physics5

สถาบันสงเสริมการสอนวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี

กระทรวงศึกษาธิการ































































ฟ�สิกส� เล�ม ๕ ชั้นมัธยมศึกษาป�ที่ ๖

ตัวอักษรกรีก

ตัวอักษร ตัวอักษร ชื่อ ตัวอักษร ตัวอักษร ชื่อ
เล็ก ใหญ่ เล็ก ใหญ่
a A alpha แอลฟา n N nu นิว
b B beta บีตา x X xi ไซ
g G gamma แกมมา o O omicron โอไมครอน

´, ∂ D delta เดลตา p P pi พาย
d,0
e E epsilon เอปไซลอน r R rho โร
z Z zeta ซีตา s S sigma ซิกมา

h H eta อีตา t T tau เทา
q Q theta ทีตา u U upsilon อิปไซลอน
i I iota ไอโอตา f F phi ฟาย, ฟี
k K kappa แคปปา c C chi ไค
l L lambda แลมบ์ดา y Y psi ซาย

m M mu มิว w W omega โอเมกา


ราชบัณฑิตยสถาน ศัพท์คณิตศาสตร์ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พิมพ์ครั้งที่ ๙ แก้ไขเพิ่มเติม กรุงเทพ : ราชบัณฑิตยสถาน, ๒๕๔๙.

ตัวอักษรกรีก

ตัวอักษร ตัวอักษร ชื่อ ตัวอักษร ตัวอักษร ชื่อ คู่มือครู
เล็ก ใหญ่ เล็ก ใหญ่
a A alpha แอลฟา n N nu นิว รายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์
b B beta บีตา x X xi ไซ
g G gamma แกมมา o O omicron โอไมครอน และเทคโนโลยี

´, ∂ D delta เดลตา p P pi พาย
d,0
e E epsilon เอปไซลอน r R rho โร
z Z zeta ซีตา s S sigma ซิกมา

h H eta อีตา t T tau เทา ฟิสิกส์
q Q theta ทีตา u U upsilon อิปไซลอน
i I iota ไอโอตา f F phi ฟาย, ฟี ชั้น
k K kappa แคปปา c C chi ไค
l L lambda แลมบ์ดา y Y psi ซาย

m M mu มิว w W omega โอเมกา มัธยมศึกษาปีที่ ๖ เล่ม ๕


ราชบัณฑิตยสถาน ศัพท์คณิตศาสตร์ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พิมพ์ครั้งที่ ๙ แก้ไขเพิ่มเติม กรุงเทพ : ราชบัณฑิตยสถาน, ๒๕๔๙.
ตามผลการเรียนรู้

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐)

ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑


จัดทำาโดย

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ

คำานำา





สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้รับมอบหมายจากกระทรวง
ู
ุ
ศึกษาธิการในการพัฒนามาตรฐานและตัวช้วัดของหลักสูตรกล่มสาระการเรียนร้คณิตศาสตร์
ี
ำ
ี
ี
วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และยังมีบทบาทหน้าท่ในการรับผิดชอบเก่ยวกับการจัดทาหนังสือเรียน
คู่มือครู แบบฝึกทักษะ กิจกรรม และสื่อการเรียนรู้ ตลอดจนวิธีการจัดการเรียนรู้และการวัดและประเมินผล
เพื่อให้การจัดการเรียนรู้คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ
ู
ี
ิ
ค่มือครูรายวิชาเพ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ ช้นมัธยมศึกษาปีท่ ๖ เล่ม ๕ น ้ ี
ั
ื
ึ
ิ
จัดทำาข้นเพ่อประกอบการใช้หนังสือเรียนรายวิชาเพ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๖ เล่ม ๕ โดยครอบคลุมเนื้อหาตามผลการเรียนรู้และสาระการเรียนรู้ กลุ่มสาระ
ู
การเรียนร้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษา
ื
ั
ข้นพ้นฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ ในสาระฟิสิกส์ โดยมีตารางวิเคราะห์ผลการเรียนร้และสาระการ
ู
ิ
เรียนร้ เพ่อการจัดทาหน่วยการเรียนร้ในรายวิชาเพ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มีแนวการ
ำ
ู
ื
ู
จัดการเรียนรู้ การให้ความรู้เพิ่มเติมที่จำาเป็นสำาหรับครูผู้สอน รวมทั้งการเฉลยคำาถามและแบบฝึกหัด
ในหนังสือเรียน
สสวท. หวังเป็นอย่างยิ่งว่า คู่มือครูเล่มนี้จะเป็นประโยชน์ต่อการจัดการเรียนรู้ และเป็นส่วน
ุ
ู
สำาคัญในการพัฒนาคุณภาพและมาตรฐานการศึกษา กล่มสาระการเรียนร้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลย ี
ขอขอบคุณผู้ทรงคุณวุฒิบุคลากรทางการศึกษาและหน่วยงานต่าง ๆ ที่มีส่วนเกี่ยวข้องในการจัดทำาไว้
ณ โอกาสนี้







(ศาสตราจารย์ชูกิจ ลิมปิจำานงค์)
ผู้อำานวยการสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

กระทรวงศึกษาธิการ

คำาชี้แจง





สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้จัดทาตัวช้วัดและสาระการเรียนร ้ ู
ำ
ี
แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนร้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตรแกนกลาง
ู
การศึกษาข้นพ้นฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ โดยมีจุดเน้นเพ่อต้องการพัฒนาผ้เรียนให้มีความร้ความสามารถท ่ ี
ู
ู
ั
ื
ื
ทัดเทียมกับนานาชาติ ได้เรียนร้วิทยาศาสตร์ท่เช่อมโยงความร้กับกระบวนการ ใช้กระบวนการสืบเสาะหา
ู
ู
ื
ี
ความรู้และแก้ปัญหาที่หลากหลายมีการทำากิจกรรมด้วยการลงมือปฏิบัติเพื่อให้ผู้เรียนได้ใช้ทักษะกระบวนการ
ทางวิทยาศาสตร์ และทักษะแห่งศตวรรษท่ ๒๑ ซ่งในปีการศึกษา ๒๕๖๑ เป็นต้นไป โรงเรียนจะต้องใช้หลักสูตร
ึ
ี
กล่มสาระการเรียนร้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) สสวท. ได้มีการจัดทาหนังสือเรียน
ุ
ู
ำ
ั
ื
ำ
ี
ื
ท่เป็นไปตามมาตรฐานหลักสูตรเพ่อให้โรงเรียนได้ใช้สาหรับจัดการเรียนการสอนในช้นเรียน และเพ่อให้คร ู
ู
ำ
สามารถสอนและจัดกิจกรรมต่าง ๆ ตามหนังสือเรียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้จัดทาค่มือครูสาหรับใช ้
ำ
ประกอบหนังสือเรียนดังกล่าว
ู
ี
ี
ั
ิ
ค่มือครูรายวิชาเพ่มเติมวิทยาศาสตร์ ฟิสิกส์ ช้นมัธยมศึกษาปีท่ ๖ เล่ม ๕ น้ ได้บอกแนวการจัดการ
เรียนการสอนตามเน้อหาในหนังสือเรียนประกอบด้วยเร่องแม่เหล็กและไฟฟ้า ความร้อนและแก๊ส
ื
ื
ของแข็งและของไหล ซึ่งครูสามารถนำาไปใช้เป็นแนวทางในการวางแผน การจัดการเรียนรู้ให้บรรลุจุดประสงค์
ู
ท่ต้งไว้ โดยสามารถนาไปจัดกิจกรรมการเรียนร้ได้ตามความเหมาะสมและความพร้อมของโรงเรียน
ั
ำ
ี
ู
ู
ิ
ำ
ี
ในการจัดทาค่มือครูเล่มน้ได้รับความร่วมมือเป็นอย่างดีย่ง จากผ้ทรงคุณวุฒิ นักวิชาการอิสระ คณาจารย์
รวมทั้งครู นักวิชาการ จากทั้งภาครัฐและเอกชน จึงขอขอบคุณมา ณ ที่นี้
ั
ู
ิ
สสวท. หวังเป็นอย่างย่งว่า ค่มือครูรายวิชาเพ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ ช้นมัธยมศึกษาปีท่ ี
ิ
ี
้
๖ เลม ๕ น จะเป็นประโยชน์แก่ผู้สอนและผู้ที่เกี่ยวข้องทุกฝ่าย ที่จะช่วยให้การจัดการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ได้
่
ึ
อย่างมีประสิทธิภาพ หากมีข้อเสนอแนะใดท่จะทาให้ค่มือครูเล่มน้มีความสมบูรณ์ย่งข้น โปรดแจ้งสสวท.
ำ
ี
ู
ี
ิ
ทราบด้วย จะขอบคุณยิ่ง
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
กระทรวงศึกษาธิการ

คำาอธิบายรายวิชาเพิ่มเติม

ฟิสิกส์ เล่ม ๕ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐)

ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๖ เวลา ๘๐ ชั่วโมง จำานวน ๒ หน่วยกิต



ศึกษาสนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทำากับขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านเมื่อ
ู
ุ
อยในสนามแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำา อีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา ไฟฟ้ากระแสสลับ ความร้อน แกสอดมคต ิ
่
๊
ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส ของแข็ง สภาพยืดหยุ่นของของแข็ง ความตึงผิว ความหนืดของของเหลว ความดัน
ในของไหล แรงพยุง ของไหลอุดมคติ สมการความต่อเนื่อง และสมการแบร์นูลี โดยใช้กระบวนการ
ทางวิทยาศาสตร์ การสืบเสาะหาความรู้ การสืบค้นข้อมูล การสังเกต วิเคราะห์ เปรียบเทียบ อธิบาย อภิปราย
และสรุป เพื่อให้เกิดความรู้ ความเข้าใจ มีความสามารถในการตัดสินใจ มีทักษะปฏิบัติการทาง วิทยาศาสตร์

รวมทั้งทักษะแห่งศตวรรษที่ ๒๑ ในด้านการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ ด้านการคิดและการแก้ปัญหา
ด้านการสื่อสาร สามารถสื่อสารสิ่งที่เรียนรู้และนำาความรู้ไปใช้ในชีวิตของตนเอง มีจิตวิทยาศาสตร์ จริยธรรม
คุณธรรม และค่านิยมที่เหมาะสม


ผลการเรียนรู้

๑. สงเกตและอธบายเสนสนามแมเหลก อธิบายและคำานวณฟลักซ์แม่เหล็กในบริเวณที่กำาหนด รวมทั้งสังเกต
ั
็
่
้
ิ
และอธิบายสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำาเส้นตรงและโซเลนอยด์
่
็
๒. อธิบายและคำานวณแรงแม่เหล็กที่กระทำาต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก แรงแมเหลก
ที่กระทำาต่อเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและวางในสนามแม่เหล็ก รัศมีความโค้งของการเคลื่อนที่เมื่อประจ ุ
่
่
ี
ู
้
ี
่
เคลื่อนที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก รวมทั้งอธิบายแรงระหว่างเส้นลวดตัวนำาคขนานทมกระแสไฟฟาผาน
๓. อธิบายหลักการทำางานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง รวมทั้งคำานวณปริมาณตางๆ
่
ที่เกี่ยวข้อง
่
๔. สังเกตและอธิบายการเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา กฎการเหนี่ยวนำาของฟาราเดย์ และคำานวณปริมาณตาง ๆ
ที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งนำาความรู้เรื่องอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำาไปอธิบายการทำางานของเครื่องใช้ไฟฟ้า
๕. อธิบายและคำานวณความต่างศักย์อาร์เอ็มเอส และกระแสไฟฟ้าอาร์เอ็มเอส
๖. อธิบายหลักการทำางานและประโยชน์ของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ๓ เฟส การแปลงอีเอ็มเอฟ
ของหม้อแปลง และคำานวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง
๗. อธิบายและคำานวณความร้อนที่ทำาให้สสารเปลี่ยนอุณหภูมิ ความร้อนที่ทำาให้สสารเปลี่ยนสถานะ และ
ความร้อนที่เกิดจากการถ่ายโอนตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน

๘. อธิบายกฎของแก๊สอุดมคติและคำานวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง
๙. อธิบายแบบจำาลองของแก๊สอุดมคติ ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส และอัตราเร็วอาร์เอ็มเอสของโมเลกุลของแก๊ส
รวมทั้งคำานวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง

๑๐. อธิบายและคำานวณงานที่ทำาโดยแก๊สในภาชนะปิดโดยความดันคงตัว และอธิบายความสัมพันธ์ระหว่าง
ความร้อน พลังงานภายในระบบ และงาน รวมทั้งคำานวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง และนำาความรู้เรื่อง
พลังงานภายในระบบไปอธิบายหลักการทำางานของเครื่องใช้ในชีวิตประจำาวัน
๑๑. อธิบายสภาพยืดหยุ่นและลักษณะการยืดและหดตัวของวัสดุที่เป็นแท่งเมื่อถูกกระทำาด้วยแรงค่าต่าง ๆ

รวมทั้งทดลอง อธิบายและคำานวณความเค้นตามยาว ความเครียดตามยาว และมอดุลัสของยัง และนำา
ความรู้เรื่องสภาพยืดหยุ่นไปใช้ในชีวิตประจำาวัน
๑๒. อธิบายและคำานวณความดันเกจ ความดันสัมบูรณ์ และความดันบรรยากาศ รวมทั้งอธิบายหลักการ
ทำางานของแมนอมิเตอร์ บารอมิเตอร์ และเครื่องอัดไฮดรอลิก

๑๓. ทดลอง อธิบายและคำานวณขนาดแรงพยุงจากของไหล
๑๔. ทดลอง อธิบายและคำานวณความตึงผิวของของเหลว รวมทั้งสังเกตและอธิบายแรงหนืดของของเหลว
๑๕. อธิบายสมบัติของของไหลอุดมคติ สมการความต่อเนื่อง และสมการแบร์นูลลี รวมทั้งคำานวณปริมาณ
ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง และนำาความรู้เกี่ยวกับสมการความต่อเนื่องและสมการแบร์นูลลีไปอธิบายหลักการ

ทำางานของอุปกรณ์ต่าง ๆ


รวมทั้งหมด ๑๕ ผลการเรียนรู้

ข้อแนะนำาทั่วไปในการใช้คู่มือครู


วิทยาศาสตร์มีความเก่ียวข้องกับทุกคนทั้งในชีวิตประจำาวันและการงานอาชีพต่าง ๆ รวมทั้ง
มีบทบาทสำาคัญในการพัฒนาผลผลิตต่าง ๆ ที่ใช้ในการอำานวยความสะดวกทั้งในชีวิต และการทำางาน
ี
ำ
ี
นอกจากน้วิทยาศาสตร์ยังช่วยพัฒนาวิธีคิดและทาให้มีทักษะท่จาเป็นในการตัดสินใจและแก้ปัญหา
ำ
ู
ำ
ู
่
ื
อย่างเป็นระบบ การจัดการเรียนร้เพ่อให้นักเรียนมีความร้และทักษะทีสาคัญตามเป้าหมายของ
ั
ำ
่
ิ
ี
์
ิ
ู
ึ
้
ี
ิ
ู
ั
ึ
่
การจดการเรยนรวทยาศาสตรจงมความสาคญยง ซงเปาหมายของการจดการเรยนรวทยาศาสตร ์
้
้
ั
ี
มีดังนี้
1. เพื่อให้เข้าใจหลักการและทฤษฎีที่เป็นพื้นฐานของวิชาวิทยาศาสตร์
2. เพื่อให้เกิดความเข้าใจในลักษณะ ขอบเขต และข้อจำากัดของวิทยาศาสตร์
3. เพื่อให้เกิดทักษะท่ีสำาคัญในการศึกษาค้นคว้าและคิดค้นทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
4. เพื่อพัฒนากระบวนการคิดและจินตนาการ ความสามารถในการแก้ปัญหาและการจัดการ
ทักษะในการส่ือสารและความสามารถในการตัดสินใจ
5. เพื่อให้ตระหนักถึงความสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี มวลมนุษย์และ
สภาพแวดล้อม ในเชิงที่มีอิทธิพลและผลกระทบซึ่งกันและกัน
6. เพื่อนำาความรู้ความเข้าใจเรื่องวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ไปใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อ
สังคมและการดำารงชีวิตอย่างมีคุณค่า
7. เพื่อให้มีจิตวิทยาศาสตร์ มีคุณธรรม จริยธรรม และค่านิยมในการใช้ความรู้ทาง
วิทยาศาสตร์อย่างสร้างสรรค์
ู
ู
ำ
ี
ค่มือครูเป็นเอกสารท่จัดทาข้นควบค่กับหนังสือเรียน สาหรับให้ครูได้ใช้เป็นแนวทาง
ำ
ึ
ำ
่
ู
ี
ู
ในการจัดการเรียนร้เพือให้นักเรียนได้รับความร้และมีทักษะท่สาคัญตามจุดประสงค์การเรียนร ู ้
ในหนังสือเรียน ซึ่งสอดคล้องกับผลการเรียนรู้ตามสาระการเรียนรู้ ส่งเสริมให้บรรลุเป้าหมายของ
ู
่
ื
ิ
ี
้
ิ
ั
การจัดการเรียนร้วิทยาศาสตร์ได อย่างไรก็ตาม ครูอาจพจารณาดัดแปลงหรอเพมเตมการจดการเรยนร ู ้
ิ
ื
ู
่
่
ให้เหมาะสมกับบริบทของแต่ละห้องเรียนได้ โดยคมอครมองคประกอบหลกดงตอไปน ้ ี
ี
์
ั
ั
ู
ผลการเรียนรู้
ผลการเรียนรู้เป็นผลลัพท์ที่ควรเกิดกับนักเรียนทั้งด้านความรู้เเละทักษะ ซึ่งช่วยให้ครูได้ทราบ
ื
ู
ู
เป้าหมายของการจัดการเรียนร้ในแต่ละเน้อหาและออกแบบกิจกรรมการเรียนร้ให้สอดคล้องกับ
ผลการเรียนรู้ได้ ทั้งนี้ครูอาจเพ่ิมเติมเนื้อหาหรือทักษะตามศักยภาพของนักเรียน รวมทั้งอาจสอดแทรก
เนื้อหาที่เกี่ยวข้องกับท้องถิ่น เพื่อให้นักเรียนมีความรู้ความเข้าใจมากขึ้นได้

การวิเคราะห์ผลการเรียนรู้
การวิเคราะห์ความรู้ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์
ที่เกี่ยวข้องในแต่ละผลการเรียนรู้ เพื่อใช้เป็นแนวทางในการจัดการเรียนรู้



ผังมโนทัศน์
แผนภาพที่เเสดงความสัมพันธ์ระหว่างความคิดหลัก ความคิดรอง และความคิดย่อย เพื่อช่วยให้
ครูเห็นความเชื่อมโยงของเนื้อหาภายในบทเรียน



สรุปเเนวความคิดสำาคัญ
การสรุปเนื้อหาสำาคัญของบทเรียน เพื่อช่วยให้ครูเห็นกรอบเนื้อหาทั้งหมด รวมทั้งลำาดับของ
เนื้อหาในบทเรียนนั้น



เวลาที่ใช้
เวลาที่ใช้ในการจัดการเรียนรู้ ซึ่งครูอาจดำาเนินการตามข้อเสนอแนะที่กำาหนดไว้ หรืออาจปรับ
เวลาได้ตามความเหมาะสมกับบริบทของแต่ละห้องเรียน



ความรู้ก่อนเรียน
ู
ื
ึ
ำ
ำ
ี
ู
คาสาคัญหรือข้อความท่เป็นความร้พ้นฐาน ซ่งนักเรียนควรมีก่อนท่จะเรียนร้เน้อหาใน
ื
ี
บทเรียนนั้น
การจัดการเรียนรู้ของแต่ละหัวข้อ
การจัดการเรียนรู้ในเเต่ละข้ออาจมีองค์ประกอบเเตกต่างกัน โดยรายละเอียดเเต่ละองค์ประกอบ
มีดังนี้
- จุดประสงค์การเรียนรู้
ี
ู
ู
เป้าหมายของการจัดการเรียนร้ท่ต้องการให้นักเรียนเกิดความร้หรือทักษะหลังจากผ่าน
กิจกรรมการเรียนรู้ในเเต่ละหัวข้อ ซึ่งสามารถวัดเเละประเมินผลได้ ทั้งนี้ครูอาจตั้งจุดประสงค์
เพิ่มเติมจากที่ให้ไว้ตามความเหมาะสมกับบริบทของแต่ละห้องเรียน


- ความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น
ึ
เน้อหาท่นักเรียนอาจเกิดความเข้าใจคลาดเคล่อนท่พบบ่อย ซ่งเป็นข้อมูลให้ครูได้พึงระวัง
ี
ื
ี
ื
หรืออาจเน้นย้ำาในประเด็นดังกล่าวเพื่อป้องกันการเกิดความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนได้

- สิ่งที่ครูต้องเตรียมล่วงหน้า
สื่อการเรียนรู้ เช่น บัตรคำา คลิปวีดิทัศน์ หรือ วัสดุและอุปกรณ์ที่ต้องใช้ในการประกอบ
การจัดการเรียนรู้ ซึ่งครูควรเตรียมล่วงหน้าก่อนเริ่มการจัดการเรียนรูู้้



- แนวการจัดการเรียนรู้
ี
แนวทางการจัดการเรียนร้ท่สอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนร โดยมีการนาเสนอท้งใน
ำ
ั
ู
้
ู
ส่วนของเนื้อหาและกิจกรรมเป็นขั้นตอนอย่างละเอียด ทั้งนี้ครูอาจปรับหรือเพิ่มเติมกิจกรรม
จากที่ให้ไว้ตามความเหมาะสมกับบริบทของแต่ละห้องเรียน
- กิจกรรม
การปฏิบัติที่ช่วยในการเรียนรู้เนื้อหาหรือฝึกฝนให้เกิดทักษะตามจุดประสงค์การเรียนรู้ของ

บทเรียน โดยอาจเป็นการทดลอง การสาธิต การสืบค้นข้อมูล หรือกิจกรรมอื่น ๆ ซึ่งควรให้
นักเรียนลงมือปฏิบัติด้วยตนเอง โดยองค์ประกอบของกิจกรรมมีรายละเอียด ดังนี้
จุดประสงค์
เป้าหมายที่ต้องการให้นักเรียนเกิดความรู้หรือทักษะหลังจากผ่านกิจกรรมนั้น



วัสดุและอุปกรณ์
รายการวัสดุ อุปกรณ์ หรือสารเคมีที่ต้องใช้ในการทำากิจกรรม ซึ่งครูควรเตรียมให้เพียงพอ
สำาหรับการจัดกิจกรรม



สิ่งที่ครูต้องเตรียม
ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่ครูต้องเตรียมล่วงหน้าสำาหรับการจัดกิจกรรม เช่น การเตรียม
สารละลายที่มีความเข้มข้นต่าง ๆ การเตรียมตัวอย่างสิ่งมีชีวิต



ข้อเสนอแนะการทำากิจกรรม
ข้อมูลที่ให้ครูเเจ้งต่อนักเรียนให้ทราบถึงข้อระวัง ข้อควรปฏิบัติ หรือข้อมูลเพิ่มเติมใน
การทำากิจกรรมนั้น ๆ



ตัวอย่างผลการทำากิจกรรม
ตัวอย่างผลการทดลอง การสาธิต การสืบค้นข้อมูลหรือกิจกรรมอื่น ๆ เพื่อให้ครูใช้เป็นข้อมูล
สำาหรับตรวจสอบผลการทำากิจกรรมของนักเรียน

อภิปรายหลังการทำากิจกรรม
ตัวอย่างข้อมูลที่ควรได้จากการอภิปรายเเละสรุปผลการทำากิจกรรม ซึ่งครูอาจใช้คำาถาม
ท้ายกิจกรรมหรือคำาถามเพิ่มเติม เพื่อช่วยให้นักเรียนอภิปรายในประเด็นที่ต้องการรวมทั้ง

ช่วยกระตุ้นให้นักเรียนช่วยกันคิดและอภิปรายถึงปัจจัยต่าง ๆ ที่ทำาให้ผลของกิจกรรมเป็นไป
่
ี
ตามทคาดหวง หรืออาจไม่เป็นไปตามที่คาดหวัง
ั
นอกจากนี้ อาจมีข้อแนะนำาเพิ่มเติมสำาหรับครู ความรู้เพิ่มเติมสำาหรับครู เพื่อให้ครูมีความรู้
ความเข้าใจในเรื่องนั้น ๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งไม่ควรนำาไปเพิ่มเติมให้กับนักเรียนเพราะเป็นส่วนเสริมจากเนื้อหาที่มี
ในหนังสือเรียน



- แนวการวัดและประเมินผล
ู
แนวทางการวัดและประเมินผลท่สอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนร ซงประเมนทงดานความร ู ้
ั
ี
่
ึ
ิ
้
้
้
์
์
ทักษะกระบวนทางการวิทยาศาสตร ทักษะเเห่งศตวรรษท 21 ประเมินจิตวิทยาศาสตร์ของ
่
ี
ั
่
ี
นกเรยนทควรเกิดขึ้นหลังจากได้เรียนรู้ในเเต่ละหัวข้อ ผลที่ได้จากการประเมินจะช่วยให้ครู
ี
ทราบถึงความสำาเร็จของการจัดการเรียนรู้ รวมทั้งใช้เป็นแนวทางในการปรับปรุงและพัฒนา
การเรียนรู้ให้เหมาะสมกับนักเรียน
เครื่องมือวัดและประเมินผลมีอยู่หลายรูปแบบ เช่น แบบทดสอบรูปแบบต่าง ๆ
แบบประเมินทักษะ แบบประเมินคุณลักษณะด้านจิตวิทยาศาสตร์ ซึ่งครูอาจเรียกใช้เครื่องมือ
สำาหรับการวัดและประเมินผลจากเครื่องมือมาตรฐานที่มีผู้พัฒนาไว้ ดัดเเปลงจากเครื่องมือ
ที่ผู้อื่นทำาไว้เเล้ว หรือสร้างเครื่องมือใหม่ขึ้นเอง ตัวอย่างเครื่องมือวัดและประเมินผล ดังภาคผนวก
- แนวคำาตอบคำาถามตรวจสอบความเข้าใจ เเละเฉลยเบบฝึกหัด
แนวคำาตอบของคำาถามตรวจสอบความเข้าใจ และเฉลยแบบฝึกหัดท้ายหัวข้อ ทั้งนี้ครูควรใช้
ู
คาถามตรวจสอบความเข้าใจเรียนเพ่อตรวจสอบความร้ความเข้าใจของนักเรียนก่อนเร่ม
ื
ำ
ิ
ื
ื
ื
เน้อหาใหม่เพ่อให้สามารถปรับการการจัดการเรียนร้ให้เหมาะสมต่อไป และให้แบบฝึกหัดเพ่อ
ู
ฝึกฝนทักษะการแก้ปัญหาและทักษะอื่น ๆ
- เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบท
ประกอบด้วยแนวคำาตอบของคำาถามท้ายบทเรียนในหนังสือเรียน รวมทั้งเฉลยปัญหาและ
เฉลยปัญหาท้าทาย ซึ่งครูควรใช้คำาถามและปัญหาในแบบฝึกหัดท้ายบทในการตรวจสอบว่า

หลังจากที่นักเรียนเรียนจบบทเรียนแล้ว นักเรียนยังขาดความรู้ความเข้าใจในเรื่องใดเพื่อให้
สามารถวางแผนการทบทวนหรือเน้นย้ำาเนื้อหาให้กับนักเรียนก่อนการทดสอบได้ ส่วนปัญหา
ท้าทาย เป็นปัญหาสำาหรับนักเรียนที่มีศักยภาพสูง และต้องการโจทย์ท้าทายเพิ่มเติม

สารบัญ บทที่ 15


บทที่ เนื้อหา หน้า
15 แม่เหล็กและไฟฟ้า 1


ผลการเรียนรู้

การวิเคราะห์ผลการเรียนรู้
7
ผังมโนทัศน์ แม่เหล็กและไฟฟ้า 1
สรุปแนวความคิดสำาคัญ 8
เวลาที่ใช้ 11

ความรู้ก่อนเรียน 11
15.1 สนามแม่เหล็ก 12
15.1.1 เส้นสนามแม่เหล็ก 13
15.1.2 ฟลักซ์แม่เหล็ก 16

15.1.3 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวด 17
ตัวนำา
15.2 แรงแม่เหล็ก 30
15.2.1 แรงแม่เหล็กกระทำาต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า 31

15.2.2 แรงแม่เหล็กกระทำาต่อลวดตัวนำาที่มีกระแส 37
ไฟฟ้าผ่าน
15.2.3 แรงระหว่างลวดตัวนำาที่มีกระแสไฟฟ้า 41
15.3 โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทำาต่อขดลวดที่มีกระแส 53

ไฟฟ้าผ่าน เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็ก
15.3.1 โมเมนต์ของแรงคู่ควบ 53
15.3.2 แกลแวนอมิเตอร์ 55
15.3.3 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 58

15.4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำาและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา 65
15.4.1 กฎการเหนี่ยวนำาของฟาราเดย์ 66
15.4.2 เครื่องกำาเนิดไฟฟ้า 71
15.4.3 การประยุกต์ใช้หลักการอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา 78

15.5 ไฟฟ้ากระแสสลับ 83
15.5.1 ค่ายังผลของความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้า 84
ของไฟฟ้ากระแสสลับ

สารบัญ บทที่ 15-16


บทที่ เนื้อหา หน้า


15.5.2 การผลิตและการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ 87
เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบทที่ 15 95

16 ความร้อนและแก๊ส 135


ผลการเรียนรู้
135
การวิเคราะห์ผลการเรียนรู้
ผังมโนทัศน์ ความร้อนและแก๊ส 139
สรุปแนวความคิดสำาคัญ 140
เวลาที่ใช้ 142

ความรู้ก่อนเรียน 142
16.1 ความร้อน 143
16.1.1 อุณหภูมิ 143
16.1.2 ความจุความร้อนและความร้อนจำาเพาะ 150

16.1.3 ความร้อนแฝง 151
16.1.4 การถ่ายโอนความร้อนและสมดุลความร้อน 153
16.2 แก๊สอุดมคติ 158
16.2.1 แบบจำาลองแก๊สอุดมคติ 159

16.2.2 กฎของแก๊สอุดมคติ 159
16.3 ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส 162
16.3.1 ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอัตราเร็ว 163
อาร์เอ็มเอสของโมเลกุลของแก๊ส

16.3.2 ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานจลน์เฉลี่ยของ 164
แก๊สกับอุณหภูมิ
16.3.3 ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วอาร์เอ็มเอส 165
ของโมเลกุลของแก๊สกับอุณหภูมิ

16.4 กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ 168
16.4.1 พลังงานภายในระบบ 169
๊
16.4.2 งานที่ทำาโดยแกส 169
16.4.3 กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ 170

สารบัญ บทที่ 16-17


บทที่
เนื้อหา
หน้า
บทที่ เนื้อหา หน้า
16.4.4 การประยุกต์ของอุณหพลศาสตร์ 172
เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบทที่ 16 177

17 ของแข็งและของไหล 217



ผลการเรียนรู้
การวิเคราะห์ผลการเรียนรู้
223
ผังมโนทัศน์ ของแข็งและของไหล 217
สรุปแนวความคิดสำาคัญ 224
เวลาที่ใช้ 226
ความรู้ก่อนเรียน 226
17.1 ของแข็งและสภาพยืดหยุ่นของของแข็ง 227

17.1.1 สภาพยืดหยุ่นของของแข็ง 227
17.1.2 ความเค้น ความเครียดของของแข็ง 229
17.1.3 มอดุลัสของยัง 231
17.1.4 การประยุกต์ใช้สภาพยืดหยุ่นในชีวิตประจำาวัน 235

17.2 ความตึงผิวและความหนืดของของเหลว 238
17.2.1 ความตึงผิวของของเหลว 238
17.2.2 ความหนืดของของเหลว 245
17.3 ของไหลสถิต 250

17.3.1 ความดันในของไหล 250
17.3.2 อุปกรณ์ที่ใช้วัดความดัน 257
17.3.3 แรงพยุงจากของไหล 259
17.4 พลศาสตร์ของของไหล 264

17.4.1 ของไหลอุดมคติ 264
17.4.2 สมการความต่อเนื่อง 265
17.4.3 สมการแบร์นูลี 265
เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบทที่ 17 269

สารบัญ ภาคผนวก


บทที่ เนื้อหา หน้า

ภาคผนวก ตัวอย่างเครื่องมือวัดและประเมินผล 293

แบบทดสอบ 294

แบบประเมินทักษะ 298
แบบประเมินคุณลักษณะด้านจิตวิทยาศาสตร์ 301
การประเมินการนำาเสนอผลงาน 304
บรรณานุกรม 306
คณะกรรมการจัดทำาคู่มือครู 307

PB บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 1
15



บทที่ แม่เหล็กและไฟฟ้า







ipst.me/11451


ผลการเรียนรู้



ี
ำ
ำ
1. สังเกตและอธิบายเส้นสนามแม่เหล็ก อธิบายและคานวณฟลักซ์แม่เหล็กในบริเวณท่กาหนด
ำ
รวมท้งสังเกต และอธิบายสนามแม่เหล็กท่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนาเส้นตรง และ
ั
ี
โซเลนอยด์
ำ
ำ
ี
ี
2. อธิบายและคานวณแรงแม่เหล็กท่กระทาต่ออนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าเคล่อนท่ในสนามแม่เหล็ก
ื
ี
ี
ี
ำ
แรงแม่เหล็กท่กระทาต่อเส้นลวดท่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและวางในสนามแม่เหล็ก รัศมีความโค้งของ
ื
ี
ั
ั
ื
ี
ื
การเคล่อนท่เม่อประจุเคล่อนท่ต้งฉากกับสนามแม่เหล็ก รวมท้งอธิบายแรงระหว่างเส้นลวด
ตัวนำาคู่ขนานที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน
ั
ำ
ำ
3. อธิบายหลักการทางานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง รวมท้งคานวณ
ปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง
์
4. สังเกตและอธิบายการเกิดอีเอ็มเอฟเหน่ยวนา กฎการเหน่ยวนาของฟาราเดย และคานวณ
ำ
ี
ี
ำ
ำ
ำ
ำ
ี
ี
ั
ปริมาณต่าง ๆ ท่เก่ยวข้อง รวมท้งนาความร้เร่องอีเอ็มเอฟเหน่ยวนาไปอธิบายการทางานของ
ำ
ู
ี
ื
เครื่องใช้ไฟฟ้า
5. อธิบายและคำานวณความต่างศักย์อาร์เอ็มเอส และกระแสไฟฟ้าอาร์เอ็มเอส
6. อธิบายหลักการทางานและประโยชน์ของเคร่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส การแปลง
ำ
ื
ำ
อีเอ็มเอฟของหม้อแปลง และคำานวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

2 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 3




การวิเคราะห์ผลการเรียนรู้



ผลการเรียนรู้
1. สังเกตและอธิบายเส้นสนามแม่เหล็ก อธิบายและคานวณฟลักซ์แม่เหล็กในบริเวณท่กาหนดรวม
ำ
ี
ำ
ท้งสังเกต และอธิบายสนามแม่เหล็กท่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนาเส้นตรง และโซเลนอยด ์
ำ
ี
ั
จุดประสงค์การเรียนรู้
1. สังเกตและอธิบายสนามแม่เหล็กและเส้นสนามแม่เหล็ก
2. อธิบายและคำานวณฟลักซ์แม่เหล็กในบริเวณที่กำาหนด รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง

ื
ำ
ำ
3. สังเกตและอธิบายสนามแม่เหล็กของลวดตัวนาเส้นตรง ลวดตัวนาวงกลม และโซเลนอยด์เม่อ
มีกระแสไฟฟ้าผ่าน
ทักษะกระบวนการทาง ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์

วิทยาศาสตร์
1. การสังเกต (การวางตัวของ 1. การสื่อสารสารสนเทศและ -

เข็มทิศและผงเหล็ก) การร้เท่าทันส่อ (การอภิปราย
ื
ู
ำ
2. การใช้จานวน (คานวณฟลักซ ์ ร่วมกันและการนำาเสนอผล)
ำ
แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก) 2. ความร่วมมือการทางานเป็น
ำ
ทีมและภาวะผู้นำา



ผลการเรียนรู้
ี
ำ
ื
ี
2. อธิบายและคานวณแรงแม่เหล็กท่กระทาต่ออนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าเคล่อนท่ในสนามแม่เหล็ก
ำ
ี
ี
แรงแม่เหล็กท่กระทาต่อเส้นลวดท่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและวางในสนามแม่เหล็ก รัศมีความโค้งของ
ี
ำ
ำ
ั
ื
ื
ี
การเคล่อนท่เม่อประจุเคล่อนท่ต้งฉากกับสนามแม่เหล็ก รวมท้งอธิบายแรงระหว่างเส้นลวดตัวนา
ื
ี
ั
คู่ขนานที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน
จุดประสงค์การเรียนรู้
่
1. อธบายและคานวณแรงแมเหลกทกระทาตออนภาคทมประจไฟฟาเคลอนทในสนามแมเหลก
ิ
ื
่
่
ี
ี
็
้
ุ
ำ
่
่
่
ำ
ุ
่
็
ี
ี
รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

2 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 3





ั
2. อธิบายและคานวณรัศมีความโค้งของอนุภาคมีประจุไฟฟ้าเคล่อนท่ต้งฉากกับสนามแม่เหล็ก
ี
ำ
ื
รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง
ำ
ี
ำ
ี
ำ
3. อธิบายและคานวณแรงแม่เหล็กท่กระทาต่อเส้นลวดตัวนาท่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน และ
วางในสนามแม่เหล็ก รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง
4. อธิบายแรงระหว่างลวดคู่ขนานที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน
ทักษะกระบวนการทาง ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์

ำ
1. การตีความหมายข้อมูลและ 1. ความร่วมมือ การทางานเป็น 1. ความอยากรู้อยากเห็น
การลงข้อสรุป (แรงแม่เหล็ก ทีมและภาวะผู้นำา 2. ความรอบคอบ

ี
ำ
ท่กระทากับอนุภาคท่มีประจ ุ
ี
ี
ไฟฟ้าและเส้นลวดตัวนาท่ม ี
ำ
กระแสไฟฟ้าผ่าน)
2. การใช้จานวน (แรงแม่เหล็ก
ำ
ื
ี
และแนวการเคล่อนท่ของ
อนุภาคภายใต้สนามแม่เหล็ก)


ผลการเรียนรู้

ั
ำ
ำ
3. อธิบายหลักการทางานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง รวมท้งคานวณปริมาณ
ต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง

จุดประสงค์การเรียนรู้
ั
ี
1. อธบายและคานวณโมเมนตของแรงคควบกระทาตอขดลวดตวนาทมกระแสไฟฟ้าผาน
่
ี
ำ
่
์
ำ
ู
่
ำ
่
ิ
และวางในสนามแม่เหล็ก รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง
ำ
ำ
์
2. อธิบายหลักการทางานของแกลแวนอมิเตอร มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง และคานวณ
ปริมาณที่เกี่ยวข้อง
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

4 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 5





ทักษะกระบวนการทาง ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์

ื
ำ
1. การใช้จานวน (โมเมนต์ของ 1. การส่อสารสารสนเทศและ 1. ความอยากรู้อยากเห็น
ู
ิ
แรงคู่ควบ) การร้เท่าทันส่อ (การอภปราย 2. ความรอบคอบ
ื
ร่วมกันและนำาเสนอผล มี
การอ้างอิงแหล่งท่มาและ
ี
เปรียบเทียบความถูกต้อง
ของข้อมูลจากแหล่งข้อมูล

ี
ท่หลากหลายได้อย่าง
สมเหตุสมผล)
ำ
2. ความร่วมมือการทางาน
เป็นทีมและภาวะผู้นำา





ผลการเรียนรู้
4. สังเกตและอธิบายการเกิดอีเอ็มเอฟเหน่ยวนา กฎการเหน่ยวนาของฟาราเดย และคานวณ
ำ
ี
ำ
ี
ำ
์
ำ
ี
ื
ำ
ี
ี
ู
ำ
ปริมาณต่าง ๆ ท่เก่ยวข้อง รวมท้งนาความร้เร่องอีเอ็มเอฟเหน่ยวนาไปอธิบายการทางานของ
ั
เครื่องใช้ไฟฟ้า
จุดประสงค์การเรียนรู้
1. สังเกตและอธิบายการเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา โดยใช้กฎของฟาราเดย์
2. อธิบายและหาทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำา โดยใช้กฎของเลนซ์
3. อธิบายการทำางานของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้า โดยใช้ความรู้เกี่ยวกับอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา
4. อธิบายการทำางานของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ โดยใช้ความรู้เกี่ยวกับอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา














สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

4 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 5





ทักษะกระบวนการทาง ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์

้
ื
ิ
ำ
1. การใชจานวน (ปรมาณต่างๆ 1. การส่อสารสารสนเทศและ 1. ความอยากรู้อยากเห็น
ที่เกี่ยวข้องกับอีเอ็มเอฟ การร้เท่าทันส่อ (การอภปราย 2. ความรอบคอบ
ิ
ื
ู
เหนี่ยวนำา) ร่วมกันและนำาเสนอผล มี
ี
การอ้างอิงแหล่งท่มาและ
เปรียบเทียบความถูกต้อง
ของข้อมูลจากแหล่งข้อมูล
ท่หลากหลายได้อย่าง
ี
สมเหตุสมผล)
ำ
2. ความร่วมมือการทางาน
เป็นทีมและภาวะผู้นำา





ผลการเรียนรู้
5. อธิบายและคำานวณความต่างศักย์อาร์เอ็มเอส และกระแสไฟฟ้าอาร์เอ็มเอส



จุดประสงค์การเรียนรู้
1. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย กระแสไฟฟ้ากับเวลา ในรูปของฟังก์ชันแบบไซน ์
์
ของไฟฟ้ากระแสสลับ
2. อธิบายและคำานวณความต่างศักย์อาร์เอ็มเอสและกระแสไฟฟ้าอาร์เอ็ม


ทักษะกระบวนการทาง ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์

ำ
1. การใช้จานวน (ความต่างศักย ์ 1. ความร่วมมือการทางาน -
ำ
อาร์เอ็มเอส และกระแสไฟฟ้า เป็นทีมและภาวะผู้นำา
อาร์เอ็มเอส)











สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

6 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 7






ผลการเรียนรู้
6. อธิบายหลักการทางานและประโยชน์ของเคร่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส การแปลง
ำ
ำ
ื
อีเอ็มเอฟของหม้อแปลง และคำานวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง

จุดประสงค์การเรียนรู้
ำ
ื
ำ
1. อธิบายหลักการทางานของเคร่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส และการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ
ไปตามบ้านเรือน
2. อธิบายหลักการทำางานของหม้อแปลง และคำานวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง

ทักษะกระบวนการทาง ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์

วิทยาศาสตร์

ื
1. การใชจานวน (ปรมาณต่างๆ 1. การส่อสารสารสนเทศและ 1. ความอยากรู้อยากเห็น
ิ
ำ
้
ี
ี
ู
ื
ท่เก่ยวข้องกับหม้อแปลง การร้เท่าทันส่อ (การอภปราย 2. ความรอบคอบ
ิ
ไฟฟ้า) ร่วมกันและนำาเสนอผล มี
ี
การอ้างอิงแหล่งท่มาและ
เปรียบเทียบความถูกต้อง
ของข้อมูลจากแหล่งข้อมูล
ท่หลากหลายได้อย่าง
ี
สมเหตุสมผล)
ำ
2. ความร่วมมือการทางาน
เป็นทีมและภาวะผู้นำา























สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

6 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 7



ผังมโนทัศน์ แม่เหล็กและไฟฟ้า

แม เหล็ก
ขั้วแม เหล็ก
สารแม เหล็กและเข็มทิศ เกี่ยวข องกับ
สนามแม เหล็ก


นําไปสู นําไปสังเกตและอธิบาย
เส นสนามแม เหล็ก แรงแม เหล็ก

นําไปอธิบาย
ฟลักซ แม เหล็กและ
ขนาดของสนามแม เหล็ก แรงแม เหล็กกระทําต อ

นําไปอธิบาย อนุภาคที่มีประจุไฟฟา
นําไปสังเกต
และอธิบาย แรงแม เหล็กกระทําต อ นําไปอธิบาย
ตัวนําที่มีกระแสไฟฟา และคํานวณ
สนามแม เหล็กจากกระแสไฟฟา
ผ านลวดตัวนําและการหาทิศทาง รัศมีความโค งของการ
ของสนามแม เหล็ก เคลื่อนที่ของอนุภาค
นําไปอธิบาย นําไปอธิบาย ที่มีประจุไฟฟา
และคํานวณ
การเปลี่ยนแปลงฟลักซ แรงระหว างลวดตัวนํา
แม เหล็กนําไปสู ขนานที่มีกระแสไฟฟา โมเมนต ของแรงคู ควบกระทํา

ต อขดลวดที่มีกระแสไฟฟา
กฎการเหนี่ยวนํา และอยู ในสนามแม เหล็ก
ของฟาราเดย กฎของเลนซ
นําไปอธิบายและคํานวณ
นําไปหา นําไปหา ปริมาณเกี่ยวกับ

อีเอ็มเอฟ แกลแวนอมิเตอร มอเตอร ไฟฟากระแสตรง
เหนี่ยวนํา
ทิศทางของกระแสไฟฟา
เหนี่ยวนํา

อธิบาย
เครื่องกําเนิดไฟฟา ไฟฟากระแสสลับ ค าอาร เอมเอสของกระแสไฟฟา
และความต างศักย
อธิบาย
ไฟฟากระแสตรง และคํานวณ อธิบาย
อธิบาย อธิบาย และคํานวณ
การใช หลักการอีเอ็มเอฟ
เหนี่ยวนําของอุปกรณ ไฟฟา การผลิตและการส งไฟฟา การแปลงอีเอ็มเอฟ
กระแสสลับ และหม อแปลง



สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

8 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 9




สรุปแนวความคิดสำาคัญ
ื
เม่อแขวนแท่งแม่เหล็กให้หมุนได้อย่างอิสระในแนวราบ แท่งแม่เหล็กจะวางตัวในแนวเหนือ-ใต้เสมอ
ี
ี
ั
ี
ี
ั
้
โดยปลายท่ช้ไปทางทิศเหนือเรียกว่าข้วเหนือ และปลายท่ช้ไปทางทิศใต้เรียกว่าข้วใต แท่งแม่เหล็กจะม ี
ขั้วเหนือและขั้วใต้เสมอ เมื่อนำาขั้วแม่เหล็กเข้าใกล้กัน ขั้วเหมือนกันจะผลักกัน ขั้วต่างกันจะดึงดูดกัน
สารที่ถูกแม่เหล็กดึงดูดได้เช่น เหล็ก นิกเกิล เรียกว่า สารแม่เหล็ก บริเวณที่มีแรงจากแท่งแม่เหล็ก
กระทำากับสารแม่เหล็กหรือเข็มทิศ เรียกว่าเป็นบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก และเรียกเส้นที่แสดงการเรียงตัว
็
ี
ื
ิ
ึ
่
่
้
่
ิ
ของผงเหล็ก หรอแนวการวางตัวของเขมทศในสนามแมเหล็กวา เสนสนามแม่เหล็ก ซงจะมทศทางออกจาก
ั
ี
ั
ู
ข้วเหนือเข้าส่ข้วใต้ของแท่งแม่เหล็กโดยไม่ตัดกัน บริเวณท่มีเส้นสนามแม่เหล็กหนาแน่น แสดงว่าเป็นบริเวณ
ที่สนามแม่เหล็กมีค่ามาก
ี
ำ
ี
ี
ฟลักซ์แม่เหล็ก คือจานวนเส้นสนามแม่เหล็กท่ผ่านพ้นท่ท่พิจารณา อัตราส่วนระหว่างฟลักซ์แม่เหล็ก
ื
φ
ต่อพื้นที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก คือขนาดของสนามแม่เหล็ก เขียนแทนได้ด้วยสมการ B
A
ื
เม่อกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนาเส้นตรง จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบลวดตัวนา หาทิศทางของ
ำ
ำ
ำ
ิ
ั
สนามแม่เหล็กได้โดย ใช้น้วหัวแม่มือของมือขวาช้ไปตามทิศทางของกระแสไฟฟ้า จากน้นกามือขวารอบ
ี
ลวดตัวนำาเส้นตรง ทิศทางการวนของนิ้วทั้งสี่จะแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก
์
ื
ี
เม่อกระแสไฟฟ้าผ่านโซเลนอยด หรือลวดตัวนาวงกลม จะเกิดสนามแม่เหล็กท่มีลักษณะคล้ายกับ
ำ
สนามแม่เหล็กของแท่งแม่เหล็ก หาทิศทางของสนามแม่เหล็กภายในโซเลนอยด์ได้โดยใช้มือขวา วนนิ้วทั้ง
สี่ไปตามทิศทางของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำา นิ้วหัวแม่มือจะชี้ทิศทางของสนามแม่เหล็ก
เมื่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า +q เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v ทำามุม θ กับสนามแม่เหล็ก B จะมีขนาด
ำ
ของแรงแม่เหล็กกระทาต่ออนุภาค ตามสมการ F = qvBsinθ ทิศทางของแรงแม่เหล็ก หาได้โดยใช้มือขวา
ี
ี
ี
ั
ช้น้วท้งส่ไปตามทิศทางของความเร็ว แล้ววนน้วท้งส่ไปหาทิศทางสนามแม่เหล็กน้วหัวแม่มือจะช้ทิศทาง
ี
ิ
ิ
ั
ิ
ของแรงแม่เหล็กซึ่งตั้งฉากกับความเร็วและสนามแม่เหล็ก หากเป็นประจุลบแรง ที่กระทำาต่อประจุลบจะมี
ี
ู
ี
ื
ทิศทางตรงข้ามกับทิศทางของน้วหัวแม่มือ กรณีท่อนุภาคเคล่อนท่อย่ในสนามแม่เหล็กโดยทิศทางความเร็ว
ิ
ของอนุภาคตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก อนุภาคจะเคลื่อนที่แบบวงกลมในสนามแม่เหล็ก โดยมีรัศมีความโค้ง
ของการเคลื่อนที่ r ตามสมการ r mv
qB
ลวดตัวนำาเส้นตรงมีกระแสไฟฟ้าผ่าน I วางทำามุม θ กับสนามแม่เหล็ก B โดยมีความยาวของลวด
ำ
ำ
ู
ตัวนา L ท่อย่ในสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงกระทากับลวดตัวนาด้วยขนาด F = ILBsinθ หาทิศทางของแรง
ำ
ี
ิ
ิ
ั
โดยใช้มือขวา ช้น้วท้งส่ไปตามทิศทางของกระแสไฟฟ้า แล้ววนน้วท้งส่ไปหาทิศทางสนามแม่เหล็ก น้วหัวแม่มือ
ี
ั
ี
ี
ิ
จะชี้ทิศทางของแรงซึ่งตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กและกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำา
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

8 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 9




ำ
ั
ำ
ำ
ื
ลวดตัวนาสองเส้นวางขนานกัน จะมีแรงกระทาระหว่างลวดตัวนาท้งสองเม่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน โดย
ั
ดึงดูดกันถ้ากระแสไฟฟ้าในลวดตัวนาท้งสองมีทิศทางเดียวกัน แต่ผลักกัน ถ้ากระแสไฟฟ้าในลวดตัวนาท้งสอง
ำ
ำ
ั
มีทิศทางตรงข้ามกัน
เมื่อนำาขดลวดตัวนำาจำานวน N รอบ ซึ่งมีพื้นที่หน้าตัด A วางในสนามแม่เหล็ก และมีกระแสไฟฟ้า
I ผ่าน โดยระนาบของขดลวดทำามุม θ กับสนามแม่เหล็ก B จะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทำาต่อขดลวด
มีขนาดเป็น M = NIABcosθ
แกลแวนอมิเตอร์เป็นเครื่องวัดทางไฟฟ้า ประกอบด้วยขดลวดสี่เหลี่ยมที่ติดเข็มชี้และหมุนได้คล่อง
อย่ในสนามแม่เหล็ก เม่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน ขดลวดจะหมุนพร้อมกับเข็มช้เบนไป และมอเตอร์ไฟฟ้า
ู
ื
ี
ู
ี
ื
ึ
กระแสตรงเป็นเคร่องมือเปล่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ประกอบด้วยขดลวดพันอย่กับแกนซ่ง
ื
หมุนได้คล่อง และอย่ในสนามแม่เหล็กเม่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน ขดลวดจะหมุนต่อเน่องรอบแกน การทางาน
ำ
ื
ู
ู
แกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้าใช้หลักโมเมนต์แรงค่ควบของขดลวดท่อย่ในสนามแม่เหล็ก และม ี
ู
ี
กระแสไฟฟ้าผ่าน ∆ φ
−
B
เมื่อมีฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลง Δφ ตัดขดลวดตัวนำา จะเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา ε ในขดลวด
t ∆
B
ี
ตัวนาน้น เท่ากับอัตราการเปล่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กท่ผ่านขดลวดตัวนาน้น เม่อเทียบกับเวลา อธิบาย
ื
ำ
ั
ั
ี
ำ
∆ φ
ได้โดยกฎการเหน่ยวนาของฟาราเดย เขียนแทนด้วยสมการ ε − B เคร่องหมายลบหมายถึง
ื
์
ี
ำ
t ∆
ี
ำ
ำ
ำ
ี
ี
ำ
อีเอ็มเอฟเหน่ยวนาในขดลวดจะทาให้เกิดกระแสเหน่ยวนาในทิศทางท่จะทาให้เกิดสนามแม่เหล็กใหม ่
ขึ้นมาต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่มาเหนี่ยวนำาและตัดผ่านขดลวดนั้นตามกฎของเลนส์
ี
ื
ำ
ู
เคร่องกาเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์เปล่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าประกอบด้วย ขดลวดพันอย่บน
ี
ั
ู
แกนท่หมุนได้คล่องอย่ในสนามแม่เหล็ก ปลายขดลวดท้งสองต่ออย่กับวงแหวนซ่งสัมผัสกับแปรงสัมผัส
ึ
ู
ื
ี
เม่อหมุนขดลวด จะทาให้ฟลักซ์แม่เหล็กท่ผ่านขดลวดมีการเปล่ยนแปลง เกิดอีเอ็มเอฟเหน่ยวนาในขดลวด
ี
ำ
ี
ำ
ี
ำ
ำ
ื
และเกิดกระแสไฟฟ้าเหน่ยวนาเม่อต่อแปรงกับอุปกรณ์ภายนอก จะเป็นเคร่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
ื
เมื่อใช้วงแหวนผ่าซีก และเป็นเครื่องกำาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเมื่อใช้วงแหวนแยก
∆ φ ∆ φ
B
−
ี ์ −ε sin(ωt) B
t ∆ t ∆
อีเอ็มเอฟไฟฟ้ากระแสสลับเปล่ยนค่าตามเวลาในรูปของฟังก์ชันแบบไซน ตามสมการ ε(t) = 0
ื
ี
เม่อต่ออีเอ็มเอฟกับตัวต้านทาน กระแสไฟฟ้าของไฟฟ้ากระแสสลับ i ท่ผ่านตัวต้านทานและ
ความต่างศักย์ v ระหว่างปลายตัวต้านทานที่เวลา t ใด ๆ เป็นไปตามสมการ
i = I sin(ωt) และ v = V sin(ωt)
0
0
้
้
่
การระบคากระแสไฟฟาหรอความตางศกยของไฟฟากระแสสลบเปนคาคงตว ใชการเทยบคากบ
่
ุ
ั
ี
ั
ั
่
่
์
ั
็
้
ื
ำ
ี
ึ
์
ี
ไฟฟ้ากระแสตรงท่ให้กาลังไฟฟ้าท่เท่ากันแก่ตัวต้านทาน ซ่งเรียกว่า ค่ายังผล หรือ ค่ามิเตอร ค่าดังกล่าวเป็น
ค่าเฉลี่ยแบบรากที่สองของกำาลังสองเฉลี่ย หรือค่าอาร์เอ็มเอส โดย
I V
I 0 และ V 0
rms
2 rms 2
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

10 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 11




เครื่องกำาเนิดไฟฟ้า 3 เฟส ประกอบด้วยขดลวด 3 ชุด แต่ละชุดวางทำามุม 120 องศา ซึ่งกันและกัน
็
่
ี
ิ
ื
่
่
ุ
่
ี
ำ
ั
้
็
่
ั
เมอหมนแทงแมเหลก จะเกดอเอมเอฟไฟฟากระแสสลบจากขดลวดแตละชุด มเฟสตางกน 120 องศา ทาให ้
ื
ำ
ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่าเคร่องกาเนิดไฟฟ้า 1 เฟส เม่อใช้พลังงานในการผลิตเท่ากัน และการส่ง
ื
ำ
ำ
กาลังไฟฟ้าจะถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ทาให้ใช้จานวนสายไฟฟ้าลดลงเม่อเทียบกับการส่งไฟฟ้า 1 เฟส
ำ
ื
3 ชุด ทำาให้การผลิตและการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส มีประสิทธิภาพมากกว่าไฟฟ้า 1 เฟส
ู
ั
การส่งไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าไปยังผ้ใช้น้น จะเกิดการสูญเสียกาลังไฟฟ้าในสายไฟฟ้า เพ่อลดการสูญเสีย
ื
ำ
ดังกล่าว จึงต้องลดกระแสไฟฟ้าที่ส่ง โดยการเพิ่มความต่างศักย์หรืออีเอ็มเอฟให้สูงขึ้นก่อนทำาการส่งไฟฟ้า
แล้วจึงลดความต่างศักย์ให้ต่ำาลงจนเหมาะกับการใช้งาน โดยใช้หม้อแปลง
หม้อแปลงประกอบด้วยขดลวด 2 ชุด พันอย่บนแกนเหล็กเดียวกัน โดยขดลวดท่ใช้ต่อกับแหล่งกาเนิด
ู
ำ
ี
ไฟฟ้าเรียกว่า ขดลวดปฐมภูมิและขดลวดที่ใช้ต่อกับเครื่องใช้ไฟฟ้า เรียกว่าขดลวดทุติยภูมิ เมื่อต่อขดลวด
φ
∆
ปฐมภูมิกับไฟฟ้ากระแสสลับเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา ε ในขดลวดปฐมภูมิ จะเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา ε 2 − ∆ φ
B
−
B
t ∆
1
t ∆
ในขดลวดทุติยภูมิ ซึ่งสัมพันธ์กับจำานวนรอบของขดลวดปฐมภูมิ N และทุติยภูมิ N ตามสมการ
2
1
ε 2 N 2
ε N
∆ φ 1 ∆ φ 1 ∆ φ ∆ φ
−
B
B
B
−
−
−
หาก N > N จะได้ ε > ε เรียกหม้อแปลงขึ้น และถ้า N < N จะได้ ε < ε เรียก t ∆ B
1
t ∆
1
2
1
2
t ∆
2
2
t ∆
1
หม้อแปลงลง
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

10 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 11




เวลาที่ใช้


บทนี้ควรใช้เวลาสอนประมาณ 28 ชั่วโมง


15.1 สนามแม่เหล็ก 6 ชั่วโมง
15.2 แรงแม่เหล็ก 6 ชั่วโมง

15.3 โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทำาต่อขดลวด 4 ชั่วโมง
ที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็ก
15.4 กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำาและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำา 6 ชั่วโมง
15.5 ไฟฟ้ากระแสสลับ 6 ชั่วโมง






ความรู้ก่อนเรียน


ปริมาณเวกเตอร์ การเคลื่อนที่แบบวงกลม โมเมนต์ของแรง ประจุไฟฟ้า สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า
อีเอ็มเอฟ กระแสไฟฟ้า



ู
ำ
ี
ั
ำ
่
ี
ำ
ครูนาเข้าส่บทท 15 โดยใช้รูปนาบทหรือคลิปวีดีโอเก่ยวกับออโรรา แล้วต้งคาถามว่าเป็นปรากฏการณ ์
ึ
ี
ั
ำ
ึ
ท่เกิดข้นบริเวณใด และทาไมจึงเกิดข้นท่บริเวณน้น เปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ
ี
ี
้
ำ
ำ
โดยไม่คาดหวังคาตอบท่ถูกต้อง นอกจากน อาจสาธิตเคร่องกาเนิดไฟฟ้าจาลอง ให้นักเรียนสังเกตว่า
ื
ี
ำ
ื
ำ
ำ
์
ื
การทาให้เกิดพลังงานไฟฟ้าต้องมีองค์ประกอบอะไรบ้าง หรือใช้คลิปโทรทัศน เร่องเคร่องกาเนิดไฟฟ้า
อย่างง่ายจากอินเตอร์เน็ต ให้นักเรียนแต่ละกล่มสรุป จากน้นให้นักเรียนคิดต่อไปว่า หากขาดอุปกรณ์อย่างใด
ั
ุ
ึ
อย่างหน่งจะเป็นอย่างไร เปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคาตอบท่ถูกต้อง
ำ
ี
ี
ครูช้แจงคาถามสาคัญท่นักเรียนจะต้องตอบได้หลังจากเรียนร้บทท 15 และหัวข้อต่าง ๆ ท่จะได้เรียนร ้ ู
ำ
ี
ำ
ี
ี
่
ู
ในบทนี้
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

12 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 13




15.1 สนามแม่เหล็ก
จุดประสงค์การเรียนรู้

1. สังเกตและอธิบายสนามแม่เหล็กและเส้นสนามแม่เหล็ก
2. อธิบายและคำานวณฟลักซ์แม่เหล็กในบริเวณที่กำาหนด รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง
ำ
ำ
3. สังเกตและอธิบายสนามแม่เหล็กของลวดตัวนาเส้นตรง ลวดตัวนาวงกลม และโซเลนอยด ์
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน
สิ่งที่ครูต้องเตรียมล่วงหน้า

กรณีครูสาธิตกิจกรรมวัตถุใดเป็นแท่งแม่เหล็ก
1. แท่งแม่เหล็ก 2 แท่ง (ไม่ระบุขั้ว) แท่งเหล็ก แท่งอะลูมิเนียม รูปทรงเหมือนกัน
2. เข็มทิศ

แนวการจัดการเรียนรู้
ำ
ื
ี
ู
ครูนาเข้าส่หัวข้อ 15.1 โดยครูยกสถานการณ์หรือใช้ส่อท่แสดงถึงการประยุกต์ใช้ประโยชน์จาก
แม่เหล็ก เช่น เครื่องคัดแยกเศษเหล็ก ไขควงที่สามารถดูดสกรู เข็มทิศ จากนั้นให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน
จนสรุปได้ว่า แม่เหล็กสามารถดึงดูดเหล็กได้ และประยุกต์ใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย
์
ำ
ื
ี
ครูออกแบบกิจกรรมหรือยกสถานการณ เช่น ทาเคร่องหมายท่ปลายแท่งแม่เหล็กแล้วแขวน
ื
ั
แท่งแม่เหล็กด้วยเส้นด้าย โดยให้แท่งเหล็กวางตัวในแนวราบโดยสามารถเคล่อนตัวได้อย่างอิสระ จากน้นให ้
นักเรียนผลักให้แท่งแม่เหล็กเบนไปจากแนวเดิมที่ตำาแหน่งต่าง ๆ แล้วปล่อย จากนั้นสังเกตการวางตัวของ
ื
แท่งแม่เหล็กเม่อหยุดน่งเทียบกับแนวการวางตัวของเข็มทิศ ทาซา 2 – 3 คร้ง แล้วนาอภิปรายจนสรุปได้ว่า
ำ
้
ิ
ำ
ำ
ั
ิ
ื
แท่งแม่เหล็กท่วางตัวในแนวราบและหมุนได้อย่างอิสระ เม่อหยุดน่งจะวางตัวในแนวทิศเหนือใต้เสมอ
ี
ี
ำ
้
และปลายท่ช้ไปทางทิศเหนือ เรียกว่า ข้วเหนือ ปลายท่ช้ไปทางทิศใต เรียกว่า ข้วใต ท้งน้ระหว่างทากิจกรรม
ั
ั
้
ี
ี
ี
ั
ี
ควรวางเข็มทิศให้อยู่ห่างแท่งแม่เหล็กพอสมควร
ครูใช้คำาถามว่า แม่เหล็กดึงดูดกับเหล็กได้ แล้วแม่เหล็กกับแม่เหล็กดึงดูดกันหรือไม่อย่างไร โดยครู
อาจต้งคาถามให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นถึงวิธีการตรวจสอบการเกิดแรงระหว่างแท่งแม่เหล็ก จากน้นคร ู
ำ
ั
ั
ั
ยกสถานการณ ตามรูป 15.2 ในหนังสือเรียน และอภิปรายร่วมกัน จนสรุปได้ว่า ข้วแม่เหล็กท่เหมือนกันจะ
์
ี
ผลักกัน และขั้วแม่เหล็กที่ต่างกันจะดึงดูดกัน
ำ
ครูอาจถามคาถามชวนคิดในหน้า 6 แล้วให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียน
แสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ จากนั้นครูนำาอภิปรายจนได้แนวคำาตอบดังนี้
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

12 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 13






แนวคำาตอบชวนคิด


หากนำาแท่งแม่เหล็กแท่งหนึ่งดังรูป ก. มาตัดแบ่งเป็นสองแท่ง ดังรูป ข. ตรงปลายที่ตัดแบ่งจะมีขั้ว

แม่เหล็กหรือไม่ อย่างไร

N N
S S ? ?

ก. แท่งแม่เหล็กก่อนตัดแบ่ง ข. แท่งแม่เหล็กหลังตัดแบ่ง

แนวคำาตอบ ปลายที่ตัดแบ่งจะมีขั้วแม่เหล็กโดยแท่งแม่เหล็กส่วนที่เป็นขั้วใต้ ปลายที่ถูกตัดแบ่งจะ
เป็นขั้วเหนือ และ แท่งแม่เหล็กส่วนที่เป็นขั้วเหนือ ปลายที่ถูกตัดแบ่งจะเป็นขั้วใต้ดังรูป

S N
N
S



15.1.1 เส้นสนามแม่เหล็ก


ความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น

ความเข้าใจคลาดเคลื่อน แนวคิดที่ถูกต้อง


1. แม่เหล็กดึงดูดกับโลหะได้ทุกชนิด 1. แม่เหล็กดึงดูดเฉพาะสารแม่เหล็กหรือวัตถ ุ
ที่มีสารแม่เหล็กเป็นองค์ประกอบ



2. เส้นสนามแม่เหล็กสามารถตัดกันได้ 2. เส้นสนามแม่เหล็กไม่ตัดกัน


สิ่งที่ครูต้องเตรียมล่วงหน้า

กรณีครูใช้กิจกรรมสำารวจวัตถุที่แม่เหล็กดึงดูด
1. แท่งแม่เหล็ก 1 แท่ง
่
้
ี
ุ
ุ
ี
ิ
2. วัตถท่แม่เหล็กดึงดูดอย่างน้อย 2 ช้น เช่น เหรียญบาทร่นทแม่เหล็กดูดได ลวดเสียบกระดาษ
ตะปู ลวดเหล็ก
3. วัตถุที่ไม่ใช่สารแม่เหล็กอย่างน้อย 2 ชิ้น เช่น ยางลบ อะลูมิเนียม ลวดทองแดง
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

14 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 15




กรณีครูสาธิตกิจกรรมการเรียงตัวของผงเหล็กและเข็มทิศ
1. ผงเหล็ก 1 ขวด

2. กระดาษขาว 1 แผ่น
3. แท่งแม่เหล็กที่ระบุขั้ว 2 แท่ง
4. เข็มทิศ 1 อัน

แนวการจัดการเรียนรู้
ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อที่ 1 ของหัวข้อ 15.1 ตามหนังสือเรียน

ู
ำ
ั
ำ
ี
ำ
ครูนาเข้าส่หัวข้อ 15.1.1 โดยใช้กิจกรรมสารวจวัตถุท่แม่เหล็กดึงดูด โดยต้งคาถามว่า นอกจากเหล็ก
แล้วยังมีวัตถุอื่นหรือไม่ที่แม่เหล็กดึงดูด เปิดโอกาสให้นักเรียนอภิปรายร่วมกันจนสรุปได้ว่า นอกจากเหล็ก
์
แล้วยังมีวัตถุอ่นท่แม่เหล็กดึงดูด เช่น นิกเกิล โคบอลต โดยเรียกวัตถุทุกชนิดท่ดึงดูดกับแม่เหล็กว่า
ี
ื
ี
สารแม่เหล็ก วัตถุที่มีสารแม่เหล็กเป็นส่วนประกอบ ก็จะสามารถดึงดูดกับแม่เหล็กได้ เช่น เหรียญบาทซึ่ง
มีเหล็กหรือนิกเกิลเป็นส่วนผสม สังกะสีมุงหลังคาซึ่งเป็นเหล็กเคลือบด้วยสังกะสี
ครูนาอภิปรายทบทวนแนวความคิดเก่ยวกับสนามไฟฟ้าจากบทท 13 ว่ารอบๆ จุดประจุจะม ี
ำ
ี
่
ี
ี
สนามไฟฟ้าโดยถ้าจุดประจุดเป็นบวก สนามไฟฟ้าจะมีทิศทางช้ออก แต่ถ้าจุดประจุเป็นลบสนามไฟฟ้าจะม ี
ั
ทศทางช้เข้า แล้วต้งคาถามว่าบริเวณรอบแท่งแม่เหล็กจะมีสนามแม่เหล็กหรือไม ทิศทางอย่างไร จากน้นให ้
ั
ำ
ิ
ี
่
็
็
ิ
ี
ู
ื
์
ั
ื
ั
ั
ี
นกเรยนสงเกตการเรยงตวของผงเหลกและเขมทศ จากสถานการณในหนงสอเรยนรป 15.3 และ 15.4 หรอ
ี
ั
โดยการสาธิตด้วยผงเหล็กและเข็มทิศ ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับการเรียงตัวของผงเหล็กและเข็มทิศ จนสรุปได้ว่า ผงเหล็ก
ำ
เปรียบเสมือนเข็มทิศขนาดเล็ก บริเวณท่มีแรงจากแท่งแม่เหล็กกระทากับผงเหล็กหรือเข็มทิศเป็นบริเวณท ่ ี
ี
มีสนามแม่เหล็ก และเรียกเส้นท่เขียนแทนการเรียงตัวของผงเหล็กหรือเข็มทิศว่า เส้นสนามแม่เหล็ก โดย
ี
ู
ั
่
ั
้
้
เสนสนามแม่เหลกนอกแทงแม่เหลกจะมีทศทางออกจากขวเหนอเขาสขวใต ดงรูป 15.4 ข. ในหนังสอเรียน
ั
้
่
็
ิ
้
ื
้
็
ื
ให้นักเรียนคาดคะเนว่า ถ้านาแท่งแม่เหล็ก 2 แท่งมาวางใกล้กัน การเรียงตัวของผงเหล็กจะเป็น
ำ
อย่างไร จากนั้นอาจสาธิตหรือใช้สถานการณ์ในหนังสือเรียนตามรูป 15.5 และ 15.6 นำาอภิปรายเกี่ยวกับ
ื
ั
ั
ั
สนามแม่เหล็กและเส้นสนามแม่เหล็กระหว่างข้วแม่เหล็กสองข้ว เม่อข้วแม่เหล็กเหมือนกันใกล้กันจะม ี
จุดสะเทิน ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

14 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 15






ข้อเสนอแนะเพิ่มเติมสำาหรับครู



ในการโรยผงเหล็กรอบ ๆ แท่งแม่เหล็ก อาจใช้ผ้าพันแผล 2-3 ทบ ปิดบริเวณปากขวดที่บรรจุ
็
ั
ผงเหลก ดงรป เพื่อให้ผงเหล็กไม่ออกมามากเกินไปในขณะที่โรยผงเหล็ก และควรโรยผงเหล็กให้
ู
กระจายสม่ำาเสมอ

































รูป ปากขวดที่บรรจุผงเหล็กที่พันผ้าพันแผล























สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

16 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 17




15.1.2 ฟลักซ์แม่เหล็ก

ความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น


ความเข้าใจคลาดเคลื่อน แนวคิดที่ถูกต้อง


ำ
1. ฟลักซ์แม่เหล็กคือเส้นสนามแม่เหล็ก 1. ฟลักซ์แม่เหล็กคือจานวนเส้นสนามแม่เหล็ก
ที่ผ่านพื้นที่พิจารณา



ี
2. สนามแม่เหล็กท่เกิดจากแท่งแม่เหล็กเป็น 2. สนามแม่เหล็กท่เกิดจากแท่งแม่เหล็กมีทุก
ี
ระนาบในสองมิติ ทิศทางรอบแท่งแม่เหล็กในสามมิติ


แนวการจัดการเรียนรู้
ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อที่ 2 ของหัวข้อ 15.1 ตามหนังสือเรียน
ำ
่
ี
ู
ครูนาเข้าส่หัวข้อท 15.1.2 โดยทบทวนการพิจารณาเส้นสนามแม่เหล็กตามรูป 15.3 และ 15.4
ิ
เป็นการพิจารณาสนามแม่เหล็กแบบ 2 มิต ถ้าพิจารณาสนามแม่เหล็กจากรูป 15.7 ก. จะมีลักษณะเป็นอย่างไร
ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายจนสรุปได้ว่า สนามแม่เหล็กที่เกิดจากแท่งแม่เหล็กมีทุกทิศทางรอบแท่งแม่เหล็ก
ั
ี
ื
้
้
่
ในสามมต (อาจใชสอทแสดงสนามแมเหลกแบบสามมตประกอบ) หรอใหสงเกตจากอปกรณสาธต โดยใช ้
ื
่
์
็
ุ
ิ
ิ
ิ
่
ิ
ิ
ี
แท่งแม่เหล็กขนาดเล็ก (ยาวประมาณ 3 เซนติเมตร) แขวนในขวดท่ใส่กลีเซอรีน และผงเหล็กไว้เล็กน้อย
้
ั
ิ
ิ
ั
ำ
เขย่าขวดให้ผงเหล็กกระจายต้งท้งไว ผงเหล็กจะเรียงตัวเป็นเส้นสนามแม่เหล็กในสามมิต จากน้นต้งคาถามว่า
ั
ู
ึ
ื
ำ
ื
ี
เม่อพิจารณาพ้นท่ขนาดเท่ากัน ณ ตาแหน่งซ่งอย่ห่างจากขั้วแม่เหล็กต่างกันดังรูป 15.8 ในหนังสือเรียน
ำ
ี
่
ั
ื
ี
จานวนเส้นสนามแม่เหล็กท่ผ่านพ้นท่ท้งสองมีค่าเท่ากันหรือไม อย่างไร และเส้นสนามแม่เหล็กม ี
ความหนาแน่นแตกต่างกันหรือไม แล้วครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายจนสรุปได้ว่า ความหนาแน่นของ
่
ิ
็
่
ั
้
ื
่
ี
ิ
้
็
ึ
้
เสนสนามแม่เหลกบรเวณทพจารณาแสดงถงความเขมหรอขนาดของสนามแมเหลก (B) บรเวณนน โดย
ิ
บริเวณใกล้ขั้วแม่เหล็กความหนาแน่นของเส้นสนามแม่เหล็กมีค่ามากกว่าบริเวณที่ห่างออกไป
ครูยกสถานการณ์โดยใช้รูป 15.9 แล้วอภิปรายร่วมกันจนสรุปได้ว่าฟลักซ์แม่เหล็กคือจานวน
ำ
ี
ี
เส้นสนามแม่เหล็กท่ผ่านพ้นท่ท่พิจารณาและอัตราส่วนระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กต่อพ้นท่ท่ต้งฉากกับ
ั
ื
ี
ี
ี
ื
สนามแม่เหล็กเรียกว่า ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กหรือขนาดของสนามแม่เหล็ก ตามสมการ (15.1)
และใช้ตาราง 15.1 แสดงตัวอย่างสนามแม่เหล็กขนาดต่าง ๆ ของแหล่งกำาเนิดบางชนิด
ให้นักเรียนศึกษาตัวอย่าง 15.1 และ 15.2 โดยครูเป็นผู้ให้คำาแนะนำา
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

16 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 17




15.1.3 สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวนำา

ความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น
ความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น

-

สิ่งที่ครูต้องเตรียมล่วงหน้า

กรณีสาธิตกิจกรรมการทดลองของเออร์สเตด
1. สายไฟ
2. สวิตซ์
3. แบตเตอรี่ 1.5 โวลต์ 4 ก้อน พร้อมกระบะ
4. เข็มทิศ


แนวการจัดการเรียนรู้
ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อที่ 3 ของหัวข้อ 15.1 ตามหนังสือเรียน
่
ู
ำ
ครูนาเข้าส่หัวข้อท 15.1.3 โดยให้นักเรียนทากิจกรรมตามการทดลองของเออร์สเตด โดย
ำ
ี
่
ื
้
์
ี
วางเข็มทิศบนพ้นราบ เข็มทิศจะวางตัวในแนวเหนือใต ต่อสายไฟกับแบตเตอร 6 โวลต โดยสายไฟ
วางพาดบนเข็มทิศ ไปตามแนวการวางตัวของเข็มทิศ แล้วกดสวิตซ์ให้กระแสไฟฟ้าผ่าน สังเกตการเบน
้
่
ั
ุ
ของเขมทิศ ตงคาถามว่า เข็มทิศเบนไปจากเดิมเพราะเหตใด สนามแมเหล็กนนมาจากไหน เกิดข้นเม่อไร
ั
้
็
ำ
ื
ึ
ำ
ำ
โดยครูนานักเรียนร่วมกันอภิปรายผลท่เกิดข้นจนสรุปได้ว่า กระแสไฟฟ้าทาให้เกิดสนามแม่เหล็ก
ี
ึ
ซึ่งค้นพบโดยเออร์สเตด ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จากนั้นครูตั้งคำาถามว่า สนามแม่เหล็กที่เกิดจาก
กระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำามีลักษณะอย่างไร เพื่อนำาเข้าสู่การทำากิจกรรม 15.1 สนามแม่เหล็กที่เกิดจาก
กระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำา ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน











สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

18 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 19






กิจกรรม 15.1 สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำา



จุดประสงค์
1. เพื่อสังเกตทิศทางของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำาเส้นตรง ลวดตัวนำา
วงกลม และโซเลนอยด์

เวลาที่ใช้ 50 นาที

วัสดุและอุปกรณ์

1. ลวดตัวนำาเส้นตรง 1 เส้น
2. ลวดตัวนำาวงกลม 1 ขด
3. โซเลนอยด์์ 1 ขด
4. แบตเตอรี่ขนาด 1.5 โวลต์ 4 ก้อน พร้อมกระบะ 1 ชุด

5. เข็มทิศ 5 อัน
6. ผงเหล็ก 1 กล่อง
7. สายไฟ 4 เส้น
8. กระดาษแข็งขนาด 8 cm × 10 cm 3 แผ่น

9. สวิตซ์ 1 อัน

แนะนำาก่อนทำากิจกรรม
ึ
ำ
ำ
1. ลวดตัวนาเส้นตรง ใช้ลวดทองแดงเบอร 22 ลวดตัวนาตรงเพียงหน่งเส้นอาจไม่เพียงพอท ี ่
์
จะทำาให้สังเกตได้ชัดเจน ควรเพิ่มจำานวนเส้นของลวดตัวนำาโดยพันเป็นกรอบสี่เหลี่ยมมากกว่า
5 รอบ

















รูป การพันลวดตัวทำาเป็นกรอบสี่เหลี่ยม



สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

18 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 19






2. ลวดตัวนำาวงกลม 1 รอบ อาจไม่เพียงพอที่จะทำาให้สังเกตได้ชัดเจน ควรเพิ่มจำานวนรอบของ
ำ
ลวดตัวนาประมาณ 5 - 10 รอบ โดยใช้การพันรอบท่อ PVC ขนาด 2.5 เซนติเมตร
ำ
์
แล้วถอดท่อออก จัดให้ลวดชิดกันเป็นวงกลม ส่วนการทาโซเลนอยด ใช้วิธีเดียวกับการทา
ำ
ลวดตัวนาวงกลม แต่จะต่างกันโดยพันเส้นลวดให้เรียงเส้นรอบท่อ PVC ประมาณ 20-30 รอบ
ำ
แล้วถอดท่อออก จากนั้นดึงให้ขดลวดยืดออกเป็นทรงกระบอก
3. ตัดกระดาษแข็งไว้ล่วงหน้า ให้ร่องบนกระดาษแข็งห่างกันประมาณ 2.5 เซนติเมตร
ำ
4. ตาแหน่งต่างๆ ของเข็มทิศท่จะวางบนกระดาษแข็ง ควรห่างจากลวดตัวนาไม่เกิน 2 เซนติเมตร
ำ
ี
5. ในการทำากิจกรรมแต่ละครั้ง ควรแนะนำาให้นักเรียนใช้เวลาในการเปิดสวิตซ์น้อยที่สุดไม่เกิน
1 นาที
6. ขณะทำากิจกรรมไม่ควรมีสารแม่เหล็กและแม่เหล็กอยู่ในบริเวณนั้น

ตัวอย่างผลการทำากิจกรรม















ก. แนวการเรียงตัวของผงเหล็ก ข. แนวการเรียงตัวของผงเหล็ก
รอบลวดตัวนำาเส้นตรง รอบลวดตัวนำาวงกลม















ค. แนวการเรียงตัวของผงเหล็กรอบโซเลนอยด์
รูป ตัวอย่างผลการทำากิจกรรม 15.1







สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

20 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 21






แนวคำาตอบคำาถามท้ายกิจกรรม


□ แนวการเรียงตัวของผงเหล็กของสามกรณีเม่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนาเหมือนหรือต่างกัน
ื
ำ
อย่างไร
แนวคำาตอบ แตกต่างกันโดย

กรณีลวดตัวนำาเส้นตรงผงเหล็กจะเรียงตัวเป็นวงกลมรอบเส้นลวด
กรณีลวดตัวนำาวงกลม บริเวณใกล้ ๆ ลวดตัวนำา ผงเหล็กจะเรียงตัวเป็นวงกลมรอบเส้นลวด
ึ
ำ
ำ
คล้ายกรณีลวดตัวนาเส้นตรง แต่บริเวณก่งกลางของลวดตัวนาวงกลม ผงเหล็กมีการเรียงตัว
ตั้งฉากกับระนาบลวดตัวนำาวงกลม
ู
์
กรณีโซเลนอยด บริเวณภายในโซเลนอยด์ผงเหล็กมีการเรียงตัวอย่ในแนวแกนโซเลนอยด ์
ภายนอกรอบๆ โซเลนอยด์ ผงเหล็กจะเรียงตัวคล้ายกับการเรียงตัวของผงเหล็กรอบแท่งแม่เหล็ก
□ ขณะไม่มีกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำากับเมื่อมีกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำา การวางตัวของเข็มทิศต่างกัน
หรือไม่ อย่างไร

ำ
แนวคาตอบ ขณะท่ยังไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนา เข็มทิศ ณ ตาแหน่งต่างๆ วางตัวอย่ใน
ี
ำ
ู
ำ
็
แนวเดยวกน (ในแนวสนามแมเหล็กโลก) สวนกรณทมกระแสไฟฟาผานลวดตวนา จะเหนเขมทศ
ี
ิ
่
็
ั
้
่
ำ
่
ี
ี
ั
ี
่
แต่ละตำาแหน่งเบนไปจากแนวเดิม
อภิปรายหลังการทำากิจกรรม
ครูให้นักเรียนตอบคาถามท้ายกิจกรรม จากน้นครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายผลการทา
ำ
ั
ำ
กิจกรรม 15.1 โดยใช้รูป 15.10 15.11 และ 15.12 จนสรุปได้ดังนี้ี้
∙ ลวดตัวนำาเส้นตรงที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นมีลักษณะเป็นวงกลม
รอบเส้นลวดตัวนำา ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากลวดตัวนำาเส้นตรง หาได้โดยใช้นิ้วหัวแม่มือ
ำ
ั
ของมอขวาชไปตามทศทางของกระแสไฟฟา จากนนกามอขวารอบลวดตวนาตรง ทศทางการวน
้
ิ
้
ื
้
ี
ำ
ั
ิ
ื
ของนิ้วทั้งสี่จะแสดงทิศทางของสนามแม่เหล็ก
ครูอาจถามคาถามชวนคิดในหน้า 19 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียน
ำ
แสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ แล้วครูนำาอภิปรายจนได้แนวคำาตอบดังนี้
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

20 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 21






แนวคำาตอบชวนคิด


จากรูป 15.11 เมื่อกลับทิศทางของกระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กจะมีทิศทางอย่างไร

แนวคำาตอบ สนามแม่เหล็กจะมีทิศทางตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กก่อนกลับทิศทางของกระแสไฟฟ้า
เช่น จากรูป 15.11 สนามแม่เหล็กมีทิศทางทวนเข็มนาฬิกา เมื่อกลับทิศทางของกระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็กจะมีทิศทางตามเข็มนาฬิกา



จากนั้นครูใช้ผลการทำากิจกรรมและรูป 15.13 15.14 และ 15.15 ร่วมกันอภิปรายจนสรุปได้ดังนี้



ี
ี
ำ
∙ ลวดตัวนาวงกลมท่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน สนามแม่เหล็กท่เกิดขึ้นรอบเส้นลวดตัวนาม ี
ำ
ำ
ำ
ลักษณะเป็นวงกลมคล้ายลวดตัวนาเส้นตรง แต่บริเวณภายในของลวดตัวนาวงกลมสนามแม่เหล็ก
ู
ี
ำ
ั
จะอย่ในแนวต้งฉากกับระนาบขดลวด ทิศทางของสนามแม่เหล็กท่เกิดจากลวดตัวนาวงกลม
ื
ั
ี
ั
่
ำ
หาไดโดยใช้วธเชนเดียวกบลวดตวนาเส้นตรง หรือใช้มือขวา กามอใหน้วทงสวนตามทิศทางของ
ำ
ิ
้
้
้
ั
่
ิ
ี
กระแสไฟฟ้า นิ้วหัวแม่มือจะชี้ไปตามทิศทางของสนามแม่เหล็ก
ำ
ครูอาจถามคาถามชวนคิดในหน้า 21 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดง
ความคิดเห็นอย่างอิสระ แล้วครูนำาอภิปรายจนได้แนวคำาตอบดังนี้
แนวคำาตอบชวนคิด
ื
ี
ำ
หากกลับทิศทางของกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนา ทิศทางของสนามแม่เหล็กท่ผ่านพ้นท่ขดลวดจะเป็น
ี
อย่างไร
แนวคำาตอบ ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ขดลวดจะมีทิศทางตรงข้ามกับทิศทางของ
สนามแม่เหล็ก ก่อนกลับทิศทางของกระแสไฟฟ้า
จากนั้นครูใช้ผลการทำากิจกรรมและรูป 15.16 15.17 15.18 และ 15.19 อภิปรายร่วมกันจนสรุป
ได้ดังนี้





สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

22 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 23






∙ โซเลนอยด์ที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นคล้ายกับสนามแม่เหล็กจาก

ำ
แท่งแม่เหล็ก การระบุทิศทางของสนามแม่เหล็กท่เกิดจากโซเลนอยด ใช้วิธีเช่นเดียวกับลวดตัวนา
์
ี
ำ
ี
ั
ี
ิ
วงกลม หรือให้น้วท้งส่ของมือขวากาไปตามทิศของกระแสไฟฟ้าท่วนผ่านขดลวด หัวแม่มือจะช ี ้
ทิศทางของสนามแม่เหล็กกลางโซเลนอยด์
ครูใช้รูป 15.20 นำาอภิปรายเกี่ยวกับการเขียนสัญลักษณ์สนามแม่เหล็ก ที่มีทิศทางชี้เข้าตั้งฉากกับ
กระดาษและมีทิศทางชี้ออกตั้งฉากกับกระดาษ
ำ
ครูอาจถามคาถามชวนคิดในหน้า 23 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดง
ความคิดเห็นอย่างอิสระ แล้วครูนำาอภิปรายจนได้แนวคำาตอบดังนี้


แนวคำาตอบชวนคิด


∙
จงเขียนสัญลักษณ์ × และ แสดงทิศทางของสนามแม่เหล็กในระนาบกระดาษที่เกิดจาก
กระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำาเส้นตรง ทางด้านซ้ายและทางด้านขวาของลวดตัวนำาของรูป ก. และ
ทางด้านบนและด้านล่างของลวดตัวนำาในรูป ข.

















ก. ลวดตัวนำาวางตัวในแนวดิ่ง ข. ลวดตัวนำาวางตัวในแนวระดับ

รูป ลวดตัวนำาเส้นตรงที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน
แนวคำาตอบ เมื่อใช้มือขวาหาทิศทางของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำา จะเขียน
∙
เขียนสัญลักษณ์ × และ แสดงทิศทางสนามแม่เหล็กของเส้นลวด ได้ดังรูป









สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

22 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 23













I
I











ความรู้เพิ่มเติมสำาหรับครู


การประยุกต์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า


ขดลวด ขดลวด
สวิตซรีเลย สวิตซรีเลย

12 V สวิตซทำงาน 12 V สวิตซทำงาน
ดวยแสง ดวยแสง
ออดไฟฟา ออดไฟฟา
แสง

ก. ขณะมีแสงตกกระทบสวิตซ์ทำางานด้วยแสง ข. ขณะไม่มีแสงตกกระทบสวิตซ์ทำางานด้วยแสง
รูป 15.14 วงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์ป้องกันขโมย
ก. อุปกรณ์ป้องกันขโมย ที่ใช้สวิตช์ทำางานด้วยแสง เมื่อแสงตกกระทบตลอดเวลาออดไฟฟ้า

จะไม่ดัง เมื่อมีผู้เดินตัดลำาแสง ออดไฟฟ้าจะดังขึ้น อธิบายได้ดังนี้
ำ
ื
เม่อมีแสงตกกระทบสวิตช์ทางานด้วยแสงจะต่อวงจรให้มีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดของ
สวิตซ์รีเลย์ เกิดเป็นแม่เหล็กดึงดูดให้สวิตช์รีเลย์ตัดวงจรไฟฟ้า ออดไฟฟ้าจึงไม่ทำางาน ดังรูป 15.14 ก.
เมื่อมีวัตถุไปบังแสงมีผลให้สวิตช์ทำางานด้วยแสงตัดวงจรไฟฟ้าของขดลวด ทำาให้ขดลวดไม่เป็นแม่เหล็ก
สวิตช์รีเลย์จึงถูกสปริงดึงกลับไปต่อวงจรของออดไฟฟ้าให้มีกระแสไฟฟ้าผ่าน ทำาให้ออดไฟฟ้าทำางาน
มีเสียงดัง ดังรูป 15.14 ข.










สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

24 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 25






ั
ั
ิ
์
ิ
็
้
ิ
่
ข. สวตชอตโนมตชนดแมเหลกไฟฟา A
ิ
์
่
ิ
้
ิ
สวตซอตโนมตชนดแมเหลกไฟฟา หลอดไฟ
็
ั
ั
้
ั
้
่
ิ
ใชตดวงจรไฟฟาในขณะทีเกดการลดวงจร หรอม ี B
ื
ั
่
ำ
ี
กระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ามากเกินทกาหนดไว ้
ก. ขณะกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด
็
่
ิ
ื
่
เนองจากขนาดของสนามแมเหลกทเกดจาก
่
ี
โซเลนอยด์ไม่เกินมาตรฐาน
่
ู
ึ
้
ั
่
่
็
้
แมเหลกไฟฟาขนอยกบคาของกระแสไฟฟาท ่ ี
้
A
ั
้
ั
ั
ิ
ื
่
่
ื
์
ผานโซเลนอยด ดงนน เมอเกดลดวงจรหรอ
หลอดไฟ
่
ี
ำ
้
ำ
ิ
้
กระแสไฟฟามากเกนทกาหนดไว จะทาให ้ B
่
์
้
่
ี
่
กระแสไฟฟาผานโซเลนอยด A มคามากกวา
็
็
่
ปกตเปนผลใหสนามแมเหลกทเกดขนมคา
ิ
ี
้
้
ิ
ี
ึ
่
่
ข. ขณะกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด
่
มากพอทจะดงดดแทงเหลก B ใหเคลอนท ี ่ โซเลนอยด์เกินมาตรฐาน
ื
ี
่
้
ึ
็
ู
่
วงจรไฟฟากจะขาด ดงรป 15.15 รูป 15.15 วงจรไฟฟ้าภายในสวิตช์อัตโนมัติ
็
ู
ั
้
หลังจากที่สวิตช์ทำาการตัดวงจรไฟฟ้าแล้ว แท่งเหล็ก B จะถูกล็อกให้ค้างอยู่จนกว่าเรา
จะใช้มือดันที่ล็อกให้แท่งเหล็ก B กลับไปต่อให้ครบวงจรอีกครั้งหนึ่งด้วยกลไกที่ใช้สปริงทำางาน แต่
ถ้ายังไม่ได้แก้ไขจุดที่เกิดลัดวงจรให้เรียบร้อย สวิตช์จะทำางานตัดวงจรไฟฟ้าอีก สวิตช์อัตโนมัติชนิด
แม่เหล็กไฟฟ้าสามารถทำางานได้แม้จะอยู่ในบริเวณที่มีอุณหภูมิค่อนข้างสูง
แนวการวัดและประเมินผล
ู
ี
1. ความร้เก่ยวกับสนามแม่เหล็ก เส้นสนามแม่เหล็ก ฟลักซ์แม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กจาก
ำ
กระแสไฟฟ้าผ่านเส้นลวดตัวนา จากการอภิปรายร่วมกัน คาถามตรวจสอบความเข้าใจและ
ำ
แบบฝึกหัด 15.1
ื
่
ื
่
็
ี
2. ทกษะการสงเกต สอสารสารสนเทศและการรเทาทนสอ และความรวมมอ การทางานเปนทมและ
ื
ำ
้
ู
ั
ั
่
ั
่
ภาวะผู้นำา จากการอภิปรายร่วมกัน การทำากิจกรรม และการบันทึกผลการทำากิจกรรม 15.1
3. ทักษะการใช้จำานวนจากคำาถามตรวจสอบความเข้าใจและแบบฝึกหัด 15.1
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

y
24 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 25
y





แนวคาตอบคาถามตรวจสอบความเข้าใจ 15.1 x
B
ำ
ำ

B x

z

1. จงหาฟลักซ์แม่เหล็กในแต่ละข้อต่อไปนี้ โดยพื้นที่ A มีค่าเท่ากับ 0.8 ตารางเมตร และมี
พื้นที่ A
สนามแม่เหล็กสม่ำาเสมอตลอดพื้นที่เท่ากับ 0.5 เทสลา ในแนวแกน x
z พื้นที่ A
1.1 พื้นที่ A อยู่ในระนาบ yz y 1.2 พื้นที่ A อยู่ในระนาบ xy
พื้นที่ A

y y
พื้นที่ A

B
B  x

B x x
z

z พื้นที่ A z


1.3 พื้นที่ A ระนาบทำามุม 45 องศา กับแกน z
y
พื้นที่ A y

y

B 
B  x

 x
B
z 45  x
z พื้นที่ A
45 
z
พื้นที่ A
แนวคำาตอบ กรณีสนามแม่เหล็กสม่ำาเสมอผ่านตั้งฉากกับพื้นที่ หาฟลักซ์แม่เหล็กได้จากสมการ
φ = BA
y

กรณีท่สนามแม่เหล็กไม่ต้งฉากกับระนาบขดลวด หาฟลักซ์แม่เหล็กท่ผ่านขดลวดจากสมการ
ี
ี
ั
φ = BAsinθ โดย θ คือ มุมระหว่างสนามแม่เหล็กกับระนาบขดลวด

B 
x

45 
z พื้นที่ A สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

26 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 27






1.1 จากรูป สนามแม่เหล็กตั้งฉากกับพื้นที่ดังนั้น ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ A หาได้จาก
φ = BA
= (0.5T)(0.8m )
2
= 0.4 Wb
1.2 จากรูป สนามแม่เหล็กขนานกับพื้นที่ A ดังนั้น ฟลักซ์แม่เหล็กที่ตั้งฉากกับพื้นที่ A จึง

เป็นศูนย์
1.3 จากรูป สนามแม่เหล็กทำามุม 45˚ กับพื้นที่ A ฟลักซ์แม่เหล็กที่ตั้งฉากพื้นที่ A หาได้จาก
φ = BAsin45˚
)(
(0.5T 0.8m 2 )   2 2 


= 0.28 Wb  

2. จงบอกทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กโลกบริเวณเส้นศูนย์สูตรของโลก บริเวณข้วโลกเหนือและ
ั
บริเวณขั้วโลกใต้ทางภูมิศาสตร์

ำ
ู
ั
ั
ั
ั
แนวคาตอบ ข้วใต้ของข้วแม่เหล็กโลกอย่บริเวณข้วเหนือทางภูมิศาสตร และข้วเหนือของ
์
ั
ู
ี
ั
์
ข้วแม่เหล็กโลกอย่บริเวณข้วใต้ทางภูมิศาสตร ดังน้นเส้นสนามแม่เหล็กโลกจะมีทิศทางช้ออก
ั
ั
์
์
จากข้วใต้ทางภูมิศาสตร เข้าส่ข้วเหนือทางภูมิศาสตร และทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็กโลก
ู
ั
ิ
้
้
ี
ื
ี
ั
์
ิ
้
บรเวณเสนศูนยสูตรของโลกจะขนานกบพนโลกและมทศทางชไปทางข้วเหนือทางภูมศาสตร ์
ั
ิ
ี
โดยบริเวณข้วโลกเหนือทางภูมิศาสตร์สนามแม่เหล็กโลกจะมีทิศทางช้ลงโค้งเข้าหาบริเวณ
ั
ข้วแม่เหล็กโลก และบริเวณข้วโลกใต้ทางภูมิศาสตร์สนามแม่เหล็กโลกมีทิศทางช้ข้นโค้งออก
ั
ึ
ี
ั
จากบริเวณขั้วแม่เหล็กโลก
ู
ั
ั
ึ
่
ี
้
็
ื
3. เมอวางแท่งแมเหลกแท่งหนงไวทบรเวณเสนศนย์สตรโลกในลักษณะทิศทางการวางตวดงรป
่
่
้
ู
ู
ิ
่
บริเวณใดบ้างที่อาจมีจุดสะเทิน
B C D
N
N
A E
S
H G F
รูป ประกอบคำาถามตรวจสอบความเข้าใจข้อ 3
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

26 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 27






ึ
ำ
ี
์
ี
ำ
ำ
แนวคาตอบ จุดสะเทินคือตาแหน่งท่สนามแม่เหล็กมีค่าเป็นศูนย ซ่งเป็นตาแหน่งท่ม ี
ำ
สนามแมเหล็กมากกวา 1 แหล่งรวมกันแบบหักล้าง ในกรณีมีสนามแม่เหล็กจากแหล่งกาเนิด
่
่
2 แหล่ง สนามแม่เหล็กทั้งสองจะต้องมีทิศตรงข้ามกัน ในที่นี้มีสนามแม่เหล็กจากสนามแม่เหล็ก
โลก และสนามแม่เหล็กจากแท่งแม่เหล็ก โดยสนามแม่เหล็กโลกจะมีทิศทางชี้ไปทางขั้วเหนือทาง
ู
ิ
ภมศาสตร สนามแม่เหล็กจากแท่งแม่เหล็กมีทิศทางขั้วเหนือไปขั้วใต้ดังรูป
์

N B C D
N
A E
S
H G F


รูป ประกอบแนวคำาตอบคำาถามตรวจสอบความเข้าใจข้อ 3

ดังน้นบริเวณสนามแม่เหล็กจากแท่งแม่เหล็กกับสนามแม่เหล็กโลกมีทิศตรงข้ามกัน คือบริเวณ
ั
A และ E เป็นบริเวณที่อาจมีจุดสะเทิน

4. วางลวดตัวนำาเส้นตรงที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน ให้อยู่ในแนวดิ่งและใกล้เข็มทิศ ดังรูป

ลวดตัวนำ





เข็มทิศ




รูป ประกอบคำาถามตรวจสอบความเข้าใจข้อ 4

ำ
ึ
ี
ี
ต่อมาให้กระแสไฟฟ้าขนาดมากพอ ผ่านลวดตัวนาน้ในทิศทางจากล่างข้นบน เข็มทิศจะช้ไป
ทิศทางใด
ื
แนวคาตอบ ตอนแรกเข็มทิศจะวางตัวในแนวสนามแม่เหล็กโลก เมอมีกระแสไฟฟ้ามากพอผ่าน
่
ำ
ั
ำ
ลวดตัวนาเส้นตรงในทิศทางจากล่างข้นบน จะเกิดสนามแม่เหล็กรอบลวดตัวนาน้นและมีค่าสูง
ึ
ำ
ิ
ี
กว่าสนามแม่เหล็กโลก โดยทิศทางของสนามแม่เหล็กหาได้โดยใช้มือขวาให้น้วหัวแม่มือช้ทิศทาง
ี
ำ
ี
ของกระแสไฟฟ้า น้วท้งส่ท่วนรอบเส้นลวดจะช้ทิศทางของสนามแม่เหล็กของเส้นลวด ทาให ้
ี
ิ
ั
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

28 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 29






ำ
ู
ี
เข็มทิศเบนไปอย่ในทิศทางของสนามแม่เหล็กของลวดตัวนา จะได้ว่าเข็มของเข็มทิศจะช้ไปทาง
ทิศทาง ดังรูป

I


ลวดตัวนำ

เข็มทิศ




รูป ประกอบแนวคำาตอบคำาถามตรวจสอบความเข้าใจข้อ 4




เฉลยแบบฝึกหัด 15.1




1. สนามแม่เหล็กขนาดสมาเสมอ 1.0 เทสลา จงหาฟลักซ์แม่เหล็กท่ผ่านระนาบขดลวดท่มีพ้นท ่ ี
่
ำ
ี
ี
ื
10 ตารางเซนติเมตร ขณะระนาบขดลวดทำามุม 0 องศา และ 90 องศา กับสนามแม่เหล็ก
วิธีทำา ขณะระนาบขดลวดทำามุม 0 องศาและ 90 องศา กับสนามแม่เหล็ก มีลักษณะดังรูป ก.
และ ข. ตามลำาดับ
y y





B B
x x

z พื้นที่ขดลวด A z พื้นที่ขดลวด A



ก. ระนาบขดลวดทำามุม 0 องศากับสนามแม่เหล็ก ข. ระนาบขดลวดทำามุม 90 องศากับสนามแม่เหล็ก
รูป ประกอบวิธีทำาสำาหรับแบบฝึกหัดข้อ 1
กรณีรูป ก. หาฟลักซ์แม่เหล็กผ่านระนาบขดลวดจาก φ = BAsinθ โดย θ เท่ากับ 0 ได้
φ = (1.0T)(10 × 10 m )sin (0˚)
-4
2
= 0 Wb



สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

28 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 29







กรณีรูป ข. หาฟลักซ์แม่เหล็กผ่านระนาบขดลวดจาก φ = BA ได้
-4
2
φ = (1.0T)(10 × 10 m )
-3
= 1.0 × 10 Wb
ตอบ ขณะระนาบขดลวดทำามุม 0 องศา ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านระนาบขดลวดเป็นศูนย์
ขณะระนาบขดลวดทำามุม 90 องศา ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านระนาบขดลวดเท่ากับ
-3
1.0 × 10 เวเบอร์

-3
ั
ี
ั
์
2. ฟลกซ์แม่เหล็ก 6.28 × 10 เวเบอร ผ่านต้งฉากกับระนาบของขดลวดวงกลมรัศม 10 เซนติเมตร
จงหาความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก
วิธีทำา จากโจทย์แสดงได้ดังรูป
y



B
x


z พื้นที่ขดลวด A


รูป ประกอบวิธีทำาสำาหรับแบบฝึกหัดข้อ 2

หาความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กจากสมการ
B φ
A
แทนค่าจะได้ − 3
×
B 6.28 10 Wb
π (10 10 m× − 2 ) 2
= 2.0 × 10 T
-1
ตอบ ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กเท่ากับ 0.20 เทสลา















สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

30 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 31






3. ถ้ามีสนามแม่เหล็กสม่ำาเสมอขนาด 0.20 เทสลา ผ่านขดลวดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีด้านยาว

้
้
20 เซนตเมตร และดานกวาง 10 เซนตเมตร ในทศทามม 30 องศา กบระนาบของขดลวด
ิ
ุ
ั
ำ
ิ
ิ
จงหาฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวด
วิธีทำา สนามแม่เหล็กไม่ตั้งฉากกับระนาบขดลวด หาฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดจากสมการ
φ = BAsinθ
โดย θ คือ มุมระหว่างสนามแม่เหล็กกับระนาบขดลวด
1
) (0.20m 0.10m
แทนค่า φ (0.20T  )( ) 



2

-3
= 2.0 × 10 Wb
-3
ตอบ ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดเท่ากับ 2.0 × 10 เวเบอร์
15.2 แรงแม่เหล็ก
จุดประสงค์การเรียนรู้
1. อธิบายและคานวณแรงแม่เหล็กท่กระทาต่ออนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าเคล่อนท่ในสนามแม่เหล็ก
ี
ี
ำ
ื
ี
ำ
รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง
2. อธิบายและคำานวณรัศมีความโค้งของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก
รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง
ี
ี
ำ
้
ั
่
3. อธบายและคานวณแรงแม่เหล็กท่กระทาตอเสนลวดตวนาท่มกระแสไฟฟาผ่าน และวางใน
ิ
ำ
้
ำ
ี
สนามแม่เหล็ก รวมทั้งปริมาณที่เกี่ยวข้อง
4. อธิบายแรงระหว่างเส้นลวดตัวนำาคู่ขนานที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน
แนวการจัดการเรียนรู้
ครูนำาเข้าสู่หัวข้อ 15.2 โดยนำาอภิปรายทบทวนเกี่ยวกับแรงแม่เหล็ก และยกตัวอย่างสถานการณ์ เช่น
ั
ั
แรงแม่เหล็กท่กระทาระหว่างข้วแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กระหว่างข้วแม่เหล็กกับสารแม่เหล็ก จากน้นต้งคาถาม
ำ
ั
ั
ี
ำ
ื
ว่า นอกจากสถานการณ์ข้างต้นแล้วมีกรณีอ่นอีกหรือไม่ท่ทาให้เกิดแรงแม่เหล็ก เปิดโอกาสให้นักเรียนแสดง
ำ
ี
ความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำาตอบที่ถูกต้อง จากนั้นให้นักเรียนศึกษาหัวข้อต่อไป

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

30 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 31




15.2.1 แรงแม่เหล็กกระทำาต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า

ความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น


ความเข้าใจคลาดเคลื่อน แนวคิดที่ถูกต้อง


ี
ุ
ี
1. อนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าเคล่อนท่ใน 1. อนภาคท่มประจไฟฟาเคลอนท่ไมขนาน
ี
ื
ี
่
ี
่
ุ
้
ื
สนามแมเหลก จะมแรงแมเหลกกระทา กับทิศทางของสนามแม่เหล็กเท่าน้น จึง
็
ำ
่
ี
ั
่
็
ต่ออนุภาคนั้นเสมอ จะมีแรงแม่เหล็กกระทำาต่ออนุภาค
สิ่งที่ครูต้องเตรียมล่วงหน้า
กรณีครูสาธิตการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กด้วยหลอดรังสีแคโทด
1. หลอดรังสีแคโทด 1 หลอด
2. แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงโวลต์สูง 1 ชุด
3. แม่เหล็ก 1 อัน
4. สายไฟ 2 เส้น
กิจกรรมสาธิต การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กด้วยหลอดรังสีแคโทด
จุดประสงค์
1. อธิบายแนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็ก

เวลาที่ใช้ 30 นาที

วัสดุและอุปกรณ์
1. หลอดรังสีแคโทด 1 หลอด
2. แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงโวลต์สูง 1 ชุด

3. แม่เหล็ก 1 อัน
4. สายไฟ 2 เส้น

แนะนำาก่อนทำากิจกรรม
ในการต่อหลอดรังสีแคโทด มีข้อควรระวัง เช่น
1. สายไฟท่นามาใช้ในกิจกรรม ต้องไม่มีร่องรอยฉีกขาดหรือชารุด เพ่อความปลอดภัยเน่องจาก
ื
ำ
ื
ำ
ี
ใช้กับแหล่งจ่ายไฟที่มีความต่างศักย์สูง
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

32 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 33






2. ก่อนต่อสายไฟจากแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงโวลต์สูงเข้าข้วหลอด จะต้องแน่ใจว่า สวิตช์ท ี ่
ั
แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงโวลต์สูง อยู่ในสถานะปิด (off)
ั
ั
3. การต่อสายในข้อ 2 จะต้องระวังการต่อข้วของแหล่งจ่ายไฟ เข้ากับข้วหลอดรังสีแคโทดให ้
ถูกต้อง โดยต่อขั้วลบเข้ากับขั้วแคโทดของหลอด และต่อขั้วบวกเข้ากับขั้วแอโนดของหลอด
4. ขณะทำากิจกรรม ระวังไม่ให้แตะขั้วและส่วนที่เป็นโลหะของหลอดรังสีแคโทด เพราะจะเป็น

อันตรายเนื่องจากใช้แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงโวลต์สูง
5. เมื่อทำากิจกรรมเสร็จ ควรปิดแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงโวลต์สูงทันที

ตัวอย่างผลการทำากิจกรรม
ี
ื
ำ
1. เม่อหลอดรังสีแคโทดทางาน จะเห็นแนวการเคล่อนท่ของอิเล็กตรอน หรือแนวสว่างเป็น
ื
เส้นตรงเกิดขึ้นระหว่างขั้วแคโทดและขั้วแอโนด ดังรูป












รูป แนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนระหว่างขั้วแคโทดและขั้วแอโนด

ื
ั
ำ
ี
2. เม่อนาข้วเหนือของแม่เหล็กเข้าใกล้แนวสว่าง แนวการเคล่อนท่ของอิเล็กตรอนจะเบนไป
ื
้
ั
จากแนวเดิม ถ้าสลับข้วเป็นข้วใต แนวสว่างจะเบนไปเช่นกัน แต่จะเบนในทิศทางตรงข้ามกัน
ั
่
็
้
่
ิ
็
ื
่
ี
้
ำ
้
จากนนใหนาขวเหนอของแมเหลกเขาใกล้แนวการเคลอนทของอเลกตรอน ในลักษณะท ่ ี
้
ั
ั
ื
ี
สนามแม่เหล็กมีทิศต้งฉากกับแนวการเคล่อนท่ของอิเล็กตรอนและมีทิศทางช้เข้า สังเกตว่า
ั
ื
ี
แนวการเคล่อนท่ของอิเล็กตรอนจะเบนโค้งลง ดังรูป ก. จากน้นสลับข้วแม่เหล็กเป็นข้วใต ้
ั
ั
ี
ื
ั
ื
ี
ั
ื
เข้าใกล้แนวการเคล่อนท่ของอิเล็กตรอน สนามแม่เหล็กมีทิศทางต้งฉากกับแนวการเคล่อนท ี ่
ึ
ื
ี
ของอิเล็กตรอนและ มีทิศทางช้ออก แนวการเคล่อนท่ของอิเล็กตรอนจะเบนโค้งข้น ดังรูป ข.
ี
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

32 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 33





















ก. แนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนโค้งลง ข. แนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนโค้งขึ้น
B  B 
ขั้วแคโทด ขั้วแอโนด ขั้วแคโทด e  ขั้วแอโนด

e





ค. สนามแม่เหล็กมีทิศทางชี้เข้าและ ง. สนามแม่เหล็กมีทิศทางชี้ออกและ
แนวการเบนของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน แนวการเบนของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

รูป การเบนของแนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน เมื่อนำาขั้วแม่เหล็กเข้าใกล้หลอดรังสีแคโทด



แนวการจัดการเรียนรู้
ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อที่ 4 และ 5 ของหัวข้อ 15.2 ตามหนังสือเรียน
ำ
ี
ี
ู
ู
่
ี
ครูนาเข้าส่หัวข้อท 15.2.1 โดยทบทวนเก่ยวกับอนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าอย่ในสนามไฟฟ้า จะมีแรง
เนื่องจากสนามไฟฟ้ากระทำาต่ออนุภาค จากนั้นตั้งคำาถามว่า หากอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในบริเวณ
ที่มีและไม่มีสนามแม่เหล็กจะมีแรงกระทำาต่ออนุภาคหรือไม่ อย่างไร ลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคเป็น
อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำาตอบที่ถูกต้อง
ครูยกสถานการณ์หรืออาจสาธิตการเคล่อนท่ของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็กด้วยหลอดรังสีแคโทด
ี
ื
ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จากนั้นให้นักเรียนสังเกตแนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ดังนี้
ี
ื
ื
∙ เม่อไม่มีสนามแม่เหล็ก แนวการเคล่อนท่ของอิเล็กตรอนตามรูป 15.22 ในหนังสือเรียน
ื
ื
่
ี
ำ
หรือจากการสาธิต ครูนาอภิปรายจนสรปได้ว่า เม่อไมมีสนามแม่เหล็กการเคล่อนท่ของอิเลกตรอนเป็น
ุ
็
แนวเส้นตรง แสดงว่าไม่มีแรงกระทำาต่ออิเล็กตรอน
ื
ี
ำ
∙ เม่อมีสนามแม่เหล็ก โดยนาขั้วเหนือหรือขั้วใต้ของแท่งแม่เหล็กเข้าใกล้กับแนวการเคล่อนท่ของ
ื
อิเล็กตรอนในทิศทางตั้งฉาก แนวการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะเบนตรงข้ามกันดังรูป 15.23 และ 15.24
ำ
ื
ี
ในหนังสือเรียน หรือจากการสาธิต ครูนาอภิปรายจนสรุปได้ว่า การเคล่อนท่ของอิเล็กตรอนเบนจาก
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

34 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 35




แนวเดิม แสดงว่ามีแรงกระทำาต่ออิเล็กตรอน โดยแรงนี้เป็นแรงเนื่องจากสนามแม่เหล็กกระทำาต่ออนุภาคที่
มีประจุไฟฟ้า เรียกว่า แรงแม่เหล็ก

ำ
ครูอาจถามคาถามชวนคิดในหน้า 29 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียน
แสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ แล้วครูนำาอภิปรายจนได้แนวคำาตอบดังนี้


แนวคำาตอบชวนคิด


หากอนุภาคเคลื่อนที่เข้าสู่สนามแม่เหล็กตามสถานการณ์ข้างต้น แต่มีประจุไฟฟ้าบวก อนุภาคจะมี
ทิศทางการเคลื่อนที่เป็นอย่างไร

แนวคำาตอบ การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวก จะเบนในทิศทางตรงข้ามกับแนวการ
เคลอนทของอิเล็กตรอน
่
ี
่
ื
ครูยกสถานการณ์ประจุไฟฟ้าบวกเคล่อนท่ในทิศทางต้งฉากกับสนามแม่เหล็ก แล้วให้นักเรียนเขียน
ื
ี
ั
ำ
เวกเตอร์ความเร็วของประจุบวก และสนามแม่เหล็ก ดังรูป 15.25 ก. แล้วเขียนเวกเตอร์แทนแรงกระทา
ำ
ึ
นาอภิปรายจนสรุปได้ว่า เวกเตอร์ท้งสามต้งฉากซ่งกันและกัน สามารถหาทิศทางแรงกระทาต่ออนุภาค
ั
ำ
ั
ที่มีประจุบวก โดยใช้มือขวา ดังรูป 15.25 ข. และกรณีอนุภาคที่มีประจุลบ ยังคงหาทิศทางของแรงกระทำา
ได้โดยใช้มือขวา ดังรูป 15.25 ค. ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
ำ
ี
ำ
ั
ี
ึ
ู
ครูต้งคาถามว่า ขนาดของแรงท่กระทาต่ออนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก ข้นอย่กับ
ปริมาณใดบ้าง ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำาตอบที่ถูกต้อง
ครูนำาอภิปรายจนสรุปได้ว่า
ิ
ี
∙ กรณีอนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าอย่น่งหรือเคล่อนท่ในทิศทางขนานกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก
ู
ี
ื
แรงกระทำาต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ามีขนาดเป็นศูนย์ ดังรูป 15.26
ั
∙ กรณีทิศทางของความเร็วต้งฉากกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก ดังรูป 15.27 ขนาดของแรง
หาได้จากสมการ (15.2)
ั
ื
∙ กรณีอนุภาคเคล่อนท่ในทิศทางไม่ต้งฉากกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก ดังรูป 15.28 ขนาดของแรง
ี
หาได้จากสมการ (15.3)
ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่าง 15.3 และ 15.4 โดยครูเป็นผู้แนะนำา
ครูนาอภิปรายเก่ยวกับแนวการเคล่อนท่ของอนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก โดยใช้รูป 15.29
ำ
ี
ี
ื
ี
ั
ในหนังสือเรียน จนสรุปได้ว่า ถ้าทิศทางความเร็วของอนุภาคต้งฉากกับสนามแม่เหล็กจะเกิดแรงแม่เหล็ก
ื
ี
ี
ำ
ั
ในทิศต้งฉากกับความเร็วเสมอ ทาให้อนุภาคท่มีประจุไฟฟ้าบวกเคล่อนท่แบบวงกลมในสนามแม่เหล็ก โดยม ี
ี
แรงแม่เหล็กเป็นแรงส่ศูนย์กลาง หารัศมีความโค้งของการเคล่อนท่แบบวงกลมของอนุภาคท่มีประจุไฟฟ้า
ู
ี
ื
ในสนามแม่เหล็กได้จากสมการ (15.4)
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

34 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 35




ครูถามคาถามชวนคิดในหน้า 35 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียน
ำ
แสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ แล้วครูนำาอภิปรายจนได้แนวคำาตอบดังนี้



แนวคำาตอบชวนคิด


จากรูป 15.29 หากอนุภาคที่เคลื่อนที่มีประจุไฟฟ้าเป็นประจุลบ อนุภาคจะมีการเคลื่อนที่เป็นแบบใด
แนวคำาตอบ อนุภาคจะเคลื่อนที่แบบวงกลมในทิศทางตรงข้ามกับประจุบวก



ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่าง 15.5 โดยครูเป็นผู้แนะนำา
ำ
ครูอาจนานักเรียนอภิปรายกรณีท่อนุภาคไฟฟ้าเคล่อนท่ไม่ต้งฉากกับสนามแม่เหล็ก ทาให้อนุภาค
ำ
ี
ั
ี
ื
ที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เป็นเกลียวเพื่อเชื่อมโยงการเกิดออโรรา (aurora) ตามรายละเอียดความรู้เพิ่มเติม
ในหนังสือเรียน
ความรู้เพิ่มเติมสำาหรับครู



การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าที่ทิศทางการเคลื่อนที่ไม่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก
ถ้าอนุภาคที่มีประจุ +q และความเร็ว v ทำามุม θ กับสนามแม่เหล็ก B ดังรูป หาขนาดและ
ทิศทางของแรงกระทำาต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าได้ดังนี้


v sinv θ 
v
θ θ
cosv θ

B B


รูป อนุภาคมีความเร็วในทิศทางทำามุม θ กับสนามแม่เหล็ก
หาองค์ประกอบของความเร็ว v ในทิศทางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก (v ) ได้ v = vsinθ
⊥
⊥
และในแนวขนานกับสนามแม่เหล็ก (v ) ได้ v = vcosθ
จาก F = qvB
แทนค่า v จะได้ F = q(vsinθ)B
⊥
⊥
หรือ F = qvBsinθ
⊥




สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี