว่ ยการเรียนร้ทู ่ี หนว่ ยการเรยี นรู้ที่ 7 7 ไฟฟา้ ในชวี ติ ประจำาวนั ไฟฟ้าในชวี ิตประจำ� วนั สาระสาำ คัญ สาระการเรยี นรู้ 1. ไฟฟ้าและแหล่งก�ำเนิดพลังงานไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้ามีความสาำ คัญต่อการดำาเนินชีวติ ของมนษุ ยใ์ นยคุ ปัจจบุ ัน เพราะเปน็ แหลง่ พลงั งานของ (หนงั สอื เรยี น หนา้ 241) เครอื่ งมอื เครอ่ื งจกั ร อปุ กรณต์ า่ งๆ ทมี่ นษุ ยส์ รา้ งขน้ึ มาเพอ่ื อาำ นวยความสะดวกในชวี ติ เชน่ เครอื่ งใชไ้ ฟฟา้ 2. การผลติ กระแสไฟฟา้ เพอ่ื ชมุ ชน (หนงั สอื เรยี น ตา่ งๆ อปุ กรณต์ ดิ ตอ่ สอ่ื สาร เครอ่ื งจกั รในการผลติ สงิ่ ตา่ งๆ ในอตุ สาหกรรม การคมนาคมขนสง่ โดยรถไฟฟา้ หนา้ 252) ทกุ อยา่ งในการดาำ เนนิ ชวี ติ ที่มนุษย์สรา้ งข้ึนสว่ นใหญ่ใชพ้ ลงั งานไฟฟ้าเข้าไปมีสว่ นรว่ มเสมอ 3. การสง่ จา่ ยกำ� ลงั ไฟฟา้ (หนงั สอื เรยี น หนา้ 262) มนุษย์ได้พยายามพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ เพื่อนำามาใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าให้มีประสิทธิภาพ 4. ความปลอดภัยในการใช้พลังงานไฟฟ้า ปัจจุบันมีโรงไฟฟ้าหลายชนิดที่สามารถผลิตไฟฟ้าให้กับชุมชนได้ เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำา โรงไฟฟ้า (หนงั สือเรียน หนา้ 267) พลงั งานไอนาำ้ โรงไฟฟา้ กงั หนั แกส๊ โรงไฟฟา้ พลงั งานความรอ้ นรว่ ม โรงไฟฟา้ นวิ เคลยี ร ์ และยงั มกี ารคน้ หา สมรรถนะประจำ� หนว่ ย แหล่งพลังงานทดแทนท่ีมีอยู่ในธรรมชาติ เช่น แสงอาทิตย์ กระแสลมมาผลิตไฟฟ้า ซึ่งในประเทศไทย 1. แสดงความรู้และปฏิบัติเก่ียวกับไฟฟ้าใน มีโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โรงไฟฟ้าพลังงานลม โดยพลังงานจากธรรมชาติเหล่าน้ีกำาลังเป็น ชีวติ ประจำ� วัน แหล่งพลังงานที่มนุษย์ให้ความสนใจในการนำามาใช้ประโยชน์เป็นอย่างมาก เพราะเป็นแหล่งพลังงานที่มี 2. ประยกุ ตค์ วามรเู้ รอื่ งไฟฟา้ ไปใชใ้ นชวี ติ ประจำ� วนั ไม่จาำ กัด และการประกอบอาชพี จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ การไฟฟา้ ฝา่ ยผลติ แหง่ ประเทศไทยมหี นา้ ทใี่ นการจดั หาและผลติ พลงั งานไฟฟา้ เพอ่ื ใหบ้ รกิ ารแกป่ ระชาชน 1. บอกประวัติความเป็นมาของการค้นพบ โดยมีระบบการส่งจ่ายกำาลังไฟฟ้าให้กับผู้ใช้ไฟฟ้า 2 ประเภท คือประเภทไฟหนึ่งเฟส 220 โวลต์ และ พลังงานไฟฟา้ ได้ ไฟสามเฟส 380 โวลต ์ โดยมีการคดิ ค่าไฟฟา้ จาำ แนกตามประเภทผู้ใชง้ าน ทั้งน้กี ารใช้ไฟฟ้าในชวี ติ ประจำาวัน 2. อธบิ ายการเกดิ กระแสไฟฟา้ ได้ นั้น ผู้ใช้ไฟฟ้าต้องมีความระมัดระวังและรอบคอบไม่ประมาทเพราะไฟฟ้ามีอันตรายต่อชีวิตมนุษย์ 3. บอกแหล่งกำ� เนดิ พลงั งานไฟฟ้าได้ หากใชไ้ มถ่ ูกวธิ ี 4. อธบิ ายปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิกได้ 5. อธิบายหลักการเกิดพลังงานไฟฟ้าจาก พลงั งานแมเ่ หล็กไฟฟ้าได้ 6. บอกขอ้ แตกตา่ งระหวา่ งไฟฟา้ กระแสตรงกบั ไฟฟา้ กระแสสลบั ได้ 7. อธบิ ายหลกั การผลติ กระแสไฟฟา้ ของโรงไฟฟา้ ประเภทตา่ งๆ ได้ 8. อธบิ ายการสง่ จา่ ยกำ� ลงั ไฟฟา้ ในประเทศไทยได้ 9. อธิบายหลักการปฏิบัติเพื่อความปลอดภัย ในการใช้ไฟฟ้าได้ การประเมินผล ภาระงาน/ชนิ้ งานรวบยอดในหน่วยการเรียนรู้ 1. ผลการปฏิบัตกิ ิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจ ภาระงาน/ชิ้นงาน/การแสดงออกของผเู้ รยี น 2. ผลการปฏิบัตกิ ิจกรรมส่งเสริมการเรยี นรู้ ภาระงาน/ช้นิ งานระหว่างเรียน 3. ผลการประเมนิ ตนเอง 1. ผงั กราฟกิ แสดงการเก็บรวบรวมขอ้ มลู เกี่ยวกบั ไฟฟ้าไปใช้ในชวี ิตประจำ� วัน 4. คะแนนผลการทดสอบ 2. ผงั กราฟกิ สรุปความรคู้ วามเข้าใจเกย่ี วกับไฟฟา้ ไปใชใ้ นชวี ติ ประจำ� วนั 3. การนำ� เสนอผลการสรปุ ความรคู้ วามเขา้ ใจเกย่ี วกบั ไฟฟา้ ไปใชใ้ นชวี ติ ประจำ� วนั สดุ ยอดคมู่ ือครู 163

1 . ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต Step 1 ข้ันรวบรวมข้อมลู 240 วิทยาศาสตร์เพือ่ พฒั นาอาชีพธรุ กิจและบรกิ าร Gathering สาระการเรียนรู้ 1. ผสู้ อนแบง่ กลมุ่ ผเู้ รยี นรว่ มกนั ศกึ ษาเอกสาร 1. ไฟฟา้ และแหล่งกำาเนิดไฟฟา้ หนังสือเรียนวิชา วิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนา 2. การผลิตไฟฟา้ เพือ่ ชุมชน ธรุ กจิ และบรกิ าร เรอ่ื ง ไฟฟา้ และแหลง่ กำ� เนดิ 3. การส่งจา่ ยกำาลังไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า (หนังสือเรียน หน้า 241) 4. ความปลอดภยั ในการใช้พลังงานไฟฟา้ การผลติ กระแสไฟฟา้ เพอื่ ชมุ ชน (หนงั สอื เรยี น หนา้ 252) การสง่ จา่ ยกำ� ลงั ไฟฟา้ (หนงั สอื เรยี น สมรรถนะประจำาหนว่ ย หนา้ 262) ความปลอดภยั ในการใชพ้ ลงั งาน ไฟฟา้ (หนงั สือเรยี น หน้า 267) 1. แสดงความรู้และปฏิบัตเิ กีย่ วกบั ไฟฟา้ ในชีวติ ประจำาวนั 2. ผู้สอนตั้งค�ำถามให้ผู้เรียนเสนอข้อมูล 2. ประยุกตค์ วามรเู้ ร่ืองไฟฟ้าไปใชใ้ นชีวิตประจาำ วันและการประกอบอาชีพ จากประสบการณ์เดิมท่ีรับรู้ในเรื่อง กระบวนการส่ือสาร เช่น ไฟฟ้าและ จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ แหล่งก�ำเนิดพลังงานไฟฟ้า การผลิต กระแสไฟฟา้ เพอื่ ชมุ ชน การสง่ จา่ ยกำ� ลงั ไฟฟา้ 1. บอกประวัตคิ วามเปน็ มาของการค้นพบพลงั งานไฟฟา้ ได้ ความปลอดภัยในการใช้พลังงานไฟฟา้ 2. อธบิ ายการเกดิ กระแสไฟฟา้ ได้ 3. ผู้เรียนแต่ละกลุ่มบันทึกผลจากการศึกษา 3. บอกแหลง่ กาำ เนิดไฟฟ้าได้ ตามหัวข้อที่ก�ำหนดลงผังกราฟิก (เลือก 4. อธบิ ายปรากฏการณโ์ ฟโตโวลตาอิกได้ ออกแบบและใชผ้ งั กราฟกิ ให ้ เหมาะสมกบั 5. อธบิ ายหลกั การเกดิ พลงั งานไฟฟ้าจากพลังงานแมเ่ หล็กไฟฟ้าได้ ลักษณะของขอ้ มูล) ดังตัวอยา่ ง 6. บอกขอ้ แตกต่างระหวา่ งไฟฟา้ กระแสตรงกับไฟฟา้ กระแสสลับได้ 7. อธิบายหลกั การผลติ ไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าประเภทตา่ งๆ ได้ 8. อธบิ ายการส่งจา่ ยกาำ ลังไฟฟ้าในประเทศไทยได้ 9. อธิบายหลกั การปฏบิ ตั ิเพื่อความปลอดภยั ในการใชไ้ ฟฟ้าได้ ผังสาระการเรียนรู้ ไฟฟา้ และแหลง่ กำาเนิดไฟฟ้า ไฟฟา้ ใน การผลิตไฟฟา้ เพื่อชุมชน ชวี ติ ประจำาวัน การส่งจ่ายกำาลังไฟฟา้ ความปลอดภยั ในการใช้พลงั งานไฟฟ้า (ระหว่างผู้เรยี นศกึ ษาเอกสาร คน้ ควา้ และบนั ทึกผล บูรณาการทักษะศตวรรษที่ 21 ผู้สอน คอยให้ค�ำแนะนำ� ตอ่ เน่ืองรายกลุ่ม) • การท�ำงานเปน็ ทมี ทีมละ 5-6 คน ฝกึ การคดิ วเิ คราะห์ การแกป้ ัญหา • การใช้สอื่ /เทคโนโลยี/ส่ิงท่ีน่าสนใจอ่นื ๆ 164 สุดยอดคู่มือครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟา้ ในชวี ติ ประจำาวนั 241 ep 2 ขั้นคดิ วเิ คราะห์และสรปุ ความรู้St 1. ไฟฟ้าและแหล่งกาำ เนิดไฟฟา้ Processing 1.1 ประวตั กิ ารคน้ พบพลงั งานไฟฟา้ 1. ผู้เรียนร่วมกันจ�ำแนก จัดกลุ่ม และโยงสัมพันธ์ข้อมูลเรื่อง กอ่ นครสิ ตศ์ กั ราช 600 ป ี ทาลสี (Thales) นกั วทิ ยาศาสตร์ ไฟฟ้าในชีวติ ประจำ� วนั โดยจดั เปน็ หมวดหม่ตู ามทรี่ วบรวมได้ ชาวกรีกได้ค้นพบไฟฟ้าโดยนำาแท่งอำาพันถูกับผ้าขนสัตว์ ทำาให้ ผ้าขนสัตว์ จากเอกสารที่ศึกษาค้นคว้าและจากความคิดเห็นของสมาชิก ในกลุม่ หรือจาก ประสบการณ์ของตน แท่งอำาพนั มีอำานาจดึงดูดสิ่งต่างๆ ทเ่ี บาได้ เช่น เส้นผม เศษกระดาษ 2. ผู้เรียนเชื่อมโยงความสอดคล้องของข้อมูลที่น�ำมาจ�ำแนก จัดกลุ่ม และโยงสัมพันธ์ โดยน�ำมาเขียนสรุปความรู้ เศษผง เขาจึงให้ช่ืออำานาจน้ีว่า ไฟฟ้าหรืออิเล็กตรอน (Electron) แทง่ อำาพนั ตามโครงสร้างเนื้อหาที่เชื่อมโยงได้เป็นผังความคิดรวบยอด ซง่ึ มาจากภาษากรีกว่า อิเล็กตรา้ (Elektra) ของเร่ืองท่ศี กึ ษา ดังตัวอย่าง พ.ศ. 2143 (ค.ศ. 1600) วิลเลียม กิลเบิร์ต (William ภาพท่ี 7.1 แท่งอำาพันถกู ับผ้าขนสตั ว์ Gilbert) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ทำาการทดลองอย่างเดียวกัน โดยนำาแท่งแก้วและแท่งยางสนถูกับผ้าแพรหรือผ้าขนสัตว์แล้ว นำามาทดลองดูดสิ่งของที่มีนำ้าหนักเบาจะได้ผลเช่นเดียวกับทาลีส กิลเบริ ์ตจึงให้ชื่อไฟฟา้ ท่เี กดิ ขน้ึ นีว้ า่ อิเลก็ ตรกิ ซติ ้ี (Electricity) พ.ศ. 2280 (ค.ศ. 1747) เบนจามนิ แฟรงคลนิ (Benjamin Franklin) นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้ค้นพบไฟฟ้าในอากาศ โดยการทดลองนาำ วา่ วซง่ึ มกี ญุ แจผกู ตดิ อยกู่ บั สายปา่ นขน้ึ ไปในอากาศ ขณะทเี่ กดิ พายฝุ น เขาพบวา่ เมอ่ื มอื เขา้ ไปใกลก้ ญุ แจกป็ รากฏประกาย ไฟฟ้ามายังมือของเขา จากการทดลองนี้ทำาให้ค้นพบเก่ียวกับ ภาพท ี่ 7.2 การทดลองของ ปรากฏการณ์ฟ้าแลบ ฟ้าร้อง และฟ้าผ่า ซ่ึงเกิดจากประจุไฟฟ้าใน เบนจามิน แฟรงคลิน อากาศ นับตั้งแต่นั้นมาแฟรงคลินก็สามารถประดิษฐ์สายล่อฟ้าได้ เปน็ คนแรก โดยนาำ โลหะตอ่ กบั ยอดหอคอยทส่ี งู ๆ แลว้ ตอ่ สายลวดลงมา ยังดิน ซึ่งเป็นการป้องกันฟ้าผ่าได้ กล่าวคือไฟฟ้าจากอากาศจะไหล เข้าสู่โลหะท่ีต่ออยู่กับยอดหอคอยแล้วไหลลงมาตามสายลวดท่ีต่อไว้ ลงสดู่ นิ โดยไม่เปน็ อันตรายตอ่ มนษุ ยห์ รอื อาคารบ้านเรือน พ.ศ. 2333 (ค.ศ. 1790) วอลตา (Volta) นกั วทิ ยาศาสตร์ ชาวอิตาเลียนได้ค้นพบไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี โดยนำาวัตถุ 3. ผู้เรียนร่วมกันอธิบายบันทึกผลผังข้อสรุปความคิดรวบยอด ใหเ้ ข้าใจตรงกนั ท้งั กลุม่ และรายบุคคล ตา่ งกัน 2 ชนดิ เช่น ทองแดงกับสังกะสจี ุ่มในสารละลายกรดซัลฟวิ รกิ ภาพท่ี 7.3 ไมเคิล ฟาราเดย์ โลหะ 2 ชนดิ จะทำาปฏกิ ริ ิยาเคมกี ับสารละลายกรดทำาให้เกิดไฟฟ้าขนึ้ เรียกการทดลองนี้ว่า วอลเทอิกเซลล์ (Voltaic Cell) ซ่ึงต่อมาภายหลังวิวัฒนาการมาเป็นเซลล์แห้งหรือ ถา่ นไฟฉาย และเซลล์เปียกหรอื แบตเตอรี่ พ.ศ. 2374 (ค.ศ. 1831) ไมเคลิ ฟาราเดย ์ (Michael Faraday) นกั วิทยาศาสตรช์ าวองั กฤษ ไดค้ ้นพบไฟฟ้าทเี่ กดิ จากอาำ นาจแมเ่ หลก็ โดยนาำ ขดลวดเคล่อื นท่ีตดั ผ่านสนามแมเ่ หลก็ ทาำ ให้เกดิ แรงดัน ไฟฟา้ เหนยี่ วนาำ ข้ึนในขดลวด ซง่ึ ต่อมาภายหลงั ได้ถกู นาำ มาประดษิ ฐเ์ ปน็ เครื่องกาำ เนิดไฟฟ้า 242 วิทยาศาสตรเ์ พอ่ื พฒั นาอาชีพธรุ กิจและบริการ ปรากฏการณ์ต่างๆ ท่ีเกิดขึ้นจากการค้นพบนี้ สามารถอธิบายการเกิดกระแสไฟฟ้าได้จากการนำาความรู้ เกี่ยวกับอะตอมมาประกอบการอธิบายได้ดังน้ี วัตถุบนโลก ประกอบด้วยอะตอม ภายในอะตอมประกอบด้วยอนุภาคที่ มีประจุบวกและลบ โดยประจุบวก คอื โปรตอนจะอยภู่ ายใน นวิ เคลยี สของอะตอมรว่ มกบั อนภุ าคทเ่ี ปน็ กลาง คอื นวิ ตรอน อนุภาคมูลฐานชนิดหน่ึง ซ่ึงเป็นองค์ประกอบของ ส่วนประจุลบ คืออิเล็กตรอนจะโคจรอยู่รอบนิวเคลียส นิวเคลียสของอะตอมของธาตุทุกชนิด ยกเว้นไฮโดรเจน ธรรมดา เปน็ อนภุ าคทเ่ี ปน็ กลาง คอื ไมม่ ปี ระจไุ ฟฟา้ มมี วล ดังภาพท่ี 7.4 โดยที่อิเล็กตรอนและโปรตอนซ่ึงมีประจุ ภาพที่ 7.4 ประจบุ วกและประจลุ บ 1.67482 x 10-27 กิโลกรัม ตรงข้ามกันจะดึงดูดกันทำาให้อิเล็กตรอนไม่หลุดออกไปจาก วงโคจร จำานวนของอนุภาคโปรตอนและอเิ ลก็ ตรอนในวัตถทุ วั่ ไปทไี่ มน่ าำ ไฟฟ้าจะมจี าำ นวนเทา่ กนั จงึ ทำาให้ ประจุรวมเป็นศูนย์วัตถุจึงไม่นำาไฟฟ้า สภาพเช่นน้ีเรียกว่า สภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่หากอิเล็กตรอน ท่ีอยู่วงโคจรนอกสุดซึ่งห่างจากนิวเคลียสมากมีแรงดึงดูดน้อย เม่ือมีอิทธิพลจากภายนอกเข้ามารบกวน อิเล็กตรอนจึงหลุดพ้นจากวงโคจรน้ันได้ สามารถเคล่ือนที่ได้อย่างอิสระระหว่างอะตอมทำาให้เกิด ปรากฏการณ์ต่างๆ ทางไฟฟ้า เช่น การเกิดไฟฟ้าสถิตเหมือนกับท่ีทาลีสและกิลเบิร์ตได้ทดลองมา ซึ่ง อธิบายได้ว่าอิเล็กตรอนอิสระท่ีอยู่ภายในวัตถุชนิดหน่ึงเคล่ือนไหวรุนแรงมากขึ้นจนสามารถหลุดพ้นจาก แรงยดึ เหนยี่ วของนวิ เคลยี สของอะตอมและกระโดดไปอยใู่ นวตั ถอุ กี ชนดิ หนงึ่ อเิ ลก็ ตรอนในวตั ถชุ นดิ แรก มีจาำ นวนลดลงจงึ แสดงความเปน็ ไฟฟ้าบวกออกมา ในขณะเดยี วกนั วัตถทุ ี่ไดร้ ับอิเลก็ ตรอนอสิ ระจะทาำ ให้ มีไฟฟ้าลบมากกว่าจงึ แสดงความเป็นไฟฟา้ ลบออกมา โดยทัว่ ไปการทว่ี ตั ถุเกิดไฟฟ้าขน้ึ เรียกวา่ วตั ถนุ ้ันมี ประจุไฟฟ้า ประจุไฟฟ้ามีท้ังประจุบวกและประจุลบ ประจุไฟฟ้าท่ีแฝงตัวอยู่ในวัตถุน่ิงๆ ไม่เคล่ือนที่ เรยี กวา่ ไฟฟา้ สถติ (Static electricity) และหากมกี ารเคลอ่ื นทหี่ รอื ถา่ ยเทเรยี กวา่ ไฟฟา้ กระแส (Current Electricity) และประจไุ ฟฟ้าทอี่ ยใู่ นของเหลวหรอื แกส๊ เรยี กวา่ ไอออน (lon) สภาพเปน็ กลางทางไฟฟ้า การเกดิ ไฟฟ้าสถิต แรงผลกั อเิ ลก็ ตรอนย้ายท่ี ไฟฟ้าบวกและลบ แรงดึงดูด ไฟฟ้าบวกเพมิ่ ข้นึ ไฟฟา้ ลบเพม่ิ ขึ้น หกั ล้างกันพอดี ภาพท่ ี 7.5 วัตถทุ ี่เป็นกลางทางไฟฟา้ และวตั ถทุ เ่ี กิดไฟฟ้าสถิต สดุ ยอดคมู่ อื ครู 165

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต ไฟฟา้ ในชีวติ ประจำาวัน 243 ep 3 ขั้นปฏิบัติและสรปุ ความรู้หลังการปฏิบตั ิSt 1.2 แหล่งกำาเนดิ ไฟฟา้ AthpeplKyninogwlaenddgeConstructing แหล่งกาำ เนดิ ไฟฟา้ มีหลายชนิดดงั น ี้ 1.2.1 การเสียดสีของวัตถุ  เกิดจากการนำาวัตถุ 2 ชนิดมาเสียดสีกันทำาให้เกิดการถ่ายเท ผู้เรียนน�ำข้อสรุปความรู้ความเข้าใจที่ได้แลกเปลี่ยนเรียนรู้ ประจไุ ฟฟ้า วัตถทุ ้งั สองจะแสดงศักย์ไฟฟา้ ออกมาต่างกัน วตั ถชุ นดิ หนึง่ แสดงศักย์ไฟฟา้ บวก (+) ออกมา รว่ มกนั ในชน้ั เรยี นมากำ� หนดแนวปฏบิ ตั ทิ เี่ หมาะสมกบั ตนเองหรอื สมาชกิ ในกลมุ่ โดยการทำ� กจิ กรรมสง่ เสรมิ การเรยี นรู้ (หนงั สอื เรยี น วัตถุอีกชนิดหนง่ึ แสดงศกั ยไ์ ฟฟ้าลบ (-) ออกมาจะเกิดไฟฟา้ เรียกวา่ ไฟฟ้าสถิต หนา้ 271) 1.2.2 พลังงานทางเคมี เปน็ ไฟฟา้ ที่เกดิ จากการนาำ โลหะ 2 ชนดิ ทแี่ ตกตา่ งกันไปทาำ ปฏกิ ิริยา เคมกี บั สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต ์ ซงึ่ ปฏกิ ริ ยิ าทางเคมแี บบนเ้ี รยี กวา่ โวลตาอกิ เซลล ์ เชน่ สงั กะสกี บั ทองแดง จุ่มลงในสารละลายอิเล็กโทรไลท์ จะเกิดปฏิกิริยาเคมีทำาให้เกิดไฟฟ้า แหล่งกำาเนิดไฟฟ้าจากพลังงาน ทางเคมีเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) สามารถแบ่งออกเป็น 2 แบบ ไดแ้ ก่ 1) เซลล์ปฐมภูมิ (Primary Cell) เป็นแหล่งกำาเนิดไฟฟ้าท่ีให้ไฟฟ้ากระแสตรง ค้นพบโดยอาเลสซันโดร จูเซปเป อันโตนีโอ อานัสตาซีโอ วอลตา (Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta) นกั วทิ ยาศาสตรช์ าวอติ าล ี โดยการใชแ้ ผน่ สงั กะสแี ละแผน่ ทองแดงจมุ่ ลงในสารละลาย ของกรดกำามะถันเจือจาง มีแผ่นทองแดงเป็นข้ัวบวก แผ่นสังกะสีเป็นขั้วลบเรียกว่า เซลล์วอลเทอิก หรอื เซลลก์ ลั วานกิ เมอ่ื ตอ่ เซลลก์ บั วงจรภายนอกจะมกี ระแสไฟฟา้ ไหลจากแผน่ ทองแดงไปยงั แผน่ สงั กะส ี ขณะท่ีเซลล์วอลเทอิกจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับหลอดไฟฟ้า แผ่นสังกะสีจะค่อยๆ กร่อนไปทีละน้อยซ่ึงจะเป็น ผลทาำ ใหก้ าำ ลงั ในการจา่ ยกระแสไฟฟา้ ลดลงดว้ ย และเมอ่ื ใชไ้ ปจนกระทง่ั แผน่ สงั กะสกี รอ่ นมากตอ้ งเปลยี่ น แผ่นสังกะสีใหม่จึงจะทำาให้การจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ต่อไปเท่าเดิม เซลล์วอลเทจัดเป็นต้นแบบของ การประดิษฐ์เซลลแ์ หง้ (Dry Cell) หรือถ่านไฟฉายในปจั จบุ ัน ข้อดีคอื เมื่อสรา้ งเสร็จสามารถนำาไปใชไ้ ดท้ ันท ี แตข่ อ้ เสยี คอื เมอ่ื จา่ ยกระแสไฟฟา้ หมดแลว้ ไมส่ ามารถนาำ กลบั มาใชใ้ หมไ่ ด ้เชน่ ถา่ นไฟฉาย ถา่ นเมด็ กระดมุ e- ทองแดง สังกะสี ข้ัวบวก เป็นขวั้ สะพานเกลอื เป็นข้วั โลหะสังกะสี แท่งถ่าน แคโทด แอโนด แอมโมเนียคลอไรด์ชนื้ + แมงกานีสไดออกไซด ์ + ผงถ่าน (ก) เซลล์วอลเทอกิ ขวั้ ลบ (ข) โครงสร้างถา่ นไฟฉาย ภาพท่ ี 7.6 เซลล์ปฐมภูมิ กระแสไฟฟา้ ประจไุ ฟ 2) เซลล์ทุตยิ ภูม ิ (Secondary Cell) เปน็ เซลล์ ขว้ั บวก ขว้ั ลบ ไฟฟ้าท่ีสร้างขึ้นแล้วต้องนำาไปประจุไฟก่อนจึงจะนำามาใช้ได้ และเม่ือ จ่ายกระแสไฟฟ้าหมดแล้วสามารถนำาไปประจุไฟใช้ได้อีกโดยไม่ต้อง แคโทด อเิ ล็กโทรไลต์ แอโนด เปลี่ยนส่วนประกอบภายใน และเพื่อให้มีกระแสไฟฟ้ามากจะต้องใช้ เซลล์หลายเซลล์ต่อกันแบบขนาน แต่หากต้องการให้มีแรงดัน ภาพท ่ี 7.7 เซลล์ทุติยภูมิ 244 วทิ ยาศาสตร์เพอ่ื พัฒนาอาชพี ธรุ กิจและบริการ กระแสไฟฟ้าสงู ขึน้ จะตอ้ งใชเ้ ซลลห์ ลายๆ เซลล์ต่อกันแบบอนกุ รม เซลล์ไฟฟ้าน้มี ชี ่อื เรียกอกี อยา่ งหนงึ่ วา่ สตอเรจเซลล์หรือสตอเรจแบตเตอรี ่ (Storage Battery) เซลล์ทตุ ยิ ภมู ิมีหลายชนดิ เช่น แบตเตอรี่สะสม ไฟฟ้าแบบตะก่ัว เซลล์นิกเกิล-แคดเมยี มหรอื เซลลน์ แิ คด เซลลล์ เิ ทียมไอออน เซลลล์ เิ ทียมพอลิเมอร์ กิจกรรมที ่ 1: เซลล์ไฟฟ้าเคมี เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ท่ีใช้ในห้องปฏิบัติการ วสั ดอุ ปุ กรณแ์ ละสารเคมี เพ่ือบรรจุสารเคมีเพื่อให้ความร้อน ผสมสาร หรือทำ� ปฏิกิริยากัน มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกก้นแบน ปากแบะ 1. บกี เกอรข์ นาด 250 cm3 2 ใบ 2. สายไฟฟา้ พร้อมแจ๊คปากจระเข ้ 1 ชุด ออกเลก็ นอ้ ยและมจี ะงอยเพอ่ื ชว่ ยในการเทสาร ขนาดของ 3. แอมมิเตอร ์ 1 เคร่ือง 4. ถา่ นไฟฉาย 1 ก้อน บกี เกอรท์ พี่ บไดโ้ ดยทว่ั ไปจะมตี ง้ั แต่ 50 มลิ ลลิ ติ ร ไปจนถงึ 5. แผ่นทองแดงขนาด 2×7 cm 2 แผน่ 6. แผ่นสงั กะสขี นาด 2×7 cm 2 แผ่น 5 ลติ ร 7. กระดาษทราย 1 แผ่น 8. สารละลายกรดซลั ฟวิ รกิ (H2SO4) เจอื จาง 200 cm3 วิธีทดลอง 1. ใชก้ ระดาษทรายขัดแผน่ ทองแดงและแผน่ สงั กะสใี ห้สะอาด 2. ตอ่ สายไฟฟ้าจากถ่านไฟฉาย 1 ก้อน เข้ากับแอมมเิ ตอร ์ สงั เกตการเบนของเข็มแอมมเิ ตอร์ บันทกึ ผล 3. เทสารละลายกรดซัลฟิวริกเจือจาง 100 cm3 ลงในบีกเกอร์ จุ่มปลายด้านหนึ่งของแผ่นโลหะท้ังสอง ลงในบกี เกอร์ ส่วนปลายอีกดา้ นหน่งึ พาดไวก้ บั ปากบกี เกอร์ 4. ต่อสายไฟฟ้าท้ัง 2 เส้นเข้ากับปลายโลหะท่ีโผล่พ้นบีกเกอร์ข้ึนมา ส่วนอีกปลายหนึ่งของสายไฟฟ้า เสียบตดิ กับแอมมิเตอร์ สังเกตการเบนของเข็มแอมมเิ ตอร์ บนั ทึกผล 5. สลับสายแจ๊คปากจระเข้ของแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสี สังเกตการเบนของเข็มแอมมิเตอร์ บนั ทึกผล 6. ยกแผน่ สงั กะสหี รอื แผ่นทองแดงแผ่นใดแผ่นหน่งึ ขึน้ จากบีกเกอร ์ สังเกตการเบนของเขม็ แอมมิเตอร์ บนั ทึกผล 7. จับปลายของแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสีส่วนที่จุ่มในสารละลายกรดซัลฟิวริกให้แตะกัน สังเกต การเบนของเข็มแอมมิเตอร ์ บนั ทึกผล แอมมเิ ตอร์ 8. เปล่ียนแผ่นโลหะท่ีจุ่มในสารละลายกรดซัลฟิวริกเป็น A แผ่นทองแดงทงั้ 2 แผน่ หรือแผ่นสังกะสีท้ัง 2 แผน่ สังเกต ขั้วไฟฟา้ A ข้ัวไฟฟ้า B การเบนของเข็มแอมมิเตอร์ บนั ทกึ ผล (แผ่นสังกะส)ี (แผ่นทองแดง) 9. จุ่มแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสีในสารละลายกรด ซัลฟิวริกที่บรรจุใน บีกเกอร์ 2 ใบ โดยแผ่นท้ังสองอยู่ใน สารละลาย ฟองแก๊ส บีกเกอร์คนละใบ สังเกตการเบนของเข็มแอมมิเตอร์ กรดซัลฟิวริก บันทึกผล (อเิ ลก็ โทรไลต)์ 166 สดุ ยอดคู่มอื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟา้ ในชวี ติ ประจำาวนั 245 รอบรู้อาเซียนและโลก ผลการทดลอง asean ตาราง การเบนของเขม็ แอมมเิ ตอรเ์ ม่ือต่อวงจรไฟฟ้าในลกั ษณะต่างๆ ศึกษาเกี่ยวกับการค้นพบความรู้ใหมๆ่ เก่ียวกับไฟฟ้าใน การเบนของเข็มแอมมิเตอร์ ชวี ติ ประจำ� วนั ของประเทศตา่ งๆ ในกลมุ่ สมาชกิ ประชาคมอาเซยี น เข็มเบน เข็มไมเ่ บน ลกั ษณะการตอ่ วงจรกบั แอมมเิ ตอร์ 1. ตอ่ กับถ่านไฟฉาย 2. ตอ่ กบั แผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสที ่ีจุ่มในสารละลาย H2SO4 3. เมอ่ื สลับสายแจค๊ ปากจระเขข้ องแผน่ ทองแดงและแผน่ สังกะสี 4. เมอ่ื ยกแผน่ ทองแดงออกจากสารละลาย H2SO4 5. เม่อื ยกแผน่ สังกะสอี อกจากสารละลาย H2SO4 6. จับปลายของแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสีส่วนท่ีจุ่มใน สารละลาย H2SO4 ให้แตะกัน 7. จุ่มแผ่นทองแดงทั้ง 2 แผ่น หรือแผ่นสังกะสีท้ัง 2 แผ่น ในสารละลาย H2SO4 8. จ่มุ แผ่นทองแดงและแผน่ สงั กะสที ่อี ยู่ในบกี เกอร์ทมี่ ีสารละลาย H2SO4 คนละใบ สรปุ และอภปิ รายผลการทดลอง . คำาถามหลังการทดลอง 1. ชนดิ ของแผน่ โลหะมผี ลต่อการเบนของเขม็ แอมมิเตอรอ์ ยา่ งไร 2. การนาำ แผ่นโลหะ 2 แผน่ จุม่ ในสารละลายบีกเกอรเ์ ดยี วกนั และต่างบกี เกอรม์ ผี ลต่อการเบน ของเขม็ แอมมิเตอรเ์ หมอื นกนั หรอื ต่างกันอยา่ งไร 3. ผู้เรยี นคดิ วา่ ถา้ เปล่ียนสารละลาย H2SO4 เป็นนา้ำ เปลา่ ผลจะเป็นอยา่ งไร เพราะอะไร 4. มีปจั จัยอะไรบา้ งท่ีมผี ลตอ่ การเกดิ กระแสไฟฟา้ 246 วิทยาศาสตร์เพื่อพฒั นาอาชีพธุรกจิ และบริการ 1.2.3 พลงั งานแสงอาทติ ยห์ รอื เซลลส์ รุ ยิ ะ โดยการใชเ้ ซลลแ์ สงอาทติ ย ์ (Solar Cell) ทาำ หนา้ ท่ี เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซ่ึงเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยสารก่ึงตัวนำา 2 ช้ัน ชั้นบนทำาด้วยซิลิคอนผสมฟอสฟอรัสและชั้นล่างทำาด้วยซิลิคอนผสมโบรอน ช้ันบนจะบางกว่าช้ันล่าง เพื่อให้แสงอาทิตย์สามารถส่องทะลุผ่านไปถึงชั้นล่างได้ เม่ือสารกึ่งตัวนำาได้รับแสงอาทิตย์ อิเล็กตรอน ภายในสารกง่ึ ตวั นำาจะหลดุ ออกมาและเคลอ่ื นท่ไี ด้ แสงอาทิตย์ ขัว้ ไฟฟ้าลบ กระแส ไฟฟ้า ขั้วไฟฟา้ บวก (ก) การเกดิ ไฟฟ้าจากเซลลแ์ สงอาทติ ย์ (ข) การติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทติ ยบ์ นหลังคา ภาพที ่ 7.8 พลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทติ ย์ 1.2.4 พลงั งานความรอ้ นหรอื คคู่ วบความรอ้ น กระแสไฟฟา้ เกดิ ขนึ้ ไดจ้ ากการนาำ โลหะ 2 ชนดิ มายึดติดกันแล้วให้ความร้อนจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในแท่งโลหะท้ังสอง เช่น ใช้ลวดทองแดงกับเหล็ก ยดึ ปลายขา้ งหนงึ่ ใหต้ ดิ กนั และปลายอกี ดา้ นหนงึ่ ของโลหะทงั้ สองตอ่ เขา้ กบั เครอื่ งวดั ไฟฟา้ แกลวานอมเิ ตอร ์ เม่ือใช้ความร้อนเผาปลายของโลหะที่ยึดติดกันน้ัน พลังงานความร้อนจะทำาให้เกิดพลังงานไฟฟ้าขึ้น เกดิ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเครอื่ งวดั ไฟฟา้ ไฟฟ้าเกิดจากความร้อนท่ีถูกสรา้ งขึน้ มาใช้งานจรงิ เปน็ อุปกรณ์ ที่มีช่ือเรียกว่า เทอร์มอคัปเปิล  (Thermocouple) ใช้เพ่ือวัดเกี่ยวกับอุณหภูมิจึงมักเรียกว่า ไพโรมิเตอร์ (Pyrometer) เปน็ มเิ ตอรส์ าำ หรบั วดั อณุ หภมู ทิ เ่ี ปลย่ี นแปลง โดยมเี ทอรม์ อคปั เปลิ เปน็ ตวั ตรวจวดั อณุ หภมู ิ ส่วนแรงดันไปแสดงผลทม่ี ิเตอร์ ทองแดง มิเตอร์ เหล็ก (ก) ไฟฟ้าเกดิ จากความร้อน (ข) เทอร์มอคปั เปิล (ค) ไพโรมเิ ตอร์ ภาพท ่ี 7.9 พลังงานไฟฟ้าจากคูค่ วบความรอ้ น สุดยอดค่มู ือครู 167

1 . ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต ไฟฟ้าในชวี ิตประจาำ วนั 247 ทักษะชีวิต การศึกษษาาขข้อ้อมมูลูลเพเพ่ิมิ่มเตเติมิมจาจกาแกหแลห่งลเ่รงียเรนียรนู้ รู้ต่างๆ เช่น 1.2.5 พลังงานจากแรงกด  สารท่ีถูกแรงกด หลอดไฟนอี อน อต่านิ งเๆทอเชรเ์่นน็ตอินหเนทงัอสรือเ์ นว็ตารหสนางั รสอื วารสาร หรือดึงจะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นมาได้ เช่น ผลึกของควอตซ์ ทัวร์มาไลท์ และเกลือโรเซลล์ เม่ือนำาผลึกมาวางไว้ระหว่าง โลหะท้ัง 2 แผ่นแล้วออกแรงกด สารนี้จะมีไฟฟ้าออกมา ยางแข็ง แบเรียม ที่ปลายโลหะท้งั สอง พลงั งานไฟฟา้ ทเี่ กิดขนึ้ นี้ตำา่ มาก นำาไป ไทเทเนต ใช้ทำาไมโครโฟน หูฟังโทรศัพท์ หัวปิคอัพของเครื่องเล่น จานเสยี ง ภาพท่ ี 7.10 พลงั งานไฟฟ้าจากแรงกด 1.2.6 พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า  กระแสไฟฟ้า ทไี่ ดม้ าจากพลงั งานแมเ่ หลก็ โดยวธิ กี ารใชล้ วดตวั นาำ ไฟฟา้ ตดั ผา่ นสนามแมเ่ หลก็ หรอื การนาำ สนามแมเ่ หลก็ วิ่งตัดผ่านลวดตัวนำาอย่างใดอย่างหนึ่ง ทั้ง 2 วิธีน้ีจะทำาให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในตัวนำาน้ัน กระแสไฟฟ้า ท่ีผลติ ได้มที ั้งไฟฟา้ กระแสตรงและไฟฟา้ กระแสสลับ ขว้ั เหนือ ไฟฟา้ กระแสตรง ขั้วเหนือ ไฟฟ้ากระแสสลบั ขดลวดแบน ขดลวดแบน +สนามแม่เหล็ก ข้วั ใต้ แปรง สนามแมเ่ หล็ก ข้วั ใต้ แปรง คอมมวิ เตเตอร์ + แหวนแยก แรงดัน แรงดัน ไฟฟ้า_ เวลา ไ_ฟฟา้ เวลา (ก) หลักการขดลวดตดั ผ่าน (ข) เครื่องกำาเนดิ ไฟฟ้ากระแสตรง (ค) เคร่ืองกาำ เนิดไฟฟ้ากระแสสลับ สนามแม่เหล็ก ภาพที่ 7.11 พลังงานไฟ ฟา้ จากแม่เหล็กไฟฟ้า จากการทดลองของไมเคิล ฟาราเดย์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ พบว่าเมื่อนำาแท่งแม่เหล็ก 248 วทิ ยาศาสตร์เพื่อพัฒนาอาชีพธุรกจิ และบริการ เคลื่อนที่ผ่านขดลวด หรือนำาขดลวดเคล่ือนที่ผ่านสนามแม่เหล็กจะเกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำาข้ึน ในขดลวดนน้ั และยงั สรปุ ต่อไปไดอ้ ีกวา่ กระแสไฟฟ้าจะเกดิ ได้มากหรอื นอ้ ยข้ึนอยู่กับปัจจยั ดงั น้ี 1. จำานวนขดลวด หากขดลวดมจี าำ นวนมากจะเกิดแรงดนั ไฟฟ้าเหน่ียวนำามากดว้ ย  2. จำานวนเส้นแรงแม่เหล็ก หากเส้นแรงแม่เหล็กมีจำานวนมากจะเกิดแรงดันไฟฟ้าเหน่ียวนำา มากด้วย  3. ความเร็วในการเคล่ือนท่ีของแม่เหล็ก หากเคล่ือนท่ีผ่านสนามแม่เหล็กเร็วข้ึนจะเกิด แรงดันไฟฟ้าเพ่ิมข้ึน ซ่ึงต่อมาได้นำาหลักการน้ีมาประดิษฐ์เป็นเครื่องกำาเนิดไฟฟ้าหรือเจเนอเรเตอร์ (Generator) กิจกรรมท ่ี 2: ไดนาโม วสั ดอุ ุปกรณ์ Step 4 ขนั้ สื่อสารและนำ� เสนอ 1. ขดลวดทองแดงทพี่ นั รอบแกนพลาสติก 1 ชุด _ + _+ 2. แท่งแมเ่ หลก็ แทง่ เลก็ 2 แท่ง Applying the Communication Skill 3. ลวดทองแดงเสน้ เลก็ 1 เสน้ เส้นใหญ่ 1 เส้น 4. แอมมเิ ตอร์ 1. ผู้เรียนแต่ละกลุ่มออกแบบหรือหาวิธีน�ำเสนอให้ผู้อื่น รับรู้และส่ือสารได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเทคนิควิธี วิธีทดลอง NS NS ทเ่ี หมาะสม บรู ณาการการใชส้ อ่ื /เทคโนโลย/ี คำ� ศพั ทเ์ พม่ิ เตมิ / ส่ิงทนี่ ่าสนใจแทรกในการรายงาน 1. ต่อสายไฟฟ้าท่ปี ลายขดลวดทองแดงทั้ง 2 ขา้ งเข้ากับแอมมิเตอร์ 2. ผสู้ อนสมุ่ กลมุ่ ผเู้ รยี นนำ� เสนอผลการสรปุ ความรคู้ วามเขา้ ใจ 2. จับขดลวดอยู่กับท่ี แล้วนำาปลายข้างหน่ึงของแท่งแม่เหล็ก 1 แท่งมาใกล้ๆ ขดลวด สังเกตการเบน โดยผสู้ อน และผู้เรียนร่วมกันประเมินผลการน�ำเสนอ ของเขม็ แอมมเิ ตอร ์ บันทกึ ผล ตามเกณฑท์ ีก่ ำ� หนด 3. เคลื่อนแท่งแม่เหล็ก 1 แท่งเข้าและออกจากขดลวดอย่างรวดเร็ว สังเกตการเบนเข็มของแอมมิเตอร์ บันทกึ ผล 4. เคลือ่ นแทง่ แมเ่ หล็กเข้าไปในขดลวดแลว้ หยดุ นิง่ สงั เกตการเบนของเขม็ แอมมิเตอร ์ บันทกึ ผล 5. นาำ แท่งแม่เหลก็ 2 แท่งเคลอื่ นทเี่ ขา้ ไปใกลๆ้ ขดลวด สังเกตการเบนของเข็มแอมมเิ ตอร์ บันทึกผล 6. ใชเ้ สน้ ลวดทองแดงเสน้ เลก็ พนั รอบแกนขดลวดทองแดงทอ่ี ยบู่ นแกนพลาสตกิ เพมิ่ แลว้ เลอื่ นแมเ่ หลก็ 1 แท่งเขา้ ไปใกลๆ้ ขดลวด สงั เกตการเบนของเขม็ แอมมเิ ตอร์ บันทกึ ผล 7. เปลี่ยนเส้นลวดทองแดงจากเส้นเล็กเป็นเส้นใหญ่ขึ้น แล้วพันรอบแกนขดลวดทองแดงท่ีอยู่บนแกน พลาสติกเพ่ิม แล้วเล่ือนแม่เหล็ก 1 แท่งเข้าไปใกล้ๆ ขดลวด สังเกตการเบนของเข็มแอมมิเตอร์ บนั ทึกผล 8. จับแท่งแม่เหล็กให้อยู่กับท่ีแล้วนำาขดลวดมาใกล้ปลายของแท่งแม่เหล็ก เคล่ือนขดลวดเข้าและออก จากแท่งแมเ่ หล็กอยา่ งรวดเร็ว สงั เกตการเบนของเขม็ แอมมิเตอร ์ บันทึกผล 168 สุดยอดคู่มอื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟา้ ในชีวิตประจำาวนั 249 เป็นเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าที่สําคัญชนิดหนึ่งในทาง ด้านอิเล็กทรอนิกส์ โดยใช้วัดปริมาณ กระแสไฟฟ้า ผลการทดลอง ในวงจรไฟฟ้าใด ๆ แบ่งออกได้ 2 ชนิด คือแอมมิเตอร์ ตาราง การเบนของเข็มแอมมิเตอร์เม่อื ทดลองในลกั ษณะตา่ งๆ ไฟฟ้ากระแสตรงและแอมมิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับ ลักษณะการทดลอง การเบนของเขม็ แอมมเิ ตอร์ 1. จับขดลวดอยู่กับที่ แล้วนำาปลายข้างหนึ่งของแท่งแม่เหล็กเข้ามา ใกล้ๆ ขดลวด 2. เคลือ่ นแท่งแมเ่ หล็กเข้าและออกจากขดลวดอย่างรวดเร็ว 3. เคลื่อนแท่งแมเ่ หล็กเขา้ ไปในขดลวดแล้วหยดุ นงิ่ 4. เพ่ิมแท่งแมเ่ หล็กเปน็ 2 แทง่ เคลื่อนที่เขา้ ไปใกล้ๆ ขดลวด 5. เพ่ิมเส้นลวดทองแดงเส้นเล็กพันรอบแกนขดลวดทองแดง แล้วเลอ่ื นแม่เหล็ก 1 แทง่ เขา้ ไปใกลๆ้ ขดลวด 6. เพ่ิมเส้นลวดทองแดงเส้นใหญ่พันรอบแกนขดลวดทองแดง แลว้ เลือ่ นแม่เหล็ก 1 แทง่ เขา้ ไปใกลๆ้ ขดลวด 7. จับแท่งแมเ่ หล็กอยู่กับท ี่ นำาขดลวดมาใกล้ปลายของแทง่ แม่เหลก็ เคล่อื นขดลวดเข้าและออกจากแมเ่ หลก็ อยา่ งรวดเร็ว สรุปและอภิปรายผลการทดลอง . คำาถามหลังการทดลอง 1. เมือ่ เพม่ิ จาำ นวนขดลวดมีผลต่อการเบนของเขม็ แอมมิเตอร์อย่างไร 2. ขนาดของขดลวดทองแดงมีผลตอ่ การเบนของเขม็ แอมมเิ ตอรอ์ ยา่ งไร 3. ขนาดของแมเ่ หลก็ มผี ลต่อการเบนของเข็มแอมมเิ ตอรอ์ ยา่ งไร 4. มีปจั จยั อะไรบา้ งท่มี ผี ลต่อการเกิดกระแสไฟฟ้า ค่านิยมหลัก 12 ประการ 250 วิทยาศาสตร์เพอื่ พฒั นาอาชพี ธุรกิจและบริการ • ใฝห่ าความรู้ หมน่ั ศึกษาเลา่ เรียนทัง้ ทางตรงและทางอ้อม • ซอื่ สตั ย์ เสยี สละ อดทน มอี ดุ มการณใ์ นสง่ิ ทดี่ งี ามเพอ่ื สว่ นรวม 1.3 กระแสไฟฟ้า • มีระเบียบวนิ ัย เคารพกฎหมาย ผู้น้อยรู้จักการเคารพผูใ้ หญ่ • รู้จักด�ำรงตนอยู่โดยใช้หลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง กระแสไฟฟ้า (Electric current) คือจำานวนประจุไฟฟ้าที่เคล่ือนผ่านตำาแหน่งหน่ึงๆ ตามพระราช ด�ำรัสของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว* รู้จัก ในวงจรไฟฟา้ ในช่วงเวลาหน่งึ มีหนว่ ยเป็นคูลอมบต์ อ่ วินาที (C/s) หรอื แอมแปร ์ (A) กระแสไฟฟ้าสามารถ อดออมไวใ้ ชเ้ ม่ือยาม จำ� เป็น มีไวพ้ อกินพอใช้ ถ้าเหลือก็แจก วัดได้โดยใช้แอมมิเตอร์ โดยการเคล่ือนท่ีหรือการไหลของประจุไฟฟ้านั้นจะต้องมีตัวกลางหรือตัวนาำ พา จ่ายจ�ำหน่าย และพร้อมที่จะขยายกิจการเม่ือมีความพร้อม ประจุไฟฟ้าให้ไหลไป อนุภาคที่นำาพาประจุถูกเรียกว่า พาหะของประจุไฟฟ้า ในโลหะท่ีเป็นตัวนำาไฟฟ้า เมือ่ มภี ูมิคุม้ กนั ทีด่ ี อเิ ลก็ ตรอนจากแตล่ ะอะตอมจะยดึ เหนยี่ วอยกู่ บั อะตอมอยา่ งหลวมๆ และอเิ ลก็ ตรอนสามารถเคลอ่ื นทไี่ ด้ • ค�ำนึงถึงผลประโยชน์ของส่วนรวม และของชาติมากกว่า อยา่ งอิสระอยู่ภายในโลหะน้ันภายใตส้ ภาวะหนึ่งเรยี กวา่ อเิ ลก็ ตรอนนำากระแส (Conduction electron) ผลประโยชน ์ของตนเอง ซงึ่ อเิ ลก็ ตรอนเหล่านีจ้ ดั เปน็ พาหะของประจุไฟฟา้ ในโลหะตัวนำาน้นั สายไฟฟ้าทาำ ดว้ ยลวดตัวนำา คือโลหะทองแดงและอะลูมิเนียม อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอน *พระบาทสมเดจ็ พระมหาภมู พิ ลอดลุ ยเดชมหาราช บรมนาถบพติ ร อิสระ ไม่ยึดแน่นกับอะตอม จึงเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ หากมีประจุไฟฟ้าลบเพิ่มข้ึนในสายไฟฟ้า อิเล็กตรอนอิสระ 1 ตัวจะถูกดึงเข้าหาประจุไฟฟ้าบวกแล้วรวมตัวกันเพื่อเป็นกลาง ดังนั้นอิเล็กตรอนจะ เคลอ่ื นทเี่ มอื่ เกดิ สภาพขาดอเิ ลก็ ตรอนจงึ จา่ ยประจไุ ฟฟา้ ลบออกไปแทนท ี่ ทาำ ใหเ้ กดิ การไหลของอเิ ลก็ ตรอน ในสายไฟฟา้ จนกวา่ ประจไุ ฟฟา้ บวกจะถกู ทาำ ใหเ้ ปน็ กลางจนหมดการเคลอ่ื นทขี่ องอเิ ลก็ ตรอนหรอื การไหล ของอเิ ลก็ ตรอนในสายไฟฟา้ นเ้ี รยี กวา่ กระแสไฟฟา้ ความสามารถในการเคล่ือนท่ีของ อิเล็กตรอนในการนำาไฟฟ้าจะบอกถึงลักษณะ สภาพการนาำ ไฟฟา้ ของตวั กลาง ตวั กลางทเ่ี ปน็ ตวั นาำ ไฟฟา้ กระแสไฟฟา้ จะเคลอ่ื นผา่ นไดด้ ี เชน่ โลหะ นาำ้ ส่วนตัวกลางที่เป็นฉนวนไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะไม่ สามารถไหลผา่ นได้ เช่น ไม้ พลาสติก กระดาษ ภาพที่ 7.12 รถไฟฟ้าความเร็วสงู พลังงานสนามแม่เหลก็ รู้ ไหม...? ซเู ปอร์คอนดกั เตอร์อณุ หภูมิสูงคืออะไร ซูเปอร์คอนดักเตอร์อุณหภูมิสูง (High-temperature superconductor) หรือที่เรียกว่า ตัวนำาย่ิงยวด เป็นสารตัวนำาประเภทโลหะท่ีปล่อยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน โดยไม่สูญเสียพลังงาน ความร้อนเพราะไม่ต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้า โดยปกติแล้วโลหะจะเป็นตัวนำาย่ิงยวดได้ท่ี อุณหภมู ิ -273 ำC หรอื 0 K ทเี่ รยี กกันวา่ ศูนย์องศาสมั บรู ณ์ ซึ่งถือว่าเป็นอณุ หภมู ิท่ปี ราศจากความร้อน โดยสน้ิ เชงิ ตอ่ มานกั ฟสิ กิ สไ์ ดค้ น้ พบตวั นาำ ยงิ่ ยวดอณุ หภมู สิ งู ซง่ึ เปน็ สารประกอบของอติ เทรยี ม (Y) แบเรยี ม (Ba) ทองแดง (Cu) และออกซเิ จน (O) จะเปน็ ตวั นาำ ยิ่งยวดท่อี ณุ หภูม ิ 90 K หรอื -183 Cำ การค้นพบตัวนำาย่ิงยวดอุณหภูมิสูงได้กระตุ้นให้มีการวิจัยและพัฒนาเพื่อนำาตัวนำาย่ิงยวดมาใช้ สดุ ยอดคมู่ อื ครู 169

1. ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต ไฟฟ้าในชีวิตประจาำ วนั 251 ประโยชน์ใหก้ ว้างขวางมากขน้ึ รถไฟแมกเลฟ (Maglev: Magnetic Levitation Train) เป็นรถไฟ อัตราเร็วสูง ขณะเคลื่อนที่ตัวรถจะลอยเหนือรางเล็กน้อย เน่ืองจากสนามแม่เหล็กของรางและ สนามแมเ่ หลก็ ของตวั รถทที่ าำ จากตวั นาำ ยงิ่ ยวดผลกั กนั ทาำ ใหเ้ กดิ แรงยกตวั เปน็ การลดแรงเสยี ดทาน ท่มี ผี ลทาำ ใหร้ ถไฟเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วสูงถึง 513 กิโลเมตรตอ่ ช่ัวโมง ประเทศไทยมีนักฟิสิกส์ท่ีวิจัยเร่ืองตัวนำายิ่งยวดท้ังด้านปฏิบัติและทฤษฎี นักฟิสิกส์ทฤษฎี ชาวไทยทีเ่ ปน็ ท่ียอมรบั ในวงการนานาชาต ิ คือ ศ. ดร.สุทัศน ์ ยกส้าน กระแสไฟฟ้าแบ่งออกเปน็ 2 ชนิดไดแ้ ก่ 1.3.1 ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current: DC)  เป็นไฟฟ้าทม่ี ีทศิ ทางการไหลไปทางเดียว ตลอดระยะเวลาที่วงจรไฟฟ้าปิด กล่าวคือกระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วบวกภายในแหล่งกำาเนิดไฟฟ้า ผา่ นตวั ต้านทาน หรอื โหลดผ่านตวั นาำ ไฟฟ้าแลว้ ย้อนกลบั เข้าแหล่งกาำ เนิดไฟฟา้ ที่ข้วั ลบเปน็ ทางเดียวเช่นนี้ ตลอดเวลา เชน่ ถ่านไฟฉาย เซลลล์ ิเทียม แบตเตอรี่ ไดนาโมกระแสตรง 1.3.2 ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternation Current: AC)  เปน็ ไฟฟา้ ท่มี กี ารไหลกลบั ไปกลับมา ท้ังขนาดของกระแสและแรงดันไม่คงท่ี เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ กล่าวคือกระแสจะไหลไปทางหนึ่งก่อน ต่อมาก็จะไหลสวนกลับแล้วก็เร่ิมไหลเหมือนครั้งแรก เรียกว่า 1 รอบความถี่ หมายถึงจำานวนลูกคลื่น ไฟฟ้ากระแสสลับที่เปล่ียนแปลงใน 1 วินาที ไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้ในประเทศไทยมีความถี่ 50 เฮิรตซ ์ ซึ่งหมายถึงจาำ นวนลกู คลืน่ ไฟฟา้ สลับทเี่ ปลีย่ นแปลง 50 รอบในเวลา 1 วนิ าที 1.4 วงจรไฟฟ้า วงจรไฟฟ้า หมายถึงทางเดนิ ของกระแสไฟฟา้ ซึ่งไหลมาจากแหลง่ กำาเนดิ ไฟฟา้ ผ่านตัวนำาและ เครือ่ งใชไ้ ฟฟา้ หรือโหลด แล้วไหลกลับไปยงั แหลง่ กำาเนิดเดมิ ดงั ภาพที ่ 7.13 วงจรไฟฟา้ ประกอบดว้ ยส่วนสำาคัญ 3 ส่วน ได้แก่ 1.4.1 แ ห ล่ ง กำ า เ นิ ด ไ ฟ ฟ้ า หมายถึง กระแสไฟฟ้าไหล แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยังวงจรไฟฟ้า เช่น แบตเตอร่ี จากศกั ย์สงู (ขว้ั บวก) ไปยังศักย์ตาำ่ (ข้วั ลบ) กระแสไฟฟา้ เคร่อื งใช้ ถา่ นไฟฉาย ไส้หลอดไฟ ไฟฟ้า 1.4.2 ตวั นาำ ไฟฟา้ หมายถึงสายไฟฟา้ หรอื + สอ่ื ทเี่ ปน็ ตวั นาำ ใหก้ ระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นไปยงั เครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ _แหล่งกาำ เนิดไฟฟา้ ซง่ึ ตอ่ ระหว่างแหล่งกาำ เนดิ กับเคร่ืองใชไ้ ฟฟา้   อเิ ล็กตรอนไหลจาก 1.4.3 เครื่องใช้ไฟฟ้า หมายถึงเคร่ืองใช้ ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่น จุดท่ีมศี กั ย์ตำา่ อเิ ลก็ ตรอนไหล (ขว้ั ลบ) ไปจดุ ทมี่ ี ศกั ยส์ งู (ขวั้ บวก) ซง่ึ จะเรียกอกี อยา่ งหนึ่งว่า โหลด  ภาพที่ 7.13 การไหลของกระแสไฟฟ้า 252 วทิ ยาศาสตร์เพื่อพัฒนาอาชพี ธุรกจิ และบริการ กิจกรรมท้าทาย ส่วนสวิตช์เป็นส่วนหน่ึงของวงจรไฟฟ้า มีหน้าท่ีในการควบคุมการทำางานให้มีความสะดวก กิจกรรมส่งเสริมการเรียนรู้เก่ียวกับไฟฟ้าในชีวิตประจ�ำวัน และปลอดภยั มากยง่ิ ข้ึน หากกระแสไฟฟ้าไหลได้ครบวงจรทาำ ให้โหลดหรอื เครอื่ งใช้ไฟฟา้ ที่ต่ออยใู่ นวงจร และการประยกุ ตใ์ ชค้ วามรใู้ น ชวี ติ ประจำ� วนั และการประกอบอาชพี ทำางานเรยี กวา่ วงจรปิด แตห่ ากไหลไมค่ รบวงจรทาำ ใหเ้ คร่อื งใชไ้ ฟฟ้าทตี่ ่ออยใู่ นวงจรไมท่ าำ งาน สาเหตอุ าจ เกดิ จากสายไฟฟา้ หลดุ สายไฟฟา้ ขาด สายไฟฟา้ หลวม สวติ ชไ์ มต่ อ่ วงจร หรอื เครอื่ งใชไ้ ฟฟา้ ชาำ รดุ ลกั ษณะ เชน่ นเี้ รียกวา่ วงจรเปดิ 2. การผลิตไฟฟ้าเพ่ือชมุ ชน จากทก่ี ลา่ วมาผเู้ รยี นจะเหน็ วา่ มแี หลง่ กาำ เนดิ ไฟฟา้ เกดิ ขน้ึ ไดจ้ ากหลายแหลง่ แตห่ ากตอ้ งการปรมิ าณ กระแสไฟฟา้ เปน็ จาำ นวนมากๆ เพอ่ื ใชใ้ นอาคารบา้ นเรอื น ในหมบู่ า้ น หรอื ชมุ ชนใหญๆ่ ทม่ี ผี คู้ นจาำ นวนมาก ต้องการใช้ไฟฟ้า จะผลิตอย่างไรให้เพียงพอต่อความต้องการใช้เหล่าน้ัน ดังนั้นการผลิตไฟฟ้าเพื่อชุมชน ต้องคำานึงถึงความคุ้มค่าในการลงทุน ปริมาณกระแสไฟฟ้าท่ีได้กับต้นทุนในการผลิต ปัจจุบันจึง มกี ารนาำ หลกั การของการกาำ เนดิ พลงั งานไฟฟา้ เพยี งบางอยา่ งมาใชใ้ นการผลติ กระแสไฟฟา้ นนั่ คอื การสรา้ ง โรงไฟฟา้ ซง่ึ โรงไฟฟา้ ในปจั จบุ นั สว่ นใหญอ่ าศยั หลกั การของไดนาโมหรอื สนามแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เชน่ โรงไฟฟา้ พลังงานน้ำา โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน โรงไฟฟ้าพลังงานลม และประเภทที่ไม่ใช้หลักการของไดนาโม หรอื สนามแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เชน่ โรงไฟฟา้ พลงั งานแสงอาทติ ยท์ ใี่ ชเ้ ทคโนโลยโี ฟโตโวลตาอกิ (Photovoltaic) ซึ่งเป็นวิธีการท่ีผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาจากแสงอาทิตย์โดยตรงผ่านกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า ปรากฏการณโ์ ฟโตโวลตาอกิ การผลติ ไฟฟา้ ทม่ี อี ยทู่ ว่ั โลกทผี่ า่ นมานนั้ สว่ นใหญจ่ ะใชห้ ลกั การของการเหนย่ี วนาำ ดว้ ยสนามแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ หรอื ไดนาโม และในประเทศไทยสว่ นใหญจ่ ะเปน็ โรงไฟฟา้ ทใี่ ชห้ ลกั การน ้ี และมกี ารเรยี กชอื่ โรงไฟฟา้ แตกตา่ งกันไปตามชนดิ ของวตั ถุดบิ ทีใ่ ช้เปน็ แหลง่ พลงั งานในการผลิตไฟฟ้า ดังนี้ 2.1 โรงไฟฟา้ พลงั งานนาำ้ โรงไฟฟา้ พลงั งานนา้ำ (Hydroelectric Power Plant) หลกั การทาำ งาน คอื การเปลยี่ นรปู พลงั งาน จากพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์และเปลี่ยนไปเป็นพลังงานกล เพ่ือทำาให้เครื่องกำาเนิดไฟฟ้าทำางาน (ก) โรงไฟฟา้ พลงั งานนา้ำ จากเขอื่ น (ข) โรงไฟฟ้าพลังงานนา้ำ แบบสบู กลบั ภาพที่ 7.14 โรงไฟฟ้าพลงั งานนา้ำ 170 สดุ ยอดค่มู อื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นส่ือสารและน�ำเสนอ 5 . ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟ้าในชีวติ ประจำาวนั 253 Step 5 บขั้นรปกิ ราระเสมงั นิ คเพมแื่อลเพะจิ่มิตคสณุ าคธา่ารณะ ซงึ่ อาศยั พลงั งานศกั ยจ์ ากนา้ำ ในเขอ่ื นหรอื อา่ งเกบ็ นาำ้ ทม่ี รี ะดบั นา้ำ สงู กวา่ ระดบั ของโรงไฟฟา้ แลว้ เปลย่ี นเปน็ Self-Regulating พลังงานจลน์ โดยการปล่อยให้นำ้าไหลไปหมุนเพลาของกังหันน้ำาท่ีต่อกับเพลาของเคร่ืองกำาเนิดไฟฟ้า ซ่ึงเปน็ การเปล่ยี นพลงั งานจลนใ์ ห้เปน็ พลงั งานกล ทำาให้โรเตอรห์ มนุ เกดิ การเหนย่ี วนำาข้นึ ในเครือ่ งกาำ เนิด 1. ผู้เรียนแต่ละกลุ่มและรายบุคคลตรวจสอบความรู้ความเข้าใจ ไฟฟา้ ไดพ้ ลงั ไฟฟา้ เกดิ ขน้ึ โรงไฟฟา้ ประเภทนม้ี ขี อ้ ด ี คอื ตน้ ทนุ ในการสรา้ งตา่ำ แตม่ ผี ลกระทบตอ่ ทรพั ยากร ของตนเองหลงั จากรบั ฟงั การนำ� เสนอของสมาชกิ กลมุ่ อนื่ ป่าไมแ้ ละสตั วป์ า่ ปรบั ปรงุ ชน้ิ งานของกลมุ่ ตนใหส้ มบรู ณแ์ ละบนั ทกึ เพมิ่ เตมิ 2. ผู้เรียนน�ำผลงานแสดงในป้ายนิเทศหรือเผยแพร่สู่ 2.2 โรงไฟฟ้าพลงั งานความรอ้ น หอ้ งเรียนอน่ื หรือสาธารณะ 3. ผเู้ รียนแต่ละคนท�ำกจิ กรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ จากนัน้ โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน (Thermal Power Plant) ใช้หลักการเปลี่ยนรูปพลังงาน ท�ำแบบทดสอบแลกเปล่ียนกันตรวจให้คะแนน พร้อมทั้ง จากพลังงานเคมีท่ีเกิดจากการเผาไหม้เช้ือเพลิงให้เป็นพลังงานความร้อน แล้วนำาความร้อนไปทำาให้นำ้า ประเมินสรุปผลการท�ำกิจกรรมแบบประเมินตนเอง กลายเป็นไอน้ำาท่ีมีอุณหภูมิสูงและความดันสูง เพื่อสร้างไอนำ้าแรงดันสูงมาเป็นพลังงานขับเคลื่อน และก�ำหนดแนวทางการพฒั นาตนเอง กงั หนั ไอนาำ้ แกนของกงั หนั ไอนา้ำ จะตอ่ กบั แกนของเครอื่ งกาำ เนดิ ไฟฟา้ เกดิ การเหนยี่ วนาำ ทาำ ใหไ้ ดก้ ระแสไฟฟา้ เช้ือเพลิงที่ใช้ในการต้มนำ้าให้เดือดกลายเป็นไอนำ้า ได้แก่ แก๊สธรรมชาติ ถ่านหิน น้ำามันเตา นำ้ามันดีเซล นิวเคลียร์ และชีวมวล ซึ่งการเรียกช่ือของโรงไฟฟ้าประเภทนี้มักเรียกตามชื่อของแหล่งเชื้อเพลิง เช่น โรงไฟฟ้าถ่านหิน โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม โรงไฟฟ้าเครื่องยนต์ดีเซล โรงไฟฟ้ากังหันแก๊ส โรงไฟฟ้านิวเคลยี ร์ โรงไฟฟ้าชีวมวล 2.2.1 โรงไฟฟ้าพลังงานไอน้ำา (Steam Turbine Power Plant) เป็นโรงไฟฟ้าที่ใช้ ความร้อนจากการเผาไหม้ของเช้ือเพลิงทำาให้น้ำาในหม้อนำ้าเปล่ียนเป็นไอน้ำา จากน้ันจึงส่งเข้าสู่เรือนกังหัน ไอน้ำา เพ่ือหมุนกังหันไอนำ้าโดยมีเพลาต่อร่วมอยู่กับเคร่ืองกำาเนิดไฟฟ้าทำาให้ได้พลังงานไฟฟ้า ไอนำ้า เม่ือขยายตัวในเรือนกังหันแล้วจะออกสู่ภายนอกด้วยความดันตำ่าและถูกทำาให้กลั่นตัวเป็นหยดนำ้าใน เครื่องควบแน่น (Condenser) จากน้ันจะถูกปั๊มนำ้าดูดส่งกลับไปยังหม้อน้ำาเพื่อรับความร้อนอีกวนเวียน เช่นนี้ อุปกรณห์ ลักในโรงไฟฟา้   ได้แก ่ หมอ้ กาำ เนดิ ไอนำ้า เครื่องกงั หนั ไอนาำ้ เครอื่ งกำาเนิดไฟฟ้า หม้อแปลง ไฟฟ้า เชื้อเพลิงท่ีใช้ส่วนใหญ่ในประเทศไทย คือถ่านหิน ที่มีมาก คือถ่านหินลิกไนต์ แต่ปัจจุบันได้มี การนาำ เข้าถ่านหินคณุ ภาพด ี คอื บทิ ูมินัสมาใชเ้ ป็นเช้ือเพลิงและแก๊สธรรมชาติ (ก) กังหันไอนาำ้ (ข) โรงไฟฟ้าถา่ นหนิ อ.แมเ่ มาะ จ.ลาำ ปาง ภาพที ่ 7.15 โรงไฟฟา้ ถ่านหิน 254 วทิ ยาศาสตร์เพื่อพัฒนาอาชพี ธุรกิจและบรกิ าร 2.2.2 โรงไฟฟ้ากงั หนั แก๊ส (Gas Turbine Power Plant) เป็นโรงไฟฟ้าทใ่ี ชก้ งั หนั แก๊ส เปน็ เคร่อื งตน้ กำาลัง ซง่ึ ได้พลงั งานจากการเผาไหมข้ องอากาศความดันสงู (Compressed Air) จากเครือ่ ง อดั อากาศ (Air Compressor) ในหอ้ งเผาไหมเ้ กดิ เปน็ ไอรอ้ นทคี่ วามดนั และอณุ หภมู สิ งู ไปขบั ดนั ใบกงั หนั เพลากังหันไปขับเครื่องกำาเนิดไฟฟ้าเพ่ือผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยเครื่องกังหันแก๊สแบ่งออกเป็น 2 แบบ ได้แก่ Open Type และ Closed Type แตท่ ่ีใชก้ ันส่วนใหญ่ในปัจจบุ นั เป็นแบบ Open Type ซึ่งสามารถ แยกตามการออกแบบเปน็ Jet Type และ Heavy Duty Type โดยทชี่ นดิ Jet Type จะไดร้ บั การออกแบบ น้�ำมันเช้ือเพลิงชนิดหนึ่งได้จากการกลั่นน้�ำมันดิบ ให้มีขนาดเล็ก นำ้าหนักเบา และมีความเร็วรอบสูงเหมาะสมท่ีจะใช้เป็นเคร่ืองต้นกำาลังของเครื่องบิน มีสีน้�ำตาลปนด�ำ ใช้พ่นเข้าไปจุดในเตาเพ่ือให้ความร้อน แก่หมอ้ ไอนำ้� และเตาเผาต่างๆ แต่สำาหรับโรงไฟฟ้าน้ันส่วนใหญ่จะเป็นแบบ Heavy Duty Type   โรงไฟฟ้ากังหันแก๊สมีประสิทธิภาพ ประมาณร้อยละ 25 สามารถเดินเครื่องได้อย่างรวดเร็วเหมาะท่ีจะใช้เป็นโรงไฟฟ้าสำารองเพ่ือผลิต พลงั งานไฟฟา้ ในชว่ งความตอ้ งการไฟฟา้ สงู สดุ (Peak Load Period) และกรณฉี กุ เฉนิ โดยมอี ายกุ ารใชง้ าน ประมาณ 15 ปี แก๊สร้อนออกมา กงั หัน อากาศเยน็ เข้ามา ห้องเผาไหม้ (ข) โรงไฟฟา้ กงั หันแก๊ส เครือ่ งอัดอากาศ (ก) โครงสร้างกังหันแกส๊ ภาพที ่ 7.16 โรงไฟฟ้ากงั หันแกส๊ 2.2.3 โรงไฟฟ้าพลงั งานความรอ้ นรว่ ม (Combined Cycle Power Plant) มหี ลักการ ทำางานเหมือนกับโรงไฟฟ้ากังหันแก๊สและโรงไฟฟ้าพลังงานไอน้ำา โดยเป็นการทำางานร่วมกันระหว่าง เครอื่ งกงั หนั แกส๊ และเครอื่ งกงั หนั ไอนา้ำ ดว้ ยการอดั อากาศใหร้ อ้ นนาำ เขา้ สหู่ อ้ งเผาไหมท้ าำ ใหเ้ กดิ เปน็ ไอรอ้ น ที่ความดันและอุณหภูมิสูงไปขับดันใบกังหันเพลาของกังหันแก๊สจะต่อกับโรเตอร์ของเคร่ืองกำาเนิดไฟฟ้า เพ่ือผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมา จากนั้นนำาแก๊สร้อนท่ีผ่านโรเตอร์ของเครื่องกังหันแก๊สเข้าสู่หม้อนำ้าที่ใช้ ผลติ ไอนา้ำ ทาำ ใหเ้ กดิ การถา่ ยเทความรอ้ นของแกส๊ รอ้ นใหก้ บั นา้ำ ในหมอ้ นาำ้ เมอื่ นา้ำ ในหมอ้ นาำ้ ไดร้ บั ความรอ้ น จะเปลี่ยนเป็นไอน้ำา แล้วนำาไอน้ำาไปหมุนเครื่องกังหันไอน้ำาที่มีเพลาติดกับโรเตอร์ของเคร่ืองกำาเนิดไฟฟ้า จะได้พลังงานไฟฟ้าออกมาอกี เชน่ กันจงึ เรยี กว่า พลังงานความร้อนรว่ ม สุดยอดคมู่ ือครู 171

1 . ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต ไฟฟา้ ในชีวิตประจาำ วัน 255 โรงไฟฟ้ากังหันแกส๊ ป๊ัมนำ้า เคร่อื งกงั หันไอน้าำ ท่อทางเดินไฟฟา้ ปั๊มน้ำา เครือ่ งกำาเนดิ ไฟฟา้ ปั๊มน้ำา คเควรบอ่ื แงน่น หมอ้ แปลงไฟฟ้า สายสง่ ไฟฟา้ โรงไฟฟ้ากังหนั แกส๊ ปัม๊ นา้ำ ทอ่ ระบายความร้อน ป๊ัมนำ้า หม้อกำาเนดิ ไอนำา้ (ข) โรงไฟฟา้ พลงั งานความร้อนร่วม (ก) หลักการทำางานของโรงไฟฟา้ พลงั งานความร้อนรว่ ม แหล่งนำา้ ภาพท่ ี 7.17 โรงไฟฟา้ พลงั งานความรอ้ นรว่ ม 2.1.4 โรงไฟฟ้าเครือ่ งยนตด์ เี ซล (Diesel Engine Power Plant) เป็นโรงไฟฟ้าที่ไดร้ ับ พลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงของน้ำามันดีเซล โดยการเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานกล  นำาพลังงานกลที่ได้ไปหมุนโรเตอร์ของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้าทำาให้ได้พลังงานไฟฟ้า เครื่องยนต์ส่วนมาก มักจะใช้กับเครื่องกำาเนิดขนาดเล็ก เหมาะสำาหรับผู้ใช้ไฟฟ้าที่ต้องการแหล่งกำาเนิดไฟฟ้า โรงไฟฟ้าดีเซล เป็นโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก แต่สามารถออกแบบให้ผลิตไฟฟ้าปริมาณมากๆ ได้ โดยใช้เคร่ืองยนต์ดีเซลท่ีมี ขนาดใหญข่ ้นึ ตัวอยา่ งเชน่ เคร่ืองยนตด์ ีเซลซง่ึ เปน็ ผลติ ภัณฑข์ อง MAN B & W ประเทศเยอรมน ี และ ยังเปน็ ทน่ี ิยมใชก้ นั อย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม รถไฟ รถบรรทุก เรอื (ก) โรงไฟฟ้าเคร่ืองยนต์ดเี ซล (ข) โรงไฟฟ้าดีเซลลอยนำ้า ภาพท ่ี 7.18 โรงไฟฟ้าเคร่อื งยนต์ดีเซล 2.1.5 โรงไฟฟ้านวิ เคลียร์ (Nuclear Power Plant) เปน็ โรงไฟฟา้ ทใ่ี ช้พลังงานความรอ้ น 256 วิทยาศาสตรเ์ พอื่ พัฒนาอาชพี ธรุ กจิ และบริการ จากปฏิกิริยาแตกตัวทางนิวเคลียร์ (Nuclear fission reaction) ของธาตุกัมมันตรังสี เช่น ยูเรเนียม พลูโตเนียม แล้วนำาความร้อนที่ได้ไปทำาให้นำ้ากลายเป็นไอน้ำาที่มีแรงดันสูง แต่มีข้อแตกต่างกับโรงไฟฟ้า การเดือดเปน็ ไอนาำ้ โดยตรง หรือนาำ ความร้อนนัน้ ไปถ่ายเทให้กบั นา้ำ อีกระบบหนง่ึ ให้เดอื ดแล้วแต่ชนิดของ พลงั งานความรอ้ น คอื ในโรงไฟฟา้ นวิ เคลยี รน์ นั้ จะแชเ่ ชอื้ เพลงิ นวิ เคลยี รไ์ วใ้ นนาำ้ ภายในโครงสรา้ งปดิ สนทิ โรงไฟฟา้ นวิ เคลียร์ท่ีไดร้ บั การออกแบบมา จากนนั้ ส่งไอน้าำ ไปหมุนกงั หนั ไอนา้ำ ซงึ่ ต่อกับโรเตอรข์ องเครือ่ ง เพ่ือถ่ายเทความร้อนทีไ่ ดจ้ ากปฏิกิริยานวิ เคลียรไ์ ปต้มนา้ำ โดยตรง ซึ่งนา้ำ ท่รี ับความรอ้ นมาแล้วนนั้ อาจเกดิ กาำ เนดิ ไฟฟา้ เพอื่ ผลติ ไฟฟา้ ปจั จบุ นั พลงั งานนวิ เคลยี รม์ บี ทบาทตอ่ การดาำ เนนิ ชวี ติ ของมนษุ ยเ์ ปน็ อยา่ งมาก เนื่องจากพลังงานนิวเคลียร์ให้พลังงานความร้อนมหาศาล สามารถนำามาใช้ประโยชน์ในการผลิตกระแส ไฟฟ้าเพือ่ รองรับการขยายตวั ของโรงงานอตุ สาหกรรมทตี่ อ้ งการกาำ ลงั ไฟฟ้าสูงมากขนึ้ เร่ือยๆ ซึง่ โรงไฟฟ้า แบบอ่ืนๆ มักมขี ดี จาำ กดั ในการผลติ กำาลงั ไฟฟ้า โรงไฟฟ้านวิ เคลยี รท์ นี่ ิยมใช้ในปัจจุบนั มี 3 แบบ ไดแ้ ก่         1) โรงไฟฟา้ นิวเคลียร์แบบความดนั สงู (Pressurized Water Reactor: PWR) โรงไฟฟ้าชนิดนี้น้ำาจะถ่ายเทความร้อนจากแท่งเช้ือเพลิงจนมีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 320 องศาเซลเซียส ภายในถงั ขนาดใหญท่ อี่ ดั ความดนั สงู ประมาณ 15 เมกะปาสคาล ไวเ้ พอ่ื ไมใ่ หน้ าำ้ เดอื ดกลายเปน็ ไอและนาำ นาำ้ สว่ นนไี้ ปถา่ ยเทความรอ้ นใหแ้ กน่ าำ้ หลอ่ เยน็ อกี ระบบหนงึ่ ทค่ี วบคมุ ความดนั ไวต้ าำ่ กวา่ เพอื่ ใหเ้ กดิ การเดอื ด ผลิตไอนำ้าออกมาเป็นการป้องกันไม่ให้นำ้าในถังปฏิกรณ์ซึ่งมีสารรังสีเจือปนอยู่แพร่กระจายไปยังอุปกรณ์ ส่วนอื่นๆ ตลอดจนป้องกันการร่ัวของสารกัมมันตรังสีสู่สิ่งแวดล้อม การทำางานของโรงไฟฟ้าชนิดนี้ มคี วามซบั ซอ้ นกวา่ โรงไฟฟา้ นวิ เคลยี รแ์ บบนาำ้ เดอื ด และมขี อ้ ดอ้ ยกวา่ ตรงทถ่ี งั ปฏกิ รณม์ รี าคาสงู เนอ่ื งจาก ต้องมีระบบป้องกันการร่ัวไหลของน้ำา ระบายความร้อน และอัตราการไหลของน้ำาภายในถังสูงในสภาวะ ความดันและอณุ หภมู สิ ูงเป็นผลใหเ้ กิดปัญหาการสึกกรอ่ นตามมา 2) โรงไฟฟา้ นวิ เคลยี รแ์ บบนาำ้ เดอื ด (Boiling Water Reactor: BWR) เตาปฏกิ รณ ์ แบบนี้ใชน้ ำ้าเป็นสารระบายความร้อนและเปน็ สารหน่วงนิวตรอนด้วย โดยการนำาเอาการหมุนเวยี นของนำ้า มาใช้ประโยชน์ ข้อเสียของเตาปฏิกรณ์แบบน้ี คืออันตรายจากกัมมันตรังสีที่อาจปนมากับน้ำาและไอนำ้า และมีการเปล่ียนแปลงความหนาแน่นของสารหน่วงนิวตรอน เน่ืองจากส่วนบนเป็นไอน้ำา ส่วนล่างเปน็ นำ้า ทำาให้เกิดไม่เสถียรภาพทางด้านไฮโดรไดนามิกและนิวเคลียร์ ข้อดีคือสามารถสร้างให้มีแรงดันภายใน เตาปฏกิ รณ์ไดส้ ูงกว่าแบบใชแ้ ก๊สระบายความร้อน เชอื้ เพลิงท่ใี ช้เปน็ ของแข็ง ได้แก ่ ยูเรเนยี มออกไซด์                  3) โรงไฟฟา้ นวิ เคลยี รแ์ บบนา้ำ มวลหนกั ความดนั สงู หรอื แบบแคนด ู (Pressurized Heavy Water Reactor: PHWR or CANDO) มีการทำางานคล้ายคลึงกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบ ความดันสูง แตแ่ ตกตา่ งกนั ทมี่ ีการจัดแกนปฏกิ รณ์ในแนวระนาบ และเปน็ การตม้ นำ้าภายในท่อขนาดเลก็ จาำ นวนมากทม่ี เี ชอื้ เพลงิ บรรจอุ ยแู่ ทนการตม้ นาำ้ ภายในถงั ปฏกิ รณข์ นาดใหญ ่ เนอื่ งจากสามารถผลติ ไดง้ า่ ยกวา่ การผลิตถังขนาดใหญ่โดยใช้น้ำามวลหนักเป็นตัวระบายความร้อนจากแกนปฏิกรณ์ นอกจากนี้ ยังมีการแยกระบบใช้นำ้ามวลหนักเป็นตัวหน่วงความเร็วนิวตรอนด้วย เน่ืองจากมีการดูดกลืนนิวตรอน น้อยกว่านำ้าธรรมดา ทำาให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้นได้ง่ายจึงสามารถใช้เชื้อเพลิงยูเรเนียมท่ีสกัดมาจาก ธรรมชาติซึ่งมียูเรเนียม 235 ประมาณร้อยละ 0.7 ได้โดยไม่จำาเป็นต้องผ่านกระบวนการปรับปรุงให้มี ความเข้มข้นสงู ขนึ้ ทำาใหป้ ริมาณผลติ ผลจากการแตกตัว (Fission product) ทเี่ กดิ ขึ้นในแท่งเช้อื เพลิงใช้ แล้วมีน้อยกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้นำ้าธรรมดาและหากเกิดการรั่วของน้ำาระบายความร้อนก็จะมี การลดของความดนั ช้ากว่าเนือ่ งจากทอ่ ระบายความร้อนมีขนาดเลก็ กว่า 172 สดุ ยอดคู่มอื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นสื่อสารและน�ำเสนอ 5 . ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟา้ ในชวี ิตประจาำ วัน 257 แท่งควบคมุ อาคารคอนกรตี เคร่ืองผลติ ไอนำา้ คลุมเครอ่ื งปฏิกรณ์ เครอ่ื งควบคุม ไอน้าำ กังหนั เคร่อื งผลติ ถงั ปฏิกรณ์ ความดนั กระแสไฟฟ้า ความรอ้ น เครอ่ื ง สง่ กระแส วงจร 2 ควบแน่น ไฟฟา้ ระบบระบาย (ก) หลักการทาำ งานโรงไฟฟ้านิวเคลยี ร์แบบ CANDU (ข) โรงไฟฟ้านวิ เคลียร์ ภาพท่ ี 7.19 โรงไฟฟ้านิวเคลยี ร์ 2.3 โรงไฟฟา้ พลงั งานลม โรงไฟฟา้ พลังงานลม (Wind Power Plant) ใชห้ ลกั การคือเปลยี่ นพลังงานลมจากธรรมชาติ ใหเ้ ปน็ พลงั งานกล แลว้ นำาพลังงานกลไปเปน็ ต้นกำาลังของเคร่อื งกำาเนิดไฟฟา้ (ไดนาโม) ทตี่ ดิ ตัง้ ไวบ้ นเสา หรือหอคอย เม่ือเคร่ืองกำาเนิดไฟฟ้าหมุนจะทำาให้เกิดความต่างศักย์ทางไฟฟ้าเกิดเป็นกระแสไฟฟ้านำามา ใชง้ านไดต้ อ่ ไป ชุดยึดประกอบใบ ระบบหมุนตวั กังหัน แบรงิ่ ชุดเกียร์ เครื่องกำาเนดิ ไฟฟา้ (ก) อปุ กรณภ์ ายในกังหันลม (ข) โรงไฟฟ้ากงั หันลมเทพสถติ วอนด ์ ฟาร์ม จ. ชัยภูมิ  ภาพที ่ 7.20 โรงไฟฟา้ พลังงานลม 2.4 โรงไฟฟา้ พลังงานคลืน่ 258 วทิ ยาศาสตร์เพื่อพัฒนาอาชีพธุรกิจและบรกิ าร โรงไฟฟ้าพลังงานคล่ืน (Wave Power Plant) ใช้หลักการคือเปล่ียนพลังงานจลน์ จากการเคลอ่ื นทขี่ องคลนื่ นา้ำ เปน็ ตน้ กาำ ลงั ในการขบั เคลอ่ื นเครอ่ื งกาำ เนดิ ไฟฟา้ ทต่ี ดิ ตง้ั ไวบ้ นทนุ่ ลอยนา้ำ หรอื ใบพดั ทตี่ ดิ ไวใ้ ตน้ าำ้ เมอื่ เครอ่ื งกาำ เนดิ ไฟฟา้ หมนุ จะทาำ ใหเ้ กดิ ความตา่ งศกั ยไ์ ฟฟา้ เกดิ เปน็ กระแสไฟฟา้ ขนึ้ ได ้ แตโ่ รงไฟฟา้ พลงั งานคลนื่ มกั จะพบไดน้ อ้ ยและมขี นาดเลก็ เพราะเปน็ โรงไฟฟา้ ทยี่ งั มตี น้ ทนุ ในการผลติ สงู (ก) โรงไฟฟ้าจากคล่ืนทะเล Oyster (ข) โรงไฟฟ้าจากพลังงานนาำ้ ขึน้ นา้ำ ลง ภาพท่ี 7.21 โรงไฟฟ้าพลงั งานคล่ืนและพลังงานนำ้าขน้ึ นำา้ ลง 2.5 โรงไฟฟ้าพลงั งานความรอ้ นใตพ้ ิภพ โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพ (Underground Power Plant) ใช้หลักการคือ นำาความร้อนท่ีเก็บสะสมไว้ใต้ผิวโลกมาเป็นพลังงานในการขับเคลื่อนเคร่ืองกำาเนิดไฟฟ้า โดยความร้อน ที่เก็บสะสมไว้ใต้ผิวโลกมี 4 ลักษณะ ได้แก่ ไอน้ำาแห้ง ไอน้ำาเปียก หินร้อนแห้ง และแมกมา แต่แหล่ง ความร้อนท่ีมีประสิทธภิ าพมากทีส่ ุด คือไอนา้ำ แหง้ กังหันไอน้าำ เครอ่ื งทหี่ น่งึ กงั หนั ไอน้ำาเครอ่ื งทีส่ อง เครอ่ื งกำาเนดิ อากาศ ไฟฟา้ และไอนาำ้ ถงั แฟลชแยกไอนำา้ เครอ่ื งควบแน่น อากาศ ทอ่ ระบาย ไอนาำ้ ความรอ้ น ้รอนอุณห ูภ ิม > 70 ำ C ไอนา้ำ ไอนาำ้ ของเหลวผล หลุมร้อน นา้ำ น้าำ เกลือ นา้ำ เกลือ ควบแน่น หล่อเย็น การใชค้ วามร้อน โดยตรง แหลง่ ความรอ้ นใตพ้ ิภพ หลุมฉดี (ข) โรงไฟฟา้ ความร้อนใตพ้ ิภพ หลมุ ผลติ (ก) โรงไฟฟา้ พลังงานความร้อนใตพ้ ภิ พระบบแฟลชคู่ ภาพท่ ี 7.22 โรงไฟฟา้ พลงั งานความรอ้ นใตพ้ ภิ พ 2.6 โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โรงไฟฟา้ พลังงานแสงอาทติ ย ์ (Solar Power Plant) ใช้พลงั งานจากแสงอาทิตยซ์ ่งึ เปน็ แหล่ง พลังงานหมุนเวียนท่ีสะอาดและหาได้ง่ายที่สุดในธรรมชาติ การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์มายังโลกมีการ กระจายตัวไปยังพ้ืนท่ีต่างๆ ทำาให้แต่ละบริเวณได้รับรังสีไม่เท่ากัน การท่ีประเทศไทยมีภูมิประเทศตั้งอยู่ ในแถบเส้นศูนย์สูตรจึงเป็นขอ้ ไดเ้ ปรยี บทท่ี ำาให้ไดร้ ับพลังงานอยา่ งเหลือเฟือจากดวงอาทิตย์ สุดยอดคู่มือครู 173

1. ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต ไฟฟ้าในชวี ิตประจำาวัน 259 ความเข้มนอ้ ย ความเขม้ มาก ภาพท่ ี 7.23 ปริมาณความเขม้ ของแสงอาทิตยใ์ นพื้นที่ต่างๆ ท่ัวโลก ประเทศไทยมปี ริมาณแสงแดดเฉลี่ยอยู่ท ่ี 19-20 เมกะจลู ต่อตารางเมตรต่อวนั ปริมาณรังสที ี่ สง่ มายงั ประเทศไทยเพม่ิ ขน้ึ ตง้ั แตช่ ว่ งเดอื นมกราคมและมคี วามเขม้ สงู สดุ ในชว่ งฤดรู อ้ นกอ่ นทจ่ี ะลดระดบั ลงมาทจี่ ดุ ตาำ่ สดุ ในเดอื นธนั วาคมของแตล่ ะป ี ดว้ ยเหตนุ ป้ี ระเทศไทยจงึ จดั เปน็ ประเทศทม่ี ศี กั ยภาพในการ ผลติ กระแสไฟฟา้ จากแสงอาทติ ยโ์ ดยเฉพาะในบรเิ วณภาคตะวนั ออกเฉยี งเหนอื และภาคกลางในบางพน้ื ท ี่ ปัจจบุ นั การนาำ พลงั งานจากแสงอาทติ ยม์ าใชใ้ นการผลิตกระแสไฟฟา้ มกี ารใชเ้ ทคโนโลยหี ลกั ๆ 2 รูปแบบ ไดแ้ ก่ 2.6.1 การผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทติ ย์แบบรวมแสง (Concentrated Solar Power) เป็นเทคโนโลยีท่ีใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ต้มน้ำาจนเดือดและแปลงไปเป็นกระแสไฟฟ้าผ่าน กังหนั ไอนาำ้ โดยการผลติ ไฟฟ้าพลงั งานแสงอาทิตยแ์ บบรวมแสงมหี ลักการทาำ งาน คอื ใช้วัสดสุ ะทอ้ นแสง รวบรวมความรอ้ นเปน็ จุดเดยี วสง่ ไปยังตัวรบั พลงั งานแสงอาทติ ย ์ นาำ ความร้อนของแสงอาทติ ย์ท่ผี ่านการ รวมแสงไปต้มนำา้ จนเดือดกลายเป็นไอ จากนน้ั นาำ ไอนาำ้ สง่ ไปยงั เครือ่ งกงั หนั ไอน้ำาใหท้ ำางานโดยแกนกังหนั ไอน้ำาต่อเข้ากับโรเตอร์ของเคร่ืองกำาเนิดไฟฟ้าทำาให้เกิดกระแสไฟฟ้า ซ่ึงเป็นหลักการเดียวกับการผลิต กระแสไฟฟา้ จากพลังงานไอน้าำ หม้อนำ้า โครงข่ายไฟฟ้า พลังงานแสงอาทติ ย์ ้นำา กระแสไฟฟา้ ไอ ้นำา แผงสะทอ้ นแสงอาทิตย์ เคร่ืองปนั่ ไฟ ชนดิ ปรบั มมุ ได้ (ก) หลักการทาำ งานของการผลติ ไฟฟ้าพลังงาน (ข) การผลติ ไฟฟา้ พลังงานแสงอาทติ ยแ์ บบรวมแสง แสงอาทติ ยแ์ บบรวมแสง 260 วทิ ยาศาสตรเ์ พอื่ พัฒนาอาชพี ธรุ กิจและบรกิ าร ภาพที่ 7.24 การผลติ ไฟฟ้าพลงั งานแสงอาทติ ย์แบบรวมแสง 2.6.2 การผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จากเทคโนโลยีโฟโตวอลเทอิก (Photovoltaic) เป็นวิธีการผลิตกระแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์โดยตรงผ่านกระบวนการทางเคมีท่ีเรียกว่า ปรากฏการณ์ โฟโตวอลเทอกิ โดยอปุ กรณห์ ลกั ทที่ าำ หนา้ ทผ่ี ลติ กระแสไฟฟา้ คอื เซลลแ์ สงอาทติ ย ์ (Solar Cell) เปน็ อปุ กรณ์ สำาหรับเปล่ียนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการนำาสารกึ่งตัวนำา เช่น ซิลิคอน มาผ่าน กระบวนการทางวทิ ยาศาสตรเ์ พอื่ ผลติ ใหเ้ ปน็ แผน่ บางบรสิ ทุ ธ ์ิ และเมอ่ื นาำ ไปรบั แสงอนภุ าคโปรตอน (Proton) ในแสงจะถ่ายเทพลังงานให้กับอนุภาคอิเล็กตรอน (Electron) ในสารก่ึงตัวนำาจนมีพลังงานมากพอท่ีจะ กระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของอะตอม (Atom) และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังน้ันเมื่ออิเล็กตรอน เคลอื่ นทค่ี รบวงจรจะทาำ ใหเ้ กดิ ไฟฟา้ กระแสตรงขน้ึ ซง่ึ ปรมิ าณกระแสไฟฟา้ ทไี่ ดน้ จี้ ะขน้ึ อยกู่ บั ความเขม้ แสง พื้นที่ผิวของเซลล์แสงอาทิตย์ที่แสงตกกระทบ หรือมุมเอียงของเซลล์แสงอาทิตย์ โดยระบบผลิตไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า ระบบแบตเตอรี่ ระบบควบคมุ และเกบ็ ข้อมูล และระบบจำาหน่ายไฟฟา้ โดยเซลล์แสงอาทติ ย์ที่ใชใ้ นการผลติ ไฟฟา้ ปจั จุบนั นยิ มใช้กันอยู ่ 2 ประเภท ไดแ้ ก่ 1) เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำาจากสารกึ่งตัวนำาประเภทซิลิคอน จะแบ่งตามลักษณะของ ผลึกท่ีเกิดข้ึน คือเซลล์แสงอาทิตย์แบบที่เป็นรูปผลึก (Crystalline) และเซลล์แสงอาทิตย์แบบที่ไม่เป็น รูปผลึก (Amorphous) (1) เซลล์แสงอาทติ ยแ์ บบทเ่ี ป็นรูปผลกึ จะแบง่ ออกเปน็ 2 ประเภท ไดแ้ ก่ • แบบผลึกเด่ียว (Mono Crystalline)  เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแรกๆ ท่ีได้รับการผลิตและจำาหน่ายในเชิงพาณิชย์ มีลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนหนาประมาณ 300 ไมครอน หรือท่ีเรียกวา่ เวเฟอร์ • แบบผลึกรวม (Poly Crystalline)  เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ท่ีได้รับการ พฒั นาขนึ้ เพอ่ื ลดตน้ ทนุ ของแบบผลกึ เดยี่ ว โดยยงั คงสมบตั แิ ละประสทิ ธภิ าพการใชง้ านใกลเ้ คยี งกบั แบบ ผลึกเดี่ยวมากที่สุด ซ่ึงโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ในประเทศไทยจะนิยมใช้เซลล์แสงอาทิตย์ แบบผลึกรวม เชน่ โรงไฟฟ้าเอสพีพี ท ู จ.สระบุรี โรงไฟฟา้ ตาขีด จ.นครสวรรค์ (2) เซลลแ์ สงอาทติ ยแ์ บบทไ่ี มเ่ ปน็ รปู ผลกึ   ไดแ้ ก ่ ชนดิ ฟลิ ม์ บางอะมอรฟ์ สั ซลิ คิ อน (Amorphous หรอื Thin Film) เปน็ เทคโนโลยีใหม่ท่ีได้รบั การคิดคน้ และพฒั นาขึ้นเพอ่ื ประหยดั ต้นทุน และเวลาในการผลิต เน่ืองจากเป็นฟิล์มบางเพียง 0.5 ไมครอน นำ้าหนักเบาและมีความยืดหยุ่นกว่า แบบผลกึ เหมาะกับการใช้ในโครงการโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ 2) เซลล์แสงอาทิตย์ท่ีทำาจากสารประกอบท่ีไม่ใช่ซิลิคอน  เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ ที่มีประสิทธิภาพสูงถึงร้อยละ 25 ขึ้นไป มีราคาสูงมากจึงไม่นิยมนำามาใช้บนพ้ืนโลก เหมาะนำาไปใช้งาน สำาหรับดาวเทียมและระบบรวมแสงเป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามการพัฒนากระบวนการผลิตสมัยใหม่ จะทำาให้เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้มีราคาถูกลง และสามารถนำามาใช้มากข้ึนในอนาคต โดยปัจจุบัน นาำ มาใช้เพยี งร้อยละ 7 ของปรมิ าณทีม่ ใี ช้ท้งั หมด 174 สุดยอดคมู่ ือครู

A3. ขั้นปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันส่ือสารและน�ำเสนอ 5 . ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟา้ ในชวี ิตประจาำ วนั 261 อุปกณ์ไฟฟา้ DC เคร่อื งควบคมุ การประจุ แผงเซลล์แสงอาทติ ย์ เครอื่ งแปลง กระแสไฟฟา้ แบตเตอรี่ อุปกรณ์ไฟฟ้า AC (ก) ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทติ ย์ (ข) โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทติ ย์ ภาพที ่ 7.25 โรงไฟฟ้าพลงั งานแสงอาทิตย์ ปริมาณแสงอาทิตย์ที่ส่องลงมายังผิวโลกถือเป็นแหล่งพลังงานท่ีมีอยู่อย่างไม่จำากัด พลังงานแสงอาทิตย์จึงเป็นพลังงานทางเลือกท่ีมีความเป็นไปได้สูงในการนำามาผลิตไฟฟ้า ข้อมูลจาก แผนพัฒนาพลงั งานทดแทนและพลงั งานทางเลือกของกระทรวงพลงั งานระบุวา่ ประเทศไทยจะเพม่ิ กำาลัง การผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ได้ถึง 6,000 เมกะวัตต์ภายใน พ.ศ. 2579 ปริมาณไฟฟ้า ที่ผลิตขึ้นด้วยวิธีน้ีจะคิดเป็นร้อยละ 9 ของไฟฟ้าท้ังหมดที่ผลิตข้ึนในประเทศซ่ึงรองรับความต้องการ ใช้ไฟฟ้าได้ถงึ 3 ลา้ นหลังคาเรอื น รู้ ไหม...? เซลลแ์ สงอาทิตย์สามารถทำางานได้เม่อืแฝนตก ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยซูโชว (Soochow University) ประเทศจีน ได้ออกแบบ เซลลแ์ สงอาทติ ยช์ นดิ ใหมท่ สี่ ามารถกาำ เนดิ พลงั งานไฟฟา้ ไดอ้ ยา่ งมปี ระสทิ ธภิ าพในขณะฝนตก ทาำ ให้ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดน้ีสามารถกำาเนิดพลังงานไฟฟ้าได้ตลอด 24 ชั่วโมง แม้ในเวลากลางคืนและ มฝี นตก โครงสรา้ งของเซลลแ์ สงอาทติ ยช์ นดิ นเ้ี ปน็ แบบผสม (Hybrid) ซง่ึ ประกอบไปดว้ ย 2 สว่ นหลกั คือส่วนของเซลลแ์ สงอาทิตย์ (Si/PE-DOT: PSS) ท่ีจะทำาการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟา้ และส่วนของแหล่งผลิตพลังงานขนาดเล็กไทรโบอิเล็กทริก (TENG) ที่มีพอลิเมอร์พอลิไดเมทิล- ไซลอกเซน (PDMS) เพื่อใช้แปลงแรงเชิงกลจากการตกกระทบของเม็ดฝนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งท้ัง 2 ส่วนน้ีทำางานประสานกัน (Coupling) ตลอดเวลา หากสภาพอากาศขณะน้ันเป็นช่วงเวลา กลางวันและมฝี นตก  ภาพท่ี 7.26 เซลลแ์ สงอาทิตย์ผลติ ไฟฟา้ ได้จากฝนและแสงแดด 262 วิทยาศาสตร์เพ่อื พัฒนาอาชพี ธรุ กิจและบรกิ าร 3. การส่งจ่ายกำาลังไฟฟา้ 3.1 การส่งจา่ ยกาำ ลงั ไฟฟ้า หลังจากท่ีได้กระแสไฟฟ้าจากโรงงานผลิตไฟฟ้าแล้ว การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) จะดาำ เนินการจดั สง่ ใหก้ ับการไฟฟา้ ส่วนภมู ิภาค (กฟภ.) และการไฟฟ้านครหลวง (กฟน.) เพอ่ื การ จดั จำาหนา่ ยให้กบั ประชาชนตอ่ ไป 3.1.1 ระบบส่งจา่ ยกำาลงั ไฟฟา้ (Transmission Line) การสง่ ไฟฟา้ ไปในระยะทางไกลๆ จะเกิดปัญหาการสูญเสียแรงดันและกำาลังไฟฟ้า เน่ืองจากความต้านทานของสายไฟฟ้าและการเปล่ียน กระแสไฟฟา้ เปน็ พลงั งานความรอ้ น ดงั นนั้ เพอื่ แกป้ ญั หาดงั กลา่ วจงึ ตอ้ งเพมิ่ แรงดนั ไฟฟา้ ใหส้ งู ขนึ้ สาำ หรบั ประเทศไทยในการสง่ กาำ ลงั ไฟฟา้ จะเพม่ิ แรงดนั สงู ถงึ 230,000 โวลต ์ การสง่ จา่ ยกาำ ลงั ไฟฟา้ มสี ว่ นประกอบ ท่ีสำาคัญของระบบส่งจ่ายไฟฟ้า คือโรงไฟฟ้าหรือโรงต้นกำาลัง หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าสูง สายส่งแรงสูง สถานจี ่ายไฟฟ้ายอ่ ย และหมอ้ แปลงระบบจำาหนา่ ยไฟฟ้าแรงดันตำ่า ดงั ภาพท ี่ 7.27 สายส่งไฟฟ้า สถานีไฟฟ้ายอ่ ย 230-500 KV โรงงานอุตสาหกรรม โรงไฟฟ้า สาแยรไงฟสฟงู ้า 3.5-13.8 KV หมอ้ แปลง จาำ หนา่ ย โรงงานอุตสาหกรรม ส3า8ย0จ Vำาห, น3 า่ เยฟแสรงต่าำ 33-115 KV บา้ นพกั โรงงาน 220 V, 1 เฟส 380 V, 3 เฟส ภาพที่ 7.27 ระบบส่งกระแสไฟฟ้า ในระบบการสง่ กาำ ลงั ไฟฟา้ จะมสี ายไฟฟา้ เปน็ ชดุ ทาำ หนา้ ทสี่ ง่ พลงั งานไฟฟา้ จากโรงไฟฟา้ ไปยังสถานียอ่ ย ซึ่งแบง่ ออกได้ดังน้ี 1) สายส่งเหนือศีรษะ เป็นระบบท่ีสายตัวนำาหรือสายส่งบนเสาไฟฟ้าผ่านที่โล่งแจ้ง จากสถานีหน่ึงไปยังสถานีหนึ่ง ระบบนี้จะง่ายต่อการบำารุงรักษาและการตรวจสอบเมื่อมีความขัดข้องของ ระบบ ในการส่งจ่ายกระแสไฟฟ้าไปตามสายส่งไฟฟ้าน้ัน สายส่งไฟฟ้าแรงสูงจะมีลักษณะเป็นสายไฟฟ้า ที่มีขนาดใหญ่เพ่ือให้กระแสไฟฟ้าเดินทางได้สะดวก ดังน้ันจึงลดนำ้าหนักของสายไฟฟ้าด้วยการใช้วัสดุ สุดยอดคูม่ อื ครู 175

1 . ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษที่ 21 ทักษะชีวิต ไฟฟา้ ในชีวิตประจำาวนั 263 ที่นำาไฟฟ้าได้ดีและมีน้ำาหนักเบา ทนต่อการกัดกร่อน ไม่เป็นสนิม ราคาถูก วัสดุท่ีใช้กันส่วนใหญ่ คือ อะลูมเิ นียม (Al) ส่วนเสาสง่ ไฟฟา้ แรงสงู จะตอ้ งมคี วามแข็งแรงและมีความสงู ของเสาตามพิกัดขนาดแรง ดนั ไฟฟ้าน้นั ๆ ดงั ภาพท่ ี 7.28 175′ 150′ 125′ 100′ 75′ 50′ 25′ 0 500 kV 500/230 kV 500 kV 230/69 kV 230 kV 115 kV 69 kV 140′-160′ 120′-160′ 105′-135′ 75′-90′ 55′-70′ 120′-140′ 140′-180′ ภาพท่ี 7.28 เสาส่งไฟฟ้าแรงสงู 2) สายส่งระบบฝังใต้ดิน สายตัวนำาหรือสายส่งจะถูกฝังไปตามรางที่อยู่ใต้ดินโดยมี บ่อพักสายเป็นระยะๆ เหมาะท่ีจะก่อสร้างหรือติดตั้งผ่านชุมชนเมืองที่แออัดทั้งน้ีจะได้ไม่เป็นปัญหาเร่ือง สายสง่ และเสาไฟฟา้ กดี ขวางอาคารสงู ทาำ ใหท้ ศั นยี ภาพในเมอื งดสู วยงามแตก่ ารบาำ รงุ รกั ษาทาำ ไดไ้ มส่ ะดวก ดังนั้นจึงต้องปักเขตแนวสายส่งให้ชัดเจนเพื่อป้องกันการขุดเจาะจากหน่วยงานอื่นอันเป็นอันตรายต่อ สายสง่ ได้ ระบบส่งจ่ายกำาลังไฟฟ้ามีระดับแรงดัน ไฟฟ้า 3 ระบบ ไดแ้ ก่ 1) ไฟฟ้าแรงสูง (High Voltage: HV) มรี ะดบั แรงดนั ไฟฟ้าไมเ่ กนิ 230 กโิ ลโวลต์ 2) ไฟฟา้ แรงสงู เอกซต์ รา (Extra High Voltage: EHV) มีระดบั แรงดันไฟฟ้าตง้ั แต่ 230 ถึง 1,000 กโิ ลโวลต์ 3) ไฟฟ้าแรงสูงอัลตรา (Ultra High ภาพที ่ 7.29 เทศบาลนครตรัง ที่แรกในไทยที่สายส่งไฟฟา้ ฝังใต้ดนิ Voltage: UHV) มีระบบแรงดนั ไฟฟ้าต้งั แต ่ 1,000 กโิ ลโวลต ์ ขน้ึ ไป 3.1.2 ระบบจาำ หนา่ ยกาำ ลงั ไฟฟา้ เปน็ ระบบทรี่ บั พลงั งาไฟฟา้ มาจากระบบผลติ กาำ ลงั ไฟฟา้ ผา่ น มายงั ระบบสง่ กาำ ลงั ไฟฟา้ เพอ่ื ทำาการกระจายกาำ ลังไฟฟ้าไปยังโหลดผ้ใู ชไ้ ฟ ซึ่งมีสว่ นประกอบท่ีสำาคญั คือ สถานีไฟฟ้าซ่ึงมีหน้าท่ีปรับลดระดับแรงดันให้กับผู้ใช้ไฟ โดยส่วนใหญ่แล้วระบบจำาหน่ายกำาลังไฟฟ้าใน ประเทศไทยจะมรี ะดบั แรงดนั 115 กโิ ลโวลต ์ ระบบจาำ หนา่ ยกาำ ลงั ไฟฟา้ ทด่ี ตี อ้ งคาำ นงึ ถงึ องคป์ ระกอบตา่ งๆ เช่น ระดับแรงดันไฟฟ้า ชนิดวงจรการจ่ายไฟ ตลอดจนความเหมาะสมสำาหรับสถานที่ใช้งานแต่ละแห่ง โดยชนดิ วงจรการจ่ายไฟนัน้ จะมีลกั ษณะการจัดโครงขา่ ยพ้ืนฐาน 2 แบบ ไดแ้ ก่ 264 วิทยาศาสตร์เพอื่ พฒั นาอาชพี ธุรกจิ และบรกิ าร 1) แบบเสน้ (Radial) เปน็ โครงขา่ ยทงี่ า่ ยทส่ี ดุ โดยทพ่ี ลงั งานไฟฟา้ จะไหลไปในทศิ ทาง เดยี วกันจากสถานไี ฟฟ้าไปยงั โหลดการใช้งาน 2) แบบลูป (Loop) เป็นโครงข่ายที่ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อเพ่ิมความม่ันคงให้กับ ระบบจำาหน่ายพลงั งานไฟฟา้ โดยผใู้ ชง้ านสามารถรบั พลังงานไฟฟ้าไดม้ ากกว่า 1 ทาง 3.2 ระบบไฟฟ้าในประเทศไทยและหนว่ ยงานท่ีรบั ผิดชอบในระบบไฟฟ้ากำาลัง 3.2.1 ระบบไฟฟ้าท่ีใช้กันท่ัวไป กระแสไฟฟ้าท่ีใช้กันทั่วไปตามบ้านเรือนเป็นไฟฟ้ากระแส สลับ (Alternating Current: AC) ที่แปลงแรงดันไฟฟ้าจากไฟฟ้าแรงสูงบนเสาไฟฟ้าโดยใช้หม้อแปลง ไฟฟา้ โดยลดแรงดนั จาก 22-24 กโิ ลโวลต ์ ให้เหลือขนาดแรงดัน 220 โวลต ์ และ 380 โวลต์ และมีความถ่ี 50 เฮริ ตซ์ ซ่ึงระบบไฟฟา้ ท่ีใช้ในบ้านเรือนมี 2 ระบบ ได้แก่ 1) ระบบแรงดนั 220 โวลต ์ หรือไฟเฟสเดยี ว (Single Phase) ระบบนม้ี สี ายไฟฟ้า 2 สาย สายหนง่ึ เปน็ สายท่มี กี ระแสไฟฟา้ เรยี กวา่ สายไลน ์ (Line: L) หรอื สายมไี ฟ และอกี สายหน่ึงเปน็ สาย ทไ่ี มม่ กี ระแสไฟฟา้ เรยี กวา่ สายนวิ ตรอน (Neutron: N) หรอื บางครง้ั เรยี กวา่ สายกลางหรอื สายศนู ย ์ ทดสอบ ได้โดยใชไ้ ขควงวัดไฟแตะสายไลน์ หลอดไฟฟ้าเรืองแสงทีอ่ ยภู่ ายในไขควงจะสวา่ งขนึ้ ส่วนสายนวิ ตรอน หรอื สายศูนย์ หลอดไฟฟ้าจะไมส่ ว่าง ระบบนี้ใชส้ าำ หรับบ้านพกั อาศยั ทว่ั ไปที่มีการใช้ไฟฟา้ ไม่มากนกั   2) ระบบแรงดนั 380 โวลต ์ หรอื ไฟ 3 เฟส 4 สาย (3 Phase 4 Wire) ไฟฟา้ ระบบ นมี้ สี ายไฟฟา้ 4 สาย โดย 3 สายเปน็ สายทมี่ กี ระแสไฟฟา้ (A, B, C) และความตา่ งศกั ยร์ ะหวา่ งสายไฟฟา้ แตล่ ะ คซึ่งู่มเคีป่า็น ส3า8ย0ท โี่ไวมล่มตีก ์ เรระยี แกสวไา่ ฟ แฟร้าง ดหันากสวาัดย แ(รLงinเคeล Vื่อนolไtฟagฟe้า:ร ะVหL)ว ่าสงว่ แนตอ่ลีกะสเสาย้นหกนับึง่สเาปยน็ กสลาายงกจละมางีคห่าร อื22ส0า ยโศวูนลตย์์ หรอื เรยี กวา่ แรงดนั เฟส (Phase Voltage: VP) ซงึ่ VL จะเท่ากบั 1.732 เทา่ ของ VP ระบบนีเ้ ปน็ ระบบท่ใี ช้ กนั อยา่ งแพรห่ ลายในปจั จบุ นั เมอื่ ไฟฟา้ ในเฟสใดเฟสหนง่ึ ขดั ขอ้ ง ไฟฟา้ ทเ่ี หลอื อยยู่ งั สามารถใชง้ านไดต้ าม ปกติ ดังนั้นขณะไฟฟ้าบา้ นหลงั หนึ่งดับ ไฟบ้านหลงั อื่นอาจไม่ดับตามเน่อื งจากใช้ไฟฟ้าคนละเฟสกับบา้ น ทไ่ี ฟฟ้าดับ และระบบนี้มีข้อด ี คอื สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าไดม้ ากกวา่ ระบบ 1 เฟส ถึง 3 เท่า จึงเหมาะสม กับสถานทท่ี ต่ี ้องการใชไ้ ฟฟา้ มากๆ เชน่ อาคารพาณิชย์ โรงงานอตุ สาหกรรม ส่วนสายดิน (Ground Wire) น้ันมีท้ัง 2 ระบบ ติดต้ังเข้าไปในระบบเพื่อความ ปลอดภยั ซงึ่ ปลายสายดา้ นหนง่ึ ของสายดนิ ตอ้ งมกี ารตอ่ ลงดนิ สว่ นปลายสายอกี ดา้ นหนงึ่ ตอ่ เขา้ กบั พน้ื ผวิ หรือโครงเครื่องใช้ไฟฟ้า หากมีการติดต้ังสายดินท่ีเคร่ืองใช้ไฟฟ้าจะลดอันตรายท่ีอาจจะเกิดกับบุคคล และลดความเสียหายที่อาจจะเกิดกับเครื่องใช้ไฟฟ้าและระบบไฟฟ้าหากมีกระแสไฟฟ้ารั่วลงที่เครื่องใช้ ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ร่ัวออกมาก็จะลงสู่ดินผ่านทางสายดิน หากผู้ใช้ไปจับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีการติดต้ัง สายดนิ เม่อื มไี ฟร่วั จะไมไ่ ด้รบั อันตราย   3.2.2 หน่วยงานทีร่ บั ผิดชอบในระบบไฟฟ้ากาำ ลงั หนว่ ยงานท่ีทาำ หนา้ ทรี่ ับผดิ ชอบในการให้ บริการด้านพลงั งานไฟฟา้ ในประเทศไทยประกอบดว้ ยหนว่ ยงานหลกั 3 หน่วยงาน ได้แก่ 176 สดุ ยอดคูม่ อื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟา้ ในชีวิตประจาำ วนั 265 266 วิทยาศาสตรเ์ พอื่ พฒั นาอาชพี ธุรกจิ และบริการ 1) การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแหง่ ประเทศไทย (กฟผ.) มีอาำ นาจหน้าทีใ่ นการจดั หาพลงั งาน • การรับชาำ ระเงิน เชน่ เงินเดอื นพนักงานรบั ชำาระเงิน ณ สาำ นักงาน ค่าตอบแทน ไฟฟ้าให้แก่ประชาชน โดยการผลิตและจำาหน่ายพลังงานไฟฟ้าให้แก่การไฟฟ้านครหลวง การไฟฟ้าส่วน ตวั แทนเก็บเงิน และคา่ ใชจ้ ่ายท่ีเกย่ี วกับการเก็บเงิน ภมู ภิ าค และผใู้ ชพ้ ลงั งานไฟฟา้ รายอนื่ ตามทกี่ ฎหมายกาำ หนด รวมทง้ั ประเทศใกลเ้ คยี งและดาำ เนนิ การตา่ งๆ • การดูแลการให้ข้อมูลลูกค้า เช่น เงินเดือนพนักงานที่เก่ียวข้อง ค่าใช้จ่าย ที่เก่ยี วขอ้ งทางดา้ นพลังงานไฟฟ้า ตลอดจนงานอนื่ ๆ ท่สี ง่ เสริมกจิ การของ กฟผ. รวมไปถึงการสรา้ งเขอ่ื น คอลเซน็ เตอร์ และค่าใชจ้ า่ ยที่เกยี่ วกับการดูแลผูใ้ ช้ไฟฟ้า อ่างเก็บน้าำ โรงไฟฟ้า ระบบสง่ ไฟฟา้ และส่งิ อืน่ อันเป็นอุปกรณต์ า่ งๆ รวมทงั้ การวางแผนนโยบายควบคุม โดยองค์ประกอบหลักของค่าบริการรายเดือนสำาหรับผู้ใช้ไฟฟ้าประเภทบ้าน การผลิต การสง่ การจำาหนา่ ยพลงั งานไฟฟ้า และวัตถเุ คมีจากลกิ ไนต์ และดำาเนินการกอ่ สร้างสถานีไฟฟา้ ที่อย่อู าศยั แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก ่ แรงสงู เพอื่ ลดระดับแรงดันไฟฟา้ ตามทผ่ี ูซ้ ื้อมคี วามต้องการ • ประเภทท่ี 1 คอื บา้ นอยอู่ าศยั ขนาดเลก็ มเิ ตอรไ์ มเ่ กนิ 5 แอมป ์ และใชไ้ ฟฟา้ 2) การไฟฟา้ นครหลวง (กฟน.) มีอาำ นาจหนา้ ท่ใี นการให้บรกิ ารด้านการจัดจำาหน่าย ไมเ่ กนิ 150 หนว่ ยตอ่ เดอื น จะมตี น้ ทนุ เฉลยี่ 40.90 บาทตอ่ รายตอ่ เดอื น แตภ่ าครฐั มนี โยบายอดุ หนนุ ราคา พลังงานไฟฟ้าใหก้ ับผู้ใชไ้ ฟ โดยเป็นผรู้ ับซ้อื พลังงานไฟฟ้าจาก กฟผ. และผผู้ ลติ ไฟฟา้ พลังงานหมนุ เวียน ตาำ่ กวา่ ทุน -32.71 บาทให ้ จงึ มกี ารเรียกเกบ็ เหลอื เพียง 8.19 บาท ขนาดเล็กมากมาจัดจำาหน่ายให้กับผู้ใช้ไฟภายในกรุงเทพมหานคร สมุทรปราการ และนนทบุรี โดยเป็น • ประเภทที่ 2 คอื บา้ นอยอู่ าศยั ขนาดใหญ่ มเิ ตอร์เกิน 5 แอมป ์ หรือมีการใช้ ผู้ดำาเนินการก่อสร้างสถานีไฟฟ้าย่อย ระบบจำาหน่ายและสายส่ง ซ่ึงประกอบไปด้วยผู้ใช้ไฟระดับแรงดัน ไฟฟ้าเกิน 150 หน่วยต่อเดือน ต้นทุนเฉลี่ย 40.90 บาทต่อรายต่อเดือน ซ่ึงมีการเรียกเก็บค่าบริการราย 69, 24 กิโลโวลต ์ 400 โวลต์ และ 240 โวลต์ เดือนท่ี 38.22 บาท เพื่อให้สะท้อนต้นทนุ ที่แทจ้ รงิ ดงั ภาพท ่ี 7.30 3) การไฟฟา้ สว่ นภมู ภิ าค (กฟภ.) มอี าำ นาจหนา้ ทใ่ี นการใหบ้ รกิ ารดา้ นการจดั จาำ หนา่ ย 3) ค่าไฟฟา้ ผันแปร (หรือคา่ Ft) คาำ นวณจากต้นทนุ ในการผลติ ไฟฟ้าท่ีเปลยี่ นแปลง พลังงานไฟฟ้าใหก้ บั ผ้ใู ช้ไฟทัง้ ภายในและภายนอกประเทศ โดยเปน็ ผ้รู บั ซอ้ื พลังงานไฟฟา้ จาก กฟผ. และ จากคา่ ไฟฟา้ ฐาน คอื คา่ เชอื้ เพลงิ ของการไฟฟา้ ฝา่ ยผลติ แหง่ ประเทศไทย (กฟผ.) คา่ ซอ้ื เชอื้ เพลงิ จากผผู้ ลติ ผู้ผลิตไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนขนาดเล็กมากมาจัดจำาหน่ายให้กับผู้ใช้ไฟ โดยเป็นผู้ดำาเนินการก่อสร้าง ไฟฟ้าเอกชนรายใหญ่ (IPP) รวมทั้งบริษัทลูกของ กฟผ. ผู้ผลิตไฟฟ้ารายเล็ก (SPP) การซ้ือไฟฟ้าจาก สถานไี ฟฟา้ ระบบจำาหนา่ ย และสายสง่ ซง่ึ ประกอบไปด้วยผู้ใชไ้ ฟระดบั แรงดนั 115, 69, 33, 22 กิโลโวลต ์ ต่างประเทศ และค่าใช้จา่ ยตามนโยบายรฐั บาลทคี่ ณะกรรมการนโยบายพลงั งานแหง่ ชาติ (กพช.) กาำ หนด 400 โวลต์ และ 230 โวลต ์ เช่น ค่า Adder กองทุนพัฒนาไฟฟ้า การใช้นำ้ามันปาล์มดิบมาผสมน้ำามันเตาในการผลิตไฟฟ้า ทั้งนี้ 3.2.3 ระบบการจัดเก็บค่าใช้ไฟฟ้า ปจั จุบัน กฟน. และ กฟภ. ซึง่ เป็นหนว่ ยงานท่ีให้บริการ โดยปกติแลว้ คา่ ไฟฟ้าผนั แปรนี้จะมีการปรับทกุ 4 เดอื น ดา้ นการจาำ หนา่ ยพลงั งานไฟฟา้ ใหก้ บั ประชาชนไดม้ รี ะบบการจดั เกบ็ คา่ ใชไ้ ฟฟา้ ซงึ่ ประกอบไปดว้ ย 4 สว่ น 4) ค่าภาษีมลู ค่าเพ่ิม คิดร้อยละ 7 ของค่าไฟฟา้ ฐาน คา่ ไฟฟ้าผันแปร และคา่ บรกิ าร ไดแ้ ก่ รายเดือน เนื่องจากไฟฟ้าถือเป็นสินค้าและบริการ โดยการไฟฟ้าจะเป็นผู้รวบรวมเงินส่วนน้ีเพื่อส่งให้ กรมสรรพากรตอ่ ไป 1) คา่ พลงั งานไฟฟา้ หรอื คา่ ไฟฟา้ ฐาน คดิ มาจากตน้ ทนุ การกอ่ สรา้ งโรงไฟฟา้ ระบบสง่ ระบบจาำ หนา่ ย และคา่ ใชจ้ า่ ยในการผลติ ไฟฟา้ ทคี่ งทร่ี ะดบั หนงึ่ จะจดั เกบ็ อตั ราตอ่ หนว่ ยการใชไ้ ฟฟา้ ทเ่ี กดิ ข้ึนจริงในแต่ละเดือน ตามประเภทผู้ใช้ไฟฟ้าซึ่งแบ่งเป็น 8 ประเภท คือบ้านพักอาศัย กิจการขนาดเล็ก กิจการขนาดกลาง กิจการขนาดใหญ ่ กิจการเฉพาะอย่าง องค์กรที่ไม่แสวงหากำาไร สูบนำ้าเพ่ือการเกษตร และไฟฟ้าช่วั คราว 2) ค่าบริการรายเดือน  คิดมาจากต้นทุนประจำาท่ีเกิดขึ้นในแต่ละเดือนของ ผู้ประกอบกจิ การจาำ หนา่ ยไฟฟา้ จะจัดเกบ็ อัตราคงทใี่ นแต่ละเดอื นแม้ว่าจะไมม่ กี ารใช้ไฟฟา้ เกดิ ขน้ึ ก็ตาม ทั้งน้คี ่าบรกิ ารรายเดือนประกอบดว้ ยคา่ ใชจ้ า่ ย 4 กิจกรรม ได้แก่ • การจดหน่วยไฟฟ้า เช่น เงินเดือนพนักงานที่เกี่ยวข้อง ค่าตอบแทนตัวแทน จดหนว่ ย และคา่ ใชจ้ ่ายที่เก่ียวกับการจดหน่วย • การพิมพ์และการจัดส่งใบแจ้งค่าไฟฟ้า (Billing) เช่น เงินเดือนพนักงาน ท่ีเกี่ยวขอ้ ง คา่ ตอบแทนตวั แทนแจง้ หนี้ และค่าใชจ้ ่ายทเี่ กยี่ วขอ้ งกบั การพมิ พบ์ ลิ ภาพท่ ี 7.30 ตัวอยา่ งใบเรียกเกบ็ คา่ ไฟฟ้าของ กฟน. สดุ ยอดคมู่ ือครู 177

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษที่ 21 ทักษะชีวิต ไฟฟ้าในชีวติ ประจาำ วัน 267 จากภาพที่ 7.30 จะเห็นว่าเป็นบ้านพักประเภทท่ีอยู่อาศัยประเภทท่ี 2 และนอกจากนี้ ในใบเรียกเก็บค่าไฟฟ้ายังมีสถิติการใช้ไฟฟ้าย้อนหลัง 6 เดือนให้สังเกตปริมาณการใช้ไฟฟ้าอีกด้วย เพ่ือผู้ใช้ไฟฟ้าจะได้เปรียบเทียบปริมาณการใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนของตนและหาแนวทางในการประหยัด พลงั งานตอ่ ไป 4. ความปลอดภยั ในการใชพ้ ลงั งานไฟฟา้ พลังงานไฟฟ้าเป็นสิ่งที่มีคุณอนันต์ต่อการดาำ เนินชีวิตของมนุษย์ในยุคปัจจุบัน เป็นแหล่งพลังงาน ของเครอ่ื งมอื เครอ่ื งใช ้ เครอ่ื งจกั รตา่ งๆ ในอตุ สาหกรรมและในการดาำ เนนิ ชวี ติ เชน่ สงิ่ อาำ นวยความสะดวก เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน หรือการเดินทางสัญจรไปมาด้วยรถไฟฟ้า การติดต่อส่ือสารด้วยอุปกรณ์ อเิ ลก็ ทรอนกิ สต์ า่ งๆ ดงั นน้ั มนษุ ยห์ ากขาดพลงั งานไฟฟา้ แลว้ กเ็ หมอื นกลบั เขา้ สยู่ คุ มดื เลยทเี ดยี ว แตอ่ ยา่ งไร ก็ตาม ไฟฟ้ามคี ุณอนันต์กม็ โี ทษมหนั ต์ไดเ้ ชน่ กันหากใช้อย่างไมร่ ะมดั ระวงั 4.1 สาเหตขุ องการเกิดอนั ตรายจากกระแสไฟฟ้า เกิดได้จากสาเหตตุ า่ งๆ ดังน้ี 4.1.1 ไฟฟ้าลดั วงจร เกิดจากวงจรไฟฟา้ มีความผิดปกต ิ เน่ืองจากฉนวนหุม้ สายไฟฟา้ ชำารุด ทาำ ใหก้ ระแสไฟฟา้ ไมไ่ หลไปตามลวดตวั นาำ ในสายไฟฟา้ ตามปกต ิ แตก่ ระแสไฟฟา้ เกอื บทงั้ หมดจะไหลผา่ น บริเวณจดุ ทีล่ วดตวั นำาสมั ผสั กนั หรือจุดทเ่ี กดิ วงจรลดั ทำาใหเ้ กดิ พลงั งานความร้อนขึน้ ซงึ่ เป็นสาเหตทุ าำ ให้ เกดิ ไฟไหมไ้ ด ้ โดยสาเหตทุ ที่ าำ ใหเ้ กดิ ไฟฟา้ ลดั วงจร เชน่ สายไฟฟา้ เกา่ หมดอายกุ ารใชง้ าน สายไฟฟา้ ไมม่ ฉี นวน หุ้มแล้วมีตวั นาำ มาสมั ผสั ส่วนประกอบภายในเครื่องใชไ้ ฟฟ้าชำารุด ตอ่ สายไฟฟ้าผิด ดงั นนั้ ผูใ้ ชไ้ ฟฟา้ ควร ตรวจสอบความปลอดภัยของวงจรไฟฟ้าส่วนต่างๆ อยู่เสมอ หากชำารุดต้องทำาการเปลี่ยนหรือซ่อมแซม ให้มคี วามปลอดภยั ต่อการใชง้ าน 4.1.2 ไฟฟา้ รว่ั เกดิ จากกระแสไฟฟา้ รวั่ ไหลจากวงจรไฟฟา้ ไปทผ่ี วิ หรอื โครงของอปุ กรณไ์ ฟฟา้ เครื่องใช้ไฟฟา้ หรอื รว่ั ไปบนผนังของจดุ ที่ตดิ ตัง้ ระบบไฟฟ้า ทำาใหจ้ ุดเหลา่ นั้นมกี ระแสไฟฟ้าหรือมีแรงดนั ไฟฟา้ ทเ่ี ปน็ อันตรายได้ 4.1.3 พฤตกิ รรมของผูใ้ ช้ไฟฟา้ ผ้ใู ช้ไฟฟา้ มคี วามประมาทหรอื ไม่ระมดั ระวงั ในการใช้ไฟฟ้า เปน็ สาเหตหุ นง่ึ ของการถกู ไฟฟา้ ดดู ได ้ เชน่ ถอดประกอบหรอื ซอ่ มเครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ โดยไมม่ คี วามรเู้ รอื่ งไฟฟา้ เลน่ โทรศพั ทข์ ณะกาำ ลงั ชารจ์ ไฟ ใชเ้ ครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ ในหอ้ งนา้ำ หรอื ทม่ี นี า้ำ เปยี กชนื้ รา่ งกายเปยี กแลว้ ไปสมั ผสั กับเครื่องใชไ้ ฟฟา้ ท่ไี ฟร่ัว 4.2 อันตรายจากกระแสไฟฟ้า หากกระแสไฟฟ้า ไหลเข้าสู่ร่างกายจะทำาให้ได้รับบาดเจ็บและอาจถึงเสียชีวิตได้ โดยปกติผิวหนังของมนุษย์มีความต้านทานสูงมาก ผิวหนัง ท่แี หง้ และหยาบกรา้ นจะมคี วามต้านทานต่อกระแสไฟฟา้ เพยี ง 2.2 มิลลิแอมแปร์เท่าน้ัน โดยปริมาณกระแสไฟฟ้าท่ีทำาให้ รา่ งกายได้รับบาดเจ็บในระดบั ตา่ งๆ เป็นดงั น้ี ภาพที่ 7.31 รอยไหม้บนผิวหนังทถี่ ูกไฟฟ้าดูด 268 วิทยาศาสตร์เพอ่ื พัฒนาอาชพี ธรุ กิจและบริการ 5 มลิ ลิแอมแปร ์ ทำาใหก้ ล้ามเนือ้ กระตุก               15 มิลลแิ อมแปร ์ ทาำ ให้กล้ามเน้ือหดตวั               50 มิลลิแอมแปร์  อาจทาำ ให้ผิวหนงั ไหมพ้ องเลก็ น้อย               75-100 มลิ ลแิ อมแปร์ อาจทาำ ให้หวั ใจเตน้ รัวและตายได้            ในกรณีสายไฟฟ้าแรงสูงซึ่งเป็นสายไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้าสูง เช่น สายไฟฟ้าแรงสูง ตามถนนอาจจะมศี กั ยไ์ ฟฟา้ สงู ถงึ 60,000-70,000 โวลต ์ หรอื สายไฟฟา้ ทเี่ ชอ่ื มตอ่ กนั ไปมาภายในแหลง่ ผลติ ไฟฟ้า  หรือภายในสถานีจำาหน่ายไฟฟ้าย่อยต่างๆ  จะมีศักย์ไฟฟ้าสูงมากน้ัน  ไฟฟ้าสามารถว่ิงฝ่าอากาศ หรือเรยี กวา่ กระโดด ไปยังอีกทีห่ นง่ึ ได้โดยไม่ต้องมีสายไฟฟ้า ระยะหา่ งท่ีไฟฟา้ สามารถกระโดดไดข้ นึ้ อยู่ กับศักยไ์ ฟฟา้ ในสงิ่ นนั้ ๆ ดงั น้ี                ศกั ยไ์ ฟฟ้า      1,000   โวลต ์ สามารถกระโดดได้เปน็ ระยะทาง    2-3 มลิ ลเิ มตร                ศกั ย์ไฟฟา้        5,000 โวลต์  สามารถกระโดดไดเ้ ปน็ ระยะทาง         1 เซนติเมตร                ศกั ยไ์ ฟฟ้า    20,000  โวลต์  สามารถกระโดดได้เปน็ ระยะทาง         6  เซนตเิ มตร                ศักย์ไฟฟา้   100,000    โวลต ์ สามารถกระโดดไดเ้ ปน็ ระยะทาง       30  เซนติเมตร    กรณฟี า้ ผา่ กเ็ ปน็ ปรากฏการณก์ ารกระโดดของไฟฟา้   เนอ่ื งจากศกั ยไ์ ฟฟา้ ในอากาศในขณะนนั้ อาจสูงถึง 1,000,000 โวลต์ และการกระโดดทำาให้เกิดเสียงดัง และมีพลังงานความร้อนเกิดขึ้นด้วย  ผู้ท่ี อยใู่ กลห้ รอื ถกู ฟา้ ผา่ จงึ มกั มรี า่ งกายไหมเ้ กรยี ม  และผทู้ ถี่ กู กระแสไฟฟา้ จากการกระโดดจากสายไฟฟา้ แรง สูงก็จะมีสภาพเช่นเดียวกัน  โดยปกติสายไฟฟ้าแรงสูงจะถูกโยงไว้สูงจากพ้ืนดินมากและสถานท่ีท่ีมีสาย ไฟฟา้ แรงสูงก็มักจะมีร้ัวกน้ั แบง่ เขตไว้อยา่ งชดั เจนจึงไมค่ วรท่ีจะฝา่ ฝนื เขา้ ไปในเขตหวงห้ามนี้ 4.3 วิธีช่วยเหลือผู้ถูกกระแสไฟฟ้าดูด ข้อควรระวังในขณะช่วยเหลือผู้ถูกกระเเสไฟฟ้าดูด คอื อยา่ ใหต้ นเองเปน็ ผถู้ กู ไฟฟา้ ดดู ไปดว้ ย ปอ้ งกนั โดยการไมใ่ ชอ้ วยั วะของรา่ งกายไปแตะตอ้ งหรอื สมั ผสั กบั ผถู้ กู ไฟฟา้ ดูด การชว่ ยเหลือผู้อนื่ ให้พ้นจากกระแสไฟฟ้าให้เลือกใชว้ ิธีใดวิธหี น่ึงดงั น้ี 4.3.1 ตัดกระแสไฟฟ้าโดยปลดสวติ ช์ หรือคทั เอาท์ หรือเต้าเสียบออก 4.3.2 หากตัดกระแสไฟฟ้าไม่ได้ ให้ใช้ไม้แห้งหรือวัสดุท่ีเป็นฉนวนไฟฟ้าเข่ียสิ่งท่ีมีกระแส ไฟฟา้ ออกไปให้พ้น 4.3.3 ให้ใช้ผ้าหรือเชือกเเห้งคล้องแขน ขา หรือลำาตัวผู้ถูกไฟฟ้าดูดชักลากออกไปให้พ้น ส่งิ ทีม่ กี ระแสไฟฟา้ 4.3.4 หากผูถ้ ูกไฟดดู สลบหมดสติให้ทาำ การตรวจการเต้นของชพี จรบรเิ วณลำาคอ หากหัวใจ หยุดเต้นให้ทำาการปั๊มหัวใจไปพร้อมๆ กับการผายปอด หลังจากช่วยเหลือผู้ประสบภัยออกมาได้แล้ว ให้รีบนำาส่งโรงพยาบาล 178 สุดยอดคู่มอื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันสื่อสารและน�ำเสนอ 5 . ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพtiิ่มnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟ้าในชีวิตประจาำ วนั 269 270 วิทยาศาสตรเ์ พื่อพัฒนาอาชพี ธุรกจิ และบริการ 4.4 หลักการใชไ้ ฟฟ้าให้ปลอดภยั มแี นวทางในการปฏบิ ัติดงั น้ี กิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ 4.4.1 เม่ือจะใช้เคร่ืองไฟฟ้าช้ินใดครั้งแรกจำาเป็นจะต้องอ่านคู่มือให้ละเอียดและเข้าใจก่อน คำาชแ้ี จง กิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจเป็นกิจกรรมฝกึ ทกั ษะเฉพาะด้านความรู้-ความจาำ เพ่อื ใช้ เพ่ือหลกี เลีย่ งความผิดพลาดทอ่ี าจเกดิ ขึน้ เชน่ ประเภทการใชไ้ ฟ ความแรงของกระแสไฟฟา้ ในการตรวจสอบความเขา้ ใจตามจุดประสงค์การเรยี นรู้ 4.4.2 อุปกรณ์ต่างๆ ท่เี กีย่ วขอ้ งกบั การใชไ้ ฟฟา้ และระบบไฟฟ้าท่ใี ช้ควรได้รับการตรวจสอบ และดูแลให้อยู่ในสภาพท่ีดี พร้อมที่จะใช้งานได้อย่างปลอดภัยเสมอ ไม่ใช้หรือหลีกเล่ียงการใช้อุปกรณ์ คาำ สัง่ จงตอบคำาถามต่อไปนี ้ ไฟฟ้าที่มีความชำารุดเสียหายโดยเด็ดขาด หากจำาเป็นจะต้องใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ท่ีเกี่ยวข้องกับ 1. จงอธบิ ายสน้ั ๆ วา่ นกั วิทยาศาสตร์ตอ่ ไปน้ี ไดค้ น้ พบอะไรเกีย่ วกับแหลง่ กาำ เนดิ ไฟฟา้ ไฟฟ้าชิ้นนนั้ กจ็ ะตอ้ งนำาไปซอ่ มแซมใหค้ งสภาพที่ดีพร้อมใช้งานกอ่ น 1.1 เบนจามิน แฟรงคลนิ 4.4.3 ไม่ควรซ่อมไฟฟ้าเองหากไม่มีความรู้ความเช่ียวชาญในสาขาอาชีพช่างไฟฟ้ามาก่อน 1.2 อาเลสซันโดร วอลตา และไม่ควรให้คนทีไ่ ม่มคี วามร้เู กยี่ วกบั ไฟฟา้ ไปซอ่ มหรือขอ้ งเก่ียวกบั ระบบไฟฟา้ 1.3 ไมเคิล ฟาราเดย์ 4.4.4 การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าทุกครั้ง เม่ือจะใช้ต้องตรวจดูก่อนว่าตัวสวิตช์ไฟปิดเปิดนั้น 2. กระแสไฟฟา้ เกิดข้ึนไดอ้ ยา่ งไร ไมไ่ ดเ้ ปดิ ใหเ้ ครอ่ื งทาำ งานอยกู่ อ่ น เพราะหากสวติ ชเ์ ปดิ อยโู่ อกาสทจี่ ะเกดิ ไฟฟา้ ชอรต์ จะมสี งู มาก ทง้ั อนั ตราย 3. แหล่งกาำ เนิดไฟฟ้ามีอะไรบ้าง ตอ่ ผูท้ ีเ่ สียบปลก๊ั น้ันและความเสยี หายต่อเคร่อื งใชไ้ ฟฟา้ ดว้ ย 4. จงอธิบายการเกดิ ปรากฏการณ์โฟโตวอลเทอกิ 4.4.5 เคร่อื งใช้ไฟฟา้ ตา่ งๆ ไม่ควรนำาสิง่ ใดไปวางชดิ พงิ หรอื แมแ้ ต่นาำ พลาสตกิ ผ้า คลุมลง 5. ปรมิ าณกระแสไฟฟ้าทไี่ ด้จากพลงั งานสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ขนึ้ อย่กู บั ปจั จัยใดบ้าง บนตัวเคร่ืองใช้ไฟฟ้า เพราะจะทำาให้เครื่องใช้ไฟฟ้าชำารุดเร็ว มีอายุการใช้งานส้ัน ไม่ถูกระบายความร้อน 6. จงบอกชื่อวตั ถุทเ่ี ปน็ ตัวนำาไฟฟา้ และวัตถุทีเ่ ป็นฉนวนไฟฟ้ามาอย่างละ 5 ชนิด อย่างท่คี วรจะเป็น 7. จงบอกช่ือโรงไฟฟ้าในประเทศที่ร้จู กั มา 5 ชอื่ ทั้งนี้ความปลอดภัยในการใช้ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความรอบคอบและไม่ประมาทของผู้ใช้ เพราะ 8. สว่ นประกอบทสี่ ำาคญั ของระบบสง่ จ่ายกาำ ลงั ไฟฟา้ ไดแ้ ก่อะไรบ้าง หากเกดิ เหตุขนึ้ มาแลว้ อาจจะอันตรายและเสียหายเกนิ กว่าจะคาดถึงได้ 9. ระบบไฟฟ้าทใ่ี ชก้ นั ทว่ั ไปในประเทศไทยมีก่ีระบบ ไดแ้ กอ่ ะไรบา้ ง 10. จงบอกวิธีการปฏิบตั ติ นในการใชไ้ ฟฟ้าในชวี ิตประจำาวันเพื่อใหเ้ กิดความปลอดภยั ในชีวิต สรุป และทรพั ยส์ ิน กระแสไฟฟ้าเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน ซึ่งมีแหล่งกำาเนิดไฟฟ้าได้จากหลายแหล่ง เช่น การเสียดสีของวัตถุ การเกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคม ี การเกดิ ปรากฏการณโ์ ฟโตวอลเทอิกจากคู่ควบความรอ้ น และ แม่เหล็กไฟฟ้า การผลิตกระแสไฟฟ้าในปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้หลักการของการเหน่ียวนำาด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า หรือไดนาโม ซ่ึงใช้วัตถุดิบหรือเช้ือเพลิงหลายชนิดเป็นแหล่งให้พลังงานในการผลิตกระแสไฟฟ้า ดังนั้น การเรียกชื่อโรงไฟฟ้าจึงมักเรียกตามช่ือของวัตถุดิบท่ีใช้เป็นแหล่งพลังงาน เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำา โรงไฟฟ้าถ่านหิน โรงไฟฟ้ากังหันแก๊ส โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้า พลังงานลม โรงไฟฟา้ พลังงานแสงอาทติ ย ์ การส่งจ่ายกำาลังไฟฟ้าจะมีการส่งจ่ายจากแหล่งกำาเนิดไฟฟ้าไปยังผู้ใช้ไฟฟ้า ซ่ึงในประเทศไทยมี การส่งจ่ายกำาลังไฟฟ้าอยู ่ 2 แบบ ได้แก ่ แบบ 1 เฟส 220 โวลต ์ และแบบ 3 เฟส 380 โวลต์ โดย กฟภ. และ กฟน. มหี นา้ ทีใ่ นการดูแลการสง่ จา่ ยกาำ ลังไฟฟ้าไปยงั ผู้ใช ้ และมกี ารเรียกเกบ็ คา่ ใชไ้ ฟฟ้าแยกตามประเภท ผู้ใช้ เชน่ ประเภททอี่ ยอู่ าศยั ประเภทกิจการ ประเภทองคก์ รไมแ่ สวงหากำาไร ไฟฟ้าถึงแมจ้ ะมีประโยชน์ มากมายแต่ไฟฟ้าก็มีอันตรายมากเชน่ กัน ดงั นน้ั ผู้ใช้ไฟฟา้ จงึ ควรคาำ นึงถึงความปลอดภยั ในการใช้ไฟฟา้ เฉลยอยใู่ นภาคผนวก หนว่ ยการเรยี นรูท้ ่ี 7 สดุ ยอดคู่มอื ครู 179

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต ไฟฟ้าในชวี ติ ประจำาวัน 271 กจิ กรรมสง่ เสริมการเรยี นรู้ คำาชแ้ี จง กิจกรรมส่งเสริมการเรียนรู้ประกอบด้วยกิจกรรมหลากหลายท่ีฝึกทักษะทุกด้าน ตามจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมเพ่ือให้เกิดสมรรถนะในการเรียนรู้ สามารถปฏิบัติกิจกรรม ทงั้ ในและนอกสถานท่ตี ามความเหมาะสมของผ้เู รียนและส่งิ แวดลอ้ มของสถานศึกษา วิธีดาำ เนนิ กจิ กรรม กิจกรรมท่ี 1 โรงไฟฟา้ ในประเทศไทย 1. ให้ผเู้ รียนแบง่ กล่มุ กลมุ่ ละ 3- 5 คน แล้วใหแ้ ตล่ ะกลุ่มจับสลากหัวขอ้ ในการสาำ รวจตรวจสอบ หาข้อมลู เกย่ี วกับโรงไฟฟ้าต่างๆ ในประเทศไทย โดยผูส้ อนทาำ สลากใหจ้ บั ดงั น้ี 1) โรงไฟฟ้าพลงั งานนาำ้ 2) โรงไฟฟ้ากงั หันแกส๊ 3) โรงไฟฟา้ พลังงานลม 4) โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม 5) โรงไฟฟ้าถ่านหนิ 6) โรงไฟฟ้าพลงั งานแสงอาทิตย์ 7) โรงไฟฟ้าพลังงานชวี มวลและความรอ้ นใต้พภิ พ 2. ให้แต่ละกลุ่มไปสำารวจหรือสืบค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับหัวข้อเรื่องที่กลุ่มตนจับสลากได ้ โดยหา ขอ้ มลู เก่ยี วกบั จาำ นวนโรงไฟฟ้าทม่ี ีในประเทศไทย มที ่ีใดบ้าง มกี าำ ลังการผลติ เท่าใด มีรายงานผลกระทบ ตอ่ สิ่งแวดลอ้ มหรอื ไม่ โดยจัดทำาเปน็ สอื่ นำาเสนอเพ่อื เตรยี มนำาเสนอตอ่ ไป 3. ผู้สอนให้แต่ละกลุ่มออกมานำาเสนอให้เพ่ือนๆ ในห้องฟังและแลกเปลี่ยนเรียนรู้ร่วมกัน รว่ มตอบข้อซักถามจากเพอื่ นๆ และผสู้ อน 4. ให้เวลานาำ เสนอกลมุ่ ละ 10 นาท ี กจิ กรรมที่ 2 ค่าใช้ไฟฟ้าในชีวิตประจาำ วนั ผูส้ อนใหผ้ ้เู รียนทำ� แบบทดสอบ จากน้นั ใหผ้ ู้เรยี น วธิ ดี ำาเนนิ กจิ กรรม แลกกนั ตรวจคำ� ตอบ โดยผ้สู อนเป็นผู้เฉลย 1. ให้ผู้เรียนแบ่งกล่มุ กลุ่มละ 3-5 คน แลว้ แตล่ ะคนในกลมุ่ ไปถ่ายรูปหรือเก็บใบแจง้ หนคี้ ่าไฟฟา้ ทกี่ ารไฟฟ้าไดแ้ จ้งคา่ ไฟฟ้าของบา้ นผู้เรียน หรือบ้านญาต ิ นาำ มาคนละ 1 ใบ หลังจากนน้ั นำามาเปรียบเทียบ กันวา่ แตล่ ะบ้านมีปริมาณการใชไ้ ฟฟ้าเป็นอย่างไร โดยพจิ ารณาในประเดน็ ดงั น้ี 1) ใบแจ้งหน้คี า่ ไฟฟา้ มขี อ้ มลู อะไรบา้ ง 2) ใบแจง้ หนีค้ า่ ไฟฟา้ ของสมาชกิ ในกลมุ่ ผใู้ ช้ไฟฟ้าเปน็ ประเภทเดียวกันหรอื ไม่ เหมือนหรือ ตา่ งกนั อยา่ งไร 3) ค่าไฟฟา้ ฐานของแต่ละบ้านเฉล่ยี แลว้ ราคาหน่วยละกบี่ าท 4) สถิตกิ ารใช้ไฟฟ้าของแต่ละบา้ นเปน็ อยา่ งไร 5) ค่าไฟฟา้ ผนั แปรและคา่ บรกิ ารรายเดอื นของแต่ละบ้านเหมือนกนั หรอื ต่างกนั อยา่ งไร 272 วทิ ยาศาสตร์เพ่ือพฒั นาอาชีพธุรกิจและบรกิ าร 2. ผเู้ รยี นแตล่ ะกลมุ่ สรปุ ใหเ้ พอื่ นๆ ในหอ้ งฟงั วา่ ผลการวเิ คราะหใ์ บแจง้ หนคี้ า่ ไฟฟา้ ของกลมุ่ ตนเอง เป็นอยา่ งไร 3. ผู้เรียนรว่ มกนั อภปิ รายเกีย่ วกับการคดิ คา่ ไฟฟ้าของ กฟผ. หรอื กฟน. จากผูใ้ ชไ้ ฟฟา้ 4. ผู้เรียนช่วยกันเสนอแนวทางการแก้ปัญหาหรือแนวทางในการลดปริมาณการใช้ไฟฟ้าในบ้าน ไดอ้ ย่างไร เฉลยแบบทดสอบ แบบทดสอบ 1. ตอบ4.ไมเคลิ ฟาราเดย์คอื นกั วทิ ยาศาสตร์เปน็ ผปู้ ระดษิ ฐ์ คำาสั่ง จงเลอื กคำาตอบที่ถกู ต้องที่สุดเพยี งคาำ ตอบเดยี ว มอเตอร์ไฟฟา้ 2. ตอบ 3. กระแสไฟฟา้ ทไี่ หลบนตวั นำ� ทไี่ มม่ คี วามตา้ นทาน 1. นักวทิ ยาศาสตรค์ นใดเป็นผู้ประดษิ ฐ์มอเตอร์ไฟฟ้า จะไม่มีความร้อนเกิดขึ้น กล่าวถูกต้องเกี่ยวกับ 1. เบนจามิน แฟรงคลนิ 2. วลิ เลยี ม กิลเบิร์ต กระแสไฟฟ้า 3. ตอบ 3. อนุภาคโปรตอนในแสงจะถ่ายเทพลังงาน 3. อาเลสซันโดร วอลตา 4. ไมเคลิ ฟาราเดย์ ใหอ้ เิ ล็กตรอนในสาร กึง่ ตวั น�ำ 4. ตอบ 5. ถกู ทุกข้อ ยกเวน้ ทศิ ทางการหมุนซา้ ยหรือขวา 5. แมกซ ์ เวลล์ ของขดลวดทองแดงตดั สนามแม่เหล็ก 2. ขอ้ ใดกล่าวถกู ต้องเกย่ี วกบั กระแสไฟฟา้ 1. กระแสไฟฟ้าเกิดจากการไหลของประจุลบเพยี งอยา่ งเดียว 2. กระแสไฟฟา้ เกิดจากการไหลของประจบุ วกและประจลุ บไปพร้อมๆ กัน 3. กระแสไฟฟ้าทีไ่ หลบนตัวนำาทไ่ี ม่มคี วามตา้ นทานจะไมม่ คี วามร้อนเกดิ ขึน้ 4. ไฟฟา้ สถติ เกดิ จากประจบุ วกและประจุลบในวัตถมุ ีจำานวนเท่าๆ กนั 5. สารทอ่ี ยู่ในสถานะของเหลวหรือแกส๊ ไม่สามารถเกิดกระแสไฟฟ้าได้ 3. ขอ้ ใดกล่าวถกู ตอ้ งเกยี่ วกบั ปรากฏการณ์โฟโตวอลเทอกิ 1. เกดิ ได้เฉพาะตอนกลางวนั ทีม่ แี สงอาทิตย์ 2. อนภุ าคอิเล็กตรอนที่ไดร้ บั พลงั งานจากแสงจะหลุดออกจากผวิ วตั ถุ 3. อนุภาคโปรตอนในแสงจะถา่ ยเทพลงั งานใหอ้ ิเลก็ ตรอนในสารกึง่ ตัวนำา 4. สารก่ึงตวั นำาทใ่ี ช้เปน็ โลหะท่มี ีความไวในการเสียอิเล็กตรอนได้งา่ ย 5. อนุภาคอเิ ลก็ ตรอนในสารก่งึ ตวั นำาถา่ ยเทพลงั งานให้โปรตอนในแสง 4. กระแสไฟฟา้ ทไี่ ดจ้ ากสนามแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ จะมากหรอื นอ้ ยขน้ึ อยกู่ บั ปจั จยั ตา่ งๆ ตอ่ ไปน ี้ ยกเวน้ ขอ้ ใด 1. จาำ นวนขดลวดทองแดงในแกนมอเตอร์ 2. ขนาดของเสน้ ลวดทองแดงทีพ่ นั รอบแกนมอเตอร์ 3. ความเรว็ ในการหมนุ ขดลวดทองแดงตัดผา่ นสนามแม่เหลก็ 4. ขนาดของสนามแมเ่ หลก็ ทเี่ หนีย่ วนาำ ขดลวดทองแดง 5. ทศิ ทางการหมุนซ้ายหรอื ขวาของขดลวดทองแดงตดั สนามแมเ่ หลก็ 180 สดุ ยอดค่มู อื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean ไฟฟ้าในชวี ติ ประจำาวนั 273 เฉลยแบบทดสอบ 5. ตอบ 2. ไฟฟา้ กระแสสลบั จะมกี ระแสและ 5. ข้อใดกลา่ วถกู ต้องเกีย่ วกับไฟฟา้ กระแสตรงและกระแสสลับ แรงดนั ไฟฟ้าไมค่ งท่ี กลา่ วถกู ตอ้ งเกย่ี วกับ 1. ไฟฟ้ากระแสตรงไมเ่ ป็นอันตรายเหมอื นไฟฟา้ กระแสสลบั ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลบั 6. ตอบ 1. โรงไฟฟา้ พลงั นำ้� ใชห้ ลกั การเปลยี่ น 2. ไฟฟา้ กระแสสลับจะมีกระแสและแรงดนั ไฟฟา้ ไมค่ งท่ี พลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์และเปลี่ยน พลังงานจลน์เป็นพลังงานกลเพื่อผลิต 3. ไดนาโมสามารถผลติ ได้ทั้งไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลบั กระแสไฟฟา้ 7. ตอบ 2. ในการส่งจ่ายก�ำลังไฟฟ้าสถานี 4. ไฟฟา้ กระแสตรงไม่สามารถเปลย่ี นเป็นไฟฟา้ กระแสสลับได้ ไฟฟ้าย่อยท�ำหน้าที่หลัก คือลดแรงดัน ไฟฟ้าให้ตำ่� ลง 5. ไฟฟ้ากระแสตรงจะมีการเคลอ่ื นท่ีของกระแสว่งิ ไปเปน็ แนวเสน้ ตรง 8. ตอบ 1. รายการจำ� นวนเงนิ คา่ ไฟฟา้ ยอ้ นหลงั 6 เดอื นไมป่ รากฎในใบแจง้ หน้ีไฟฟ้า 6. โรงไฟฟ้าชนิดใดท่ีใช้หลักการเปล่ียนพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์และเปลี่ยนพลังงานจลน์เป็น 9. ตอบ 3. หากผู้เรียนพบเพ่ือนก�ำลังถูก ไฟฟ้าดูดผู้เรียนจะต้องใช้เชือกคล้องตัว พลังงานกลเพ่ือผลิตกระแสไฟฟ้า เพื่อนดึงออกมา 10. ตอบ 5. หลอดไฟในบ้านไม่ติดจึงไปซ้ือ 1. โรงไฟฟ้าพลงั งานนาำ้ 2. โรงไฟฟ้าพลังงานไอน้ำา หลอดใหมม่ าเปลี่ยนเองโดย สวมถุงมือไว้ ในขณะท่ีท�ำการเปล่ียนหลอด 3. โรงไฟฟา้ พลังงานลม 4. โรงไฟฟา้ นวิ เคลยี ร์ 5. โรงไฟฟา้ พลังงานแสงอาทิตย์ 7. ในการส่งจ่ายกำาลงั ไฟฟ้า สถานีไฟฟ้าย่อยทาำ หน้าทีห่ ลักอย่างไร 1. เพมิ่ แรงดันไฟฟ้าให้สูงขน้ึ 2. ลดแรงดนั ไฟฟ้าให้ต่าำ ลง 3. ตรวจสอบการใช้ไฟฟา้ ของประชาชน 4. ป้องกันอันตรายจากไฟฟา้ 5. จัดเกบ็ ค่าบริการใช้ไฟฟ้าจากประชาชน 8. รายการใดไมป่ รากฏในใบแจ้งหนีไ้ ฟฟา้ 1. จาำ นวนเงนิ ค่าไฟฟ้ายอ้ นหลัง 6 เดือน 2. ปรมิ าณการใชไ้ ฟฟ้า 3. คา่ บริการรายเดอื น 4. คา่ ไฟฟา้ ผันแปร 5. ภาษมี ูลค่าเพิ่ม 9. หากพบเพอ่ื นกำาลังถกู ไฟฟ้าดูดผู้เรียนจะต้องทาำ อย่างไร 1. วิง่ เขา้ ไปดงึ เพอ่ื นออกมา 2. โทรแจ้งรถพยาบาล 3. ใช้เชอื กคลอ้ งตวั เพอื่ นดึงออกมา 4. ใชล้ วดเกย่ี วเสื้อเพื่อนแลว้ ดึงออกมา 5. ว่งิ ไปเรียกคนอ่ืนมาช่วยเพ่อื น 10. ขอ้ ใดใชไ้ ฟฟา้ อยา่ งปลอดภยั 1. ฟังเพลงในยูทปู จากโทรศัพทม์ ือถือในขณะที่กาำ ลังชาร์จไฟ 2. อาบน้าำ เสรจ็ เดนิ ออกจากหอ้ งน้าำ แลว้ ใชม้ ือปดิ สวติ ช์ไฟหนา้ หอ้ งนำา้ ทันที 3. ใชเ้ ตารีดเสร็จแล้วปิดแต่สวติ ช์ไวโ้ ดยไมไ่ ด้ถอดปลกั๊ ออกเพราะวนั รงุ่ ข้นึ กต็ อ้ งรดี อีก 4. ลา้ งหมอ้ หงุ ขา้ วไฟฟา้ เสร็จแล้ว นาำ ไปหงุ ข้าวโดยเช็ดกน้ หมอ้ พอหมาดๆ แล้วใสห่ มอ้ หุงข้าวทนั ที 5. หลอดไฟฟ้าในบ้านไม่ติดจึงไปซ้ือหลอดใหม่มาเปล่ียนเองโดยสวมถุงมือไว้ในขณะท่ีทำาการ เปลย่ี นหลอด สดุ ยอดคู่มือครู 181

ตารางสรปุ คะแนนการประเมนิ จดุ ประสงค์การเรียนรู้ และสมรรถนะประจำ� หน่วย หนว่ ยการเรียนรู้ท่ี 7 ไฟฟ้าในชีวิตประจ�ำวัน คะแนนตาม จปส. รายหน่วยการเรียนรู้ ชนิ้ งาน/การแสดงออก 1. บอกประ ัว ิตความเป็นมาของการค้นพบพ ัลงงานไฟฟ้า รวม ทก่ี �ำหนดในหนว่ ยการเรยี นรู้หรอื หน่วยย่อย 2. อ ิธบายการเ ิกดกระแสไฟ ้ฟาไ ้ด 3. บอกแห ่ลงก�ำเ ินดพ ัลงงานไฟ ้ฟาไ ้ด 4. อ ิธบายปรากฏการ ์ณโฟโตโวลตา ิอกไ ้ด 5. อธิบายหลักการเกิดพลังงานไฟ ้ฟาจากพลังงานแ ่มเหล็ก ไฟ ้ฟาไ ้ด 6. บอกข้อแตกต่างระหว่างไฟฟ้ากระแสตรงกับไฟฟ้า กระแสสลับไ ้ด 7. อธิบายห ัลกการผ ิลตกระแสไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าประเภท ่ตางๆ ไ ้ด 8. อ ิธบายการ ่สงจ่ายก�ำ ัลงไฟ ้ฟาในประเทศไทยไ ้ด 9. อ ิธบายหลักการป ิฏ ับติเพ่ือความปลอด ัภยในการใ ้ชไฟ ้ฟาไ ้ด ภาระงาน/ชนิ้ งานระหว่างเรยี น 1. ผังกราฟิกแสดงการเก็บรวบรวมข้อมูลเก่ียวกับ ไฟฟา้ ในชีวติ ประจำ�วัน 2. ผังกราฟิกสรุปความรู้ความเข้าใจเก่ียวกับไฟฟ้าใน ชีวติ ประจำ�วนั 3. การนำ�เสนอผลการสรุปความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับ ไฟฟา้ ในชวี ิตประจำ�วนั การประเมนิ รวบยอด 1. ผลการปฏบิ ตั ิกิจกรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ 2. ผลการปฏบิ ัตกิ จิ กรรมสง่ เสรมิ การเรียนรู้ 3. ผลการประเมนิ ตนเอง 4. คะแนนผลการทดสอบ รวม หมายเหตุ: คะแนนการประเมนิ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ขึ้นอยู่กบั การออกแบบแผนการจัดการเรยี นรขู้ องผสู้ อน 182 สุดยอดค่มู อื ครู

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean หนว่ ยการเรียนรู้ท่ี หน่วยการเรยี นรูท้ ่ี 8 8 คลื่นแม่เหล็กไฟฟา้ คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า สาระสำาคัญ สาระการเรยี นรู้ 1. ความหมายของคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ (หนงั สอื เรยี น โลกยคุ ปจั จบุ นั เปน็ โลกยุคการสอื่ สารไรพ้ รมแดน มนษุ ยไ์ ดป้ ระยุกตใ์ ชค้ วามรู้จากคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า หน้า 276) มาใชใ้ หเ้ กดิ ประโยชนม์ ากมาย ทงั้ ในดา้ นการสอ่ื สาร ดา้ นการศกึ ษา ดา้ นการแพทย ์ ดา้ นอาหาร ซง่ึ การศกึ ษา 2. การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (หนังสือเรียน เกี่ยวกับคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีมีช่ือเสียงและเป็นท่ีรู้จัก คือทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเสนอโดยเจมส์ หน้า 276) เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ โดยทฤษฎีของเขาได้รวบรวมกฎเก่ียวกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของ 3. สเปกตรมั ของคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ (หนงั สอื เรยี น นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ เขา้ ด้วยกนั ด้วยสมการทางคณติ ศาสตร์เพียง 4 สมการ ซึง่ ประกอบดว้ ยกฎ 4 ขอ้ หน้า 278) คือกฎของเกาส์สำาหรับไฟฟ้า กฎของเกาส์สำาหรับสนามแม่เหล็ก กฎของฟาราเดย์ และกฎของแอมแปร์ 4. การใช้ประโยชน์จากคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ประกอบดว้ ยคลน่ื ทมี่ คี วามถตี่ อ่ เนอ่ื งกนั รวมกนั เรยี กวา่ สเปกตรมั คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ (หนงั สือเรยี น หนา้ 281) คลื่นแต่ละช่วงท่ีมีความถ่ีต่างกันจะมีลักษณะเฉพาะตัวมีช่ือเรียกต่างกันเรียงลำาดับจากตำ่าไปสูง คือ สมรรถนะประจ�ำหนว่ ย คล่ืนวิทยุ ไมโครเวฟ รังสีอินฟราเรด แสงที่ตามองเห็น แสงอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา 1. แสดงความรู้และปฏิบัติเก่ียวกับคล่ืน ซ่งึ คลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ เหลา่ นี้มีประโยชนอ์ ยา่ งมากตอ่ การดาำ เนนิ ชีวิตประจำาวันของมนุษย์ในยุคปัจจุบนั แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ 2. ประยุกต์ความรู้เรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไป สาระการเรยี นรู้ ใช้ในชวี ติ ประจำ� วันและการประกอบอาชพี จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. ความหมายของคลืน่ แม่เหล็กไฟฟา้ 1. บอกความหมายของคลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟ้าได้ 2. การเกดิ คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า 2. อธิบายการเกิดคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ได้ 3. สเปกตรมั ของคล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟ้า 3. อธิบายการเกิดสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็ก 4. การใชป้ ระโยชน์จากคลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟา้ ไฟฟา้ ได้ 4. ค�ำนวณหาความสัมพันธ์ระหว่างความถี่คลื่น ความยาวคลน่ื และพลังงานได้ 5. บอกประโยชน์ของคล่นื แมเ่ หล็กไฟฟา้ ได้ 6. อธิบายความแตกต่างของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า แตล่ ะชนิดได้ 7. บอกอนั ตรายทเี่ กดิ จากคลน่ื แม่เหลก็ ไฟฟ้าได้ การประเมนิ ผล ภาระงาน/ช้นิ งานรวบยอดในหน่วยการเรียนรู้ 1. ผลการปฏบิ ตั ิกจิ กรรมตรวจสอบความเขา้ ใจ ภาระงาน/ช้ินงาน/การแสดงออกของผเู้ รียน 2. ผลการปฏิบัติกจิ กรรมส่งเสรมิ การเรียนรู้ ภาระงาน/ช้ินงานระหวา่ งเรียน 3. ผลการประเมินตนเอง 1. ผังกราฟกิ แสดงการเก็บรวบรวมข้อมลู เกย่ี วกบั คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟา้ 4. คะแนนผลการทดสอบ 2. ผงั กราฟกิ สรุปความรู้ความเข้าใจเกีย่ วกบั คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟา้ 3. การนำ� เสนอผลการสรปุ ความร้คู วามเขา้ ใจเก่ยี วกับคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า สดุ ยอดคู่มอื ครู 183

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษที่ 21 ทักษะชีวิต Step 1 ขนั้ รวบรวมข้อมลู คลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ 275 Gathering สมรรถนะประจำาหนว่ ย 1. ผู้สอนแบ่งกลุ่มผู้เรียนร่วมกันศึกษา 1. แสดงความรแู้ ละปฏิบตั ิเก่ียวกับคลน่ื แม่เหล็กไฟฟา้ เอกสารหนังสือเรียนวิชา วิทยาศาสตร์ 2. ประยุกตค์ วามรู้เรอ่ื งคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ไปใชใ้ นชวี ติ ประจาำ วนั และการประกอบอาชพี เพอื่ พฒั นาธรุ กจิ และบรกิ าร เรอ่ื ง ความหมาย ของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า (หนังสือเรียน จดุ ประสงค์การเรียนรู้ หน้า 276) การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (หนังสือเรียน หน้า 276) สเปกตรัมของ 1. บอกความหมายของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าได้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (หนังสือเรียน 2. อธิบายการเกิดคล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟา้ ได้ หนา้ 278) การใชป้ ระโยชนจ์ ากคลนื่ แมเ่ หลก็ 3. อธิบายการเกดิ สเปกตรมั ของคลืน่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ได้ ไฟฟา้ (หนงั สอื เรียน หน้า 281) 4. คำานวณหาความสัมพนั ธ์ระหว่างความถ่คี ล่นื ความยาวคล่นื และพลงั งานได้ 2. ผู้สอนต้ังค�ำถามให้ผู้เรียนเสนอข้อมูลจาก 5. บอกประโยชนข์ องคล่นื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ได้ ประสบการณเ์ ดมิ ทรี่ บั รใู้ นเรอื่ งกระบวนการ 6. อธิบายความแตกตา่ งของคลน่ื แม่เหล็กไฟฟา้ แต่ละชนิดได้ สื่อสาร เชน่ ความหมายของคลนื่ แมเ่ หลก็ 7. บอกอันตรายทีเ่ กิดจากคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้าได้ ไฟฟ้า การเกิดคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรัมของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า การใช้ ผงั สาระการเรยี นรู้ ความหมายของคลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟ้า ประโยชนจ์ ากคล่ืนแม่เหล็กไฟฟา้ คลนื่ แม่เหลก็ ไฟฟา้ การเกดิ คลนื่ แม่เหล็กไฟฟา้ 3. ผู้เรียนแต่ละกลุ่มบันทึกผลจากการศึกษา สเปกตรมั ของคลนื่ แม่เหลก็ ไฟฟ้า ตามหัวข้อที่ก�ำหนดลงผังกราฟิก (เลือก การใชป้ ระโยชนจ์ ากคล่นื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ออกแบบและใช้ผังกราฟิกให้เหมาะสมกับ ลักษณะของขอ้ มลู ) ดงั ตวั อย่าง (ระหว่างผู้เรยี นศกึ ษาเอกสาร คน้ ควา้ และบนั ทกึ ผล บูรณาการทักษะศตวรรษที่ 21 ผสู้ อน คอยให้ค�ำแนะนำ� ต่อเน่อื งรายกลุม่ ) • การท�ำงานเป็นทมี ทีมละ 5-6 คน ฝึกการคิดวเิ คราะห์ การแก้ปัญหา • การใช้ส่ือ/เทคโนโลยี/ส่งิ ทีน่ ่าสนใจอน่ื ๆ 184 สดุ ยอดคู่มือครู

A3. ขั้นปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันสื่อสารและน�ำเสนอ 5 . ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean 276 วทิ ยาศาสตร์เพ่อื พฒั นาอาชีพธรุ กจิ และบริการ 1. ความหมายของคลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟ้า คอื ปรมิ าตรของชอ่ งวา่ งซงึ่ ไมม่ สี สารอยภู่ ายใน เหมอื นกบั ความดนั แกส๊ ทน่ี อ้ ยกวา่ ความดนั บรรยากาศมากๆ ในความ คล่ืน หมายถึงลักษณะของการถูกรบกวนที่มีการแผ่กระจายเคลื่อนท่ีออกไปในลักษณะของ เปน็ จรงิ เราไมส่ ามารถทำ� ใหป้ รมิ าตรของชอ่ งวา่ งวา่ งเปลา่ การกวดั แกว่งหรอื กระเพอื่ ม และมักจะมีการสง่ ถ่ายพลงั งานไปด้วย ได้อยา่ งสมบรู ณ์ คล่นื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ (Electromagnetic Wave) หมายถงึ คลน่ื ชนิดหนง่ึ ทป่ี ระกอบดว้ ยสนามไฟฟา้ และสนามแม่เหล็กท่ีมีการสั่นในแนวตั้งฉากกัน และอยู่บนระนาบต้ังฉากกับทิศการเคล่ือนท่ีของคล่ืน จึงจัดเป็นคลื่นที่มีการเคลื่อนท่ีตามขวาง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเคล่ือนที่ได้โดยไม่อาศัยตัวกลาง จงึ สามารถเคลอื่ นทใี่ นสญุ ญากาศได้ และเคลอ่ื นท่ดี ว้ ยความเรว็ 3×108 เมตรต่อวินาที ซึ่งเทา่ กบั ความเร็ว ของแสง คลนื่ ตามขวาง สนามไฟฟา้ สนามแม่เหลก็ คลื่นตามยาว ทศิ ทางของคล่ืน (ก) ลักษณะของคล่นื ตามขวางและคลนื่ ตามยาว (ข) คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้า ภาพที่ 8.1 ลักษณะของคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า 2. การเกิดคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า ไมเคิล ฟาราเดย ์ (Michael Faraday) นกั เคมีและฟิสกิ สช์ าวองั กฤษ ไดท้ ำาการทดลองเร่อื งอาำ นาจ แม่เหล็กทำาให้เกิดพลังงานไฟฟ้า เขาทำาการทดลองหลายครั้งจนพบว่า เม่ือพันขดลวด 2 ขดในวงแหวน อนั เดยี วกนั โดยตอ่ ปลายทง้ั สองของขดลวดหนง่ึ เขา้ กบั แกลวานอมเิ ตอร ์ และ ต่อขดลวดอีกอันกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าและปิด-เปิดสวิตช์ให้กระแสไฟฟ้าผ่าน เข้าในขดลวด พบว่าแกลวานอมิเตอร์ท่ีต่อกับอีกขดหน่ึงนั้นขยับ แสดงว่ามี กระแสไฟฟ้าไหลในขดลวดที ่ 2 ท้ังท่ไี มไ่ ด้จ่ายไฟเขา้ ขดลวดนน้ั จากการทดลองน้ี พัฒนาเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าในเวลาต่อมา และเขายังค้นพบเส้นแรงแม่เหล็ก จากการทดลองเทผงตะไบเหลก็ ลงบกระดาษ φ ที่อย่บู นแมเ่ หล็กอกี ดว้ ย I E ขดลวดที่ 1 ขดลวดท ี่ 2 ภาพที่ 8.2 แสดงการเหนีย่ วนำาจากขดลวด ชุดท ่ี 1 ไปยงั ชดุ ที่ 2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 277 Step 2 ขน้ั คดิ วเิ คราะหแ์ ละสรปุ ความรู้ ฟาราเดยไ์ ดท้ ดลองใชล้ วดขดเปน็ วงหลายรอบแบบทเี่ รยี กวา่ คอยล ์ (Coil) โดยตอ่ ปลายทงั้ สองของ ขดลวดเขา้ กบั แกลวานอมเิ ตอรแ์ ละทดลองสอดแทง่ แมเ่ หลก็ เขา้ ไปในระหวา่ งขดลวด พบวา่ แกลวานอมเิ ตอร์ Processing กระดิกไปข้างหนึ่งและเม่ือแม่เหล็กหยุดน่ิงเข็มก็เบนกลับที่เดิม เมื่อดึงแท่งแม่เหล็กออกเข็มก็เบนไปอีก ทางหนึ่งตรงข้ามกับตอนแรกแล้วหยุดนิ่ง ซึ่งพบว่าไฟฟ้าเกิดจากการที่เส้นแรงแม่เหล็กตัดกับขดลวด 1. ผู้เรียนร่วมกันจ�ำแนก จัดกลุ่ม และโยงสัมพันธ์ข้อมูล เรยี กกระแสไฟฟา้ ทเี่ กดิ ขนึ้ วา่ กระแสไฟฟา้ เหนย่ี วนาำ (Induced Current) ซงึ่ พบวา่ กระแสไฟฟา้ เหนยี่ วนาำ เรอื่ ง คลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟา้ โดยจดั เป็นหมวดหมตู่ ามทร่ี วบรวมได้ จะเกดิ กต็ อ่ เมือ่ มกี ารเคล่ือนทต่ี ดั กนั ของสนามแมเ่ หลก็ กับขดลวดเทา่ น้นั หากหยดุ เคลอ่ื นทกี่ ระแสไฟฟา้ จากเอกสารท่ีศึกษาค้นคว้าและจากความคิดเห็นของสมาชิก กห็ ายไป จากผลการคน้ พบนี้ได้สรปุ เปน็ กฎของฟาราเดย์ คอื สนามแม่เหล็กท่ีมีการเปลยี่ นแปลงสามารถ ในกลุม่ หรือจากประสบการณ์ของตน เหนี่ยวนาำ ใหเ้ กิดสนามไฟฟ้าทมี่ ีเสน้ สนามไฟฟ้าวนรอบสนามแมเ่ หลก็ นัน้ 2. ผู้เรียนเชื่อมโยงความสอดคล้องของข้อมูลที่น�ำมาจ�ำแนก จัดกลุ่ม และโยงสัมพันธ์ โดยน�ำมาเขียนสรุปความรู้ตาม เจมส ์ เคลริ ก์ แมกซเ์ วลล์ (James Clerk Maxwell) นักฟสิ ิกสแ์ ละคณิตศาสตร์ชาวองั กฤษมีผลงาน โครงสร้างเน้ือหาที่เช่ือมโยงได้เป็นผังความคิดรวบยอด ทที่ ำาใหม้ ีชื่อเสียงมากที่สดุ คอื ทฤษฎีคลน่ื แม่เหล็กไฟฟา้ โดยการเป็นผู้รวมสนามไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็ก ของเรอ่ื งที่ศกึ ษา ดังตวั อยา่ ง เข้าด้วยกันด้วยสมการทางคณิตศาสตร์เพียง 4 สมการที่เรียกว่า สมการของแมกซ์เวลล์ (Maxwell’s equations) ประกอบดว้ ย 1) กฎของเกาส์ (Gauss’s Law) สำาหรับไฟฟ้า 2) กฎของเกาสส์ าำ หรบั สนามแมเ่ หลก็ แสดงความสัมพันธ์ระหว่างประจุท่ีอยู่ภายในผิวปิด (Gauss’s Law of Magnetism) กับฟลักซ์ไฟฟ้าท่ีผ่านผิวปิดซ่ึงผิวปิดจะมีรูปร่างแบบใด กล่าวว่าในชีวิตประจำาวันจะไม่พบ ก็ได้ ฟลักซ์ไฟฟ้าจะไม่ข้ึนกับรูปร่างและขนาดของผิวปิด แมเ่ หลก็ ซงึ่ มขี ว้ั แยกจากกนั โดยชดั เจน หากผวิ ปดิ ไมม่ ปี ระจบุ รรจอุ ยภู่ ายใน หรอื ผลรวมของประจุ นั่นคือจะไม่พบแม่เหล็กที่มีข้ัวเหนือ สทุ ธทิ อี่ ยภู่ ายในผวิ ปดิ เปน็ ศนู ย ์ฟลกั ซท์ ผี่ า่ นผวิ ปดิ นนั้ ยอ่ ม เพียงขั้วเดียวหรือแม่เหล็กที่มีขั้วใต้ เปน็ ศนู ย ์ แตไ่ มไ่ ดห้ มายความวา่ บรเิ วณนน้ั ไมม่ สี นามไฟฟา้ เพยี งข้วั เดียว 3) กฎของฟาราเดย์ (Faraday’s Law) สามารถ 4) กฎของแอมแปร–์ แมกซ์เวลล์ (Ampere’s อธบิ ายไดว้ า่ สนามไฟฟา้ เกดิ จากการเปลยี่ นแปลง Law-Maxwell) สามารถอธิบายได้ว่า สนาม ของสนามแม่เหล็กในหนึ่งหน่วยเวลาและจะเกิด แมเ่ หลก็ เกดิ ไดจ้ ากกระแสไฟฟา้ หรอื สนามไฟฟา้ ในทิศหมุนวน ซ่ึงจากความรู้เบื้องต้นทราบมาว่า ที่เปล่ียนแปลงในหนึ่งหน่วยเวลาโดยจะเกิด สนามไฟฟ้าเกิดจากประจุอิสระ แต่จากกฎของ ในทิศหมุนวนเช่นกัน นั่นคือสนามแม่เหล็ก ฟาราเดย์ บอกไว้ว่าสนามไฟฟ้าสามารถเกิดจาก เกิดได้จากกระแสไฟฟ้าท่ีคงที่หรือเกิดได้จาก สนามแมเ่ หลก็ ไดเ้ ชน่ กนั แตต่ อ้ งเปน็ สนามแมเ่ หลก็ สนามไฟฟ้าทีเ่ ปลย่ี นแปลงตามเวลา ทเ่ี ปลี่ยนแปลงตามเวลาเทา่ นนั้ 3. ผู้เรียนร่วมกันอธิบายบันทึกผลผังข้อสรุปความคิดรวบยอด ทฤษฎีคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ ทำาให้เกิดการพัฒนาฟิสิกส์ในช่วงคริสต์ศตวรรษท่ี 19 ใหเ้ ข้าใจตรงกนั ทง้ั กลมุ่ และรายบุคคล เป็นอย่างมาก และนำาไปสู่ความเข้าใจในเรื่องต่างๆ ตัวอย่างเช่น แสงน้ันอธิบายได้ว่าเป็นการสั่นของ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่กระจายออกไป หรือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความถี่ของการส่ันที่แตกต่างกัน ทาำ ใหเ้ กดิ รงั สแี มเ่ หลก็ ไฟฟา้ ทแ่ี ตกตา่ งกนั เชน่ คลนื่ วทิ ยเุ กดิ จากคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ความถตี่ าำ่ แสงทมี่ องเหน็ ได้เกดิ จากคลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟ้าความถ่ปี านกลาง รงั สีแกมมาเกิดจากคลน่ื แม่เหล็กไฟฟา้ ความถีส่ งู สุดยอดคู่มือครู 185

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต 278 วิทยาศาสตรเ์ พ่อื พฒั นาอาชพี ธรุ กิจและบริการ Step 3 ขน้ั ปฏบิ ตั ิและสรปุ ความรู้หลังการปฏบิ ัติ ไฮน์รชิ รูดอลฟ์ เฮิรตซ์ (Heinrich Rudolf Hertz) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ไดท้ ดลองพิสจู น์ AthpeplKyninogwlaenddgeConstructing ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซเ์ วลล์ โดยใช้ขดลวด 2 ขดพนั รอบแกนเหลก็ วงแหวน ดังภาพท่ ี 8.3 ขดลวด A เป็นขดลวดปฐมภูม ิ ขดลวด B เปน็ ขดลวดทุตยิ ภูมิซึง่ มีจำานวนขดลวดมากกว่าขดลวด A มาก ผู้เรียนน�ำข้อสรุปความรู้ความเข้าใจที่ได้แลกเปลี่ยนเรียนรู้ ปลายของขดลวดทุติยภูมิทั้ง 2 ข้างอยู่ห่างกันเป็นช่องว่างแคบ G และ S เป็นสวิตช์แบบส่ันซ่ึงการส่ัน รว่ มกนั ในชนั้ เรยี นมากำ� หนดแนวปฏบิ ตั ทิ เี่ หมาะสมกบั ตนเองหรอื ของสวิตช์จะทำาหน้าที่ปิด-เปิดวงจรไฟฟ้าของขดลวดปฐมภูมิ มีผลทำาให้เกิดกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอร่ี สมาชกิ ในกลมุ่ โดยการทำ� กจิ กรรมสง่ เสรมิ การเรยี นรู้ (หนงั สอื เรยี น ผา่ นขดลวดปฐมภมู ติ ามจงั หวะการปิด-เปิดของสวติ ช์ หนา้ 302) B AS G ภาพที ่ 8.3 ขดลวดเหน่ยี วนำาในการทดลองของเฮิรตซ์ คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ 279 เม่ือสวิตช์แบบส่ันปิด-เปิดวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าท่ีผ่านขดลวดปฐมภูมิจะมีการเปล่ียนแปลง สเปกตรมั คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ มชี อื่ เรยี กตา่ งๆ กนั ตามแหลง่ กาำ เนดิ และวธิ กี ารตรวจวดั ดงั ภาพท ี่ 8.4 เป็นจังหวะตามไปด้วย ซึ่งจะทำาให้เกิดสนามแม่เหล็กที่มีการเปล่ียนแปลงภายในแกนเหล็กของวงแหวน แตม่ ีสมบัตทิ ่เี หมอื นกัน ได้แก่ เนอื่ งจากขดลวด B มจี าำ นวนขดมาก ดงั นนั้ สนามแมเ่ หลก็ ทเ่ี ปลยี่ นแปลงนจ้ี ะเหนย่ี วนาำ ทาำ ใหเ้ กดิ แรงเคลอื่ น 1) สมบัติการสะท้อน การหักเห การแทรกสอด การเลี้ยวเบน และมีสมบัติเป็น ไฟฟ้าท่ีมคี วามตา่ งศกั ยส์ งู มาก ความตา่ งศกั ยช์ ่วงสนั้ ๆ จะปรากฏที่ปลายทัง้ สองของขดลวด B ซง่ึ ทำาเป็น โพลาไรเซชนั ชอ่ งวา่ งทแี่ คบไว ้ สนามไฟฟา้ ภายในชอ่ งแคบจะมคี า่ มากพอทจี่ ะทาำ ใหอ้ ากาศระหวา่ งชอ่ งแคบแตกตวั จงึ เปน็ 2) มคี วามเร็วเท่ากบั ความเร็วแสง คอื 3×108 เมตรต่อวินาที ตัวนำาไฟฟ้าให้กระแสไฟฟ้าผ่านช่องแคบได้ ดังนั้นทุกคร้ังที่สวิตช์ปิดหรือเปิดวงจรจะเห็นประกายไฟฟ้า 3) มีพลังงานส่งผ่านไปพร้อมๆ กับคล่ืน ซ่ึงพลังงานน้ีจะขึ้นอยู่กับความถี่และ เคลื่อนที่ผ่านช่องแคบนี้ การทดลองของเฮิรตซ์จึงเป็นการสนับสนุนทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของ ความยาวคลน่ื โดยพิจารณาในรูปพลังงานโฟตอน แมกซ์เวลล์ และนอกจากน้ีเฮิรตซ์ยังได้ทำาการทดลองจนได้ผลสรุปว่า คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้ามีความเร็ว เทา่ กับความเรว็ ของแสง ซง่ึ นำาไปสู่การประดษิ ฐว์ ิทยุ โทรทัศน ์ และเรดาร์ และยงั แสดงให้เหน็ วา่ แสงเป็น ความยาวคลน่ื ยาว ความยาวคลน่ื ส้นั คล่นื แม่เหลก็ ไฟฟา้ ด้วย 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 ความยาวคลน่ื 103 102 101 1 3. สเปกตรมั ของคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ (เมตร) จากการศึกษาพบว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงความถ่ีต่างๆ มีลักษณะเฉพาะตัวจึงมีชื่อเรียกต่างกัน เมอื่ เรยี งลาำ ดบั จากความถตี่ า่ำ ไปความถสี่ งู จะไดด้ งั น ้ี คลนื่ วทิ ย ุ ไมโครเวฟ รงั สอี นิ ฟราเรด แสงทต่ี ามองเหน็ รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าทุกช่วงท่ีมีความถี่ท่ีต่อเน่ืองกัน รวมเรยี กวา่ สเปกตรัมคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า (Electromagnetic Spectrum) ระบบการใช้ไมโครเวฟเพอื่ ตรวจจับทิศทาง และระยะของ วัตถทุ ีเ่ คล่ือนท่ี เชน่ จรวดเคร่อื งบนิ ฝูงปลาในทะเล คลืน่ วิทยุ แสงที่มองเหน็รงั สอี นิ ฟราเรด รังสีอัลตราไวโอเลตรงั สีแกมมา รังสเี อกซ์ ไมโครเวฟ แหลง่ กําเนิด เตา เรดาร์ แสงใน แสงจาก ทางการแพทย์ ธาตุ ระบบ AM ระบบ FM ไมโครเวฟ ธรรมชาติ หลอดไฟฟ้า งานเชื่อม เอกซเรย์ กมั มนั ตรงั สี คลน่ื ความถ่ี 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 (เฮริ ตซ์) ความถ่ตี า่ํ ความถสี่ ูง ภาพท่ ี 8.4 สเปกตรัมของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า จากสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่กล่าวมา จะเห็นว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดจะมีความเร็ว ในการเคล่อื นท่เี ท่ากนั ดงั น้ันสิ่งที่จะบอกความแตกต่างของชนิดของคลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ ไดจ้ งึ เป็นความถี่ และความยาวคลน่ื โดยความถี่และความยาวคล่ืนนี้มคี วามสัมพันธก์ นั ดังสมการ c = fλ เม่ือ c แทน ความเรว็ คลืน่ แม่เหลก็ ไฟฟา้ มหี นว่ ยเปน็ เมตรตอ่ วนิ าท ี (m/s) f แทน ความถ่ีของคลนื่ มหี นว่ ยเป็น เฮริ ตซ ์ (Hz) λ แทน ความยาวคลื่น มีหนว่ ยเปน็ เมตร (m) จึงสามารถคาำ นวณหาความยาวคลื่น หรือความถ่ีคลนื่ ไดจ้ ากสมการดังกลา่ ว ดังตวั อย่าง 186 สุดยอดคู่มอื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นสื่อสารและน�ำเสนอ 5 . ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean 280 วิทยาศาสตร์เพอ่ื พัฒนาอาชีพธุรกิจและบริการ รอบรู้อาเซียนและโลก ตวั อย่างที่ 1 จงหาความยาวคล่ืนของคล่ืนวิทยุของงานประชาสัมพันธ์วิทยาลัยอาชีวศึกษาแห่งหน่ึงที่มี asean ความถ่ีคลื่น 90.5 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) วิธีทำา จากสูตร c = fλ ศึกษาเกยี่ วกบั การคน้ พบความร้ใู หมๆ่ เก่ยี วกบั คลนื่ แม่เหลก็ กาำ หนดให ้ c = 3×108 m/s, f = 90.5×106 Hz, λ = ? ไฟฟา้ ของประเทศต่างๆ ในกลมุ่ สมาชกิ ประชาคมอาเซยี น แทนคา่ 3×108 m/s = 90.5×106 Hz×λ 3 × 108 m/s λ = 90.5×106 Hz λ = 3.31 m ดงั นน้ั ความยาวคลน่ื ของคล่ืนวทิ ยุน้มี คี ่าเท่ากบั 3.31 เมตร ความสัมพันธ์ของความถ่ีคล่ืนกับความยาวคลื่นจะมีความสัมพันธ์เป็นแบบผกผันกัน กล่าวคือ คลนื่ ทมี่ คี วามถี่สงู จะมคี วามยาวคลนื่ นอ้ ย สว่ นคลน่ื ท่ีมีความถี่ตา่ำ จะมีความยาวคลื่นมาก ใน ค.ศ.1900 มกั ซ ์ พลงั ค ์ (Max Plank) นกั ฟสิ กิ สช์ าวเยอรมนั คน้ พบวา่ พลงั งานของโฟตอนแปรผนั ตามความถ ่ี แตแ่ ปรผกผันกับความยาวคลน่ื โฟตอนของคล่ืนสนั้ มีพลงั งานมากกวา่ โฟตอนของคลื่นยาว ดังสมการ E = hf E = h c λ เมอื่ h แทนค่าคงที่ของพลงั ค์ = 6.6×10-34 จลู -วินาที (J¶s) ศกึ ษาการคาำ นวณหาคา่ พลงั งานของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าจากความสมั พนั ธ์ดงั กลา่ ว ดงั ตัวอย่าง ตัวอย่างที่ 2 โฟตอนของแสงสมี ่วงมีความยาวคล่นื 400 นาโนเมตร (nm) สว่ นโฟตอนของแสงสีแดง มคี วามยาวคลน่ื 700 นาโนเมตร (nm) โฟตอนทง้ั สองมพี ลงั งานแตกต่างกนั อยา่ งไร hc วิธที ำา จากสตู ร Eม่วง = λ 3 × 108 m/s = 400 × 10-9 m (6.6×10-34 J¶s) = 4.95×10-19 จลู hc Eแดง = λ = 3×108 m/s (6.6×10-34 J.s) 700×10-9 m = 2.83×10-19 จลู ดังนนั้ โฟตอนของแสงสมี ่วงมพี ลังงานสูงกวา่ โฟตอนของแสงสแี ดงเทา่ กับ 42..9853××1100--1199 = 1.75 เทา่ คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟา้ 281 อุปกรณน์ ับโฟตอน มนษุ ยส์ ว่ นใหญย่ อมรบั วา่ แสงเปน็ คลน่ื พลงั งาน แตไ่ มค่ นุ้ เคยกบั หลกั การวา่ แสงมสี มบตั เิ ปน็ อนภุ าค อยา่ งไรกต็ ามเครอื่ งใชใ้ นชีวติ ประจำาวนั ทีท่ าำ งานโดยใช้หลกั การของแสงมสี มบัติเปน็ อนุภาคก็คอื เซนเซอร ์ CMOS หรือ CCD ซ่ึงเป็นอุปกรณ์รับแสงท่ีติดต้ังอยู่ในกล้องถ่ายรูปดิจิทัล เซนเซอร์ประกอบด้วย แผงวงจรซึ่งติดต้ังเซลล์รับแสงขนาดเล็กๆ นับล้านเซลล์ซ่ึงเรียงต่อกันเป็นตารางของพิกเซล ยกตัวอย่าง เชน่ กลอ้ งถา่ ยรปู ขนาดความละเอยี ด 12 ลา้ นพกิ เซล มเี ซลลร์ ับแสงจำานวน 4,000×3,000 พิกเซล พิกเซล เหล่านี้ทำาหน้าท่ีเป็นถังรับโฟตอนเช่นเดียวกับถังรับ น้ำาฝน วงจรอิเล็กทรอนิกส์จะทำาหน้าที่นับจำานวน โฟตอนในแต่ละพิกเซล แล้วนำามาหาค่าท่ีได้จากทุก พิกเซลมาเรียงต่อกันเป็นตารางภาพสี่เหล่ียมผืนผ้า ดังภาพท่ี 8.5 อุปกรณ์ CCD ซ่ึงใช้ติดตั้งอยู่บน กล้องโทรทรรศน ์ ดาวเทียม และยานอวกาศ เพ่ือใช้ ถ่ายภาพโลกและวัตถุท้องฟ้าก็ใช้หลักการเช่น ภาพที ่ 8.5 ส่วนประกอบของ CCD เดยี วกนั อุปกรณ์ท่ีใช้ในการศึกษาสเปกตรัม เรียกว่า สเปกโตรมเิ ตอร ์ (Spectrometer) ทาำ งานโดยใชเ้ ลนส์ แผน่ เกรตติง กล้อง ของกลอ้ งโทรทรรศน์ (Primary Lens) รวมแสงของ โทรทรรศน์ วัตถุให้ตกผ่านช่องแคบๆ (Slit) เพ่ือบังคับให้เป็น แถบแสงผ่านเข้าสู่แผ่นเกรตตงิ (Diffraction Grating) สเปกตรมั ช่องแสง ซึ่งเป็นพื้นผิวท่ีมีลักษณะเป็นร่องสามเหลี่ยมคล้าย สันของปริซึมจำานวนมากเรียงขนานกันเป็นแถว เซนเซอร์ เพอื่ หกั เหแสงใหเ้ กดิ สเปกตรมั แลว้ ทาำ การเกบ็ ขอ้ มลู ภาพท ่ี 8.6 ผงั การทำางานของสเปกโตรมเิ ตอร์ ด้วยเคร่ืองวัด (Detector) หรืออุปกรณ์บันทึกภาพ CCD 4. การใช้ประโยชนจ์ ากคลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ 4.1 คลื่นวิทยุ คลื่นวิทยุ (Radio Wave) เป็นคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีช่วงความถี่ต้ังแต่ 3 กิโลเฮิรตซ์จนถึง 300 จกิ ะเฮริ ตซ ์ คลนื่ วทิ ยแุ ตล่ ะชว่ งความถจี่ ะถกู กาำ หนดใหใ้ ชง้ านดา้ นตา่ งๆ ตามความเหมาะสม โดยปกติ คล่ืนเสียงที่หูของมนุษย์รับฟังได้ คือคล่ืนที่มีความถี่ช่วงตั้งแต่ 20 เฮิรตซ์ถึง 20 กิโลเฮิรตซ์ โดยท่ัวไป คล่ืนวทิ ยแุ บ่งออกเปน็ 2 ประเภท ไดแ้ ก่ คลืน่ ดิน (Ground Wave) และคล่ืนฟา้ (Sky Wave) พลงั งาน สุดยอดค่มู ือครู 187

1 . ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต 282 วทิ ยาศาสตรเ์ พอ่ื พัฒนาอาชพี ธรุ กิจและบริการ ทักษะชีวิต การศึกษษาาขข้อ้อมมูลูลเพเพ่ิมิ่มเตเติมิมจาจกาแกหแลห่งลเ่รงียเรนียรนู้ รู้ต่างๆ เช่น คลื่นวิทยุส่วนใหญ่จะเดินทางอยู่ใกล้ๆ ผิวโลก ไอโอโนสเฟียร์ อตา่ินงเๆทอเชร์เ่นนต็อินหเนทงัอสรือ์เนวต็ ารหสนาังรสอื วารสาร หรือเรียกว่า คล่ืนดิน ซึ่งคลื่นนี้จะเดินไปตาม ส่วนโค้งของโลก คลื่นอีกส่วนที่ออกจากสาย คลน่ื ฟา้ คลืน่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ 283 สภาพอากาศที่แปรปรวนมากๆ จะทำาให้เสียงขาดหายเป็นช่วงๆ การส่งวิทยุ AM แบ่งความถ่ีการใช้งาน อากาศด้วยมุมแผ่คลื่นเป็นค่าบวกจะเดินทาง คล่ืนตรง ออกเป็นชว่ งคล่นื (Band) ตา่ งๆ จากพน้ื โลกพงุ่ ไปยงั บรรยากาศจนถงึ ชน้ั เพดานฟา้ คล่นื สะท้อน 2) ระบบเอฟเอม็ (FM) เปน็ การผสมคลน่ื ทางความถ ี่ (Frequency Modulation) คอื และจะสะท้อนกลับลงมายังโลกเรียกว่า คลื่นฟ้า คลืน่ วิทยทุ ่ีผสมกบั คลืน่ เสียงแล้วจะมคี วามถ่ไี ม่สม่ำาเสมอ เปลย่ี นแปลงไปตามคลืน่ เสยี ง แตค่ วามสูงของ ดงั ภาพท่ี 8.7 คลืน่ ดิน คล่ืนยังคงเดิม วิทยุ FM ส่งด้วยความถี่ 88-108 เมกะเฮิรตซ์ ในประเทศไทยมีจำานวนกว่า 100 สถานี กระจายอยตู่ ามจงั หวดั ตา่ งๆ ทว่ั ประเทศ ใหค้ ณุ ภาพเสยี งดเี ยย่ี ม ไมเ่ กดิ สญั ญาณรบกวนจากสภาพอากาศ สายอากาศส่ง ภาพท ่ี 8.7 องคป์ ระกอบของคลน่ื วทิ ยุสายอากาศรับ แปรปรวน แตส่ ง่ ไดใ้ นระยะประมาณไมเ่ กนิ 150 กโิ ลเมตร ปจั จบุ นั นยิ มสง่ ในแบบสเตอรโิ อทเ่ี รยี กวา่ ระบบ FM Sterio Multiplex ซ่ึงเคร่อื งรับวทิ ยสุ ามารถแยกสัญญาณออกเป็น 2 ขา้ ง คอื สญั ญาณสำาหรับลาำ โพง องคป์ ระกอบของคลืน่ แบ่งออกเปน็ 4 องคป์ ระกอบ ไดแ้ ก่ ดา้ นซ้าย (L) และสัญญาณสาำ หรับลาำ โพงด้านขวา (R) 4.1.1 คล่ืนผิวดิน (Surface Wave) หมายถึงคลื่นที่เดินทางไปตามผิวโลกอาจเป็นผิวดิน หรือผิวน้ำา การกระจายคลื่นชนิดน้ีขึ้นอยู่กับค่าความนำาไฟฟ้าของผิวท่ีคลื่นนี้เดินทางผ่าน เพราะค่าความนำา 4.2 คลน่ื โทรทศั น์และคล่ืนไมโครเวฟ ไฟฟ้าจะเป็นตัวกำาหนดการถูกดูดกลืนพลังงานของคล่ืนผิวโลก การถูกดูดกลืนของคลื่นผิวนี้จะเพ่ิมข้ึน 4.2.1 คล่ืนโทรทัศน์ (Television Wave) เป็นคลื่นที่มีความถ่ีประมาณ 108 เฮิรตซ์ ซง่ึ คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ทมี่ คี วามถสี่ งู ขนาดนจี้ ะไมส่ ะทอ้ นทช่ี นั้ ไอโอโนสเฟยี ร ์ (Ionosphere) แตจ่ ะทะลผุ า่ น ตามความถีท่ ่ีสูงขึ้น ชนั้ บรรยากาศไปนอกโลก ดงั นนั้ ในการสง่ คลน่ื โทรทศั นไ์ ปไกลๆ จะตอ้ งใชส้ ถานถี า่ ยทอดคลนื่ เปน็ ระยะๆ 4.1.2 คลื่นตรง (Direct Wave) หมายถึงคลื่นท่ีเดินทางออกเป็นเส้นตรงจากสายอากาศ เพอ่ื รบั คลน่ื โทรทศั นจ์ ากสถานสี ง่ ซง่ึ มาในแนวเสน้ ตรง แลว้ ขยายใหส้ ญั ญาณแรงขนึ้ กอ่ นทจี่ ะสง่ ไปยงั สถานี สง่ ผ่านบรรยากาศไปยงั สายอากาศรับโดยไมม่ กี ารสะท้อน ทอ่ี ยถู่ ดั ไป เพราะสญั ญาณเดนิ ทางเปน็ เสน้ ตรง ดงั นน้ั สญั ญาณจะไปไดไ้ กลสดุ เพยี งประมาณ 80 กโิ ลเมตร 4.1.3 คล่นื สะทอ้ นดนิ (Ground Reflected Wave) หมายถงึ คลื่นทีอ่ อกมาจากสายอากาศ บนผวิ โลกเทา่ นนั้ ทง้ั นเี้ พราะผวิ โลกโคง้ หรอื อาจใชค้ ลน่ื ไมโครเวฟนาำ สญั ญาณจากสถานสี ง่ ไปยงั ดาวเทยี ม ไปกระทบผิวดนิ แลว้ เกิดการสะท้อนเขา้ ทส่ี ายอากาศรบั ซง่ึ โคจรอยใู่ นวงโคจรทตี่ าำ แหนง่ หยดุ นงิ่ เมอ่ื เทยี บกบั ตาำ แหนง่ หนงึ่ ๆ บนผวิ โลก นน่ั คอื ดาวเทยี มมคี วามเรว็ 4.1.4 คลื่นหักเหโทรโพสเฟียร์ (Reflected Tropospheric Wave) หมายถึงคล่ืนหักเห เชิงมุมเดียวกับความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลก จากนั้นดาวเทียมจะส่งคล่ืนต่อไปยังสถานีรับ ในบรรยากาศชั้นต่ำาของโลกท่ีเรียกว่า โทรโพสเฟียร์ การหักเหนี้ไม่ใช่การหักเหแบบปกติที่เกิดขึ้น ท่ีอยู่ไกลๆ ได้ ซึ่งคล่ืนโทรทัศน์มีความยาวคล่ืนส้ันจึงเล้ียวเบนผ่านส่ิงกีดขวางใหญ่ๆ เช่น รถยนต์ หรือเคร่ืองบินไม่ได้ ดังน้ันจะเกิดการสะท้อนกับเคร่ืองบิน กลับมาแทรกสอดกับคลื่นเดิมทำาให้เกิด จากการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศของโลกกับความสูง แต่เป็นการหักเหท่ีเกิด คล่ืนรบกวนได้ การเปล่ียนแปลงความหนาแน่นของช้ันบรรยากาศอย่างทันทีทันใด และความไม่สมำ่าเสมอของความหนาแน่น และในความชืน้ ของบรรยากาศ ได้แก ่ ปรากฏการณท์ ่ีเรยี กว่า อุณหภมู ิแปรกลบั เครอ่ื งส่งวทิ ยจุ ะทำาหน้าท่ีสรา้ งคล่ืนแม่เหล็กไฟฟา้ ความถ่สี ูงหรือคลน่ื วิทยุ (RF) ผสม กับคลืน่ เสียง (Audio Frequency-AF) แล้วส่งกระจายออกไป ลำาพังคลนื่ เสียงซึ่งมคี วามถตี่ ่ำาไม่สามารถ ส่งไปไกลๆ ได้ ต้องอาศัยคล่ืนวิทยุเป็นพาหะจึงเรียกคล่ืนวิทยุว่า คลื่นพาหะ (Carier Wave) เรียก การส่งสัญญาณเสียงนี้ว่า การฝากสัญญาณเสียงไปกับคล่ืนวิทยุ โดยเปลี่ยนสัญญาณเสียงเป็นสัญญาณ ไฟฟ้าและฝากไปกับคล่ืนวิทยุ เคร่ืองรับวิทยุจะทำาหน้าท่ีรับคลื่นวิทยุและแยกคล่ืนเสียงออกจากคล่ืนวิทยุ ให้รับฟงั เปน็ เสยี งปกติได้ โดยระบบการฝากสญั ญาณเสยี งทำาได้ 2 ระบบ ได้แก่ 1) ระบบเอเอ็ม (AM) หมายถึงระบบการผสมคล่ืนที่เมื่อผสมกันแล้วทำาให้ความสูง ของคล่ืนวิทยุเปลี่ยนแปลงไปตามคลื่นเสียงจึงเรียกว่า การผสมทางความสูงของคล่ืน (Amplitude Modulation: AM) วิทย ุ AM ใหค้ ณุ ภาพของเสียงไม่ดีนกั เพราะเกิดการรบกวนได้ง่าย เชน่ ถูกรบกวน จากสถานีข้างเคียง เคร่ืองใช้ไฟฟ้า และทสี่ ำาคัญคือการรบกวนจากธรรมชาติ ได้แก่ ฝนตก ฟา้ แลบ ฟ้าผ่า Step 4 ข้ันส่ือสารและนำ� เสนอ Applying the Communication Skill 1. ผู้เรียนแต่ละกลุ่มออกแบบหรือหาวิธีน�ำเสนอให้ผู้อื่น รับรู้และสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเทคนิควิธี ทเี่ หมาะสม บรู ณาการการใชส้ อื่ /เทคโนโลย/ี คำ� ศพั ทเ์ พม่ิ เตมิ / สงิ่ ทนี่ ่าสนใจแทรกในการรายงาน 2. ผสู้ อนสมุ่ กลมุ่ ผเู้ รยี นนำ� เสนอผลการสรปุ ความรคู้ วามเขา้ ใจ โดยผู้สอน และผู้เรียนร่วมกันประเมินผลการน�ำเสนอ ตามเกณฑ์ท่กี ำ� หนด (ก) สถานถี า่ ยทอดเปน็ ระยะ (ข) การถา่ ยทอดผา่ นดาวเทียม ภาพท ่ี 8.8 คลนื่ โทรทัศน์ 188 สุดยอดคมู่ อื ครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันสื่อสารและน�ำเสนอ 5. ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean 284 วิทยาศาสตรเ์ พ่ือพฒั นาอาชีพธรุ กจิ และบริการ การสง่ สญั ญาณโทรทศั น์สามารถส่งได ้ 4 แบบ ได้แก่ 1) การส่งสัญญาณโทรทัศน์ภาคพื้นดิน เป็นการแพร่กระจายคล่ืนสัญญาณไปใน อากาศเป็นคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อติดต้ังเสาอากาศแล้วต่อสายนำาสัญญาณเข้าเครื่องรับก็สามารถรับ สัญญาณโทรทศั นจ์ ากสถานสี ่งได ้ การส่งสัญญาณดว้ ยคลืน่ วิทยุสง่ ได้ในชว่ งความถี ่ 30-300 เมกะเฮิรตซ์ จะเป็นช่วงของ Very High Frequency (VHF) และชว่ งความถี่ 300–3,000 เมกะเฮิรตซ์ จะเปน็ ชว่ งของ Ultra High Frequency (UHF) การสง่ สัญญาณในระบบโทรทศั นจ์ ะแบง่ ออกเปน็ 2 ประเภท ได้แก ่ ระบบ แอนะลอ็ ก (Analog TV) เปน็ การส่งคล่ืนความถีบ่ นผิวโลก ใช้วิธสี ่งผ่านอากาศจากเสาโทรทศั น์ใหญๆ่ ไป ยังเสาก้างปลาหรือเรยี กวา่ เสาหนวดกุ้ง ตามทอี่ ยู่อาศยั ไมใ่ ชก่ ารสง่ สัญญาณไปยงั อวกาศแล้วยิงกลบั มา อยา่ งการส่งสัญญาณผา่ นดาวเทยี ม ระบบแอนะลอ็ กแบบที่ใชก้ นั อยนู่ ้มี ีขดี จาำ กดั ในการใช้งานค่อนข้างสูง โดยเฉพาะเรือ่ งการถูกสญั ญาณรบกวนไดง้ ่าย สว่ นอกี แบบหนึง่ คอื ระบบทวี ดี ิจิทลั (Digital Television) เป็นการแพร่สัญญาณโทรทัศน์ภาคพ้ืนดิน เหมือนกันคือไม่ได้ยิงสัญญาณออกนอกโลกเหมือนดาวเทียม แตเ่ ปลย่ี นวธิ ีการเขา้ รหสั สัญญาณเปน็ แบบดจิ ิทลั แทนระบบอนาลอก ข้อดีของการแพรส่ ัญญาณโทรทัศน์ ในระบบดิจิทัล คือให้ภาพท่ีคมชัดกว่าเดิม ใช้ช่วงคล่ืนน้อยลงกว่าเดิมมาก และมีความสามารถอ่ืนๆ เขา้ มาอำานวยความสะดวกแกผ่ รู้ ับชมทวี ี เชน่ มผี งั รายการแสดงบนหนา้ จอ 2) การส่งสัญญาณโทรทัศน์ผ่านช่องนำาสัญญาณ เป็นการส่งสัญญาณไปตาม สายนำาสัญญาณหรือสายเคเบิลไปยังเคร่ืองรับโทรทัศน์ ซ่ึงเป็นการติดต่อโดยตรงระหว่างสถานีส่งกับ ผู้รับสัญญาณ การส่งสัญญาณด้วยสายนำาสัญญาณแบ่งออกเป็นเคเบิลโทรทัศน์ชุมชน ระบบเสาอากาศ โทรทศั น์ชุมชน และระบบเสาอากาศชุดเดียว 3) การส่งสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียม เป็นการส่งสัญญาณโทรทัศน์โดยผ่าน ดาวเทยี มซึง่ ใช้คล่ืนไมโครเวฟเป็นตัวกลางในการสง่ สัญญาณ 4) การส่งสัญญาณโทรทัศน์ผ่านอินเทอร์เน็ต เป็นการส่งสัญญาณโทรทัศน์โดยผ่าน เครือข่ายอินเทอร์เน็ต สามารถเปิดใช้งานและรับชมได้ด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ต่อผ่านระบบเครือข่าย (Network) ไมโครเวฟ (Microwave) 4.2.2 คลน่ื ไมโครเวฟ (Microwave) สถานรี บั ส่งสัญญาณไมโครเวฟ เป็นคล่ืนวิทยุชนิดหนึ่งท่ีมีความถี่อยู่ระหว่าง 0.3–300 จกิ ะเฮริ ตซ ์ สว่ นในการใชง้ านนน้ั สว่ นมาก นยิ มใชค้ วามถรี่ ะหวา่ ง 1–60 จกิ ะเฮริ ตซ ์ เพราะเปน็ ระยะทาง 30 ไมล์ ระยะทาง 30 ไมล์ ย่านความถ่ีที่สามารถผลิตขึ้นได้ด้วยอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์เป็นส่ือกลางในการส่ือสารท่ีมี ความเร็วสูงในระดับจิกะเฮิรตซ์ และเนื่องจาก สถานีรับสัญญาณไมโครเวฟ ความยาวของคลื่นมีหน่วยวัดเป็นไมโครเมตร สถานีสง่ สญั ญาณไมโครเวฟ ภาพท ่ี 8.9 คลนื่ ไมโครเวฟ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ 285 จึงเรียกช่ือว่า ไมโครเวฟ การส่งข้อมูลโดยอาศัย สัญญาณไมโครเวฟซ่ึงเป็นสัญญาณคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าไปในอากาศพร้อมกับข้อมูลท่ีต้องการส่ง และจะต้องมีสถานท่ีทำาหน้าที่ส่งและรับข้อมูล และเน่ืองจากสัญญาณไมโครเวฟจะเดินทางเป็นเส้นตรง ในระดับสายตา (Line of Sight Transmission) ไม่สามารถเลี้ยวหรือโค้งตามขอบโลกท่ีมีความโค้งได้ ค่านิยมหลัก 12 ประการ จึงต้องมีการต้ังสถานีรับ-ส่งข้อมูลเป็นระยะๆ และส่งข้อมูลต่อกันเป็นทอดๆ ระหว่างสถานีต่อสถานี • ใฝ่หาความรู้ หม่นั ศึกษาเล่าเรียนทั้งทางตรงและทางอ้อม • ซอ่ื สตั ย์ เสยี สละ อดทน มอี ดุ มการณใ์ นสง่ิ ทด่ี งี ามเพอ่ื สว่ นรวม จนกว่าจะถงึ สถานปี ลายทาง หากลกั ษณะภมู ิประเทศมภี ูเขาหรอื ตึกสูงบดบังคลื่นแลว้ จะทาำ ให้ไม่สามารถ • มรี ะเบียบวินัย เคารพกฎหมาย ผนู้ ้อยร้จู ักการเคารพผู้ใหญ่ • รู้จักด�ำรงตนอยู่โดยใช้หลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง ส่งสัญญาณไปยังเป้าหมายได้ ดังนั้นแต่ละสถานีจึงจำาเป็นต้องตั้งอยู่บนท่ีสูง เช่น ดาดฟ้า ตึกสูง หรือ ตามพระราช ด�ำรัสของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว* รู้จัก อดออมไวใ้ ชเ้ มื่อยาม จ�ำเปน็ มไี ว้พอกนิ พอใช้ ถา้ เหลือก็แจก ยอดดอยเพ่ือหลีกเลี่ยงการชนเน่ืองจากแนวการเดินทางท่ีเป็นเส้นตรงของสัญญาณดังที่กล่าวมาแล้ว จ่ายจ�ำหน่าย และพร้อมที่จะขยายกิจการเม่ือมีความพร้อม เมือ่ มภี มู ิคมุ้ กันท่ดี ี การส่งข้อมลู ด้วยสอ่ื กลางชนิดนีเ้ หมาะกบั การสง่ ขอ้ มลู ในพ้ืนทีห่ า่ งไกลมากๆ และทุรกนั ดาร • ค�ำนึงถึงผลประโยชน์ของส่วนรวม และของชาติมากกว่า ผลประโยชน ์ของตนเอง การใช้งานคลื่นไมโครเวฟ คลื่นไมโครเวฟมีย่านความถ่ีกว้างมากจึงถูกนำาไปประยุกต์ ใชง้ านได้หลายชนดิ เป็นทีน่ ิยมอยา่ งแพรห่ ลายท้งั งานในดา้ นสอื่ สาร งานดา้ นตรวจจบั วัตถเุ คล่อื นท่ ี และ งานด้านอตุ สาหกรรม การใช้งานคล่ืนไมโครเวฟแบง่ ออกได้ดงั น้ี 1) ระบบเชื่อมต่อสัญญาณในระดับสายตา ใช้ในงานสื่อสารโทรคมนาคมระหว่าง จดุ หนง่ึ ไปอีกจุดหน่งึ เชน่ การสื่อสารโทรศพั ทท์ างไกล ใช้การส่งผา่ นสัญญาณโทรศพั ท์จากจุดหนง่ึ ไปอีก จดุ หนึ่งไปยงั สถานีทวนสัญญาณอกี จดุ หนึง่ และสง่ ผ่านสญั ญาณโทรศัพทไ์ ปเร่อื ยๆ จนถงึ ปลายทาง และ การถ่ายทอดโทรทัศน์จะทำาการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์จากห้องส่งโทรทัศน์หรือจากรถถ่ายทอดสด ไปยังเครื่องสง่ ไมโครเวฟ ส่งไปปลายทางทส่ี ายอากาศแพรก่ ระจายคลน่ื ของโทรทศั น์ช่องน้ัน 2) ระบบเหนือขอบฟ้า (Over the Horison) เป็นระบบส่ือสารไมโครเวฟท่ีใช้ ช้ันบรรยากาศห่อหุ้มโลกช้ันโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) ช่วยในการสะท้อนและการหักเหคล่ืนความถี่ ไมโครเวฟ ให้ถงึ ปลายทางในระยะทางที่ไกลขึ้น การสอ่ื สารไมโครเวฟระบบนีไ้ ม่คอ่ ยนยิ มใชง้ าน ใช้เฉพาะ ในกรณีจาำ เปน็ หรอื ฉุกเฉิน เชน่ ภมู ิประเทศท่ีแห้งแลง้ กนั ดาร เป็นปา่ ดงดิบ มนี า้ำ ขวางกน้ั และเป็นอันตราย การส่ือสารแบบนี้ต้องส่งคล่ืนไมโครเวฟขึ้นไปกระทบช้ันบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ ทำาให้เกิดการหักเห ของคลน่ื กลบั มายงั พนื้ โลก เนอื่ งจากการสอ่ื สารแบบนมี้ รี ะยะทางไกลมากขน้ึ ใชก้ ารสะทอ้ นชนั้ บรรยากาศ โทรโพสเฟียร์ทำาให้คลื่นไมโครเวฟเกิดการกระจัดกระจายออกไป มีส่วนน้อยที่ส่งออกไปถึงปลายทาง สญั ญาณท่ีไดร้ บั อ่อนมากตอ้ งใช้เครือ่ งส่งทีก่ าำ ลังสง่ สูง และจานสายอากาศปลายทางต้องมอี ัตราขยาย (Gain) สูง จึงสามารถติดต่อสื่อสารกันได้ดี ข้อดีของการสื่อสาร ระบบไมโครเวฟเหนอื ขอบฟ้า คอื สามารถตดิ ตอ่ ส่ือสาร ไดร้ ะยะทางท่ีไกลมากข้ึนเป็นหลายร้อยกโิ ลเมตร 3) ระบบดาวเทียม (Statellite System) เป็นระบบสื่อสารไมโครเวฟที่ใช้สถานีทวน 5G สัญญาณลอยอยู่ในอวกาศเหนือพ้ืนโลกกว่า 35,600 กิโลเมตร โดยใช้ดาวเทียมทำาหน้าที่เป็นสถานีทวน สัญญาณ ทำาให้สามารถส่ือสารด้วยคล่ืนไมโครเวฟ ภาพท ่ี 8.10 ดาวเทยี มกับเทคโนโลยี 5G *พระบาทสมเดจ็ พระมหาภมู พิ ลอดลุ ยเดชมหาราช บรมนาถบพติ ร สุดยอดคมู่ อื ครู 189

1. ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต 286 วทิ ยาศาสตร์เพอ่ื พัฒนาอาชพี ธรุ กจิ และบริการ ได้ระยะทางไกลมากๆ นิยมใช้งานในระบบสื่อสารข้ามประเทศ ข้ามทวีป เป็นระบบส่ือสารที่นิยมใช้งาน มากอกี ระบบหน่งึ ดาวเทียมสื่อสารหรือดาวเทียมโทรคมนาคมพัฒนาขึ้นเพ่ือหลีกเลี่ยงข้อจำากัด ของสถานีรับ-ส่งไมโครเวฟบนผิวโลก โดยเป็นสถานีรับ-ส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ ในการส่ง สัญญาณต้องมีสถานีภาคพ้ืนดินคอยทำาหน้าที่รับและส่งสัญญาณข้ึนไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจาก พื้นโลกประมาณ 35,600 กิโลเมตร ดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนท่ีด้วยความเร็วเท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมน้ันอยู่นิ่งกับที่ขณะท่ีโลกหมุนรอบตัวเอง ทำาให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจาก สถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียมและการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลกเป็นไปอย่างแม่นยำา นอกจากนี้ยังมีการใช้งานดาวเทียมในการระบุตำาแหน่งบนพื้นโลกเรียกว่า ระบบจีพเี อส โดยบอกพิกดั เสน้ รุง้ และเส้นแวงของผใู้ ชง้ านเพื่อใช้ในการนำาทาง ปจั จบุ นั ทว่ั โลกกาำ ลงั ใหค้ วามสนใจกบั เทคโนโลยสี อ่ื สารระบบ 5G คอื 5th Genera- tion หรือระบบสื่อสารไร้สายในยุคที่ 5 ซ่ึงมีความเร็วสูง ใช้ย่านความถ่ีในช่วง 3-6 จิกะเฮิรตซ์ และ อกี ยา่ นความถ่ ี คือ 28 จกิ ะเฮิรตซ์ โดยเป็นความสมั พนั ธ์ระหว่าง 5G ทเ่ี ปน็ ระบบส่อื สารภาคพ้ืนดนิ และ ดาวเทียมซ่ึงเป็นระบบส่ือสารบนท้องฟ้า เทคโนโลยี 5G ยังถูกออกแบบมาเพ่ือรองรับการเช่ือมต่อ จำานวนมากๆ ผ่านอนิ เทอรเ์ นต็ หรอื ทีเ่ รยี กกนั วา่ อินเทอร์เน็ตของสรรพส่ิง (Internet of Thing: ToT) เชน่ รถยนต์ไร้คนขับ การผ่าตัดได้จากระยะไกล หุ่นยนต์ในโรงงาน ส่ิงเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการเพิ่ม ประสิทธิภาพในการทำางาน ซ่ึงถือว่ามีความเร็วมากๆ รวมถึงช่วยให้เกิดการใช้งานในกิจกรรมต่างๆ เช่น การสำารวจภาคสนาม การสาธารณสขุ ทางไกล ความบนั เทิง และท่อสง่ ขอ้ มูลขนาดใหญ่เพื่อใช้ในการเข้าถึง การใช้งานการประมวลผลแบบกลุ่มเมฆ (Cloud Computing) ซึ่ง 5G ช่วยพัฒนาศักยภาพของระบบ คา้ ปลีก การซ้อื ของออนไลน ์ รวมถึงการใช้งานต่างๆ ของออฟฟิศอัจฉรยิ ะ (Smart Office) และนำาไปสู่ ระบบเมืองอจั ฉริยะ (Smart Cities) ในอนาคต 4) ระบบเรดาร์ (Radar System) เรดาร์ (Radar) ย่อมาจากคำาเต็มว่า Radio Detection and Ranging เปน็ การใชค้ ลน่ื ความถ่ี เปา้ หมาย ความกวา้ งของเรดาร์ ไมโครเวฟช่วยในการตรวจจับและวัดระยะทาง ของวัตถุต่างๆ ที่อยู่ห่างไกล ตลอดจนวัตถุ คลน่ื ท่ีผ่านเลย จานเรดาร์ เคล่ือนท่ีแบบต่างๆ หลักการของเรดาร์ คือ เป้าหมายไป การส่งคลื่นไมโครเวฟออกไปจากสายอากาศ คลนื่ สะทอ้ น ในมุมแคบๆ เม่ือคลื่นไมโครเวฟกระทบกับวัตถุ จากเปา้ หมาย จะสะท้อนกลับมาเข้ายังสายอากาศอีกคร้ัง นำาสัญญาณที่รับเทียบกับสัญญาณเดิมและ แปรคา่ ออกมาเปน็ ข้อมูลต่างๆ ท่ีตอ้ งการ ภาพท ี่ 8.11 ระบบเรดาร์ (Radar System) กิจกรรมท้าทาย คล่นื แม่เหล็กไฟฟา้ 287 กิจกรรมส่งเสริมการเรียนรู้เกี่ยวกับคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า และการประยกุ ตใ์ ชค้ วามรใู้ นชวี ติ ประจำ� วนั และการประกอบอาชพี 5) ระบบเตาไมโครเวฟ (Microwave Over) เปน็ การใชค้ ลนื่ ไมโครเวฟทก่ี าำ ลงั สง่ สงู ๆ ส่งผ่านเข้าไปในบริเวณพื้นที่แคบๆ ท่ีทำาด้วยโลหะ คลื่นไมโครเวฟสามารถสะท้อนกำาแพงโลหะเหล่านั้น เกิดเป็นคล่ืนไมโครเวฟกระจัดกระจายอยู่ในพื้นที่แคบๆ น้ัน สามารถนำาไปใช้ในการอุ่นอาหารหรือทำาให้ อาหารสกุ จากทกี่ ล่าวมาจะเหน็ ว่าคล่ืนไมโครเวฟถูกนำาไปใชป้ ระโยชนใ์ นด้านต่างๆ หลายด้าน ขณะเดียวกันหากร่างกายได้รับคล่ืนไมโครเวฟท่ีมีระดับความเข้มมากๆ เช่น ได้ความความเข้มข้น ท่ี 100 มิลลิวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ในระยะเวลานานๆ จะทำาให้เกิดการเสียดสีกันระหว่างโมเลกุล ของนำ้า โปรตีน หรอื ไขมนั ขึน้ ภายในเซลล์รา่ งกาย จนเซลล์รา่ งกายเกดิ ความรอ้ น และถูกดดู กลนื สะสมไว้ ภายในเซลล์หรืออวัยวะ และหากร่างกายไม่สามารถระบายหรือถ่ายเทความร้อนให้อยู่ในสภาวะปกติได้ จะทำาให้เซลล์หรืออวัยวะน้ันเกิดความเสียหาย และหากเกิดในระดับรุนแรงอาจทำาให้เซลล์ตายได้ ความเสียหายของเซลล์หรอื ผลข้างเคียงทีม่ กั เกดิ ขน้ึ ได้แก ่ ผลตอ่ เลนส์ตาทำาให้เลนส์ตาระบายความรอ้ น ได้น้อยอาจเป็นต้อกระจก ผลต่อเชื้ออสุจิอาจทำาให้เช้ืออสุจิตาย เชื้ออสุจิผิดปกติ และกลายเป็นหมัน ช่ัวคราว ผลต่อศีรษะทำาให้มีอาการปวดศีรษะ มึนงง หรือเม่ือยล้า ผลต่อหัวใจทำาให้หัวใจเต้นเร็วหรือ เต้นผิดจังหวะ ผลต่อกระดูกทำาให้กระดูกผิดรูปร่างโดยเฉพาะกระดูกท่ีกำาลังเจริญพัฒนา นอกจากนี้ ยังเชื่อว่าอาจก่อให้เกิดมะเร็งเม็ดเลือดขาวผิดปกติ และภาวะแท้งลูกได้ แต่ยังไม่มีรายงานยืนยัน และ นอกจากมีผลต่อร่างกายแล้ว คลื่นไมโครเวฟยังมีผลรบกวนการทำางานของเคร่ืองใช้อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ท่ีอยู่ในบริเวณใกล้เคียงให้ทำางานผิดปกติได้ โดยเฉพาะผู้ป่วยโรคหัวใจท่ีใช้เครื่องช่วยการเต้นของหัวใจ (Cardiac Pacemaker) จะตอ้ งระมดั ระวังเป็นพิเศษเมือ่ ใกลค้ ลนื่ ไมโครเวฟ 4.3 รงั สีอินฟราเรด รังสีอินฟราเรด (Infrared Ray) หรือรังสีความร้อน (Infrared Radiation: IR) เป็น คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกค้นพบคร้ังแรกใน ค.ศ. 1800 โดยเซอร์วิลเลียม เฮอร์เชล นักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ (Sir William Herschel) ซึ่งใช้คำาเรียกรังสีอินฟราเรดว่า รังสีใต้แดง หรือรังสีความร้อน รังสีอินฟราเรดมคี วามยาวคลน่ื อยใู่ นช่วง 0.75-100 ไมโครเมตร หรือในช่วงความถี ่ 1,011–1,014 เฮิรตซ์ หรอื อยใู่ นชว่ งระหวา่ งแสงสแี ดงกบั คลน่ื วทิ ย ุ เชน่ เดยี วกบั คลน่ื ไมโครเวฟ โดยสมบตั เิ ดน่ เฉพาะตวั ของรงั สี อนิ ฟราเรด คือไมเ่ บย่ี งเบนในสนามแม่เหล็กไฟฟา้ และหากมีความถี่สูงขน้ึ พลังงานกจ็ ะเพม่ิ สูงข้นึ ด้วย 4.3.1 แหลง่ กาำ เนิดรังสอี ินฟราเรด มีแหลง่ กาำ เนดิ จากแหลง่ ต่างๆ ได้แก่ 1) ดวงอาทิตย์ รังสีอินฟราเรดที่แผ่จากดวงอาทิตย์มาถึงโลกจะมีความยาวคล่ืน ในชว่ ง 0.75-100 ไมโครเมตร โดยมบี างสว่ นถกู สะทอ้ นออกนอกโลก บางสว่ นทท่ี ะลผุ า่ นเขา้ ชน้ั บรรยากาศ จะถกู ดดู กลนื (Absorption) และกระเจงิ ออก (Scattering) ดว้ ยอนภุ าคแกส๊ ชนดิ ตา่ งๆ ในชน้ั บรรยากาศ โดยมีไอน้ำาและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นอนุภาคสารที่ดูดกลืนรังสีอินฟราเรดไว้เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งมี ผลทำาให้บรรยากาศของโลกมีความอบอุ่นข้ึน ความเข้มข้นของรังสีอินฟราเรดสามารถวัดได้ด้วยเคร่ือง ไพราโนมเิ ตอร ์ (Pyranometer) มีหน่วยเป็น วตั ต์ต่อตารางเมตร 190 สุดยอดค่มู ือครู

A3. ขั้นปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นสื่อสารและน�ำเสนอ 5 . ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean 288 วิทยาศาสตรเ์ พื่อพัฒนาอาชีพธรุ กิจและบรกิ าร ep 5 ขบ้ันรปิกราระเสมังินคเพมแ่ือลเพะจ่ิมิตคสณุ าคธ่าารณะ Self-Regulating 1. ผู้เรียนแต่ละกลุ่มและรายบุคคลตรวจสอบความรู้ ความเข้าใจของตนเองหลังจากรับฟังการน�ำเสนอ ของสมาชิกกลุ่มอ่ืน ปรับปรุงช้ินงานของกลุ่มตนให้ สมบรู ณ์และบันทกึ เพมิ่ เตมิ 2. ผู้เรียนน�ำผลงานแสดงในป้ายนิเทศหรือเผยแพร่สู่ หอ้ งเรยี นอื่นหรอื สาธารณะ 3. ผ้เู รยี นแต่ละคนท�ำกจิ กรรมตรวจสอบความเข้าใจ จากนน้ั ท�ำแบบทดสอบแลกเปล่ียนกันตรวจให้คะแนน พร้อมท้ัง ประเมินสรุปผลการท�ำกิจกรรม แบบประเมินตนเอง และก�ำหนดแนวทางการพัฒนาตนเอง 2) วัตถุท่ีมีความร้อน วัตถุบนโลกทุกชนิดท่ีมีอุณหภูมิในช่วง -200–4,000 องศา- St เซลเซียส จะสามารถปล่อยรังสอี ินฟราเรดได้ 4.3.2 ประเภทของรังสีอินฟราเรด รังสีอินฟราเรดแบ่งตามความยาวคลื่นแบ่งออกเป็น ิอนฟราเรดซาวน่า 3 ประเภท ไดแ้ ก่ ซาว ่นาโดยใช้อากาศร้อน 1) รงั สอี นิ ฟราเรดยา่ นใกล้ (Near Infrared: NIR) มคี วามยาวคล่ืนในชว่ ง 0.75–3 ไมโครเมตร สามารถให้ความรอ้ นใช้งาน ในช่วง 500–2,200 องศาเซลเซียส ให้กำาลัง ความรอ้ นตอ่ พน้ื ทสี่ งู สามารถใหค้ วามรอ้ นไดส้ งู ความร้อนผ่านเข้าในเนื้อวัสดุได้ลึกและรวดเร็ว นิยมนำาไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น การอบแห้งผลิตภณั ฑ์ 2) รงั สอี นิ ฟราเรดยา่ นกลาง (Middle Infrared: Mid-IR) มีความยาวคลนื่ อัลตราไวโอเลต แสงทม่ี องเหน็ ได้ อินฟราเรด ยูวีซี ยวู ีบี ยูวเี อ ในช่วง 3–25 ไมโครเมตร สามารถใหค้ วามร้อน 100 280 315 400 700 ความยาวคลืน่ ใช้งานในช่วง 500–950 องศาเซลเซียส สามารถ ภาพท่ี 8.12 รังสีอนิ ฟราเรดจากดวงอาทติ ย์ ใหค้ วามร้อนไดป้ านกลาง และผ่านเขา้ ไปในเน้อื วัสดไุ ดล้ ึกปานกลาง 3) รังสีอนิ ฟราเรดยา่ นไกล (Far Infrared: FIR) มีความยาวคล่นื ในช่วง 25–100 ไมโครเมตร สามารถให้ความร้อนใชง้ านในช่วง 300–700 องศาเซลเซยี ส ให้ความร้อนตอ่ หน่วยพน้ื ที่ได้ตา่ำ ความร้อนผ่านเข้าไปในเนื้อวัสดุได้ไม่ลึก เหมาะสำาหรับใช้งานประเภทท่ีต้องการความร้อนต่ำาและจำากัด บรเิ วณพน้ื ผวิ 4.3.3 ประโยชนข์ องรงั สอี นิ ฟราเรด จากการทร่ี งั สอี นิ ฟราเรดเปน็ รงั สที ใี่ หพ้ ลงั งานความรอ้ น มนุษย์จงึ นำารังสอี ินฟราเรดมาใชป้ ระโยชนใ์ นด้านต่างๆ ดงั น้ี 1) ดา้ นอตุ สาหกรรมอาหาร (1) การอบแห้ง รังสีอินฟราเรดย่านไกลมีสามารถให้ความร้อนและทะลุผ่าน เข้าไปในอาหารได้มาก จึงประยุกต์ใช้สำาหรับการอบแห้งอาหารต่างๆ เช่น เมล็ดพันธุ์พืช ผลิตภัณฑ์ผัก และผลไม้ รวมถึงเนื้อสัตว์ ช่วยลดเวลาและพลังงานที่ใช้ในการอบแห้งลง ข้อดีคือระบบให้ความร้อน ควบคุมงา่ ย ถา่ ยเทความร้อนไปยงั ผลิตภณั ฑ์ได้ด ี มรี าคาถูกเมอ่ื เทยี บกบั แหล่งพลังงานจากไดอิเล็กทรกิ และไมโครเวฟ มีอายกุ ารใชง้ านนาน มีนา้ำ หนักเบา และผลิตภัณฑ์แหง้ สม่าำ เสมอ แตก่ ็มีข้อเสยี คือสาำ หรับ ผลิตภัณฑ์ท่ีมีขนาดใหญ่ต้องเพ่ิมขนาดหลอดรังสีอินฟราเรดทำาให้ต้นทุนสูงขึ้น และไม่เหมาะสำาหรับ ผลติ ภณั ฑท์ ่ีมคี วามหนามาก คลน่ื แม่เหล็กไฟฟา้ 289 (2) การแปรรูปอาหารให้สุก การใช้รังสีอินฟราเรดแปรรูปอาหารให้สุกแบ่งออก เป็น 2 ประเภท คือระดับอุณหภูมิปานกลาง (Medium Temperature Radiate) ได้จากเครื่องกำาเนิด รังสีอินฟราเรดแบบคลื่นส้ัน ซึ่งใช้หลอดเป็นเส้นลวดหรือซิลิกา สามารถให้ความร้อนในช่วง 500–1,000 องศาเซลเซียส และให้พลงั งานประมาณ 15 กโิ ลวตั ตต์ อ่ ตารางเมตร นิยมใช้กับอาหารทไี่ ม่ไวต่อความรอ้ น และระดบั อุณหภูมสิ ูง (High Temperature Radiate) ได้จากเครื่องกาำ เนิดรังสอี นิ ฟราเรดแบบคล่นื ส้ัน ซ่งึ ใชเ้ ปน็ หลอดทงั สเตนหรอื ควอตซ์ สามารถใหค้ วามร้อนสงู สุดถงึ 2,500 องศาเซลเซียส และใหพ้ ลังงาน ประมาณ 10–65 กิโลวัตตต์ ่อตารางเมตร นิยมใช้กับอาหารทีไ่ วต่อความรอ้ น 2) อตุ สาหกรรมอ่ืน ได้แก ่ การอบแห้งเฟอรน์ ิเจอร ์ การอบสรี ถยนต์ทีพ่ ่น การอบแหง้ เครอ่ื งปนั้ และเซรามกิ วสั ดยุ านยนต ์ สงิ่ ทอ กระดาษ การเคลอื บสผี ลติ ภณั ฑต์ า่ งๆ ซงึ่ จะชว่ ยใหส้ แี หง้ อยา่ ง สมา่ำ เสมอ 3) ด้านการเกษตร ความร้อนจากรังสีอินฟราเรดท่ีความยาวคลื่น 3 6 ไมโครเมตร สามารถกำาจัดแมลงในเมล็ดข้าวได้ถึงร้อยละ 100 และยังใช้ในการฟักไข่เพื่อขยายพันธ์ุสัตว์ ใช้ใน การถ่ายภาพดว้ ยฟิล์มอนิ ฟราเรดเพ่อื ตรวจสอบต้นไมท้ ถี่ ูกทาำ ลายด้วยแมลงและโรคพชื บางชนดิ 4) ดา้ นการประดษิ ฐอ์ ปุ กรณอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ สแ์ ละการสอ่ื สาร โดยใชเ้ ปน็ ตวั กลางสอื่ สาร สาำ หรบั อุปกรณไ์ ร้สาย เช่น โทรศัพท์มือถอื คอมพิวเตอร ์ ใช้ทาำ กลอ้ งอนิ ฟราเรดสาำ หรับถ่ายภาพหรือค้นหา สตั วป์ ่าในทีม่ ืด ใช้ในดาวเทียมสำารวจทรพั ยากร เช่น ปา่ ไม ้ แรธ่ าต ุ แหลง่ นา้ำ มนั โดยการใชก้ ลอ้ งอนิ ฟราเรด บันทึกภาพการเปลี่ยนแปลงบนผิวโลกซ่ึงอาศัย การเปล่ียนแปลงของคล่ืนอินฟราเรดบนผิวโลก และองค์การอวกาศของสหรัฐยังสำารวจห้วงอวกาศ ด้วยดาวเทียม IRAS (Infrared Astronomy Satellite) เพ่ือวัดปริมาณอินฟราเรดท่ีมาจาก กาแล็กซีต่างๆ หรือดาวฤกษ์ ใช้ในด้านการทหาร (ก) อนิ ฟราเรดซาวนา่ ดา้ นการแพทย ์ เชน่ แพทยใ์ ชร้ งั สอี นิ ฟราเรดรกั ษาโรค ผวิ หนังบางชนดิ และรกั ษากลา้ มเนอ้ื แพลง ใช้กล้อง ถ่ายภาพอินฟราเรดสำาหรับระบุตำาแหน่งหลอดเลือด ดาำ ในอวยั วะตา่ งๆ ของรา่ งกาย เพอ่ื ตรวจวนิ จิ ฉยั โรค ในทางทหารใช้รังสีอินฟราเรดควบคุมอาวุธนำาวิถี เคล่ือนไปยังเป้าหมายได้อย่างถูกต้อง และยังพบว่า มีการใช้รังสีอินฟราเรดในการดูแลสุขภาพ เช่น อินฟราเรดซาวน่า โดยใช้คลื่นอินฟราเรดความถ่ี (ข) หลอดเลือดดำาในสมองจากกล้องรังสีอนิ ฟราเรด ที่แคบอยู่ในช่วง 5.6–15 ไมโครเมตร ซ่ึงสามารถ ภาพท่ ี 8.13 การใชป้ ระโยชนจ์ ากรงั สีอนิ ฟราเรด สุดยอดคู่มอื ครู 191

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต 290 วิทยาศาสตรเ์ พอ่ื พฒั นาอาชพี ธรุ กจิ และบรกิ าร ลงลึกเข้าส่ชู ้นั ผิวหนงั 2-3 นิ้ว พลังงานความรอ้ นจากคลน่ื ช่วยเพ่ิมภาวะหมนุ เวยี นเลอื ดรวมไปถึงการชว่ ย ฟ้ืนฟูสภาพเน้ือเยื่อที่ถูกทำาลาย และช่วยการเผาผลาญพลังงานของร่างกายให้สูงขึ้นจากปกติ จึงนำาไปใช้ในการควบคุมนำ้าหนัก แต่อย่างไรก็ตามการได้รับรังสีอินฟราเรดติดต่อกันเป็นเวลานานและ มคี วามเขม้ สงู จะทาำ ให้ผวิ มีอาการแสบร้อน ผวิ หมองคล้ำาดำากรา้ น เซลลผ์ ิวเสือ่ มสภาพ เกิดรอยไหมบ้ นผวิ และรา่ งกายขาดนำ้าได้ 4.4 แสงขาวหรือแสงทต่ี ามองเหน็ 620 nm แสงท่ีตามองเห็น (Visible Light) มีความถี่ 800 nm ประมาณ 1014 เฮริ ตซ ์ หรอื มีความยาวคลน่ื อยใู่ นชว่ งประมาณ 400 nm 580 nm 400-800 นาโนเมตร หากนัยน์ตาถูกกระตุ้นด้วยแสงตลอด ท้งั ชว่ งความยาวคลื่น ผลก็คอื จะมองเห็นแสงน้นั เป็นแสงขาว แต่หากคลื่นแสงถูกดูดกลืนแสงไปบางส่วน แสงท่ีตามองเห็น 560 nm จะเป็นสีผสมหรือสีที่อยู่ตรงข้ามของสีท่ีถูกดูดกลืนเม่ือเทียบ 430 nm ตามวงล้อส ี ดงั ภาพท่ ี 8.15 490 nm ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นแสงที่ถูก ภาพท ี่ 8.14 วงล้อสี ดูดกลนื กับสีของวัตถทุ ่ตี ามองเหน็ เปน็ ดงั ตารางที ่ 8.1 ตารางที่ 8.1 สีท่ถี กู ดดู กลนื และสีท่มี องเหน็ ในชว่ งความยาวคล่นื ตา่ งๆ ความยาวคลน่ื (nm) สที ่ถี ูกดูดกลืน สีทีม่ องเห็น 380-420 ม่วง เขียว-เหลือง 420-440 ม่วง-ฟา้ เหลือง 440-470 นำ้าเงนิ ส้ม 470-500 เขยี ว-นำา้ เงนิ แดง 500-550 เขยี ว-เหลือง มว่ ง 550-580 เหลอื ง มว่ ง-นำา้ เงิน 580-620 ส้ม นำ้าเงนิ 620-780 แดง เขียว-น้ำาเงนิ คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ 291 วตั ถุที่มีอณุ หภูมิสูงมากๆ จะเปล่งแสงสขี าว เช่น ดวงอาทิตย ์ ซง่ึ เซอร์ไอแซก นิวตัน ได้พิสูจน์ เรอ่ื งนเ้ี ชน่ กนั โดยการทดลองใหแ้ สงสขี าวตกกระทบปรซิ มึ ผลปรากฏวา่ เกดิ สเปกตรมั เปน็ สตี า่ งๆ ดงั ภาพ ท ี่ 8.15 ตอ่ มาใน ค.ศ. 1814 โจเซฟ ฟอน ฟรังโฮเฟอร์ นกั วิทยาศาสตรช์ าวเยอรมนั ได้ทาำ การทดลองซ้ำาโดย ใช้แผน่ เกรตติงแทนแท่งแกว้ ปริซึมหักเหแสงอาทติ ย ์ ซ่งึ พบเส้นมดื ปรากฏบนแถบสเปกตรมั มากกว่า 600 เสน้ ซง่ึ ในปจั จบุ นั ตรวจพบมากกวา่ 30,000 เสน้ นักเคมีในยุคต่อมาเรียกเส้นมืดเหล่านี้ว่า แสงสขี าว เสน้ ดดู กลนื (Absorption Line) ธาตแุ ตล่ ะชนดิ ภาพที ่ 8.15 สเปกตรมั ของแสงสีขาว แดง ทำาให้เกิดเส้นดดู กลนื ที่แตกต่างกัน ค.ศ. 1859 สม้ โรเบริ ์ต บนุ เซน และกุสตาฟ เคริ ช์ ฮอฟ นักเคมี เหลอื ง ชาวเยอรมนั ไดท้ าำ การทดลองเผาแกส๊ รอ้ นพบวา่ เขียว น้ำาเงิน คราม มว่ ง แสงจากแก๊สร้อนทำาให้เกิดเส้นสว่างบนแถบ วัตถุรอ้ น สเปกตรมั ต่อเนอ่ื ง สเปกตรัม สเปกตรัมของแก๊สแต่ละชนิด ความหนาแนน่ สงู เกรตตงิ มจี าำ นวนและตาำ แหนง่ ของเสน้ สวา่ งแตกตา่ งกนั แก๊สรอ้ น สเปกตรมั แผ่รังสี เรยี กเสน้ สวา่ งนวี้ า่ เสน้ แผร่ งั ส ี (Emission Line) ในเวลาต่อมาเคิร์ชฮอฟได้ค้นพบความสัมพันธ์ แก๊สเยน็ สเปกตรัมดูดกลนื ระหว่างเส้นดูดกลืนและเส้นแผ่รังสีตามกฎ ของเคริ ์ชฮอฟ (Kirchhoff’s Law) ดงั นี้ ภาพท ี่ 8.16 กฎการแผ่รงั สีของเคริ ์ชชอฟ 1) การแผร่ ังสขี องวัตถดุ าำ ทาำ ใหเ้ กดิ สเปกตรมั ตอ่ เน่ือง (Continuous Spectrum) 2) การแผร่ งั สขี องแกส๊ รอ้ นทาำ ใหเ้ กดิ สเปกตรมั แผร่ งั ส ี (Emission Spectrum) ปรากฏ เป็นเสน้ สสี ว่างบนแถบมืด 3) แกส๊ เยน็ ขวางกนั้ การแผร่ งั สจี ากวตั ถดุ าำ ทาำ ใหเ้ กดิ สเปกตรมั ดดู กลนื (Absorption spectrum) ปรากฏเปน็ เสน้ มดื บนแถบสรี ุ้ง ดงั ภาพท ี่ 8.17 สเปกตรัมท่ีเกิดข้ึนจากการแผ่รังสี ของสสารแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะตัว เส้นสเปกตรัม ท่ีเกิดขึ้นจากธาตุแต่ละชนิดจะแตกต่างไม่ซำ้ากัน ทำานอง เดยี วกบั เสน้ ลายมอื ของมนษุ ย ์ หากทราบขอ้ มลู สเปกตรมั ของวัตถุต้นกำาเนิดก็จะสามารถวิเคราะห์ได้ว่าวัตถุน้ัน มีองคป์ ระกอบเปน็ ธาตอุ ะไร โดยวตั ถุท่มี ีสมบัตใิ กลเ้ คียง กับวัตถุดำา เช่น โลหะไส้หลอดไฟฟ้าแผ่รังสีทำาให้เกิด สเปกตรัมต่อเน่ือง กลุ่มแก๊ส เช่น หลอดฟลูออเรสเซนส์ เนบิวลา โคมาของดาวหาง แผ่รังสีทำาให้เกิดสเปกตรัม ภาพท ่ี 8.17 สเปกตรัมการดูดกลนื ของสสาร 192 สุดยอดค่มู อื ครู

A3. ขั้นปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นสื่อสารและน�ำเสนอ 5 . ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean 292 วิทยาศาสตร์เพอื่ พฒั นาอาชีพธรุ กจิ และบริการ แผ่รังสีและวัตถุท่ีมีแก๊สหรือบรรยากาศห่อหุ้ม เช่น ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์แผ่รังสีทำาให้เกิดให้สเปกตรัม ดูดกลืน หลักการนี้ได้ถูกนำาไปใช้ประโยชน์ในการศึกษาเก่ียวกับองค์ประกอบของดาวฤกษ์ด้วยการวิเคราะห์ สเปกตรัม นกั ดาราศาสตรแ์ บง่ สเปกตรมั ของดาวฤกษ์ออกเปน็ 7 ประเภท ไดแ้ ก่ ดาวประเภท O, B, A, F, G, K, M โดยมคี ำาพูดใหท้ ่องจาำ ได้ง่ายวา่ Oh Be A Fine Girl Kiss Me (เปน็ เดก็ ดีกจ็ บู ฉนั ) ดังตัวอยา่ ง ในภาพที่ 8.19 ดาว O เป็นดาวเกิดใหม่มีอุณหภูมิสูงถึง 35,000 เคลวิน ดวงอาทิตย์เป็นดาว G มีอายุ ปานกลางมอี ุณหภูมิสูง 5,900 เคลวนิ สว่ นดาว M เปน็ ดาวใกล้ส้นิ อายุขัยมีอุณหภูมิตำา่ เพยี ง 3,700 เคลวนิ จะเห็นได้ว่าสเปกตรัมของดาวฤกษ์แต่ละประเภทจะมีเส้นดูดกลืนสีดำา ซึ่งแสดงถึงองค์ประกอบ ในบรรยากาศที่ห่อหุ้มดาวต่างๆ กัน เส้นดูดกลืนของสเปกตรัม O เกิดจากการดูดกลืนของอะตอม ไฮโดรเจนและฮีเลียม ส่วนเส้นดดู กลนื ของดาว K เกดิ จากการดูดกลืนของธาตุหนักหลายชนิด นอกจาก นั้นยังพบเส้นดูดกลืนของโมเลกุลอยู่เป็นจำานวนมาก เนื่องจากอุณหภูมิต่ำาพอที่อะตอมสามารถจับตัวกัน เป็นโมเลกุล เช่น ไทเทเนยี มออกไซด์ (TiO) Hα He H H γ He MgII Hβ ุอณห ูภ ิม (K) 35,000 O 22,000 B 10,800 A 72,000 F 5,900 G 5,200 K 3,700 M 400 500 600 700 ความยาวคลนื่ (nm) ภาพท่ ี 8.18 สเปกตรมั ของดาวฤกษท์ ัง้ 7 ประเภท อุปกรณ์ท่ีมนุษย์ประดิษฐ์ข้ึน คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟ้า 293 จากหลักการของแสงขาว เช่น หลอดไฟ แอลอีดี ท่ีสร้างแสงความเข้มสูงจนเป็นสีขาว 4.5 รังสอี ลั ตราไวโอเลต หรือการใช้วัสดุสารเรืองแสงท่ีจะแปลงแสง สเี ดียวจากฟา้ หรือ UV LED ไปเป็นสเปกตรมั แสงขาว หรืออาจใช้การผสมแสงของสีหลัก ทแี่ ตกต่างกันทง้ั 3 ส ี (RGB) ทถี่ กู ปลอ่ ยออก มาและผสมจนเป็นสีขาวเรียกว่า RGB LED นอกจากนยี้ งั มกี ารประยกุ ตใ์ ชป้ ระโยชนข์ องใย แก้วนำาแสง เช่น การส่ือสารโดยใช้ใยแก้ว ภาพที ่ 8.19 การส่องอวัยวะภายในผูป้ ่วยดว้ ยใยแก้วนำาแสง นำาแสงในการส่งข้อมูลผ่านสัญญาณอินเทอร์เน็ต หรือในทางการแพทย์ที่ใช้ใยแก้วส่องอวัยวะภายใน ของผปู้ ว่ ย รงั สอี ลั ตราไวโอเลต (Ultraviolet Radiation: UV) หรอื รงั สเี หนอื มว่ ง เปน็ คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ทม่ี ีความถอ่ี ยู่ในช่วง 1,015–1,018 เฮิรตซ ์ หรอื มีความยาวคลน่ื อยูใ่ นช่วง 10–400 นาโนเมตร 4.5.1 แหลง่ กาำ เนดิ รังสีอัลตราไวโอเลต รงั สอี ัลตราไวโอเลตเกิดจากแหลง่ กำาเนดิ ดงั น้ี 1) การแผร่ งั สขี องดวงอาทติ ย์ (Solar radiation) ซงึ่ เปน็ แหลง่ กาำ เนดิ สาำ คญั ของรงั สี ท่ีแผม่ าถึงโลก โดยประกอบด้วยรังสียวู ีเอ (UVA) ยวู ีบี (UVB) และยูวีซี (UVC) รวมถงึ ชว่ งคล่นื ท่มี นุษย์ มองเหน็ และรังสอี นิ ฟาเรด แต่รงั สีบางสว่ นจะถกู ดดู ซับไว้ในช้นั บรรยากาศ สว่ นที่เหลอื สามารถส่องมาถึง ผิวโลกในระดับท่ไี ม่เปน็ อนั ตรายต่อมนษุ ย์ 2) แหล่งทมี่ นษุ ยส์ รา้ งข้ึน (Artificial Source) ไดแ้ ก ่ วตั ถุทกุ ชนดิ ทถ่ี ูกทาำ ใหร้ ้อน จนมอี ุณหภูมิสงู มากกว่า 2,500 เคลวิน สามารถปล่อยรงั สอี ัลตราไวโอเลตได ้ ซึ่งเป็นวสั ดุอุปกรณ์ทีม่ นษุ ย์ ประดิษฐ์ขึ้นสำาหรับการใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดแบล็คไลท์หน้าจอ คอมพิวเตอร ์ การตัดเหล็กหรอื เชื่อมเหลก็ อลั ตราไวโอเลต แสงทมี่ องเห็นได้ อนิ ฟราเรด ยูวซี ี ยูวีบี ยูวเี อ ความยาวคลื่น (นาโนเมตร) ภาพที่ 8.20 รังสีอัลตราไวโอเลต 4.5.2 ประเภทของรังสีอัลตราไวโอเลต สามารถแบ่งได้หลายวิธี เช่น แบ่งตามขนาด ความยาวคล่นื ตามมาตรฐาน ISO-DIS-21348 หรอื ชนดิ แสงเปลง่ ของดวงอาทิตย ์ ได้ดังตารางท่ ี 8.2 ตารางที่ 8.2 ประเภทของรงั สีอัลตราไวโอเลตแบง่ ตามชนดิ แสงเปล่งของดวงอาทิตย์ ชือ่ ตวั ยอ่ ความยาวคล่นื (nm) อัลตราไวโอเลตเอ คล่นื ยาว หรือแบลค็ ไลท์ UVA 400-315 ใกล้ NUV 400-300 อัลตราไวโอเลตบหี รือคล่นื กลาง UVB 315-280 กลาง MUV 300-200 อัลตราไวโอเลตซี คลื่นส้นั หรอื Germicidal UVC 280-100 ไกล FUV 2 200-122 สญุ ญากาศ VUV 200 200-10 ไกลยงิ่ EUV 121 121-10 สุดยอดคูม่ อื ครู 193

1 . ขG้ันaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษที่ 21 ทักษะชีวิต 294 วิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาอาชีพธุรกิจและบรกิ าร โดยสว่ นใหญแ่ ลว้ จะนยิ มแบง่ ตามชว่ งความยาวคลน่ื ทม่ี ผี ลตอ่ สขุ ภาพและสงิ่ แวดลอ้ ม สามารถแบ่งออกเปน็ 3 ประเภท ได้แก่ 1) รงั สยี ูวีเอ (UVA) มีความยาวคล่นื 315-400 นาโนเมตร มีอยูป่ ระมาณร้อยละ 75 ของรังสอี ลั ตราไวโอเลตที่สอ่ งมายงั โลก มีพลงั งานต่าำ กวา่ UVB จงึ ไมท่ าำ ให้เกิดอาการร้อนแดง หรืออาการ ไหม ้ แตจ่ ะแทรกลงไปในชน้ั ผวิ หนงั ผา่ นไปยงั ชน้ั หนงั แท ้ หากสมั ผสั ในระยะเวลานานและตอ่ เนอื่ งจะทาำ ลาย สารองค์ประกอบของผวิ หนงั ทาำ ใหเ้ กิดผิวแก่ก่อนวัย (Photo aging) หรืออาการจาก UV ทที่ ำาอนั ตราย ต่อ DNA โปรตีน และไขมันในโครงสร้างเน้ือเยื่อ เส้นใยอีลาสติน คอลลาเจน ส่งผลให้ผิวหนังดำาคล้ำา หม่นหมอง เห่ยี วย่น และก่อใหเ้ กดิ มะเรง็ ผิวหนังได้ รังสยี ูวี ยวู ซี ี ยูวีบี ยูวีเอ 100-280 nm 280-315 nm 315-400 nm มโี ซเฟียร์ ไอโอโนสเฟียร์ 50 km ชน้ั โอโซน 15 km พ้นื ดิน ภาพท่ี 8.21 การแผ่ของรงั สียวู ีจากแสงอาทติ ย์มายังพืน้ โลก 2) รังสียูวีบี (UVB) มีความยาวคลื่น 280-315 นาโนเมตร มีอยู่ประมาณร้อยละ 18 ของรังสี อลั ตราไวโอเลต ท่ีส่องมายังโลก ซึ่งเปน็ รังสที ่ีมพี ลังงานมาก มี ความยาวคลนื่ สน้ั จงึ ถกู ดดู ซบั และกระจายตวั อยบู่ รเิ วณผวิ ชนั้ บน ซงึ่ เป็นอนั ตรายตอ่ ผวิ หนงั อยา่ งเฉยี บพลนั เพราะจะทำาให้ ผิวหนังปรากฏอาการไหม้แดด โดยจะทำาให้มีการสร้างสาร เมลานินเพ่ิมมากข้ึนจึงทำาให้ผิวหนังเปล่ียนเป็นสีนำ้าตาลแดง เซลล์ผิวมีลักษณะที่หนาผิดปกติ และอาจกลายเป็นมะเร็ง ผิวหนงั ได้ในทสี่ ุด 3) รังสียูวีซี (UVC) มีความยาวคลื่น 100-280 นาโนเมตร สามารถทาำ ลายเนอื้ เยอ่ื และทาำ ใหเ้ กดิ มะเรง็ ภาพท่ ี 8.22 รังสยี วู กี บั ผิวหนังมนุษย์ ที่ผิวหนังได้ เป็นรังสีท่ีเป็นอันตรายต่อผิวหนังมาก แต่รังสีนี้ถูกกรองกั้นโดยช้ันบรรยากาศไว้ได้ท้ังหมด จึงไมม่ ีหลดุ ลอดมายงั โลก นอกจากอันตรายต่อผิวหนังแล้ว รังสีอัลตราไวโอเลตยังส่งผลกระทบต่อดวงตา ของมนุษย์เป็นอย่างมาก โดยเลนส์ตาจะดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตเพ่ือป้องกันอันตรายต่อจอตา เมื่อมี คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟา้ 295 การสะสมของรงั สอี ลั ตราไวโอเลตมากขนึ้ เลนสต์ าจะขนุ่ มวั และเกดิ ตอ้ กระจกได ้ สว่ นเยอ่ื บตุ าและกระจกตา เป็นส่วนแรกท่ีจะกรองรังสีอัลตราไวโอเลตเช่นกัน เม่ือได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตมากขึ้นจะทำาให้เย่ือบุตา เกดิ การระคายเคือง ตาแดง แสบตา น้าำ ตาไหล เมือ่ เป็นมากขึ้นจะเกิดเป็นตอ้ เนอ้ื ตอ้ ลม หรือต้อกระจก และยังเสี่ยงต่อการเกิดโรคจอตาเส่ือมหรืออาจก่อให้เกิดโรคตาเรื้อรัง มะเร็งท่ีผิวรอบดวงตาเช่นเดียวกับ มะเรง็ ผวิ หนงั ได้ 4.5.3 ประโยชนข์ องรงั สอี ลั ตราไวโอเลต ปจั จบุ นั มกี ารนาำ รงั สอี ลั ตราไวโอเลตไปใชป้ ระโยชน์ ในด้านต่างๆ ดงั นี้ 1) รงั สยี ูวีเอ การใช้ประโยชน์จากรังสยี ูวเี อมกี ารใช้ประโยชนใ์ นหลายดา้ น ไดแ้ ก่ (1) การล่อแมลง (Insect Trap) โดยการติดตั้งหลอดไฟล่อแมลงไว้ภายใน เครื่องดักแมลง ในการป้องกันศัตรูพืช และการปศุสัตว์มีการใช้ประโยชน์ของหลอดไฟฟ้าท่ีให้รังสียูวีเอมา ใชใ้ นการลอ่ แมลง เนอื่ งจากตาของแมลงประเภทนส้ี ามารถรบั รไู้ ดด้ ใี นชว่ งรงั สยี วู เี อ (315-380 นาโนเมตร) วัตถุประสงค์ของการล่อแมลงมีมากมาย ไดแ้ ก่ เพ่อื จับไปขาย เชน่ ต๊กั แตน แมงดา เพอื่ ทำาลายทิ้ง เช่น ยงุ แมลงเลน่ ไฟ โดยทำาให้ตกนำา้ หรือถกู ไฟฟา้ ชอร์ต หรอื โดยการล่อแมลงออกไปเพื่อไมใ่ ห้ทาำ ลายผลไม้ เชน่ ในสวนผลไมช้ าวสวนจะจดุ หลอดไฟฟา้ ลอ่ แมลงไวห้ นา้ บอ่ ปลา เพอ่ื ลอ่ แมลงไมใ่ หไ้ ปทาำ ลายตน้ ไมแ้ ละแมลง เหล่าน้ีก็จะตกนำ้ากลายเป็นอาหารปลาได้ด้วย หลอดไฟฟ้าชนิดรังสียูวีเอท่ีพบเห็นกันอยู่บ่อยๆ คือ หลอดไฟฟ้าท่ีเป็นรปู ทรง Fluorescent Lamp หรือทเ่ี รียกกนั วา่ Black Light Blue Lamp และ Black Light Lamp ทจี่ ะใหแ้ สงคล่ืนยาวรังสียูวเี อชนดิ เดยี วกบั ทใี่ ชใ้ นงานสอ่ งสสี ะท้อนแสงและการตกแตง่ (2) ด้านอาหาร ตรวจหาเช้ือราที่เจือปนอยู่ในอาหาร เพราะเช้ือราบางชนิดมอง เห็นได้ชัดในรงั สีอัลตราไวโอเลต (3) ด้านอาชญาวิทยา ใช้สำาหรับตรวจหารอยเลือด (Blood Stain) รอยน้ิวมือ (Forge) ลายน้ิวมือ (Criminology) ตรวจลายเซ็น ตรวจธนบัตรปลอม และตรวจบตั รเครดติ (4) ใช้ตกแต่ง ในงานตกแต่งเอฟเฟกต์พิเศษในคลับบาร์ ดิสโก้ และโรงละคร (Decorative and Special-effect Application) (5) ใชใ้ นการรักษาโรคผิวหนังด้วยแสง (Photo-therapy for Skin-diseases) รังสยี วู เี อในชว่ งความยาวคลน่ื 320-390 นาโนเมตร เหมาะสำาหรบั การใชร้ กั ษาโรคผวิ หนงั ต่างๆ เพราะเป็น ชว่ งความยาวคลนื่ ทมี่ ผี ลโดยตรงตอ่ เมด็ ส ี (Pigmentation) เชน่ โรคตวั เหลอื งในเดก็ แรกเกดิ (Treatment of Hyperbilirubinaemia) ลกั ษณะหลอดรงั สยี ูวีเอนจี้ ะเปน็ ประเภท Fluorescent Lamp ให้รงั ส ี 450 นาโนเมตร เปน็ ชว่ งแสงสมี ว่ งและชว่ งตน้ ๆ ของรงั สยี วู เี อโรคคนเผอื ก (Photo-therapy in Dermatology) โดยการรักษาในตู้ฉายแสงท่ีมีหลอดจำานวนมากให้แสงท้ังรังสียูวีเอและรังสียูวีบี ข้ึนอยู่กับโปรแกรม การฉายแสงที่แตกต่างกันไปกับระดับความผิดปกติของผิวหนังผู้ป่วย การใช้หลอดยูวีรักษาโรคผิวหนัง ควรอย่ภู ายใตก้ ารแนะนาำ ของแพทยเ์ ฉพาะทางเท่านัน้ 194 สดุ ยอดคู่มือครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ข้ันสื่อสารและน�ำเสนอ 5. ขSั้นeปlรf-ะRเมeินgเพuื่อlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean 296 วิทยาศาสตรเ์ พื่อพฒั นาอาชพี ธรุ กจิ และบรกิ าร (6) การตรวจและวิเคราะห์วัตถุ (Detection, Inspection and Analysis) จากการท่ีสารบางชนิดจะเกิดการเรืองแสงให้เป็นรังสีท่ีมองเห็นได้ภายใต้รังสีอัลตราไวโอเลตเรียกว่า ปฏิกิริยาเรืองแสง (Fluorescence Effect) จึงนำาสมบัตินี้มาประยุกต์กับงานได้หลายประเภทรวมถึง การวิเคราะห์ปฏิกิริยาเรืองแสง (Fluorescence Analysis) เช่น ในอุตสาหกรรมสิ่งทอใช้วิเคราะห์ องค์ประกอบ (Composition) และธรรมชาต ิ (Nature) ของเสน้ ใย อุตสาหกรรมเคมีใช้ตรวจผลติ ภัณฑเ์ คมี ตรวจสอบยา (Medicine) วา่ เป็นชนดิ ใด 2) รังสียูวีบี (ช่วงความยาวคล่ืน 280-315 นาโนเมตร) ใชใ้ นการรักษาโรคผิวหนัง บางชนิดไดร้ วมถึงการประยุกตใ์ นงานอตุ สาหกรรมเคมี 3) รงั สยี วู ซี ี (ชว่ งความยาวคลน่ื 100-280 นาโนเมตร) เปน็ รงั สที มี่ อี นั ตรายตอ่ รา่ งกาย ได้อยา่ งรนุ แรง เชน่ ผวิ แดงไหมเ้ กรียม หรอื เยอ่ื บตุ าอักเสบ แต่ประยุกต์มาทำาประโยชนใ์ นการฆ่าเชอื้ โรค เชน่ หลอดฆ่าเช้อื หรอื Germicidal Lamp หรือมักเรยี ก กันว่า UV Lamp เป็นหลอด Special Lamp ใหร้ ังสียวู ีซี 253.7 นาโนเมตร มผี ลในการฆา่ เชอ้ื โรคได ้ โดยมผี ลขา้ งเคียงนอ้ ยกว่าการใชย้ าหรอื สารเคม ี จงึ มกั ใชใ้ นโรงพยาบาล คลนิ กิ หอ้ งผา่ ตดั และยงั ใชใ้ นอตุ สาหกรรมอาหารการบรรจหุ บี หอ่ และในหอ้ งปลอดเชอ้ื ใช้ในอุตสาหกรรม Micro-Electronic เพ่ือลบข้อมูล หน่วยความจำาแบบ Modern EPROM Memory Chip (ก) การฆ่าเชือ้ โรคในนา้ำ ด่ืม (ข) การตรวจสอบธนบตั รปลอม ภาพท่ี 8.23 การใชป้ ระโยชน์จากรังสียวู ี 4.6 รงั สเี อกซ์ รังสีเอกซ์ (X-rays) เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีมีสมบัติเป็นทั้งคลื่นและอนุภาค มีช่วง ความยาวคล่นื 10-8-10-13 เมตร มีความถี่อย่ใู นชว่ ง 1016-1022 เฮิรตซ์ เปน็ รังสที มี่ ีอาำ นาจทะลทุ ะลวงสูง จึงสามารถทะลุส่ิงกีดขวางหนาๆ ได้ แต่ก็มีวัสดุที่สามารถก้ันรังสีน้ีได้เช่นกัน รังสีเอกซ์ถูกค้นพบโดย วิลเฮลม์ คอนราด เรนิ ต์เกน (Wilhelm Conrad Rõntgen) เม่ือ ค.ศ. 1895 ขณะที่กาำ ลังศึกษารงั สแี คโทด แล้วพบว่า แผ่นกรองแสงท่ีทำาจากกระดาษและเคลือบด้วยสารประกอบแบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์ (Barium Platinocyanide) เรอื งแสงขณะทวี่ างอยหู่ า่ งหลอดรงั สแี คโทด 120 เซนตเิ มตร และขณะเดยี วกนั คลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟ้า 297 เขาได้สังเกตเห็นตัวอักษร A ที่เคลือบสารแบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์ที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 20 ฟุต ก็เกิดการเรืองแสงข้ึนเช่นกัน ทั้งท่ีไม่ได้อยู่ในระยะของหลอดรังสีแคโทด จึงได้ต้ังข้อสังเกตว่า จะต้องมี รังสีชนิดหน่ึงที่มองไม่เห็นและมีอำานาจทะลุทะลวงสูง สามารถผ่านออกจากหลอดรังสีแคโทดไปกระทบ แผน่ เรอื งแสงซ่งึ ในคร้ังแรกทีพ่ บนั้นไม่ทราบวา่ คอื รงั สอี ะไร จึงเรยี กรงั สนี ว้ี ่า รังสเี อกซ์ 4.6.1 แหลง่ กาำ เนดิ รงั สเี อกซ ์ กระบวนการเกดิ หรอื การผลติ รงั สเี อกซเ์ กดิ ไดท้ ง้ั โดยฝมี อื มนษุ ย์ และในธรรมชาต ิ มีอยู่ 2 วธิ ใี หญๆ่ ไดแ้ ก่ 1) การยงิ ลาำ แสงอนภุ าคอเิ ลก็ ตรอนใสแ่ ผน่ โลหะ เชน่ ทงั สเตน โดยอเิ ลก็ ตรอนทเ่ี ปน็ กระสนุ จะวง่ิ ไปชนอเิ ลก็ ตรอนของอะตอมโลหะทเี่ ปน็ เปา้ ทาำ ใหอ้ เิ ลก็ ตรอนทถ่ี กู ชนเปลยี่ นตาำ แหนง่ การโคจร รอบนิวเคลียส เกิดตำาแหน่งท่ีว่างของอิเล็กตรอนในวงโคจรรอบนิวเคลียสเดิม อิเล็กตรอนตัวอ่ืนที่อยู่ใน ตาำ แหนง่ วงโคจรมพี ลงั งานสงู กวา่ จะกระโดดเขา้ ไปแทนทขี่ องอเิ ลก็ ตรอนเดมิ แลว้ ปลอ่ ยพลงั งานออกมาใน รปู ของคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ คอื รงั สเี อกซ ์ เครอ่ื งฉายรงั สเี อกซท์ ใ่ี ชง้ านกนั ทว่ั ไปในโรงพยาบาลและในโรงงาน อุตสาหกรรม ล้วนเป็นเครื่องผลิตรังสีเอกซ์จากวธิ กี ารนี้ 2) การกาำ เนดิ รงั สเี อกซจ์ ากการเคลอื่ นทขี่ องอนภุ าคทมี่ ปี ระจไุ ฟฟา้ เชน่ อเิ ลก็ ตรอน โปรตอน หรืออะตอมด้วยความเร่ง คืออนุภาคท่ีมีประจุไฟฟ้าเหล่าน้ีเคลื่อนท่ีด้วยความเร็วสูงข้ึน แล้วอนุภาคท่ีมีประจุไฟฟ้าเหล่านี้จะต้องปล่อยพลังงานออกมาในรูปของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า หากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีถูกปล่อยออกมามีความถ่ีสูงพอจะเป็นรังสีเอกซ์ วิธีนี้เป็นวิธีท่ีนักวิทยาศาสตร์ นยิ มใช้ในการผลติ รังสีเอกซ์ในหอ้ งทดลองวทิ ยาศาสตร์ ในแหล่งกำาเนิดของรังสีเอกซ์ตามธรรมชาตินั้นที่มีพบเห็น ได้แก่ แก๊สเรดอน ปรากฏการณฟ์ า้ ผา่ และรงั สคี อสมกิ ซงึ่ เกดิ จากการเปลยี่ นแปลงระดบั ชนั้ พลงั งานของอเิ ลก็ ตรอนทอ่ี ยรู่ อบ นวิ เคลยี สเมอื่ ไดร้ บั การกระตนุ้ แตจ่ ะพยายามกลบั สสู่ ภาวะปกตโิ ดยการยา้ ยจากระดบั ชน้ั พลงั งานทส่ี งู กวา่ ไปอยู่ในระดับชั้นพลังงานที่ต่ำากว่าของอิเล็กตรอนและปลดปล่อยพลังงานจำานวนหน่ึงออกมา น่ันคือ รงั สเี อกซ ์ (X-rays) 4.6.2 ประเภทของรังสีเอกซ์ หากแบ่งโดยใช้ระดับพลังงานและอำานาจในการทะลุทะลวง เป็นเกณฑ ์ สามารถแบง่ ออกเป็น 2 ประเภท ไดแ้ ก่ 1) ฮาร์ดเอกซเรย์ (Hard X-rays) เป็นรังสีเอกซ์ท่ีมีพลังงานสูงมากกว่า 5-10 กโิ ลอเิ ลก็ ตรอนโวลตจ์ งึ มอี าำ นาจในการทะลทุ ะลวงสงู มกั ถกู นาำ มาใชท้ างการแพทย ์ เชน่ การเอกซเรยก์ ระดกู เนื่องจากมีอำานาจทะลุทะลวงเน้ือเย่ือแต่ไม่สามารถผ่านกระดูกได้ และรักษาความปลอดภัยในสนามบิน เชน่ การตรวจหาวัตถตุ อ้ งสงสัย 2) ซอฟต์เอกซเรย์ (Soft X-rays) เป็นรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานต่ำากว่าฮาร์ดเอกซเรย์ จึงมีอำานาจทะลทุ ะลวงนา้ำ ได้ลึกประมาณ 1 ไมโครเมตรเท่านน้ั สดุ ยอดคมู่ อื ครู 195

1 . ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2 . ขPั้นrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต 298 วิทยาศาสตรเ์ พื่อพัฒนาอาชพี ธรุ กจิ และบริการ 4.6.3 ประโยชนข์ องรังสเี อกซ์ รงั สเี อกซไ์ ด้ถกู นาำ ไปใช้ประโยชนใ์ นด้านต่างๆ ดงั น้ี 1) ดา้ นการแพทย์ นบั ตง้ั แตก่ ารคน้ พบของเรนิ เกนตว์ า่ รงั สเี อกซส์ ามารถบอกรปู รา่ ง ของกระดูกได้ รังสีเอกซ์ได้ถูกพัฒนาเพ่ือนำามาใช้ในการถ่ายภาพในการแพทย์ นำาไปสู่สาขาท่ีเรียกว่า รังสีวทิ ยา โดยนักรังสวี ทิ ยาได้ใชภ้ าพถา่ ย (Radiography) ที่ได้มาใช้ในการช่วยการวินิจฉัยโรค รังสีเอกซ์มักถูกนำามา ใช้ในการตรวจหาสภาพทางพยาธิวิทยาของกระดูก แต่ก็ สามารถหาความผิดปกติของบางโรคท่ีเป็นที่เนื้อเย่ือท่ัวไป ได้ ตัวอย่างท่ีพบเห็นได้ท่ัวไป เช่น การเอกซเรย์ปอด ซึ่ง สามารถบอกถงึ ความผดิ ปกตไิ ดห้ ลายโรค เชน่ โรคปอดบวม (Pneumonia) โรคมะเรง็ ปอด (Lung cancer) หรอื นาำ้ ทว่ ม ภาพท่ ี 8.24 ฟลิ ม์ เอกซเรย์ปอด ปอด (Pulmonary Edema) รวมถึงการเอกซเรยช์ ่องทอ้ ง เชน่ การตรวจภาวะอดุ ตนั ในลาำ ไสเ้ ลก็ (Ileus) ภาวะลมหรอื ของเหลวคง่ั ในชอ่ งทอ้ ง ในบางครง้ั ยงั ใชใ้ นการ ตรวจหานวิ่ ในถงุ นา้ำ ด ี หรอื นว่ิ ในกระเพาะปสั สาวะได ้ รวมทง้ั ในบางกรณสี ามารถใชใ้ นการถา่ ยภาพเนอื้ เยอ่ื บางชนดิ เชน่ สมองและกลา้ มเนอ้ื ได ้ แตน่ บั ตง้ั แต่ ค.ศ. 2005 รงั สเี อกซถ์ กู ขนึ้ บญั ชใี นรฐั บาลสหรฐั อเมรกิ า วา่ เป็นสารก่อมะเร็ง การถ่ายภาพเน้อื เยือ่ สว่ นใหญ่จึงถูกพัฒนาโดยใช้เทคนิค CAT หรอื CT Scanning (Computed Axial Tomography) หรือใช้เทคนิค MRI (Magnetic Resonance Imaging) หรือ อัลตราซาวด์ ปัจจุบันการรักษาโรคมะเร็งส่วนใหญ่ได้มีการนำารังสีมาช่วยในการรักษาโรค (Radiotherapy) และได้มีการรักษาพยาธิสภาพต่างๆ เช่น การรักษาแบบ Real-time ในการผ่าตัด ถงุ นาำ้ ด ี การขยายหลอดเลอื ด (Angioplasty) หรอื การกลนื สารแบเรยี มซลั เฟตทเ่ี รยี กวา่ Barium Enema เพ่อื ตรวจสภาพลาำ ไส้เลก็ และลำาไสใ้ หญโ่ ดยการใชฟ้ ลูออโรสโคป (Fluoroscopy) 2) ดา้ นดาราศาสตร์ ใชเ้ พอื่ ถา่ ยภาพดาราจกั รทต่ี ามนษุ ยม์ องไมเ่ หน็ นกั วทิ ยาศาสตร์ ใช้เคร่ืองตรวจจับรังสีเอกซ์ศึกษากาแลกซีและจักรวาล ทำาให้ได้ความรู้ใหม่ว่ามีหลายส่ิงในจักรวาล ปลดปลอ่ ยรงั สเี อกซ์ออกมา เชน่ หลมุ ดาำ ดาวนวิ ตรอน ระบบดาวคู่ ซเู ปอร-์ โนวา ดาวฤกษ ์ และแม้กระทง่ั ดาวหางบางดวง ในชน้ั บรรยากาศสตราโทสเฟยี รข์ องโลกกม็ รี งั สเี อกซเ์ ปลง่ ออกมาดว้ ยเชน่ กนั โดยเปน็ ผล จากรงั สคี อสมกิ (อนภุ าคไฟฟา้ ) เคลอื่ นทห่ี มนุ เปน็ เกลยี วใน สนามแม่เหลก็ โลก 3) ด้านความม่ันคงและอากาศยาน ใช้ถ่ายภาพเพื่อตรวจหาวัตถุอันตราย วัตถุระเบิด อาวุธปืน ซึ่งใช้มากในสนามบินสาำ หรบั ตรวจสมั ภาระของผูโ้ ดยสาร ภาพท ี่ 8.25 การเอกซเรยก์ ระเปา๋ เดินทาง คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้า 299 4) ด้านอุตสาหกรรม มีการนำาไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ใช้สำาหรับตรวจหา ความหนาแนน่ ของวัตถุหรือโลหะ ตรวจรอยรา้ วหรอื รอยรวั่ ของชน้ิ งาน และยังใชร้ ังสีเอกซ์พลังงานต่าำ ที่มี ความยาวคลนื่ ในช่วง 0.13–0.41 นาโนเมตร ให้พลงั งานประมาณ 3.5–9 กิโลอเิ ลก็ ตรอนโวลต ์ ถกู นาำ ไปใช้ ในการแยกสารอินทรีย์ระเหย (Volatile Organic Compound) ออกจากไนโตรเจน ซึ่งมีประสิทธิภาพ ในการแยกสารอินทรียร์ ะเหยออกจากไนโตรเจนได้รอ้ ยละ 43 4.7 รงั สีแกมมา รังสีแกมมา (Gamma Radiation or Gamma ray: γ-ray) เป็นคลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟ้าชนิดหนง่ึ มีช่วงความยาวคล่ืนส้ันกว่ารังสีเอกซ์ โดยมีความยาวคลื่น อยู่ในช่วง 10-13-10-17 เมตร รังสีแกมมามีความถ่ีสูงมาก γ ดังน้ันจึงประกอบด้วยโฟตอนพลังงานสูงหลายตัว มี การแผ่รังสีแบบไอออไนเซชัน จึงเป็นอันตรายต่อส่ิงมีชีวิต รังสีแกมมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีมีพลังงานสูงที่สุดใน β α บรรดาคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่างๆ การสลายให้รังสี แกมมาเป็นการสลายของนิวเคลียสของอะตอมในขณะที่ รังสแี อลฟา α เบต้า β แกมมา γ มีการเปล่ียนสถานะจากสถานะพลังงานสูงไปเป็นสถานะ ภาพที่ 8.26 รงั สีแอลฟา บตี า และแกมมา ที่ตาำ่ กว่า แต่ก็อาจเกดิ จากกระบวนการอน่ื ได้ 4.7.1 แหล่งกำาเนิดรังสีแกมมา รังสีแกมมาเกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสของอะตอม ธาตทุ ่ีเปน็ ไอโซโทปรงั ส ี หรอื ทเี่ รยี กวา่ สารกมั มนั ตรงั สี เชน่ สารโคบอลต-์ 60 ที่ใหร้ ังสแี กมมาออกมาเพือ่ นาำ ไปใชร้ กั ษาโรคมะเรง็ ในโรงพยาบาล สารกมั มนั ตรงั สนี อกจากจะสลายตวั ใหร้ งั สแี กมมาแลว้ ยงั สามารถ สลายตวั ใหร้ ังสอี น่ื ได ้ เชน่ รังสแี อลฟา รงั สบี ตี า รังสีโปรตอน และรังสนี วิ ตรอน ซึ่งเรียกกันโดยรวมวา่ รงั สี นิวเคลยี ร์ รังสีนิวเคลียร์ทุกชนิดสลายตัวออกมาจากนิวเคลียสด้วยความเร็วสูงจึงมีพลังงานสูง อยใู่ นระดบั สงู กวา่ ลา้ นอเิ ลก็ ตรอนโวลต ์ ซง่ึ เปน็ อนั ตรายตอ่ รา่ งกายมนษุ ยห์ ากรา่ งกายไดร้ บั รงั สเี หลา่ นเี้ ขา้ ไป ในปริมาณสงู 4.7.2 ประโยชนข์ องรงั สแี กมมา ปจั จบุ นั มกี ารประยกุ ตใ์ ชง้ านรงั สแี กมมาในดา้ นตา่ งๆ ไดแ้ ก่ 1) ดา้ นเทคโนโลยพี นั ธกุ รรม (Genetic Technology) รงั สแี กมมาใชใ้ นการเหนย่ี ว นำาให้เกิดการกลายในส่ิงมีชีวิต เพราะมีพลังงานสูงก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกับดีเอ็นเอ โดยปกติสาร พันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตมีหน้าที่ควบคุมลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต เมื่อเซลล์มีการเปล่ียนแปลงสาร พนั ธุกรรมจะทาำ ให้เกิดหนว่ ยพันธุกรรมท่ีเปลย่ี นแปลงไป เชน่ สีของดอก รูปร่างลกั ษณะของลำาตน้ ใบ 2) ด้านอุตสาหกรรมการเกษตร ใช้รังสีแกมมาอาบผลผลิตทางการเกษตร เช่น ผลไม้ ใหป้ ราศจากแมลง และเก็บไว้ไดน้ านกอ่ นบรรจสุ ่งออกจำาหนา่ ย 196 สุดยอดค่มู ือครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นส่ือสารและน�ำเสนอ 5 . ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean 300 วิทยาศาสตรเ์ พื่อพัฒนาอาชีพธุรกิจและบรกิ าร 3) ดา้ นดาราศาสตร์ ใชร้ งั สแี กมมาวเิ คราะหอ์ วกาศ ดวงดาว กาแลกซ ี และการชนกนั ของดวงดาวหรือหลุมดำา เช่นเดียวกับการใช้คล่ืนแม่ เหล็กไฟฟ้าอ่ืนๆ เพ่ือดูว่าแหล่งใดในจักรวาลให้รังสี แกมมาออกมา กลอ้ งโทรทรรศนท์ มี่ เี ครอ่ื งตรวจจบั รงั สี แกมมาติดต้ังครั้งแรกกับดาวเทียมเอ็กซ์พลอเรอร์ 11 และต่อมาติดตั้งในดาวเทียม CGRO ทำาให้การศึกษา โครงสร้างดาวและกาแล็กซีได้รายละเอียดมากขึ้น เชน่ ดภู าพของดวงอาทติ ย ์ หลมุ ดาำ หรอื ดาวนวิ ตรอนได้ ลึกข้ึน ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้จากการถ่ายภาพ ภาพท่ ี 8.27 เนบิวลาปู ท่มี าของรงั สีแกมมา ด้วยคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟา้ ชนดิ อ่นื ที่ทรงพลังที่สุดเท่าทีเ่ คยตรวจพบมา 4) ดา้ นการถนอมอาหาร เทคโนโลยกี ารถนอมอาหารนนั้ มหี ลากหลายวธิ ี แตก่ ารฉาย รงั สแี กมมาเปน็ วธิ กี ารหนงึ่ ทจ่ี ะไปทาำ ลายเซลลส์ ง่ิ มชี วี ติ ประเภทจลุ นิ ทรยี ต์ า่ งๆ โดยไมม่ ผี ลกระทบกระเทอื น กบั อาหารทาำ ใหอ้ าหารไมเ่ สยี คณุ ภาพและคณุ คา่ ทางโภชนาการ อยา่ งไรกต็ ามถงึ แมว้ า่ การฉายรงั สดี เู หมอื น จะเป็นหนทางที่ดีในการถนอมอาหาร แต่กลุ่มผู้บริโภคบางส่วนก็มีแนวคิดที่ว่าการฉายรังสีอาจทำาให้เกิด ปฏกิ ริ ยิ าบางอยา่ งกบั อาหารแลว้ ทาำ ใหเ้ กดิ สารทเี่ ปน็ พษิ ตอ่ รา่ งกายไดจ้ งึ ทาำ ใหก้ ารใชเ้ ทคโนโลยกี ารฉายรงั สี ไม่เปน็ ท่ีแพร่หลายเท่าใดนกั 5) ด้านการแพทย์ ในทางการแพทยใ์ ชร้ ังสแี กมมาทาำ ลายเซลลม์ ะเรง็ ใชว้ ินิจฉัยโรค ในรา่ งกายของมนษุ ย ์ หรอื ศกึ ษาการทำางานของตอ่ มไทรอยด ์ เชน่ ใชไ้ อโซโทปของธาตุไอโอดนี ศกึ ษาการ ทาำ งานของตอ่ มไทรอยด์ รังสีแกมมาเป็นรังสีอันตราย การนำารังสีชนิดนี้มาใช้งานต้องระมัดระวังเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะการใช้รังสีแกมมาและการเก็บแหล่งกำาเนิดรังสีชนิดนี้ต้องอยู่ในการควบคุมของหน่วยราชการ ท่ีเก่ียวข้องอย่างเคร่งครัด วัสดุท่ีใช้กั้นรังสีชนิดน้ีเป็นแผ่นตะกั่วหนา หรือกำาแพงคอนกรีตที่มีความหนา ท่สี ามารถกั้นรังสไี ด้ ภาพที่ 8.28 การใชร้ ังสีแกมมารักษาโรค คล่นื แม่เหล็กไฟฟา้ 301 สรปุ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคล่ืนท่ีประกอบไปด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กท่ีมีการสั่นในแนว ต้ังฉากกันและอยู่บนระนาบตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคล่ืน จึงจัดเป็นคลื่นที่เคลื่อนท่ีตามขวาง สามารถเคลอ่ื นที่ไดโ้ ดยไม่อาศยั ตัวกลาง มีความเรว็ ในการเคลอื่ นทเ่ี ทา่ กบั ความเร็วแสง นักวทิ ยาศาสตรท์ เ่ี สนอทฤษฎีคลนื่ แม่เหล็กไฟฟา้ คือ เจมส์ เคลริ ์ก แมกซเ์ วลล ์ โดยทฤษฎีของเขา ไดร้ วบรวมกฎเกย่ี วกบั สนามไฟฟา้ และสนามแมเ่ หลก็ ของนกั วทิ ยาศาสตรค์ นอนื่ ๆ เขา้ ดว้ ยกนั ดว้ ยสมการ ทางคณติ ศาสตร์เพียง 4 สมการ ซง่ึ ประกอบไปด้วยกฎ 4 ข้อ คือกฎของเกาสส์ าำ หรบั ไฟฟ้า กฎของเกาส์ สำาหรบั สนามแม่เหล็ก กฎของฟาราเดย์ และกฎของแอมแปร–์ แมกซ์เวลล ์ โดยแหลง่ กาำ เนิดคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า ทสี่ าำ คญั คอื ดวงอาทติ ย ์ และนอกจากนยี้ งั เกดิ จากการทม่ี นษุ ยส์ รา้ งขน้ึ โดยการประดษิ ฐอ์ ปุ กรณเ์ ครอ่ื งมอื ต่างๆ เพือ่ ใชป้ ระโยชน์ตา่ งๆ ในดา้ นการแพทย ์ ดา้ นอาหาร ด้านการเกษตร คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ประกอบดว้ ยคลน่ื ทมี่ คี วามถต่ี อ่ เนอื่ งกนั รวมกนั เรยี กวา่ สเปกตรมั คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า คลื่นแต่ละช่วงที่มีความถี่ต่างกันจะมีลักษณะเฉพาะตัวมีช่ือเรียกต่างกันเรียงลำาดับจากต่ำาไปสูง ดังน้ี คล่ืนวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ รังสีอินฟราเรด แสงที่ตามองเห็น รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และ รงั สแี กมมา ตามลาำ ดบั มนษุ ยไ์ ด้นาำ คลืน่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้าไปใชใ้ นชีวิตประจำาวันในดา้ นต่างๆ มากมาย เช่น ใชใ้ นการสอ่ื สาร โดยใช้คล่ืนต่างๆ เช่น คลื่นวิทยุ คล่ืนโทรทัศน์ และคลื่นไมโครเวฟ และยังใช้ในทางการแพทย์ เช่น ใช้ในการตรวจวินิจฉัยโรคต่างๆ ใช้ในการรักษาโรคมะเร็ง ในด้านดาราศาสตร์ เช่น ใช้ในการศึกษา การเปล่ียนแปลงของกลุ่มดาวต่างๆ ในอวกาศ การเปล่ียนแปลงของหลุมดำา ใช้ในด้านความม่ันคงของ ประเทศ เช่น การตรวจวิเคราะห์รอยนิ้วมือในงานอาชญาวิทยา การตรวจหาระเบิดและอาวุธต่างๆ ถึงแม้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีประโยชน์ต่อมนุษย์มากมาย แต่ในขณะเดียวกันก็มีอันตรายมากด้วย เช่นกัน เช่น รังสีเอกซ์และรังสีแกมมาเป็นคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าที่อันตรายต่อชีวิตของมนุษย์มากทำาให้เกิด โรคมะเรง็ และทาำ ใหม้ นษุ ยเ์ สียชวี ติ ได้ สดุ ยอดคมู่ อื ครู 197

1. ขGั้นaรtวhบeรrวiมnขg้อมูล 2. ขP้ันrคoิดcวeิเsคsรiาnะหg์และสรุปความรู้ บูรณาการทักษะศตวรรษท่ี 21 ทักษะชีวิต 302 วิทยาศาสตร์เพอื่ พัฒนาอาชพี ธรุ กจิ และบริการ เฉลยอย่ใู นภาคผนวก หนว่ ยการเรียนรทู้ ี ่ 8 กกจิ ิจกกรรรรมมตตรรววจจสสออบบคคววาามมเเขข้า้าใใจจ คลนื่ แม่เหล็กไฟฟา้ 303 วิธดี ำาเนนิ การ คำาชแ้ี จง กิจกรรมตรวจสอบความเข้าใจเป็นกจิ กรรมฝกึ ทกั ษะเฉพาะด้านความรู้-ความจาำ เพอ่ื ใช้ 1. แบ่งกลุ่มผู้เรียนออกเป็นกลุ่มๆ กลุ่มละ 3-5 คน แต่ละกลุ่มรับอุปกรณ์การทดลองดังนี้ ในการตรวจสอบความเขา้ ใจตามจุดประสงคก์ ารเรียนรู้ ถา่ นไฟฉายกลุ่มละ 4 ก้อน สายไฟฟ้าเกา่ กลุม่ ละ 1 เมตร ตะปูขนาด 1 น้ิว กล่มุ ละ 1 ตวั จานใสข่ ้าวสาร ผสมผงตะไบเหล็กกลุ่มละ 1 จาน คัตเตอรก์ ลุ่มละ 1 อัน เทปพันสายไฟฟา้ คาำ สง่ั จงตอบคาำ ถามต่อไปนี้ 2. ให้แต่ละกลุ่มศึกษาเอกสารที่เกี่ยวข้องกับวิธีการต่อวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายและการสร้าง 1. จงอธบิ ายสมบตั ขิ องคลืน่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า สนามแม่เหลก็ เพื่อดงึ ดูดผงตะไบเหลก็ ออกจากข้าวสารใหไ้ ดม้ ากที่สุด 2. ทฤษฎคี ล่นื แม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ประกอบดว้ ยอะไรบา้ ง 3. วางแผนการทดลองรว่ มกนั ในกลมุ่ โดยโจทยค์ อื จะทาำ อยา่ งไรเพอื่ ทาำ ใหต้ ะปกู ลายเปน็ แมเ่ หลก็ 3. สเปกตรมั ของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟา้ หมายถึงอะไร และประกอบดว้ ยอะไรบ้าง ทมี่ ีอาำ นาจดึงดูดมากทส่ี ดุ เพอื่ ดึงดูดผงตะไบเหล็กให้ไดม้ ากท่สี ุด 4. รังสยี ูวีเอมคี วามยาวคลนื่ 320 นาโนเมตร และรังสียูวบี ีมคี วามยาวคล่ืน 280 นาโนเมตร 4. ดำาเนินการทดลองตามแผนทร่ี ว่ มกันวางไว ้ โดยการต่อวงจรไฟฟา้ ตามแบบหลายๆ แบบ รังสที ัง้ สองมีพลงั งานแตกตา่ งกนั อย่างไร แลว้ นาำ ตะปไู ปดงึ ดดู ผงตะไบเหลก็ ออกจากขา้ วสาร นาำ ผงตะไบเหลก็ ทดี่ งึ ดดู ไดแ้ ตล่ ะครงั้ ไปชง่ั นาำ้ หนกั เพอื่ 5. คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟา้ ทใ่ี ชใ้ นการสอื่ สารโทรคมนาคมไดแ้ ก่อะไรบ้าง วดั ปริมาณเปรียบเทยี บกนั บนั ทกึ ผล 6. คล่นื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้าที่ใช้ในการรกั ษาโรคในทางการแพทย์ไดแ้ ก่อะไรบ้าง 5. ขนั้ ทดสอบประเมนิ ผล สงั เกตผลการทดลองทไ่ี ดว้ า่ การตอ่ แบบใดทาำ ใหต้ ะปกู ลายเปน็ แมเ่ หลก็ 7. การสื่อสารระบบ 5G คืออะไร มปี ระโยชน์ต่อมนุษย์อยา่ งไร มากที่สุด และสามารถดึงดูดผงตะไบเหล็กออกจากข้าวสารได้มากที่สุด ทำาการทดลองเปรียบเทียบกัน 8. เหตุใดมนษุ ย์จึงมองเหน็ วัตถุมสี ีขาว หลายวธิ ี และบนั ทึกผลการทดลองลงในแบบบันทกึ ผลการทดลอง 9. รังสเี อกซ์และรังสีแกมมาเหมอื นหรอื ต่างกนั อยา่ งไร 6. นำาเสนอผลลัพธ ์ โดยดาำ เนินการดังนี้ 10. คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ มีอันตรายอยา่ งไร 1) ใหแ้ ต่ละกลมุ่ นาำ เสนอผลการทดลองของตนเอง และสรปุ ว่าวิธกี ารใดที่กลมุ่ ตนเองทำาตะปู ดงึ ดดู ผงตะไบเหลก็ ได้มากทส่ี ุด และดงึ ดดู ได้สงู สดุ ก่กี รมั ให้เวลากลุ่มละ 5 นาที ในการนาำ เสนอ กจิ กรรมส่งเสรมิ การเรยี นรู้ 2) เม่ือทุกกลุ่มนำาเสนอเสร็จแล้ว ให้ทุกกลุ่มร่วมกันสรุปว่าสามารถทำาให้ตะปูกลายเป็น แม่เหล็กไดด้ ว้ ยวธิ ีการใด คาำ ชี้แจง กิจกรรมส่งเสริมการเรียนรู้ประกอบด้วยกิจกรรมหลากหลายท่ีฝึกทักษะทุกด้าน 3) ผเู้ รียนและผู้สอนรว่ มกันอภปิ รายถึงผลการทดลองทีเ่ กดิ ข้นึ ตามจุดประสงค์เชิงพฤติกรรมเพ่ือให้เกิดสมรรถนะในการเรียนรู้ สามารถปฏิบัติกิจกรรม ทั้งในและนอกสถานที่ตามความเหมาะสมของผเู้ รียนและสง่ิ แวดล้อมของสถานศกึ ษา กจิ กรรมที่ 1 พลงั ดงึ ดดู คาำ สงั่ ผู้สอนกำาหนดสถานการณ์ให้ดังนี้ สมมติว่านายสุรศักด์ิทำาเศษผงโลหะหล่นลงไปในข้าวสาร แลว้ ตอ้ งการนาำ เศษผงโลหะเหลา่ นน้ั ออกจากขา้ วสารในทนั ท ี แตน่ ายสมศกั ดไิ์ มม่ อี ปุ กรณใ์ นการแยก ผงโลหะ ประสบการณ์ที่เคยเรียนมารู้เพียงว่าแม่เหล็กสามารถดึงดูดผงโลหะได ้ ซึ่งในบ้านมีเพียง ถ่านไฟฉาย 4 ก้อน สายไฟฟ้าเก่าๆ ไม่ใช้แล้ว ตะปู นายสุรศักดิ์เคยเรียนต่อวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย มาแลว้ จะทำาอย่างไรใหใ้ ชอ้ ุปกรณท์ ี่มนี ีด้ งึ ดูดผงโลหะออกมาให้หมด 198 สดุ ยอดคมู่ ือครู

A3. ข้ันปฏิบัติและสรุปความรู้หลังการปฏิบัติ A4. ขั้นส่ือสารและน�ำเสนอ 5. ขS้ันeปlรf-ะRเมeินgเพu่ือlaเพti่ิมnคgุณค่า pplying and Constructing the Knowledge pplying the Communication Skill ค่านิยมหลัก 12 ประการ กิจกรรมท้าทาย รอบรู้อาเซียนและโลก asean 304 วทิ ยาศาสตรเ์ พอื่ พฒั นาอาชีพธรุ กิจและบริการ ตารางบันทึกผลการทดลอง ใหบ้ นั ทึกสัญลักษณ์ลงในตาราง ✓ หมายถึงพบสารปนเปอื้ น ✕ หมายถงึ ไม่พบสารปนเปื้อน วธิ ีการทดลอง ปริมาณผงตะไบเหล็ก วธิ ที ่ี 1 ท่ีดึงดูดออกมาได้ (g) วิธีท ่ี 2 วธิ ที ี่ 3 สรุปและอภิปรายผลการทดลอง กจิ กรรมที่ 2 สเปกตรมั ของแสงจากแหล่งกาำ เนิดตา่ ง ๆ วสั ดแุ ละอุปกรณ์ 1. เทียนไข 2. หลอดไฟแอลอดี ี 3. แผน่ เกรตตงิ เลี้ยวเบนหรอื สเปกโทรสโคป 4. ไม้เมตร 5. ตลบั เมตร วิธีทดลอง 1. จุดเทียนไข แลว้ วางไม้เมตรในแนวระดบั ให้อยเู่ หนอื เทียนไขทจี่ ดุ ไฟ จัดใหข้ ดี 50 เซนติเมตร บนไมเ้ มตรอย่ใู นแนวกึ่งกลางของเปลวเทียน 2. มองแสงจากจากเปลวเทยี นผา่ นแผน่ เกรตตงิ โดยใหเ้ กรตตงิ อยใู่ นแนวระดบั เดยี วกบั เปลวเทยี น ให้ระยะห่างของเกรตตงิ กบั เทยี นไขหา่ งกนั ประมาณ 1 เมตร ดังภาพ 8.30 (ก) คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟา้ 305 (ก) การจดั วางอปุ กรณท์ ดลอง (ข) ระยะหา่ งระหว่างเส้นสเปกตรมั ภาพที่ 8.29 การทดลองสเปกตรมั ของแสง 3. สงั เกตเสน้ สเปกตรมั ทเี่ หน็ และบนั ทกึ ตาำ แหนง่ ของเสน้ สเปกตรมั โดยเทยี บกบั สเกลบนไมเ้ มตร ดังภาพ 8.30 (ข) 4. วดั ระยะระหวา่ งเสน้ สเปกตรมั ของสที เี่ หมอื นกนั ทอี่ ยแู่ ตล่ ะขา้ งของขดี ศนู ยบ์ นไมเ้ มตร แลว้ หาร ด้วย 2 เพ่อื คำานวณค่าระยะหา่ งของเสน้ สเปกตรัมจากแนวกลาง 5. คาำ นวณความยาวคลื่นของแสงสีทีส่ ังเกตเห็นจากความสัมพันธ์ dXLn = nλ เมือ่ d แทนความกวา้ งของชอ่ งบนแผน่ เกรตติง L แทนระยะหา่ งแหลง่ กาำ เนดิ แสงกับแผน่ เกรตติง xn แทนระยะห่างของเสน้ สเปกตรมั ท่ ี n จากแนวกลาง n แทนลำาดบั ของเสน้ สเปกตรมั จากแนวกลาง λ แทนความยาวคลนื่ ของแสงท่เี ห็น 6. ทำาการทดลองซ้ำา โดยเปลี่ยนแหล่งกำาเนิดแสงเป็นหลอดไฟแอลอีดี เปรียบเทียบลักษณะ สเปกตรัมของแหลง่ กาำ เนิดแสงทั้ง 2 ชนดิ ตารางบนั ทกึ ผลการทดลอง ความกวา้ งของข่องบนเกรตติง (d) = ระยะห่างแหลง่ กำาเนิดแสงกับแผ่นเกรตติง (L) = สดุ ยอดค่มู ือครู 199