แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 15 เรื่อง แม่เหล็กและไฟฟ้า

47

9. กระบวนการจัดการเรียนรู้
ขนั้ ที่ 1 ขัน้ สรา้ งความสนใจ (Engagement)
1.1 นาเขา้ สู่บทเรียนโดยวิธกี ารสอบถามความรู้เดิมของผ้เู รียนเกี่ยวกบั การหาทิศทางสนามแม่เหลก็
โดยใชก้ ฎมือขวา
(1. กฎมือขวา จะใชไ้ ด้กบั ประจุบวก ถ้าหากเป็นประจุลบ จะใชม้ ือซ้ายแทน
2. สญั ลักษณ์ X คือ สนามแมเ่ หลก็ ทศิ พงุ่ เขา้ สว่ น • คือ สนามแม่เหล็กทิศพุง่ ออก
3. กฎมอื ขวาของประจุ จะแทนด้วย นว้ิ โปง้ แทน F , นว้ิ ช้ี แทน V , นิว้ กลาง แทน B)
ขนั้ ที่ 2 ขั้นสารวจและคน้ หา (Exploration)
2.1 ใหน้ กั เรียนทกุ คนสืบคน้ และหาความหมาย ดังตอ่ ไปน้ี จากเวบ็ ไซตต์ ่าง ๆ และหนังสอื เรียน
- ขดลวดโซเลนอยด์
- กฏมือขวา
2.2 ใหน้ กั เรียนส่งตวั แทน 3 - 4 คน นาเสนอขอ้ มูลทไี่ ดจ้ ากการสืบคน้

ขน้ั ท่ี 3 ขน้ั อธบิ ายและลงขอ้ สรปุ (Explanation)
3.1 นกั เรยี นนาขอ้ มูลทไี่ ด้จากขนั้ สืบค้นข้อมูล มาอภิปรายร่วมกันในช้ันเรยี น
3.2 รว่ มกันอภิปรายเนือ้ หา ดงั น้ี
- กฎมือขวา

- แรงแม่เหลก็ กระทาต่อลวดตัวนาทม่ี ีกระแสไฟฟ้าผา่ น
จากการทดลอง 15.2 พบวา่ เม่ือลวดตัวนาเสน้ ตรงมีกระแสไฟฟ้าผา่ นขณะอยูใ่ นสนามแมเ่ หล็ก
กระทาตอ่ ลวดตัวนั้น และเมอ่ื กลับทิศทางของกระแสไฟฟา้ หรอื ทิศทางของสนามแม่เหล็กพบว่าแรงกระทาจะ
กลบั ทศิ ทางดว้ ย แสดงวา่ แรงทกี่ ระทาตอ่ ลวดตัวนามีความสมั พนั ธ์กับทิศทางของกระแสไฟฟา้ และ
สนามแมเ่ หล็ก หาทิศทางของแรงได้โดยใชม้ อื ขวาขีน้ วิ้ ทั้งส่ไี ปตามทิศทางของกระแสไฟฟ้า แลว้ วนนว้ิ ทัง้ สี่ไป
หาทิศทางสนามแมเ่ หลก็ ⃑⃑ นวิ้ หวั แมม่ อื จะข้ีทศิ ทางของแรง ⃑ ดงั รูป

48

จากแรงแม่เหล็กกระทาต่อลวดตวั นาเส้นตรงดังกลา่ ว พจิ ารณาขนาดของแรงไดด้ ังนี้

กระแสไฟฟ้าในลวดตัวนาเส้นตรงเกิดจากการเคลื่อนที่ของอเิ ลก็ ตรอนอิสระดว้ ยความเร็วลอยเล่ือน
ดังนน้ั เมือ่ ลวดตวั นาวางตั้งฉากกับสนามแมเ่ หลก็ จะเกดิ แรงแมเ่ หลก็ กระทาต่ออิเลก็ ตรอนอิสระประจุ
เหล่านี้ตามสมการ

=
เมอ่ื F คอื แรงแมเ่ หลก็ กระทาตอ่ อิเลก็ ตรอนอิสระประจุ e
พิจารณาตลอดความยาวลวดมอี เิ ลก็ ตรอนอสิ ระจานวน N อนภุ าคอยู่ภายใน
ลวดตัวนา ดงั นั้นขนาดแรงลพั ธ์ F ท่ีกระทาตอ่ ลวดตวั นาเทา่ กับผลรวมแรงแม่เหล็กที่กระทาตอ่ อเิ ล็กตรอน
อสิ ระ N อนภุ าค ตามสมการ

=
แทนค่า Q = Ne ในสมการนีจ้ ะได้

=
ถ้าประจุไฟฟ้า 0 เคล่ือนที่ผ่านภาคตัดขวางของลวดตัวนาในเวลา ∆ เป็นระยะทางเทา่ กับ

ความยาวลวดตวั นา L ทอ่ี ยู่ในสนามแม่เหล็ก จากนยิ ามของกระแสไฟฟา้ เขียนได้วา่

= ∆

และ =
∆

จะได้ = ( ∆ ) ( )

∆

=

F คอื ขนาดของแรงแมเ่ หลก็ ท่กี ระทาต่อลวดตัวนา หน่วย นวิ ตนั (N)

I คือ กระแสไฟฟ้าทีผ่ า่ นลวดตัวนา หน่วย แอมแปร์ (A)

L คือ ความยาวลวดตัวนาท่ีอยใู่ นสนามแมเ่ หลก็ หนว่ ย เมตร (m)

B คือ ขนาดของสนามแมเ่ หล็ก หน่วย เทสลา (T)

49

พจิ ารณาทานองเดียวกันกับกรณีอนภุ าคท่มี ปี ระจไุ ฟฟ้าเคลื่อนที่ดว้ ยความเร็ว ⃑ ไม่ตัง้ ฉากกบั

สนามแม่เหลก็ ⃑⃑ ทาใหเ้ กิดแรงกระทาตอ่ ประจไุ ฟฟ้า q ตามสมการ = sin จะนามาใช้หา

แรงกระทาตอ่ ลวดตวั นามีกระแสไฟฟ้าผา่ น ขณะลวดตัวนาวางตวั ในแนวทามุม กับสนามแม่เหลก็ ⃑⃑

เปน็ ไปตามสมการ = sin

โดย คือ มุมระหว่างกระแสไฟฟา้ ที่ไหลผา่ นลวดตัวนากบั สนามแมเ่ หลก็

- แรงระหว่างลวดตวั นาทม่ี กี ระแสไฟฟา้
เออร์เสตด ค้นพบว่า เมอื่ ปล่อยกระแสไฟฟา้ ไหลผ่านตวั นาจะเกดิ สนามแมเ่ หลก็ ขึ้นรอบ ๆ ตัวนาในทศิ ทาง
ที่เราสามารถหาได้ โดยใช้กฎมือขวา

เมอ่ื ผา่ นกระแสไฟฟา้ ผา่ นลวดตัวนา จะทาใหเ้ กิดสนามแมเ่ หลก็ ข้ึนรอบรอบตัวนานน้ั ความเข้มของ
สนามแมเ่ หล็กสามารถหาได้จากสมการ

= 0 = 2 10−7
2

I กระแสไฟฟา้

a ระยะหา่ งจากตวั นาในแนวตัง้ ฉาก

μ0 ค่าคงตวั 4π x 10-7

ถา้ วางลวดตวั นาเสน้ ตรงสองเสน้ ขนานกนั เม่อื กระแสไฟฟ้าผ่านลวดตวั นาทั้งสองในทิศทางเดียวกัน
จะเกิดแรงดูดระหว่างลวดตัวนาท้งั สอง แต่ถ้ากระแสไฟฟ้าผ่านลวดตวั นาในทิศทางตรงขา้ มกัน จะเกิดแรงผลัก
ระหว่างลวดตัวนาท้ังสอง ดงั รูป

50

แรงที่กระทาระหว่างเส้นลวด 2 เสน้ ขนานกัน

คดิ แรงที่ คิดแรงท่ี
เนื่องจาก ลวด cd อยูใ่ นบริเวณสนามแมเ่ หล็กของ เนอ่ื งจาก ลวด ab อยใู่ นบริเวณสนามแมเ่ หล็กของ

ab จงึ ถูกแรง ab กระทา cd จึงถูกแรง cd กระทา

จาก = จาก =

= (2 10−7 ) = (2 10−7 )


2 10−7 2 10−7
= =

3.3 รว่ มกันอภิปายการใชก้ ฎมอื ขวาเกย่ี วกบั แรงทกี่ ระทาต่อเส้นลวดทไี่ ฟฟ้าผา่ น
1. กฎมอื ขวาของเส้นลวด จะแทนดว้ ย น้วิ โปง้ แทน F , นว้ิ ช้ี แทน I , น้วิ กลาง แทน B
2. ถ้าวางลวดตวั นาเสน้ ตรงสองเส้นขนานกัน เมื่อกระแสไฟฟ้าผา่ นลวดตวั นาทง้ั สองในทศิ ทาง

เดียวกัน จะเกิดแรงดดู ระหว่างลวดตวั นาทง้ั สอง แตถ่ า้ กระแสไฟฟ้าผา่ นลวดตวั นาในทิศทางตรงข้าม
กัน จะเกิดแรงผลกั ระหวา่ งลวดตัวนาท้ังสอง
3.4 ร่วมกันอภิปรายสูตรที่ใช้ในการหาแรงทีก่ ระทาตอ่ เสน้ ลวดทีไ่ ฟฟา้ ผา่ น

แรงแม่เหลก็ กระทาต่อลวดตัวนามกี ระแสไฟฟา้ ผ่าน
- กรณี ทศิ ทางกระไฟฟ้าของเสน้ ลวดตั้งฉากกบั สนามแมเ่ หลก็

=
- กรณี ทศิ ทางกระไฟฟ้าของเส้นลวดทามุมกับสนามแม่เหล็ก

= sin
แรงทีก่ ระทาระหว่างเสน้ ลวด 2 เส้น ขนานกนั

= 2 10−7 1 2


51

ขัน้ ที่ 4 ขน้ั ขยายความรู้ (Elaboration)
4.1 นาเสนอโจทยต์ วั อย่างการคานวณหาตวั แปรท่ีเก่ียวขอ้ ง

1. เสน้ ลวดหนง่ึ ยาว 5.0 เซนตเิ มตร มกี ระแสไหลผ่าน 4 แอมแปร์ วางอยูใ่ นสนามแม่เหล็กสม่าเสมอ 10-3
เทสลา โดยลวดเอียงทามุม 30° กับสนามแมเ่ หล็ก ดังรูป จงหาขนาดของแรงแมเ่ หล็กที่กระทาตอ่ เส้นลวดน้ี
( 1 x 10-4 N )

2. จากรปู ถา้ ผ่านกระแส 0.5 แอมแปร์ เข้าไปยังตัวนาที่มคี วามยาว 3.281 ฟุต ท่วี างอยู่ในสนามแม่เหล็ก
ความหนาแนน่ 0.25 เทสลา จงคานวณหาแรงและทิศทางทีก่ ระทาบนตัวนา ( 0.123 N , ทศิ ไปทางขวา )

3. ถ้าตอ้ งการใหล้ วดตวั นายาว 20 เซนตเิ มตร มวล 0.1 กโิ ลกรัม ลอยนิ่งอย่ใู นสนามแม่เหล็กทีม่ ขี นาด 1.0
เทสลา และมีทิศทางดังในรูป จะต้องผา่ นกระแสไฟฟา้ เข้าไปในเสน้ ลวดก่ีแอมแปร์ ( 5 A )

4. ลวดตรงยาวมาก PQ และโครงลวดรปู สเี่ หลยี่ ม ABCD วางอย่ดู งั รปู จงหาแรงแมเ่ หลก็ ทีก่ ระทาบนโครง
ลวด ABCD ( 6 x 10-5 N )

52

4.2 นักเรียนร่วมกนั อภปิ รายเนื้อหาเพิม่ เตมิ เกยี่ วกับในหวั ข้อความรู้เพิ่มเตมิ
รถไฟพลงั งานแมเ่ หลก็ มีชอ่ื เรียกเป็นทางการวา่ รถไฟแมกเลฟ ( Maglev trains ) ด้วยอานาจการ
ผลักดนั ของแม่เหล็กทาใหร้ ถไฟทั้งคนั ลอยอย่เู หนือรางเลก็ น้อย จงึ ไม่มแี รงเสียดทาน ว่ิงไดเ้ ร็วเทยี บไดก้ บั จรวด
ไมเ่ หมอื นกับรถไฟแบบเกา่ ท่ใี ช้ลอ้ เหล็กกลง้ิ อยู่บนรางแม่เหล็กมคี ุณสมบัตพิ ้ืนฐานท่พี วกเราทราบดี
วา่ ข้วั แม่เหลก็ เหมือนกันดดู กนั และต่างกนั ผลักกนั แมเ่ หล็กไฟฟ้าเหมือนกับแม่เหล็กท่ัวไปคอื มันสามารถ
ดดู เหล็กได้ แตกต่างกันแต่เพียงวา่ แม่เหล็กไฟฟ้าตอ้ งใชก้ ระแสไฟฟา้ สรา้ งสนามแมเ่ หล็ก และคุณก็สามารถ
สร้างแม่เหล็กไฟฟ้าขน้ึ ด้วยตนเองภายในบา้ น โดยการต่อสายไฟเขา้ กับขั้วบวกและลบของถา่ นไฟฉาย เมือ่ มี
กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะเกิดสนามแมเ่ หลก็ ข้ึนรอบสายไฟ

สนามแม่เหลก็ ที่เราสรา้ งข้ึนงา่ ยๆน้ี คือพืน้ ฐานของรถไฟแมเ่ หล็ก ทป่ี ัจจุบนั ระบบของมัน มี
ความสลับซบั ซอ้ นมาก อย่างไรกต็ ามเราสามารถแยกออกเปน็ 3 ส่วนหลัก ดงั น้ี

1. แหลง่ จ่ายกาลงั ไฟฟา้
2. ขดลวดสรา้ งสนามแมเ่ หล็ก
3. แมเ่ หลก็ ขนาดใหญ่วางอยใู่ ตร้ ถไฟ ชว่ ยให้รถวง่ิ อยใู่ นรางไม่หลดุ ออกนอกราง

ความแตกต่างระหว่างรถไฟแมเ่ หลก็ กบั รถไฟแบบเกา่ คอื รถไฟแม่เหล็กไมต่ อ้ งใช้เครอ่ื งจักร
หรอื เครือ่ งยนต์ขนาดใหญ่ เพอื่ ใช้ในการขบั เคล่ือนล้อให้กลงิ้ ไปข้างหน้า ใช้เพียงแต่เครื่องยนต์ขนาดเล็กทา
เปน็ เครือ่ งกาเนดิ ไฟฟ้า ให้แสงสวา่ งภายในรถ หรืออุปกรณอ์ านวยความสะดวกอน่ื ๆเท่านัน้

รางของรถไฟแม่เหลก็ ในประเทศญ่ีปุ่น

ขดลวดทสี่ รา้ งสนามแม่เหล็กเรยี งขา้ งๆราง
ขดลวดท่ีใช้สรา้ งสนามแมเ่ หล็กเรียงไปตามข้างราง ทาหน้าทยี่ กรถไฟทั้งขบวนให้ลอยอยเู่ หนือราง
ประมาณ 1 ถงึ 10 เซนตเิ มตร ขดลวดอกี ส่วนหนง่ึ ทาหนา้ ทใี่ หแ้ รงดนั และดึงกระแสไฟฟา้ ท่ีจา่ ยให้เปน็

53

กระแสไฟฟา้ สลับ จงึ ทาให้ขดลวดเปล่ยี นขั้วของแม่เหลก็ สลับไปมา สนามแม่เหลก็ ท่เี กิดหนา้ รถไฟออกแรงดงึ
รถไฟ ขณะท่สี นามแมเ่ หลก็ ดา้ นหลงั เปน็ แรงดัน ออกแรงผลกั รถใหไ้ ปขา้ งหน้า เนื่องจากรถไฟแบบนี้ รถไฟ
ทงั้ ขบวนลอยอย่เู หนอื รางเลก็ น้อย ทาให้ไม่มแี รงเสยี ดทาน เมอ่ื ออกแบบใหห้ ัวรถไฟลู่ลมด้วย มันจะ
สามารถว่ิงไดเ้ รว็ สงู สุด 500 กโิ ลเมตรตอ่ ช่วั โมง เทียบกับเครอ่ื งบินโบอ้ิง 777 ซ่งึ สามารถบนิ ด้วยความเรว็
สงู สดุ 905 กโิ ลเมตรตอ่ ชวั่ โมง

ขัน้ ที่ 5 ข้นั ประเมนิ ผล (Evaluation)
5.1 ตรวจสอบความร้เู ก่ยี วกับเรอื่ ง แรงแมเ่ หลก็ กระทาต่อลวดตัวนา โดยการตอบคาถาม
5.2 สงั เกตจากพฤตกิ รรมของผูเ้ รยี นระหว่างเรยี น

10. สอื่ /แหล่งเรยี นรู้
1. หนงั สือรายวิชาเพิ่มเตมิ วิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฟิสิกส)์ ชั้นมธั ยมศกึ ษาปที ี่ 6 เล่ม 5
(ฉบบั ปรบั ปรุง พ.ศ. 2560)
2. Power Point เรอื่ ง แรงแมเ่ หล็กกระทาตอ่ ลวดตวั นา
3. ใบงานที่ 3 แรงแมเ่ หล็กกระทาตอ่ ลวดตัวนา

11. การวดั และการประเมินผล วิธกี ารประเมิน เกณฑก์ ารประเมนิ
คาถาม ผ่านรอ้ ยละ 80
จุดประสงค์การเรียนรู้ ใบงาน
นกั เรียนมีความรู้ความเขา้ ใจเกยี่ วกบั แรงแม่เหลก็ ทีก่ ระทาตอ่ ใบงาน ผา่ นรอ้ ยละ 80
เสน้ ลวดตวั นาทมี่ ีกระแสไฟฟา้ ไหลผ่าน
นักเรยี นมีความรคู้ วามเขา้ ใจเก่ยี วกบั แรงแมเ่ หลก็ ท่กี ระทาตอ่ ใบงาน ผ่านรอ้ ยละ 80
เสน้ ลวดตวั นาคู่ขนาน นกั เรียนส่งภาระงานที่
นกั เรยี นสามารถคานวณแรงแม่เหลก็ ท่กี ระทาตอ่ ลวดตวั นา ได้รบั มอบหมายตาม
ไฟฟ้าผา่ น
นกั เรยี นมีความรว่ มมอื ในการทางาน เวลาทีก่ าหนด

54

ใบงานท่ี 3
เร่อื ง แรงแมเ่ หลก็ กระทาต่อลวดตวั นาที่มกี ระแสไฟฟ้าผ่าน
ชอ่ื .................................................................................ช้ัน.................เลขท.่ี ................
1. (Pat 3) ปัจจุบนั รถไฟความเร็วสงู (high speed train) จะไมม่ ีล้อ แต่จะอาศัยแรงยกจากสนามแม่เหลก็ ให้
รถ ไฟลอยตัวอยเู่ หนอื ราง จากรปู เปน็ ภาคตัดขวางของรถไฟดงั กลา่ ว โดยสมมตวิ ่า รางรถไฟเปน็ แมเ่ หล็กถาวร
ซ่งึ มีคา่ ความหนาแนน่ ฟลักซแ์ มเ่ หล็กอย่างสมา่ เสมอ 2 เทสลา ถา้ รถไฟคนั นี้มนี ้าหนกั 200 KN และยาว 100
เมตร ที่ฐานรถไฟมตี ัวนาไฟฟ้า 4 ตวั ตดิ อยู่ และมคี วามยาวเท่ากับความยาวรถ ไฟ จงหาขนาศและทศิ ทางของ
กระแสในแตล่ ะตัวนาทีพ่ อดีทาใหร้ ถไฟลอยตัวอยไู่ ด้ ( 250 A , ไหลออกจากหน้ากระดาษ)

2. เสน้ ลวดตัวนาซ่งึ ทาด้วยอลมู ิเนยี มเสน้ หนึ่งขาว 10 เซนติเมตร วางพาดอยู่บนรางตัวนา A และ B ซ่ึงกวา้ ง 5
เซนติเมตร เมื่อนาไปตอ่ เปน็ วงจรกับแบตเตอร่ี 12 โวลต์ และความต้านทาน 3 โอหม์ ดังรปู ถ้านาเส้นลวด AB
อยู่ในสนามแมเ่ หล็กขนาด 0.15 เทสลา โดยมีทศิ ของสนามแมเ่ หล็กพงุ่ ลง จงหาขนาดและทิศทางของแรงท่ี
กระทาตอ่ เสน้ ลวด AB ( 3 x 10-2 N , ทศิ เข้าหาแบตเตอรี่ )

55

3. ลวดตวั นายาว 20 เซนติเมตร มีมวล 40 กรมั วางอย่ใู นบรเิ วณที่มสี นามแม่เหลก็ สม่าเสมอ 2 เทสลา และตง้ั
ฉากกับสนามแม่เหลก็ ถ้ามีกระแสไฟฟา้ 5 แอมแปร์ ไหลในเสน้ ลวดน้ี จงหาความเรง่ ของลวดตัวนาในแนวราบ
(ไมค่ ดิ แรงดงึ ดูดของโลก) (50 m/s2)

4. ลวด AB ยาวมากดังรูป มกี ระแสไหล 2 A วางขนานกับลวดสเ่ี หลี่ยม ซ่งึ มีกระแสไหลผา่ น 6 A มีทศิ ดังรูป
จงหาแรงทกี่ ระทาต่อลวด AB (4.8 x 10-6 N )

56

57

58

แผนการจดั การเรียนร้ทู ่ี 4 ภาคเรียนท่ี 1
รายวชิ า ฟิสกิ สเ์ พิ่มเตมิ 5
สาระการเรียนร้วู ทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี
รหัสวชิ า ว30205 จานวน 14 ชวั่ โมง
หน่วยการเรยี นรู้ท่ี 3 แมเ่ หล็กและไฟฟ้า ช้นั มัธยมศกึ ษาปีที่ 6
แผนการจดั การเรยี นรู้ เร่อื ง โมเมนต์ของแรงคคู่ วบ
สอนโดย นายภานเุ ดช คาหล้า เวลา 2 ชัว่ มง

1. สาระวทิ ยาศาสตร์เพมิ่ เติม เร่อื ง โมเมนต์ของแรงคู่ควบ

2. มาตรฐานการเรยี นรู้
สาระท่ี 3 เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคลู อมบ์ สนามไฟฟ้า ศกั ยไ์ ฟฟ้า ความจไุ ฟฟ้า กระแสไฟฟ้าและกฎ

ของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงานไฟฟ้าและกาลังไฟฟา้ การเปลี่ยนพลงั งานทดแทนเปน็ พลังงานไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก ที่กระทากับประจุไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า การเหนี่ยวนาแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎ
ของฟาราเดย์ ไฟฟ้ากระแสสลับ คลน่ื แม่เหลก็ ไฟฟา้ และการสือ่ สาร รวมท้ัง นาความรู้ไปใช้ประโยชน์

3. ผลการเรียนรู้
3. อธบิ ายหลักการทางานของแกลแวนอมิเตอร์ และมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง รวมทง้ั คานวณ ปรมิ าณ

ตา่ งๆ ที่เก่ียวขอ้ ง

4. สาระสาคัญ
โมเมนตข์ องแรงคู่ควบ
เมอื่ นาขดลวดตวั นารูปส่ีเหล่ียม วางในสนามแม่เหล็ก แลว้ ผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในขดลวดตัวนา ทา

ให้ขดลวดเกิดการหมนุ แสดงว่ามีแรงขนาดเท่ากันแต่มที ิศทางตรงข้ามกันกระทาต่อขวดลวดด้านตรงข้าม
เรียกปรากฏการณ์นว้ี ่าเกดิ โมเมนตข์ องแรงคูค่ วบกระทาตอ่ ขดลวด สามารถคานวณจากสมการ

= cos

แกลแวนอมิเตอร์ Galvanometer)
มีความหมายโดยทวั่ ไปดังน้ี กลา่ วคือ อุปกรณไ์ ฟฟา้ ชนดิ หน่งึ ทีย่ อมให้กระแสไฟฟา้ ไหลผ่านได้แกล
แวนอมเิ ตอรเ์ ป็นอุปกรณไ์ ฟฟา้ พืน้ ฐานซง่ึ อยู่ในลกั ษณะของเคร่ืองวัดทางไฟฟา้
มอเตอรไ์ ฟฟ้า (Electric Motor)
คอื อุปกรณไ์ ฟฟา้ ทท่ี าหนา้ ทใ่ี นการแปลงพลังงานไฟฟา้ ที่ได้จากแหล่งจา่ ยของมอเตอร์ เปน็ พลังงานจลน์

59

5. จุดประสงค์การเรยี นรู้
5.1 จดุ ประสงค์ด้านความรู้ (K)
1. นกั เรยี นมคี วามรูค้ วามเข้าใจเกีย่ วกับหลกั การทางานของมอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง แกลแวนอ
มิเตอร์
5.2 จุดประสงคด์ า้ นทักษะ (P)
1. นกั เรียนสามารถคานวณโมเมนตข์ อแรงคู่ควบกระทาตอ่ ขดลวดตัวนาท่ีมีกระแสไฟฟา้ ผา่ น รวมทงั้
ปริมาณที่เกย่ี วข้อง
5.3 จุดประสงคด์ ้านคณุ ลกั ษณะ (A)
1. นักเรียนมคี วามร่วมมือในการทางาน

6. สมรรถนะสาคัญของผ้เู รียน
1. ความสามารถในการส่อื สาร
- การอธบิ าย การเขยี น การพูดหนา้ ชั้นเรยี น
2. ความสามารถในการคิด
- การสังเกต การคดิ วเิ คราะห์ การเปรียบเทยี บ การจดั ระบบความคิดเป็นแผนภาพ การสร้าง
คาอธบิ าย การอภิปราย การสอื่ ความหมาย การสืบคน้ โดยใชก้ ระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์
3. ความสามารถในการใชเ้ ทคโนโลยี
4. ความสามารถในการแกป้ ญั หา

7. คณุ ลกั ษณะอนั พงึ ประสงค์
ใฝ่เรียนรู้
แสวงหาความรู้จากแหล่งเรยี นรูต้ ่าง ๆ ทั้งภายในและภายนอกโรงเรียนดว้ ยการเลอื กใชส้ ่ืออยา่ ง

เหมาะสม บันทกึ ความรู้ วิเคราะห์ สรปุ เป็นองค์ความรู้ สามารถนาไปใช้ในชีวติ ประจาวันได้

มุง่ ม่นั ในการทางาน
มีความตั้งใจปฏิบัติหน้าท่ีที่ได้รบั มอบหมายด้วยความเพยี รพยายาม ทุ่มเทกาลงั กาย กาลงั ใจ ในการ
ปฏบิ ตั กิ จิ กรรมต่างๆ ให้สาเรจ็ ลลุ ่วงตามเป้าหมายทก่ี าหนดดว้ ยความรับผิดชอบ และมคี วามภาคภมู ิใจใน
ผลงาน

8. ภาระงาน/ชิน้ งาน
- ใบงานท่ี 4 เรื่อง โมเมนตข์ องแรงค่คู วบ

60

9. กระบวนการจดั การเรยี นรู้
ขั้นท่ี 1 ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement)
1. นาเขา้ สูบ่ ทเรยี นโดยการสอบถามความรเู้ ดิมของผู้เรยี น
- จากกฎมอื ขวา นิว้ ท่ีใช้สามารถแทนตัวแปรใดบ้าง
( 1. แรงทก่ี ระทาตอ่ ประจุ น้วิ โปง้ แทน F , นว้ิ ช้ี แทน v , น้ิวกลาง แทน B
2. แรงทกี่ ระทาต่อเสน้ ลวดที่มีกระแสไฟฟา้ นิ้วโปง้ แทน F , นิว้ ชี้ แทน I , นว้ิ กลาง แทน B)
- ถ้าทศิ ทางของความเรว็ ของอนภุ าคประจุไฟฟา้ มที ิศตั้งฉากกบั ทิศทางของสนามแม่เหล็ก
อนุภาคนั้นจะมลี กั ษณะการเคลอ่ื นทีอ่ ยา่ งไร (แบบวงกลม)
- ถ้าทศิ ทางของความเรว็ ของอนภุ าคประจุไฟฟา้ มที ศิ ทามมุ กับทศิ ทางของสนามแม่เหล็ก
อนุภาคนัน้ จะมีลักษณะการเคล่ือนที่อย่างไร (แบบเกลยี ว)
- ถ้าทิศทางของกระแสไฟฟ้าทไี่ หลผา่ นขดลวด มีทิศขนานกับทศิ ทางของสนามแมเ่ หลก็ จะมี
แรงแม่เหลก็ กระทาตอ่ ขดลวดหรือไม่ (ไม่เกดิ แรงทกี่ ระทาต่อขดลวด)
- สรปุ สูตร 1. แรงแมเ่ หล็กท่ีกระทาต่ออนภุ าคประจุไฟฟา้
- กรณี ทิศทางการเคล่ือนทีข่ องอนภุ าคทามุมกับสนามแม่เหล็ก
= sin
2. รัศมีการเคล่อื นที่ของอนุภาค

=

3. แรงแม่เหลก็ กระทาตอ่ ลวดตัวนามีกระแสไฟฟ้าผ่าน
- กรณี ทิศทางกระไฟฟา้ ของเสน้ ลวดทามมุ กับสนามแมเ่ หล็ก

= sin

ข้ันที่ 2 ขนั้ สารวจและค้นหา (Exploration)
2.1 ให้นักเรียนทกุ คนสืบคน้ และหาความหมาย ดังตอ่ ไปนี้ จากเวบ็ ไซต์ต่าง ๆ และหนังสอื เรยี น
- โมเมนตข์ องแรงคู่ควบ
- แกลแวนอมเิ ตอร์
- มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
- ไดนาโม
2.2 ให้นักเรยี นส่งตัวแทน 3 - 4 คน นาเสนอข้อมูลทไี่ ด้จากการสืบคน้

61

ข้นั ที่ 3 ขน้ั อธิบายและลงขอ้ สรุป (Explanation)
3.1 นักเรียนนาขอ้ มูลจากขน้ั สบื ค้นขอ้ มูล มาอภิปรายรว่ มกนั ในชน้ั เรยี น
3.2 รว่ มกนั อภปิ ราเน้ือหา ดังน้ี
โมเมนตข์ องแรงคู่ควบ
เมือ่ นาขดลวดตัวนารปู สีเ่ หลี่ยม วางในสนามแม่เหลก็ แล้วผ่านกระแสไฟฟา้ เขา้ ไปในขดลวดตัวนา ทา

ให้ขดลวดเกดิ การหมุน แสดงว่ามแี รงขนาดเท่ากนั แต่มที ิศทางตรงข้ามกนั กระทาต่อขวดลวดด้านตรงข้าม
เรียกปรากฏการณ์นี้ว่าเกดิ โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทาต่อขดลวด

พิจารณาแรงแม่เหล็กกระทาต่อเส้นลวดแต่ละส่วนดังนี้ ด้าน PS และ QR กระแสไฟฟ้าในขดลวด
ตัวนาอยูใ่ นทิศทางขนานกับสนามแม่เหล็ก ทาให้ไม่มีแรงกระทาต่อดา้ นทั้งสองนี้ ส่วนด้าน PQ และ RS เป็น
ด้านที่กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดในทิศทางตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก จึงเกิดแรงกระทาต่อด้านทั้งสองมีขนาด
เทา่ กนั โดยขนาดของแรงหาไดจ้ ากสมการ

= 2 (a)
ในการหาทิศทางของแรงโดยใช้มือขวา พบว่าแรงที่กระทาต่อด้าน PQมีทิศทางตรงข้ามกับแรงท่ี
กระทาต่อดา้ น RS ดงั รูป จะเหน็ ว่าแรงท่กี ระทาต่อดา้ นทัง้ สองมีขนาดเทา่ กนั ทิศทางตรงขา้ มกนั และขนานกัน
จึงเป็นแรงค่คู วบ ทาใหเ้ กิดโมเมนตข์ องแรงคคู่ วบหาขนาดไดจ้ ากสมการ

= (b)
คอื โมเมนตข์ องแรงคูค่ วบ
คอื ขนาดของแรงคคู่ วบ
คือ ระยะทางตั้งฉากระหว่างแนวแรงทั้งสอง

แทนค่า จากสมการ (a) และแทน ด้วย 1 ในสมการ (b) จะได้โมเมนตข์ องแรงคู่ควบ (M) ที่
กระทาตอ่ ขดลวด ดงั น้ี

= ( 2 ) 1
กาหนดให้ เป็นพ้นื ท่ขี องขดลวด มีค่าเทา่ กับ 1 2 เขียนสมการขนาดโมเมนต์ของแรงคู่ควบไดเ้ ปน็

=

62

เมอื่ ขดลวดน้ันท่ีมุม กบั ทิศทางของสนามแมเ่ หล็ก

จากขนาดของแรงเท่ากับ 2 และระยะทางตั้งฉากระหว่างแนวแรงท้งั สองเทา่ กบั 1 cos
จากสมการ = จะไดข้ นาดของโมเมนตข์ องแรงค่คู วบกระทาตอ่ ขดลวด ตามสมการ

= ( 2 ) 1 cos
= cos

ในกรณีขดลวดตานามจี านวน N รอบ จะทาให้เกดิ โมเมนต์ของแรงคคู่ วบกระทาต่อขดลวดเป็นจานวน

N เทา่ ของขดลวด 1 รอบ จะไดข้ นาดโมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทาต่อขดลวด ตามสมการ

= cos
โดย คอื มมุ ระหวา่ งระนาบขดลวดกบั ทิศทางของสนามแม่เหล็ก

3.3 รว่ มกนั อภิปรายการหมนุ ของขดลวดทีอ่ ยูใ่ นสนามแมเ่ หล็ก เมอื่ ปลอ่ ยกระแสไฟฟา้ ไหลผา่ น

ขดลวด ( เม่ือนาขดลวดตัวนารปู ส่เี หลย่ี ม วางในสนามแม่เหล็ก แลว้ ผ่านกระแสไฟฟา้ เข้าไปในขดลวดตัวนา

ทาให้ขดลวดเกดิ การหมุน แสดงวา่ มแี รงขนาดเทา่ กนั แตม่ ที ิศทางตรงข้ามกันกระทาตอ่ ขวดลวดดา้ นตรงขา้ ม

เรยี กปรากฏการณน์ ี้ว่าเกดิ โมเมนตข์ องแรงคคู่ วบกระทาตอ่ ขดลวด )

3.4 รว่ มอภิปรายเก่ยี วกบั สูตรโมเมนตข์ องแรงค่คู วบ

= cos
M คือ โมเมนตข์ องแรงค่คู วบ นวิ ตัน∙เมตร :N∙m
N คือ จานวนรอบของขดลวด รอบ , ครง้ั
I คือ กระแสไฟฟ้าทีไ่ หลผ่าน แอมแปร์ : A
B คือ ขนาดของสนามแม่เหล็ก เทสลา : T
A คอื พืน้ ทรี่ ะนาบของขดลวด ตารางเมตร : m2
ขน้ั ท่ี 4 ขั้นขยายความรู้ (Elaboration)

4.1 นาเสนอโจทยต์ ัวอย่างการคานวณหาตวั แปรที่เก่ยี วข้อง

1. ขดลวดวงกลมมีพนื้ ทีห่ นา้ ตัด 60 ตารางเซนติเมตร มีขดลวดพนั 600 รอบ อยไู่ หลผา่ น 1 แอมแปร์ วางไว้

ในสนามแมเ่ หลก็ ทม่ี ีความเข้ม 1 เทสสา โมเมนตส์ ูงสุดของขดลวดจะมีค่ากน่ี ิวตนั -เมตร ( 3.6 N )

63

2. ถ้านาเส้นลวดตัวนายาว 40 เซนติเมตร มาขดใหเ้ ป็นรูปสเี่ หล่ียมจตั รุ ัส แลว้ นาไปวางไว้ในสนามแมเ่ หล็ก
ขนาด 2 เทสลา เมือ่ ผา่ นกระแสไฟฟา้ 5 แอมแปร์ เขา้ ไปในขดลวด โมเมนตข์ องแรงคคู่ วบท่ีกระทาตอ่ ขดลวด
จะมคี า่ สูงสุดก่นี ิวตันเมตร ( 0.1 Nm )
3. ขดลวดตัวนารูปส่ีเหลยี่ มฝนื ผา้ มพี ้ืนที่ 10 ตารางเซนติเมตร วางอย่ใู นบริเวณท่ีมสี นามแม่เหลก็ 5 เทสลา ถ้า
จานวนขดของขดลวดตัวนาเท่ากบั 400 รอบ จงหาโมเมนตข์ องแรงคคู่ วบทเ่ี กดิ ขน้ึ เม่ือระนาบขดลวดทามมุ
60° กับแนวของสนามและค่าของกระแสท่ีผ่านขดลวดเท่ากบั 6 แอมแปร์ ( 6.00 Nm )
4. ขดลวดวงกลมมีจานวน 100 รอบ รัศมเี ฉลย่ี เท่ากับ 0.1 เมตร วางอยใู่ นบริเวณทมี่ ีสนามแม่เหลก็ 2 เทสลา
โดยระนาบของขดลวดทามมุ 60 องศากบั สนามแม่เหล็ก เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปในขดลวด ทาใหเ้ กดิ
โมเมนตข์ องแรงคู่ควบ 22.44 นิวตัน-เมตร กระแสไฟฟ้ามีคา่ กแี่ อมแปร์ ( 7.14 A)

4.2 ร่วมกนั อภิปราหลกั การทางานของ แกลแวนอมิเตอร์กับมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง
1. แกลแวนอมเิ ตอร์

หลกั การทางาน
หลักการทางานของแกลแวนอมิเตอร์ คือ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไปในขดลวดจะทาให้ขดลวด
หมุนได้เนื่องจากแรงกระทาระหว่างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ารอบๆขดลวดกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจาก
ข้ัวแม่เหลก็ เข็มทตี่ ิดอยูข่ ดลวดจงึ หมนุ ไปกบั ขดลวดด้วย

แกลแวนอมเิ ตอร์และส่วนประกอบภายในแกลแวนอมิเตอร์ทรงกระบอกเหลก็ ออ่ นทาใหแ้ รงแม่เหล็ก
(ทีท่ าใหเ้ กิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทาตอ่ ขดลวด) ต้งั ฉากกับระนาบขดลวดตลอดเวลา จึงทาใหโ้ มเมนต์ของ
แรงคู่ควบจากกระแสไฟฟา้ ท่กี ระทาต่อขดลวดข้นึ อย่กู ับกระแสไฟฟ้าท่ีผ่านขดลวดเทา่ นน้ั เมอ่ื ให้กระแสไฟฟ้า
ผ่าน ขดลวดจะหมุนพร้อมกับเข็มขี้เบนไป และแกนหมุนทาให้สปริงกันหอยบิดตัว จนกระทั่งโมเมนต์ของ
แรงบดิ กลับของสปริงกันหอยเทา่ กบั โมเมนต์ของแรงคคู่ วบทก่ี ระทาตอ่ ขดลวด ขดลวดและเขม็ ช้ีจะหยุดนิ่ง มุม

64

ที่เข็มชี้เบนไปจึงขึ้นกับกระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวด โดยทั่วไปแกลแวนอมิเตอร์มีวัตถุประสงค์ให้มีความไวต่อ
กระแสไฟฟ้าจึงใช้เส้นลวดที่มีขนาดเลก็ มาก เพื่อให้ขดลวดมนี า้ หนักน้อย และสปริงกันหอยที่มีค่าคงตัวสปรงิ
นอ้ ย ๆ เมอ่ื กระแสไฟฟ้าผา่ นเพียงเลก็ น้อย กส็ ามารถทาให้เข็มช้ีเบนได้

2. มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เป็นการประยุกต์ใช้ความรู้โมเมนต์ของแรงคู่ควบที่กระทาต่อขดลวดใน
สนามแม่เหล็กเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน ทาให้สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลได้ มอเตอร์ไฟฟ้า
กระแสตรงอย่างงา่ ย ประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลอื บฉนวน พันเป็นรูปสีเ่ หลี่ยมตดิ กบั แกนหมุนแกนหมุน
ได้คลอ่ งในสนามแม่เหลก็ และส่วนทท่ี าหน้าทเ่ี ปลยี่ นทิศทางของกระแสไฟฟา้ ในขดลวด คือ คอมมวิ เทเตอร์วง
แหวนผ่าซกี (Split-ring commutator) และแปรงสมั ผสั (Contact brush)

เมอื่ กระแสไฟฟา้ ผา่ นขดลวดตัวนาในทิศทาง d →c →b →a จะเกดิ โมเมนตข์ องแรงคู่ควบหมนุ ขดลวด
รอบแกนหมนุ ตามเข็มนาฬกิ า ดงั รปู

เมื่อขดลวดหมนุ ไปจนระนาบของขดลวดตัง้ ฉากกับสนามแมเ่ หล็กดงั รูป โมเมนตข์ องแรงคคู่ วบมีคา่ เป็นศูนย์
แตเ่ น่ืองจากความเฉ่ือยจงึ ทาให้ขดลวดหมุนตอ่ ไป โดยแปรงสมั ผสั P และจะเปลยี่ นจากสมั ผัสคอมมิวเทเตอร์
x และ y ไปสมั ผัสกบั คอมมวิ เทเตอร์ y และ x ทาใหก้ ระแสไฟฟา้ ในขดลวดมที ิศทาง a →b →c →d
โมเมนต์ของแรงคู่ควบท่เี กิดขึน้ ในขณะน้ี จะทาให้ขดลวดหมุนในทางเดมิ ตอ่ ไป ดังรูป จะเหน็ วา่ มอเตอรไ์ ฟฟ้า
กระแสตรงนีม้ ขี ดลวดเพียงระนาบเดยี ว จงึ ใช้คอมมิวเทเตอร์ 1 คถู่ า้ พิจารณาในขณะท่ีระนาบของขดลวดตัง้
ฉากกบั สนามแม่เหลก็ โมเมนตข์ องแรงคคู่ วบจะมีคา่ เป็นศนู ย์ ( เพราะ cos 90° = 0 ) แต่ขดลวดจะหมนุ ตอ่ ไป
ได้อีกเนอื่ งจากความเฉอ่ื ย ดงั น้ันตาแหนง่ ที่ระนาบของขดลวดตั้งฉากกบั สนามแมเ่ หลก็ จึงเป็นตาแหนง่ ที่
มอเตอร์ไมม่ โี มเมนตข์ องแรงคคู่ วบกระทา เพอ่ื ใหโ้ มเมนต์ของแรงคู่ควบที่กระทาตอ่ ขดลวดตลอดเวลา จึงตอ้ ง
เพมิ่ ขดลวดในระนาบอื่นอกี โดยอาจใช้ตั้งแต่ 3 ระนาบขน้ึ ไป

65

4.3 ร่วมกันอภิปรายเกีย่ วความรทู้ ศ่ี กึ ษามา เพอ่ื ทดสอบความเขา้ ใจ และอธบิ ายเพ่ิมเติม
1. แกลแวนอมิเตอร์ สามารถวัดค่าอะไรได้บา้ ง (กระแสไฟฟ้า ความต่างศักย)์
2. การสรา้ งแกลแวนอมิเตอร์ ใช้หลักการใดในการสร้าง (โมเมนต์ของแรงคู่ควบ)
3. มอเตอรใ์ ชห้ ลกั การเดยี วกันกับแกลแวนอมิเตอร์หรือไม่ (หลกั การเดียวกัน โมเมนตข์ อง

แรงคูค่ วบ)

ขนั้ ที่ 5 ขนั้ ประเมินผล (Evaluation)
5.1 ตรวจสอบความร้เู ก่ยี วกับเรอื่ ง โมเมนตข์ องแรงคคู่ วบ โดยการตอบคาถาม
5.2 สังเกตจากพฤตกิ รรมของผเู้ รยี นระหวา่ งเรยี น

10. สอื่ /แหล่งเรียนรู้
1. หนังสือรายวชิ าเพิม่ เติมวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฟิสิกส)์ ช้นั มัธยมศึกษาปที ่ี 6 เล่ม 5
(ฉบับปรบั ปรุง พ.ศ. 2560)
2. Power Point เร่ือง โมเมนตข์ องแรงค่คู วบ
3. ใบงานที่ 4 โมเมนต์ของแรงค่คู วบ
4. ชดุ ทาการทดลองมอเตอร์กระแสตรง

11. การวัดและการประเมนิ ผล วิธกี ารประเมนิ เกณฑ์การประเมนิ
คาถาม ผา่ นร้อยละ 80
จุดประสงค์การเรียนรู้
นักเรียนมคี วามรู้ความเขา้ ใจเกย่ี วกับหลักการทางานของ ใบงาน ผา่ นร้อยละ 80
มอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง แกลแวนอมิเตอร์
นกั เรียนสามารถคานวณโมเมนตข์ อแรงคคู่ วบกระทาต่อ นกั เรียนสง่ ภาระงานท่ี
ขดลวดตัวนาที่มกี ระแสไฟฟา้ ผ่าน รวมท้ังปรมิ าณที่เก่ยี วข้อง ใบงาน ได้รบั มอบหมายตาม
นกั เรยี นมคี วามรว่ มมอื ในการทางาน
เวลาท่กี าหนด

66

ใบงานที่ 4
เรอ่ื ง โมเมนตข์ องแรงคู่ควบ
ชือ่ .................................................................................ชัน้ .................เลขท่ี.................
1. ขดลวดตัวนารปู วงกลมรัศมี 0.2 เมตร แขวนขดลวดดว้ ยเชือกในแนวด่งิ โดยใหร้ ะนาบของขดลวดทามุม 30
องศากับทศิ ตะวันออก-ตะวันตก ถา้ ขดลวดมีจานวนรอบ 400 รอบ มีกระแสไฟฟา้ ไหลผ่านขดลวด 7 แอมแปร์
สนามแม่เหล็กโลกตามแนวราบ ณ ตาแหน่งที่แขวนขดลวดมีความเข้มเท่ากับ 0.5 เทสลา โมเมนต์ของแรงคู่
ควบทเี่ กิดขนึ้ มคี า่ ก่ีนิวตัน-เมตร ( 88 Nm )

2. ทรงกระบอกหนกั 0.5 กิโลกรัม มเี สน้ ผา่ นศนู ย์กลาง 10 เซนติเมตร ยาว 20 เซนตเิ มตร พันดว้ ยขดลวดตาม
ความยาวของทรงกระบอก 100 รอบ ดังรูป โดยท่รี ะนาบของขดลวดขนานกับทิศของสนามแม่เหลก็ ซ่ึงมีค่า 2
เทสลา ถ้าปล่อยกระแสไหลผา่ นขดลวด 2.4 แอมแปร์ โมเมนต์ของแรงคู่ควบที่เกิดขึ้นในขดลวดมีค่ากี่นิวตัน-
เมตร ( 9.6 Nm )

3. ขดลวดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งจานวน 1 รอบ มีพื้นที่ 100 cm2 ถูกหมุนในสนามแม่เหล็กซึ่งมีค่า 10-4 T
โดยแกนหมนุ อยู่ในแนวต้งั ฉากกบั สนามและหมุนด้วยอัตราเร็วเชงิ มมุ π rad/s ถ้าเร่มิ แรกระนาบของขดลวด
ทามุมกับสนามแม่เหล็ก 30° จงหาว่า เมื่อผ่านไป 1/6 วินาที จะมีโมเมนต์กระทาต่อขดลวดเท่าใด ถ้า
กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน 2 A (1.73 x 10-6 Nm )

67

68

69

แผนการจดั การเรียนรูท้ ่ี 5 ภาคเรียนที่ 1
รายวชิ า ฟสิ กิ สเ์ พ่มิ เตมิ 5
สาระการเรียนรวู้ ทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี
รหสั วชิ า ว30205 จานวน 14 ชวั่ โมง
หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แมเ่ หล็กและไฟฟา้ ชั้นมัธยมศกึ ษาปีท่ี 6
แผนการจดั การเรยี นรู้ เรอื่ ง แกลแวนอมิเตอรแ์ ละมอเตอร์ไฟฟา้
สอนโดย นายภานเุ ดช คาหล้า เวลา 2 ช่ัวมง

1. สาระวิทยาศาสตร์เพิ่มเตมิ เร่ือง แกลแวนอมิเตอรแ์ ละมอเตอรไ์ ฟฟ้า

2. มาตรฐานการเรียนรู้

สาระท่ี 3 เข้าใจแรงไฟฟา้ และกฎของคลู อมบ์ สนามไฟฟ้า ศกั ย์ไฟฟา้ ความจุไฟฟ้า กระแสไฟฟา้ และ
กฎของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลงั งาน ไฟฟ้าและกาลงั ไฟฟา้ การเปลย่ี นพลังงานทดแทนเปน็ พลงั งาน
ไฟฟา้ สนามแมเ่ หลก็ แรงแม่เหลก็ ท่ีกระทากับประจไุ ฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า การเหน่ยี วนาแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าและ
กฎของฟาราเดย์ ไฟฟา้ กระแสสลบั คล่นื แม่เหลก็ ไฟฟา้ และการส่อื สาร รวมท้ังนาความรูไ้ ปใช้ประโยชน์

3. ผลการเรียนรู้
3. อธิบายหลกั การทางานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง รวมทัง้ คานวณปรมิ าณ

ตา่ งๆ ท่ีเกย่ี วขอ้ ง

4. สาระสาคัญ
แกลแวนอมิเตอร์เปน็ เครอื่ งวดั ทางไฟฟ้า ประกอบดว้ ยขดลวดสีเ่ หล่ยี มท่ีติดเข็มช้ีและหมุนไดค้ ล่องอยู่

ในสนามแม่เหล็ก เมือ่ มีกระแสไฟฟา้ ผา่ นขดลวดจะหมนุ พรอ้ มกบั เข็มชเี้ บนไป และมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง
เป็นเคร่ืองมอื เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลงั งานกล ประกอบดว้ ยขดลวดพันอยูก่ บั แกนซ่งึ หมนุ ไดค้ ลอ่ งและอยู่
ในสนามแม่เหล็กเมอ่ื มีกระแสไฟฟ้าผา่ นขดลวดจะหมนุ ต่อเนือ่ งรอบแกน การทางานแกลแวนอมิเตอร์
และมอเตอร์ไฟฟา้ ใชห้ ลกั โมเมนตแ์ รงคู่ควบของขดลวดท่ีอยู่ในสนามแมเ่ หลก็ และมกี ระแสไฟฟา้ ผา่ น
5. จดุ ประสงค์การเรียนรู้

5.1 จดุ ประสงค์ดา้ นความรู้ (K)
1. นักเรียนมีความร้คู วามเขา้ ใจเกย่ี วกับหลกั การทางานของแกลแวนอมิเตอร์ มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงได้

5.2 จดุ ประสงค์ด้านทักษะ (P)
1. นักเรียนสามารถคานวณปรมิ าณที่เกยี่ วข้องได้
2. นกั เรียนสามารปฏบิ ตั ิตามข้นั ตอนของกิจกรรม เรื่อง มอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรงอย่างงา่ ยได้

5.3 จุดประสงค์ด้านคณุ ลกั ษณะ (A)
1. นกั เรยี นมคี วามร่วมมอื ในการทางาน

70

6. สมรรถนะสาคัญของผ้เู รยี น
1. ความสามารถในการส่อื สาร
- การอธบิ าย การเขยี น การพูดหนา้ ชน้ั เรียน
2. ความสามารถในการคิด
- การสงั เกต การคดิ วเิ คราะห์ การเปรียบเทยี บ การจดั ระบบความคิดเป็นแผนภาพ การสรา้ ง
คาอธบิ าย การอภปิ ราย การสือ่ ความหมาย การสืบค้นโดยใช้กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์
3. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
4. ความสามารถในการแก้ปญั หา

7. คณุ ลกั ษณะอันพึงประสงค์
ใฝเ่ รยี นรู้
แสวงหาความรจู้ ากแหลง่ เรยี นรตู้ า่ ง ๆ ทั้งภายในและภายนอกโรงเรียนด้วยการเลือกใช้สื่ออยา่ ง

เหมาะสม บันทกึ ความรู้ วเิ คราะห์ สรุปเปน็ องคค์ วามรู้ สามารถนาไปใชใ้ นชวี ติ ประจาวันได้
มงุ่ มน่ั ในการทางาน
มคี วามตั้งใจปฏิบัตหิ นา้ ที่ทไี่ ดร้ บั มอบหมายด้วยความเพียรพยายาม ทุ่มเทกาลังกาย กาลงั ใจ ในการ

ปฏิบัติกจิ กรรมตา่ งๆ ให้สาเร็จลุลว่ งตามเปา้ หมายทกี่ าหนดดว้ ยความรบั ผดิ ชอบ และมคี วามภาคภมู ิใจใน
ผลงาน

8. ภาระงาน/ชน้ิ งาน
- ใบงานท่ี 5 เรอ่ื ง แกลแวนอมิเตอรแ์ ละมอเตอร์ไฟฟ้า
- แบบจาลองมอเตอรอ์ ย่างงา่ ย

9. กระบวนการจดั การเรียนรู้
ข้ันที่ 1 ข้ันสรา้ งความสนใจ (Engagement)
1.1 ทบทวนความรูเ้ กีย่ วกับ สมการเกีย่ วกบั โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทาตอ่ ขดลวดทม่ี ี
กระแสไฟฟา้ ผา่ น เม่อื อยู่ในสนามแมเ่ หล็ก
1.2 นาภาพ แกลแวนอมิเตอรแ์ ละมอเตอร์ไฟฟา้ ร่วมกันอภปิ รายเพือ่ นาเข้าสูบ่ ทเรียน

71

ขั้นที่ 2 ขน้ั สารวจและค้นหา (Exploration)
2.1 นักเรยี นแบง่ กลุ่มจานวน 5-6 กล่มุ คละความสามารถ และคละเพศ
2.2 นักเรียนศึกษาค้นคว้าเน้อื หา เรื่อง แกลแวนอมิเตอร์ และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ใน

หนังสือเรยี น หนา้ 57-60 และแหลง่ ความรอู้ น่ื เช่น หอ้ งสมดุ อินเทอร์เน็ต
2.3 นักเรียนแตล่ ะกลุ่มสง่ ตวั แทนนาเสนอ ขอ้ มลู ทไ่ี ดจ้ ากการคน้ คว้า

ข้ันที่ 3 ขน้ั อธบิ ายและลงขอ้ สรปุ (Explanation)
3.1 ร่วมกนั อภปิ รายเพื่อนาไปสกู่ ารสรุป โดยใช้คาถามต่อไปน้ี
1) “แกลแวนอมเิ ตอร์ (galvanometer) เปน็ เคร่อื งวดั ทางไฟฟา้ ประกอบด้วยขดลวด

ทองแดงเคลือบฉนวน ซ่งึ พันหลายรอบบนกรอบรปู สเ่ี หลย่ี มที่ตดิ เขม็ ช้ีและแกนหมนุ ไดค้ ล่อง”
อยากทราบว่าข้อความดังกล่าวทาให้ขดลวดเคลือ่ นทอ่ี ยา่ งไร (แนวการตอบ ทาให้ขดลวดหมนุ รอบ
ทรงกระบอกเหลก็ อ่อนท่ตี รงึ อย่กู บั ที่ โดยปลายของแกนหมุนติดกบั สปรงิ กน้ หอย)

ภาพสว่ นประกอบภายในแกลแวนอมิเตอร์

2) จากภาพสว่ นประกอบภายในแกลแวนอมิเตอร์ หมายเลข 2 คืออะไร

(แนวการตอบ แมเ่ หลก็ ถาวร)

3) จากภาพส่วนประกอบภายในแกลแวนอมิเตอร์ หมายเลข 3 คอื อะไร

(แนวการตอบ ทรงกระบอกเหลก็ ออ่ น)

4) จากภาพสว่ นประกอบภายในแกลแวนอมเิ ตอร์ หมายเลข 4 คอื อะไร

(แนวการตอบ สปริงกน้ หอย) อ

5) จากภาพสว่ นประกอบภายในแกลแวนอมิเตอร์ หมายเลข 5 คอื อะไร

(แนวการตอบ ขดลวดทองแดงเคลือบฉนวน)

6) ทรงกระบอกเหลก็ ออ่ นทาให้แรงแมเ่ หล็กทีท่ าใหเ้ กิดโมเมนตข์ องแรงคู่ควบกระทาตอ่

ขดลวดต้งั ฉากกับอะไร (แนวการตอบ ทาใหแ้ รงแม่เหลก็ ท่ีทาให้เกดิ โมเมนตข์ องแรงคคู่ วบ

กระทาต่อขดลวดตั้งฉากกับระนาบขดลวดตลอดเวลา)

7) โมเมนต์ของแรงคคู่ วบจากระแสไฟฟา้ ทีก่ ระทาตอ่ ขดลวดขึน้ อยกู่ บั อะไร (แนวการตอบ

72

กระแสไฟฟ้าทีผ่ า่ นขดลวดเท่าน้นั )
8) มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง เป็นการประยกุ ตใ์ ช้ความรูโ้ มเมนตข์ องแรงคคู่ วบทก่ี ระทาต่อ
ขดลวดในสนามเหล็กเม่ือมกี ระแสไฟฟา้ ผา่ น ทาใหส้ ามารถเปล่ียนพลงั งานไฟฟา้ เปน็ พลังงาน
อะไร (แนวการตอบ ทาใหส้ ามารถเปลยี่ นพลงั งานไฟฟ้าเป็นพลงั งานกลได้)
9) มอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรงอยา่ งง่าย ประกอบด้วยอะไรบา้ ง และสว่ นท่ีทาหนา้ ทเ่ี ปลีย่ น
ทิศทางของกระแสไฟฟา้ คอื อะไร (แนวการตอบ ประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลือบฉนวน
พนั เปน็ รปู สี่เหลยี่ มติดกบั แก่นหมนุ ไดค้ ล่องในสนามแม่เหลก็ และส่วนทีท่ าหนา้ ที่เปล่ียน
ทิศทางของกระแสไฟฟา้ ในขดลวด คอื คอมมิวเทเตอร์วงแหวนผ่าซกี (split-ring
commutator) และแปรงสัมผสั (contact brush))
10) มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงถกู นาไปใช้ทาให้เกิดการเคลื่อนท่หี รือการหมุนของอปุ กรณ์ใน
เครอื่ งยนต์ เครื่องมือและเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ เช่นอะไรบ้าง

3.2 นกั เรียนและครรู ว่ มกันสรุปเนื้อหาจากศกึ ษาคน้ ควา้ จนไดข้ ้อสรุป ดังนี้
เม่ือมกี ระแสไฟฟ้าผา่ นขดลวดแกลแวนอมิเตอร์ จะทาให้ขดลวดหมุนพร้อมกบั เข็มช้ีเบนไป
โดยการเบนของเข็มจะมากหรือนอ้ ยขึน้ อยกู่ บั กระแสไฟฟา้
มอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง เปน็ การประยุกต์ใช้ความรโู้ มเมนต์ของแรงคคู่ วบท่ีกระทาตอ่
ขดลวดในสนามเหล็กเมื่อมีกระแสไฟฟา้ ผา่ น ทาให้สามารถเปลี่ยนพลงั งานไฟฟา้ เปน็ พลงั งานกลได้
มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงอย่างง่าย ประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลอื บฉนวน พนั เปน็ รูปสเี่ หล่ยี มติด
กบั แกน่ หมนุ ได้คล่องในสนามแม่เหล็ก และส่วนที่ทาหนา้ ทเี่ ปลีย่ นทิศทางของกระแสไฟฟา้ ในขดลวด
คือ คอมมิวเทเตอรว์ งแหวนผ่าซีก (split-ring commutator) และแปรงสัมผัส (contact
brush)
ขัน้ ที่ 4 ข้นั ขยายความรู้ (Elaboration)
4.1 นกั เรียนทากจิ กรรม เรือ่ ง มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่าย
4.2 นักเรยี นทุกคนศึกษาและทาใบงาน เร่ือง แกลแวนอมเิ ตอร์ และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
ข้นั ที่ 5 ขนั้ ประเมินผล (Evaluation)
5.1 ตรวจใบงาน เรอ่ื ง แกลแวนอมเิ ตอร์ และมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง
5.2 นักเรยี นแตล่ ะสง่ ช้นิ งานมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงอยา่ งงา่ ย

73

10. สือ่ /แหลง่ เรียนรู้
1. หนังสือรายวิชาเพิม่ เติมวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฟสิ กิ ส์) ชนั้ มัธยมศึกษาปีที่ 6 เลม่ 5
(ฉบบั ปรับปรงุ พ.ศ. 2560)
2. ชดุ อปุ กรณ์สาธิต มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง
3. ใบงานท่ี 5 เรอื่ ง แกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟา้
4. ใบกจิ กรรม เรอื่ ง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงอย่างงา่ ย
5. Power Point เร่ือง แกลแวนอมเิ ตอรแ์ ละมอเตอร์ไฟฟา้

11. การวดั และการประเมินผล วิธกี ารประเมิน เกณฑก์ ารประเมนิ
จุดประสงคก์ ารเรียนรู้
ใบงาน ผา่ นรอ้ ยละ 80
นักเรยี นมีความรู้ความเข้าใจเกยี่ วกับหลักการทางานของแกล
แวนอมเิ ตอร์ มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงได้ ใบงาน ผ่านรอ้ ยละ 80
นักเรียนสามารถคานวณปรมิ าณท่เี ก่ียวขอ้ งได้ ช้นิ งานมอเตอร์
นกั เรยี นสามารปฏบิ ัตติ ามข้ันตอนของกจิ กรรม เรือ่ ง มอเตอร์ สามารถใชง้ านได้จริง
ไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่ายได้ ไฟฟา้
กระแสตรง นกั เรียนสง่ ภาระงานท่ี
นักเรียนมคี วามรว่ มมือในการทางาน ได้รบั มอบหมายตาม
ใบงาน
เวลาทกี่ าหนด

74

ใบงานท่ี 5
เรือ่ ง แกลแวนอมิเตอรแ์ ละมอเตอร์ไฟฟ้า

ช่อื .................................................................................ช้นั .................เลขท่ี.................

คาช้แี จง จงตอบคาถามต่อไปน้ีให้ถูกต้องครบถว้ น
1) “แกลแวนอมิเตอร์ (galvanometer) เปน็ เครื่องวดั ทางไฟฟา้ ประกอบด้วยขดลวดทองแดงเคลือบ
ฉนวน ซ่ึงพันหลายรอบบนกรอบรปู ส่เี หลีย่ มที่ตดิ เข็มช้ีและแกนหมุนไดค้ ล่อง” อยากทราบวา่ ข้อความ
ดังกลา่ วทาให้ขดลวดเคล่อื นทีอ่ ยา่ งไร
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................

2) โมเมนตข์ องแรงคู่ควบจากระแสไฟฟ้าท่กี ระทาต่อขดลวดขน้ึ อยกู่ ับอะไร
..............................................................................................................................................................................

3) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เปน็ การประยกุ ต์ใชค้ วามรูโ้ มเมนตข์ องแรงคคู่ วบที่กระทาตอ่ ขดลวดในสนามเหล็ก
เม่อื มีกระแสไฟฟา้ ผ่าน ทาให้สามารถเปลี่ยนพลงั งานไฟฟ้าเปน็ พลงั งานอะไร
..............................................................................................................................................................................

4) มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรงถูกนาไปใช้ทาให้เกดิ การเคล่ือนทหี่ รือการหมุนของอุปกรณใ์ นเคร่ืองยนต์ เครื่องมอื
และเครือ่ งใชไ้ ฟฟ้าตา่ งๆ เช่นอะไรบา้ ง

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

75

5) ขดลวดวงกลมมพี ้ืนท่ีหน้าตัด 60 ตารางเซนตเิ มตร มีขดลวดพันอยจู่ านวน 600 รอบและมีกระแสไฟฟา้ ผา่ น
1 แอมแปร์ วางไว้ในสนามแมเ่ หลก็ ที่มีขนาดเท่ากับ 1 เทสลา จงหาโมเมนต์สงู สดุ ทีก่ ระทาตอ่ ขดลวด

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

6) ขดลวดตวั นารปู ล่ีเหลี่ยมผืนผ้ามพี ้นื ท่ี 10 ตารางเซนติเมตร วางอย่ใู นบรเิ วณที่มีสนามแม่เหล็กขนาดเท่ากับ
5 เทสลา ถา้ จานวนขดของลวดตวั นาเท่ากบั 400 รอบ จงหาโมเมนตข์ องแรงคู่ควบทเี่ กิดขน้ึ เม่ือระนาบขดลวด
ทามมุ 60 องศากบั ทิศทางของสนามแม่เหล็ก (กาหนดใหก้ ระแสไฟฟา้ ที่ผ่านขดลวดเทา่ กับ 6 แอมแปร์)

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

76

ใบกจิ กรรม เร่ือง มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงอยา่ งง่าย
รายช่ือสมาชิกกลมุ่ ท่ี………………ชั้น …………………………………
ช่อื ……………………………………………………………………………....................................เลขท.่ี ..................
ช่ือ……………………………………………………………………………....................................เลขท่.ี ..................
ชอ่ื ……………………………………………………………………………....................................เลขท่.ี ..................
ช่ือ……………………………………………………………………………....................................เลขท.่ี ..................
ชื่อ……………………………………………………………………………....................................เลขท่.ี ..................
ชอ่ื ……………………………………………………………………………....................................เลขท่.ี ..................
จุดประสงค์ของกจิ กรรม
อธบิ ายหลักการทางานของมอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง

วัสด-ุ อุปกรณ์
1. ชุดอุปกรณ์สาธติ มอเตอรไ์ ฟฟา้ กระแสตรง 6 ชุด
2. หมอ้ แปลงไฟฟ้า 1 เคร่อื ง

วิธที ากิจกรรม
ประกอบช้นิ ส่วนใหไ้ ดด้ ังภาพและแบบจาลอง

77

78

79

แผนการจัดการเรยี นรทู้ ี่ 6 ภาคเรยี นที่ 1
รายวชิ า ฟิสิกสเ์ พ่มิ เตมิ 5
สาระการเรยี นรู้วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี
รหสั วชิ า ว30205 จานวน 14 ชั่วโมง
หนว่ ยการเรยี นรู้ท่ี 3 แม่เหล็กและไฟฟา้ ชน้ั มัธยมศึกษาปีท่ี 6
แผนการจดั การเรยี นรู้ เรอ่ื ง ไฟฟา้ กระแสสลบั
สอนโดย นายภานเุ ดช คาหลา้ เวลา 2 ชว่ั มง

1. สาระวทิ ยาศาสตร์เพม่ิ เตมิ เรอ่ื ง ไฟฟ้ากระแสสลับ

2. มาตรฐานการเรยี นรู้
สาระที่ 3 เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์ สนามไฟฟ้า ศักยไ์ ฟฟ้า ความจไุ ฟฟา้ กระแสไฟฟ้าและกฎ

ของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงานไฟฟ้าและกาลังไฟฟา้ การเปลี่ยนพลงั งานทดแทนเปน็ พลังงานไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็ก ที่กระทากับประจุไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า การเหนี่ยวนาแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎ
ของฟาราเดย์ ไฟฟา้ กระแสสลับ คลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าและการส่ือสาร รวมทง้ั นาความรูไ้ ปใชป้ ระโยชน์

3. ผลการเรยี นรู้
5. อธิบาย และคานวณความต่างศกั ยอ์ ารเ์ อ็มเอส และกระแสไฟฟา้ อารเ์ อม็ เอส

4. สาระสาคญั
ไฟฟ้ากระแสสลับนนั้ เป็นไฟฟ้าทีเ่ ปลยี่ นแปลงตลอดเวลา ท้งั แรงเคลือ่ นไฟฟ้าละกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็น

การคานวณหรือวดั ค่า ณ เวลาใดๆ ดังนั้น จึงได้มีการกาหนดค่าเฉลี่ยของกระแสและแรงดันโดยเรยี กว่า
ค่ายังผล ซึ่งในทางปฏิบัติมิเตอร์ทีใ่ ช้วัดกระแสสลับน้ันอ่านค่ายังผล จะใช้คาว่า ค่ามิเตอร์ หรือค่ารากที่
สองของค่าเฉลี่ยกาลังสองของกระแสสลับ ซึ่งใช้สมการที่ได้จากกราฟ หาค่าความต่างศักย์และ
กระแสไฟฟ้า = sin , = sin

5. จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้
5.1 จดุ ประสงค์ดา้ นความรู้ (K)
1. นกั เรียนมคี วามรคู้ วามเข้าใจเกีย่ วกับความสมั พนั ธ์ระหวา่ งความตา่ งศักย์ กระแสไฟฟ้ากบั เวลาใน
รูปของฟังก์ชนั แบบไซน์
5.2 จดุ ประสงคด์ ้านทักษะ (P)
1. นกั เรียนสามารถคานวณความตา่ งศักยอ์ าร์เอ็มเอสและกระแสไฟฟ้าอาร์เอ็มเอส
2. นกั เรยี นสามารถคานวณปริมาณต่างๆ จากการต่อวงจรกระแสสลับกับตัวต้านทาน ตัวเกบ็ ประจุ
และขดลวดเหนย่ี วนา

80

5.3 จุดประสงคด์ ้านคณุ ลกั ษณะ (A)
1. นกั เรียนมคี วามรว่ มมอื ในการทางาน

6. สมรรถนะสาคญั ของผู้เรยี น
1. ความสามารถในการสื่อสาร
- การอธบิ าย การเขยี น การพดู หน้าชนั้ เรยี น
2. ความสามารถในการคิด
- การสังเกต การคิดวิเคราะห์ การเปรียบเทยี บ การจัดระบบความคิดเป็นแผนภาพ การสรา้ ง
คาอธิบาย การอภปิ ราย การสือ่ ความหมาย การสบื ค้นโดยใชก้ ระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์
3. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
4. ความสามารถในการแก้ปัญหา

7. คณุ ลักษณะอนั พงึ ประสงค์
ใฝ่เรยี นรู้
แสวงหาความรู้จากแหล่งเรียนรู้ต่าง ๆ ทัง้ ภายในและภายนอกโรงเรียนดว้ ยการเลอื กใช้ส่อื อย่าง

เหมาะสม บนั ทึกความรู้ วเิ คราะห์ สรุปเปน็ องคค์ วามรู้ สามารถนาไปใชใ้ นชวี ิตประจาวนั ได้
มงุ่ มั่นในการทางาน
มีความต้ังใจปฏิบตั หิ น้าท่ีทไ่ี ดร้ ับมอบหมายดว้ ยความเพยี รพยายาม ทมุ่ เทกาลงั กาย กาลังใจ ในการ

ปฏิบตั กิ จิ กรรมตา่ งๆ ให้สาเร็จลลุ ว่ งตามเปา้ หมายทก่ี าหนดดว้ ยความรบั ผดิ ชอบ และมคี วามภาคภูมิใจใน
ผลงาน

8. ภาระงาน/ชิ้นงาน
- ใบงานที่ 6 เร่อื ง ไฟฟา้ กระแสสลบั

9. กระบวนการจัดการเรยี นรู้
ขน้ั ที่ 1 ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement)
1.1 นาเขา้ ส่บู ทเรียนโดยการนาภาพใหน้ กั เรียนดู แล้วอภิปรายร่วมกัน

81

1. นักเรียนคิดว่าเคร่อื งน้ี คอื อะไร
(ตอบตามความคิด)
2. ถ้าหากทาการหมุนแม่เหลก็ จะเกดิ อะไรข้ึน
3. ถา้ หากหมุนไปนานๆ และหยดุ หมนุ ไฟจะดับหรือไม่

ข้ันที่ 2 ข้ันสารวจและคน้ หา (Exploration)
2.1 ให้นักเรียนสบื ค้นและหาความหมายจากเว็บไซต์ตา่ ง ๆ และหนังสอื เรยี น พร้อมอภปิ ราย
ดังต่อไปนี้

1. ไฟฟ้ากระแสสลบั (Alternating current) คือ ไฟฟา้ ท่มี ีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าไปในทาง
กลับกัน คือกระแสไฟจะไมม่ ขี วั้ ไฟฟา้ ว่าเป็นข้ัวบวกหรอื ข้ัวลบ และจะมีทิศทางการไหลท่กี ลับไปกลับมาอยู่
ตลอดเวลา โดยอัตราการเปล่ยี นทิศทางนเี้ ราเรียกว่าความถข่ี องไฟกระแสสลับ มีหนว่ ยวัดเป็นเฮิร์ต(Hz)
ซง่ึ ก็คือจานวนรอบคลื่นตอ่ หนงึ่ วินาที (ไฟบา้ น ในประเทศไทยใชค้ วามถ่ี 50Hz) และภาพลักษณะการไหล
เราจะเรยี กกนั วา่ Sine Wave

ไฟฟา้ กระแสตรง (Direct current) คอื ไฟฟา้ ทม่ี ที ิศทางการไหลเพียงทศิ ทางเดียวจากข้วั ลบของ
แหล่งกาเนดิ ไฟฟ้า แลว้ ไหลผ่านอุปกรณ์ไฟฟา้ แล้วกลบั เข้าไปยังขัว้ บวกของแหลง่ กาเนิดไฟฟา้ อกี ครง้ั
- ทาไมไฟบา้ น เราจงึ ใชเ้ ปน็ ไฟฟา้ กระแสสลบั (AC)
1) ไฟฟ้ากระแสสลบั (AC) น้ันสง่ ได้ไกลกว่า ไฟฟา้ กระแสตรง(DC) มาก เนอื่ งจากเวลาส่งกระแสไฟฟา้ มา
ตามสายไฟ ถ้าเปน็ ไฟฟา้ กระแสตรง (DC) ก็ทาใหแ้ รงเคลื่อนสูงมากไม่ได้ ต้องเปน็ แรงเคล่อื นไฟฟา้ ท่ีตา่ ทา
ใหต้ ้องสง่ กระแสไฟฟา้ ทม่ี าก เม่ือส่งกระแสทมี่ ากกจ็ ะมีค่าการสญู เสียพลงั งานไปตามสายส่งไฟฟ้ามากด้วย
แต่ถา้ เปน็ ไฟฟา้ กระแสสลบั (AC) เขาจะแปลงกระแสไฟ ใหเ้ ปน็ ไฟฟา้ แรงสูงกอ่ นทจ่ี ะส่งมาตาม
บา้ นเรือน (ท่เี ราเห็นเสาไฟฟ้าแรงสูงอยู่ทว่ั ไปน้ันเอง) แล้วมาลดกลับท่ีปลายทางโดยผ่านหมอ้ แปลง
(Transformer) แต่หากเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จะไมส่ ามารถทาไดโ้ ดยงา่ ยครับ
2) ไฟฟา้ กระแสสลับ (AC) นัน้ สามารถแปลงแรงดันให้มากข้ึน หรอื ลดต่าลงได้ โดยการใชห้ ม้อ
แปลง (Transformer) ซง่ึ ในการแปลงแรงดันนีถ้ า้ เปน็ ไฟกระแสตรง (DC) จะยุ่งยากมาก
- ประโยชนข์ องไฟฟ้ากระแสสลับ(AC)
(1) ใชก้ ับระบบแสงสว่างได้ดี
(2) ประหยดั คา่ ใช้จ่าย และผลติ ไดง้ า่ ย
(3) ใชก้ ับเครอ่ื งใช้ไฟฟา้ ท่ีตอ้ งการกาลังมากๆ
(4) ใช้กับเครอ่ื งเชอ่ื ม
(5) ใชก้ ับเครอ่ื งอานวยความสะดวกและอปุ กรณไ์ ฟฟ้าได้เกอื บทุกชนดิ

82

ขนั้ ท่ี 3 ขัน้ อธบิ ายและลงข้อสรุป (Explanation)
3.1 นกั เรียนนาข้อมูลจากการสืบคน้ ขอ้ มูล มาอภิปรายร่วมกันในชัน้ เรยี น
3.2 รว่ มกันอภิปรายเนอ้ื หา ดงั น้ี

- กราฟ วงจรกระแสตรงและกระแสสลับ

- ไฟฟ้ากระแสสลับ
คือ เหตการณ์ที่แหล่งกาเนิดไฟฟ้า ให้ค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า ไม่คงที่โดยมีค่าแปรผันตามเวลาแบบ
ฟังก์ชัน sine

สูตรที่ใช้ในการคานวณ

= sin = sin

V คือ คา่ ความตา่ งศักย์ โวลต์ : V I คอื กระแสไฟฟา้ แอมแปร์ : A

Vmax คอื ค่าความตา่ งศกั ยส์ ูงสดุ โวลต์ : V Imax คือ กระแสไฟฟา้ สูงสุด แอมแปร์ : A
คือ ความเร็วเชงิ มมุ เรเดยี น/วินาที : rad/s t คือ เวลา วินาที : s

83

- ค่ามิเตอร์หรอื คา่ ยังผล
ค่าเฉลี่ยของกระแสและแรงดันโดยเรียกว่า ค่ายังผล ซึ่งในทางปฏิบัติมิเตอร์ที่ใช้วัด

กระแสสลับนั้นอ่านค่ายังผล จะใช้คาว่า ค่ามิเตอร์ หรือค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยกาลังสองของ
กระแสสลับ

= , =

√2 √2

- ตัวตา้ นทาน ตัวเก็บประจุ และขดลวดเหน่ียวนาในวงจรกระแสสลับ
1. ตวั ตา้ นทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลบั

เมื่อมีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านตัวต้านทานจะเกิดความต่างศักย์คร่อมตัวต้านทานน้ัน
สามารถหาค่าความตา่ งศกั ยไ์ ดจ้ าก

=

2. ตัวเกบ็ ประจใุ นวงจรไฟฟ้ากระแสสลบั
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านตัวต้านทานจะเกิดความต่างศักย์คร่อมตัวต้านทานน้ัน

สามารถหาค่าความต่างศกั ย์ได้จาก

=

โดยที่ คือ ความต้านทานเชิงความจุไฟฟ้า

หาไดจ้ าก = 1= 1
2


โดย C คือ ความจไุ ฟฟา้ ฟารดั : F

84

3. ขดลวดเหนี่ยวนาในวงจรไฟฟา้ กระแสสลบั
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านตัวต้านทานจะเกิดความต่างศักย์คร่อมตัวต้านทานน้ัน

สามารถหาค่าความตา่ งศกั ย์ไดจ้ าก
=

โดยที่ คือ ความต้านทานเชิงขดลวดตัวนา
หาไดจ้ าก = = 2

3.3 ร่วมกนั อภปิ รายกราฟทไี่ ด้ของ ตัวตา้ นทาน ตัวเก็บประจุ และขดลวดเหนีย่ วนาในวงจร
กระแสสลบั พรอ้ มใหน้ ักเรยี นส่งตัวแทนตอบคาถามกราฟในการตอ่ ตัวอุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์กบั
วงจรไฟฟา้ กระแสสลับ
ท่อง CIVIL ( เช่น ตอ้ งการ C จะได้ CIV คอื C นา V )
1. ตวั ต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลบั
( V กับ I มีเฟสตรงกนั )

2. ตวั เก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลบั
( V กบั I มเี ฟสตรงกันขา้ ม )

85

3. ขดลวดเหน่ยี วนาในวงจรไฟฟ้ากระแสสลบั
( V กับ I มีเฟสตรงกนั ข้าม )

3.4 ร่วมกนั อภิปรายสรุปสูตรท่ใี ช้ พร้อมให้นกั เรยี นส่งตัวแทนตอบทีใ่ ช้สูตรของการต่อตวั อุปกรณ์
อิเลก็ ทรอนกิ สก์ ับวงจรไฟฟา้ กระแสสลบั

สตู รทีใ่ ชใ้ นการคานวณ

= sin = sin

V คอื คา่ ความตา่ งศักย์ โวลต์ : V I คอื กระแสไฟฟา้ แอมแปร์ : A

Vmax คือ ค่าความตา่ งศักยส์ งู สดุ โวลต์ : V Imax คอื กระแสไฟฟ้าสงู สุด แอมแปร์ : A
คือ ความเรว็ เชิงมุม เรเดยี น/วนิ าที : rad/s t คือ เวลา วินาที : s

คา่ มเิ ตอร์หรอื คา่ ยังผล

= , =

√2 √2

1. ตวั ต้านทานในวงจรไฟฟา้ กระแสสลบั

=
2. ตวั เกบ็ ประจใุ นวงจรไฟฟา้ กระแสสลบั

=

โดยที่ คอื ความตา้ นทานเชิงความจุไฟฟ้า หาได้จาก = 1= 1
2


โดย C คือ ความจไุ ฟฟ้า ฟารดั : F

3. ขดลวดเหน่ยี วนาในวงจรไฟฟา้ กระแสสลบั
=

โดยท่ี คือ ความตา้ นทานเชงิ ความจไุ ฟฟา้ หาได้จาก = = 2

86

ข้นั ที่ 4 ข้ันขยายความรู้ (Elaboration)
4.1 นาเสนอโจทย์ตัวอยา่ งการคานวณหาตวั แปรที่เก่ียวขอ้ ง
1. จากกราฟท่ีกาหนดให้ แสดงความสัมพนั ธร์ ะหว่างกระแสกับเวลา จงหาความถ่ีและค่ายังผลของ

กระแส (50 Hz , 7.07 A )

2. ตัวเก็บประจุ 50 / π ไมโครฟารดั ตอ่ เปน็ วงจรกับแหล่งกาเนิดไฟฟ้าสลบั ค่าความตา่ งศักย์ 120
V , 100 Hz จะเกิดกระแสไฟฟา้ ไหลในวงจรเทา่ ไร ( 1.2 A )

3. ตวั เหนี่ยวนา 0.07 เฮนรี่ ตอ่ เป็นวงจรกบั แหลง่ กาเนิดไฟฟ้าสลบั ความตา่ งศกั ย์ 220 V , 50 Hz จะ
เกดิ กระแสไฟฟา้ ไหลในวงจรเท่าไร ( 10 A )

4. ตวั เกบ็ ประจุคา่ ความจุ 70 ไมโครฟารัด ตอ่ กับแหล่งกาเนดิ ไฟฟา้ สลบั ทมี่ ีค่ายงั ผลของ
แรงเคล่อื นไฟฟ้า 50 โวลต์ จงหาความถขี่ องแหลง่ กาเนิด เพอื่ ใหเ้ กดิ กระแสไฟฟา้ ไหลผ่านตัวเก็บประจุ 1.1
แอมแปร์ ( 50 Hz )

4.2 นกั เรยี นร่วมกนั แสดงวธิ ที าและนาเสนอวธิ ีคิด
โวลตม์ ิเตอรต์ วั หน่ึงอ่านคา่ ความต่างศักย์ของไฟบา้ นซึง่ เปน็ ไฟฟา้ กระแสสลบั 50 เฮิรตซไ์ ด้ 200 โวลต์
ถ้า V เปน็ คา่ ความต่างศกั ยร์ ะหว่างสายคู่ที่เวลา t ใดๆ จะสามารถเขียนเปน็ กราฟไดใ้ นรปู สมการอยา่ งไร
( v = 283 sin 100 t )
4.3 รว่ มกันอภิปรายเกยี่ วกบั อเี อม็ เอฟหรอื ค่าความต่างศกั ยต์ ามบ้านเรอื นของประเทศไทย ดังน้ี
วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชปู ถัมภ์ ไดร้ ะบใุ นหนังสือ “มาตรฐานกาติดตงั้ ทาง
ไฟฟา้ สาหรับประเทศไทย พ.ศ. 2556” ซงึ่ สรุปได้ว่า อีเอม็ เอฟของระบบไฟฟา้ อเี อ็มเอฟต่าชนิด 3 เฟส 4 สาย
จากเดมิ ระบไุ ว้ 220/380 โวลต์ และ 240/415 โวลต์ ให้ปรบั เปน็ ค่าเดยี วคอื 230/400 โวลต์

ขนั้ ที่ 5 ขัน้ ประเมนิ ผล (Evaluation)
5.1 ตรวจสอบความรเู้ กยี่ วกบั เรื่อง ไฟฟา้ กระแสสลับ โดยการตอบคาถาม
5.2 สงั เกตจากพฤติกรรมของผเู้ รียนระหวา่ งเรียน

87

10. สื่อ/แหล่งเรียนรู้
1. หนงั สอื รายวิชาเพิม่ เตมิ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฟิสิกส์) ชน้ั มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 6 เล่ม 5
(ฉบบั ปรบั ปรุง พ.ศ. 2560)
2. Power Point เรอ่ื ง ไฟฟา้ กระแสสลบั
3. ใบงานที่ 6 เรอ่ื ง ไฟฟา้ กระแสสลบั

11. การวัดและการประเมนิ ผล วธิ กี ารประเมิน เกณฑ์การประเมิน
คาถาม ผา่ นร้อยละ 80
จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ ใบงาน
นักเรยี นมคี วามรคู้ วามเข้าใจเกย่ี วกบั ความสมั พนั ธ์ระหวา่ ง ใบงาน ผ่านร้อยละ 80
ความตา่ งศักย์ กระแสไฟฟา้ กับเวลาในรปู ของฟงั กช์ นั แบบไซน์
นักเรยี นสามารถคานวณความต่างศกั ยอ์ าร์เอม็ เอสและ ใบงาน ผา่ นร้อยละ 80
กระแสไฟฟา้ อารเ์ อม็ เอส นักเรียนส่งภาระงานท่ี
นักเรียนสามารถคานวณปรมิ าณต่างๆ จากการตอ่ วงจร ไดร้ บั มอบหมายตาม
กระแสสลับกับตัวต้านทาน ตวั เก็บประจุ และขดลวดเหนี่ยวนา
นักเรยี นมคี วามร่วมมอื ในการทางาน เวลาทกี่ าหนด

88

ใบงานที่ 6
เร่ือง ไฟฟ้ากระแสสลบั
ชอ่ื .................................................................................ชั้น.................เลขท.่ี ................
1. ในวงจรไฟฟา้ กระแสสลับดังรปู ถ้าโวลต์มเิ ตอร์ V อา่ นคา่ ความตา่ งศักย์ได้ 200 โวลต์ จงหากระแสไฟฟา้
สงู สุดทไี่ หลผ่านความต้านทาน 100 โอหม์ ( 2.82 A )

2. ความต่างศักย์คร่อมตัวเก็บประจุมคี า่ เท่าใด จงึ จะทาใหเ้ กิดกระแสไฟฟ้า 3.14 mA ในวงจรตัวเกบ็ ประจทุ ่มี ี
ความจุ 0.5 ไมโครฟารัด เมอ่ื ความถี่ของกระแสไฟฟา้ เป็น 1 kHz ( 1 V )

3. ทีค่ วามถ่ีเท่าไร ตวั เก็บประจุทมี่ ีคา่ 2 ไมโครฟารดั จึงจะมีค่าความต้านทานตัวเกบ็ ประจุ 250 โอห์ม
( 318.5 Hz )

89

4. ตัวเก็บประจมุ ีความจุ 30 ไมโครฟารัด ตอ่ กบั เครอ่ื งกาเนิดไฟฟา้ รูปไซน์ที่เปลย่ี นความถไี่ ด้ ถา้ เครอ่ื งกาเนดิ นี้
ใหแ้ รงเคล่ือนไฟฟา้ 2 โวลต์ จงหาความถ่ีของเคร่ืองกาเนดิ นี้ทีท่ าให้มกี ระแสไฟฟา้ ผา่ นตัวเกบ็ ประจุ 0.5 มลิ ลิ
แอมแปร์ ( 1.33 Hz )

5. ขดลวดเหน่ยี วนาขนาด 50 mH ต่อกบั เครื่องกาเนดิ ไฟฟา้ รปู ไซน์ทเี่ ปลยี่ นความถี่ได้ ถา้ เคร่อื งกาเนิดนใี้ ห้
แรงเคลื่อนไฟฟ้า 24 โวลต์ โวลต์ จงหาความถีข่ องเคร่ืองกาเนิดนี้ทที่ าใหม้ ีกระแสไฟฟ้าผา่ นตัวเก็บประจุ 0.6
แอมแปร์ ( 127 Hz )

90

91

92

แผนการจดั การเรียนรทู้ ่ี 7 ภาคเรยี นที่ 1
รายวิชา ฟิสกิ ส์เพิ่มเตมิ 5
สาระการเรยี นรูว้ ิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
รหสั วิชา ว30205 จานวน 14 ชว่ั โมง
หน่วยการเรียนรูท้ ี่ 3 แม่เหลก็ และไฟฟา้ ชัน้ มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 6
แผนการจดั การเรยี นรู้ เรอ่ื ง การผลิตและการส่งไฟฟา้ กระแสสลับ
สอนโดย นายภานเุ ดช คาหลา้ เวลา 2 ชัว่ มง

1. สาระวทิ ยาศาสตรเ์ พ่ิมเตมิ เร่ือง การผลิตและการสง่ ไฟฟ้ากระแสสลบั
2. มาตรฐานการเรียนรู้

สาระที่ 3 เขา้ ใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์สนามไฟฟ้าศักยไ์ ฟฟ้าความจไุ ฟฟา้ กระแสไฟฟ้าและกฎของ
โอห์มวงจรไฟฟ้ากระแสตรงพลังงานไฟฟ้าและกาลังไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานทดแทนเป็นพลังงานไฟฟ้า
สนามแม่เหล็กแรงแม่เหล็ก ที่กระทากับประจุไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า การเหนี่ยวนาแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎ
ของฟาราเดย์ ไฟฟา้ กระแสสลบั คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ และการสื่อสาร รวมท้งั นาความรไู้ ปใชป้ ระโยชน์

3. ผลการเรียนรู้
6. อธบิ ายหลกั การทางานและประโยชน์ของเครือ่ งกาเนิดไฟฟา้ กระแสสลับ 3 เฟส การแปลงอีเอ็มเอฟของ

หมอ้ แปลง และคานวณปรมิ าณต่างๆ ที่เกย่ี วข้อง

4. สาระสาคัญ
เครอ่ื งกาเนดิ ไฟฟา้ 3 เฟสประกอบดว้ ยขดลวด 3 ชดุ แต่ละชุดวางทามมุ 120องศา ซ่งึ กันและกัน

เมือ่ หมุนแท่งแมเ่ หลก็ จะเกดิ อีเอม็ เอฟไฟฟา้ กระแสสลับจากขดลวดแต่ละชดุ มเี ฟสต่างกัน 120 องศา ทาให้
ผลิตพลังงานไฟฟา้ ไดม้ ากกว่าเคร่ืองกาเนดิ ไฟฟ้า 1 เฟส เมอื่ ใชพ้ ลงั งานในการผลิตเท่ากัน และการสง่
กาลังไฟฟ้าจะถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ทาให้ใชจ้ านวนสายไฟฟ้าลดลงเมือ่ เทยี บกบั การส่งไฟฟ้า 1 เฟส 3 ชุด
ทาให้การผลติ และการส่งไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส มปี ระสิทธิภาพมากกวา่ ไฟฟ้า 1 เฟส การสง่ ไฟฟา้ จาก
โรงไฟฟ้าไปยงั ผู้ใชน้ ัน้ จะเกิดการสญู เสียกาลังไฟฟา้ ในสายไฟฟ้า เพือ่ ลดการสญู เสีย ดงั กล่าว จึงต้องลด
กระแสไฟฟ้าทส่ี ่ง โดยการเพ่ิมความต่างศกั ยห์ รอื อีเอ็มเอฟให้สงู ข้นึ ก่อนทาการส่งไฟฟ้า แล้วจงึ ลดความตา่ ง
ศักย์ใหต้ ่าลงจนเหมาะกบั การใชง้ านโดยใชห้ ม้อแปลง

5. จดุ ประสงค์การเรยี นรู้
5.1 จุดประสงค์ด้านความรู้ (K)
1. นักเรยี นมคี วามรู้ความเขา้ ใจเกย่ี วกบั หลักการทางานของเครอ่ื งกาเนิดไฟฟา้ กระแสสลบั 3 เฟส
และการส่งไฟฟา้ กระแสสลับไปตามบ้านเรอื นได้

93

5.2 จดุ ประสงค์ดา้ นกระบวนการ (P)
1. นักเรียนสามารถคานวณหาคา่ พลังงานท่สี ญู เสียไปในสายไฟฟา้ เมอ่ื สง่ ด้วยความต่างศักย์ได้
2. นักเรยี นสามารถคานวณหาปริมาณต่างๆ ที่เก่ยี วข้องกับหม้อแปลงได้

5.3 จดุ ประสงค์ดา้ นคุณลักษณะ (A)
1. นักเรียนมีความรว่ มมอื ในการทางาน

6. สมรรถนะสาคญั ของผู้เรยี น
1. ความสามารถในการสือ่ สาร
- การอธิบาย การเขยี น การพูดหน้าชัน้ เรียน
2. ความสามารถในการคิด
- การสงั เกต การคดิ วิเคราะห์ การเปรยี บเทยี บ การจัดระบบความคิดเป็นแผนภาพ การสร้าง
คาอธิบาย การอภปิ ราย การสื่อความหมาย การสืบคน้ โดยใช้กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์
3. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
4. ความสามารถในการแก้ปัญหา

7. คุณลักษณะอันพงึ ประสงค์
ใฝ่เรยี นรู้
แสวงหาความรจู้ ากแหล่งเรียนรูต้ า่ ง ๆ ท้ังภายในและภายนอกโรงเรียนด้วยการเลอื กใชส้ ือ่ อยา่ ง

เหมาะสม บนั ทกึ ความรู้ วิเคราะห์ สรุปเปน็ องค์ความรู้ สามารถนาไปใชใ้ นชีวิตประจาวนั ได้
มงุ่ ม่ันในการทางาน
มีความตง้ั ใจปฏิบตั ิหนา้ ท่ีท่ีได้รบั มอบหมายด้วยความเพียรพยายาม ทุ่มเทกาลังกาย กาลงั ใจ ในการ

ปฏิบตั กิ จิ กรรมต่างๆ ให้สาเร็จลลุ ่วงตามเปา้ หมายที่กาหนดด้วยความรับผิดชอบ และมีความภาคภูมิใจใน
ผลงาน

8. ภาระงาน/ช้นิ งาน
- ใบงานที่ 7 เรอื่ ง การผลติ และการส่งไฟฟ้ากระแสสลบั

9. กระบวนการจัดการเรียนรู้
ขน้ั ที่ 1 ขนั้ สร้างความสนใจ (Engagement)
1.1 นาเข้าสู่บทเรยี น โดยนาอภปิ รายเพอ่ื ทบทวนเก่ยี วกับการทาให้เกดิ กระแสไฟฟา้ ในขดลวด
1) มวี ิธกี ารใดบา้ งทที่ าให้เกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวดได้
(การเกดิ กระแสไฟฟา้ นั้นทาไดเ้ มือ่ ทาให้ฟลักซ์แมเ่ หล็กที่ตดั ขดลวดเปลีย่ นแปลง)
2) ถา้ หมุนแทง่ แมเ่ หล็กให้ฟลักซ์แม่เหลก็ ตัดผา่ นขดลวด จะทาให้เกิดกระแสไฟฟ้าหรือไม่

94

1.2 ครูนาภาพมาอภปิ รายร่วมกบั นักเรยี น เพอื่ เขา้ ส่เู นอ้ื หา

ขั้นที่ 2 ขนั้ สารวจและค้นหา (Exploration)
2.1 นกั เรยี นทุกคนศึกษาเนื้อหา เร่ือง การผลติ ไฟฟ้ากระแสสลับ ตามรายละเอยี ดในหนังสือเรยี น
หน้า 90 – 99 หรือจากสื่ออื่น ๆ เพ่ิมเตมิ
2.2 นักเรยี นสามารถทาการทดลองจากแบบจาลองเครือ่ งกาเนิดไฟฟ้า 3 เฟส เพอ่ื เพิ่มความเข้าใจ
พรอ้ มตอบคาถามลงในใบกิจกรรม เรือ่ ง เครือ่ งกาเนิดไฟฟ้า 3 เฟส

ขน้ั ท่ี 3 ขน้ั อธิบายและลงข้อสรปุ (Explanation)
3.1 นักเรียนนาเสนอผลจากการสืบคน้ โดยการสุ่มนกั เรยี น และรว่ มกนั อภปิ รายจนสรปุ หลักการผลิต
ไฟฟ้ากระแสสลับ
- จากที่ได้ศกึ ษามา ทาไมการผลติ กะแสไฟฟา้ กระแสสลับจงึ ต้องเป็นแบบ 3 เฟส
(แบบ 3 เฟส มีประสิทธภิ าพดกี ว่า 1 เฟส)
- มีวิธใี ดบ้าง ทจี่ ะทาใหเ้ คร่ืองผลติ ไฟฟ้ากระแสสลับผลติ กระแสไฟฟ้าไดม้ าก
(การเพมิ่ จานวนของขดลวด)
- การผลิตไฟฟา้ กระแสสลับโดยเคร่อื งกาเนิดไฟฟา้ น้นั เป็นการเปลี่ยนพลังงานกลเป็น
พลงั งานอะไร
(เปล่ียนพลังงานกลเป็นพลงั งานไฟฟา้ )

- ถา้ ตอ้ งการให้สูญเสียกาลังไฟฟา้ ในสายไฟฟา้ นอ้ ย จะต้องให้กระแสไฟฟา้ ท่ีผ่านสายไฟฟา้ มี
คา่ อย่างไร
(ถ้าตอ้ งการให้สญู เสียกาลังไฟฟ้าในสายไฟฟ้าน้อย จะตอ้ งใหก้ ระแสไฟฟ้าท่ผี ่านสายไฟฟา้ มี
ค่านอ้ ย ๆ)

3.2 ระหวา่ งอภปิ รายครูทาการสาธติ แบบจาลองการผลิตไฟฟา้ 3 เฟส และ 1 เฟส พร้อมกบั อภิปราย
เพิ่มเติม เกย่ี วกับการสญู เสียกาลังไฟฟ้าในการขนสง่ ไฟฟา้

95

การสญู เสยี กาลงั ไฟฟ้าในสายไฟฟ้า
เนอ่ื งจากสายไฟฟ้ามีความต้านทาน R ดงั น้นั กระแสไฟฟ้า I ที่ผา่ นสายไฟฟ้าจะทาใหเ้ กิดการ

สูญเสยี กาลงั ไฟฟา้ ท่คี วามต้านทานในสายไฟฟา้ ในรูปความร้อน ตามสมการ

= 2
จะเห็นไดว้ ่าการสูญเสยี กาลังไฟฟ้ากับความต้านทานในสายไฟฟา้ ขน้ึ กับกระแสไฟฟา้ ท่ีผ่าน
สายไฟฟา้ ดงั น้ันถ้าตอ้ งการใหส้ ูญเสยี กาลังไฟฟา้ ในสายไฟฟา้ นอ้ ย จะต้องให้กระแสไฟฟ้าที่ผา่ น
สายไฟฟา้ มคี า่ น้อย ๆ
ขณะเดยี วกันการสง่ กาลังไฟฟา้ ผ่านสายไฟฟา้ ขน้ึ อยกู่ บั กระแสไฟฟ้าและความตา่ งศกั ย์ไฟฟ้า
ทใ่ี ช้ส่ง ตามสมการ

=

การสง่ กาลงั ไฟฟา้ ปริมาณมากจากโรงไฟฟา้ ผา่ นสายไฟฟา้ เปน็ ระยะทางไกลใหม้ ีการสูญเสีย
กาลังไฟฟ้าในสายไฟฟ้าน้อย จะต้องสง่ กาลังไฟฟ้าดว้ ยกระแสไฟฟา้ น้อย จึงต้องใช้ความต่างศักย์สูง
การสง่ ไฟฟา้ กระแสสลบั ทม่ี กี าลงั ไฟฟา้ มาก ไประยะทางไกล ๆ ตอ้ งสง่ ไฟฟ้าดว้ ยความตา่ งศักยส์ งู
เพือ่ ใหก้ ระแสไฟฟา้ ตา่ ทาใหม้ กี ารสญู เสียพลังงานไฟฟา้ ไปกบั ความต้านทานของสายไฟฟา้ น้อย และ
สามารถใช้สายส่งไฟฟ้าท่มี ขี นาดเลก็ ลง

จนสรุปไดว้ ่า การสญู เสยี กาลังไฟฟ้าในสายไฟฟ้าข้ึนอยกู่ บั กระแสไฟฟ้าทีส่ ่งและความ
ตา้ นทานของสายไฟฟา้ การสง่ กาลังไฟฟา้ จะสญู เสยี กาลงั ไฟฟา้ ในสายไฟฟ้าซึง่ จะมีคา่ น้อยเม่อื
กระแสไฟฟ้าท่ีสง่ ผ่านสายไฟฟา้ มคี า่ น้อย จงึ ต้องใชค้ วามตา่ งศกั ย์สงู ในการส่งกาลงั ไฟฟ้าผ่าน
สายไฟฟ้า
ข้นั ท่ี 4 ขนั้ ขยายความรู้ (Elaboration)
4.1 อภปิ รายความรู้เพ่ิมเตมิ เกี่ยวกับการสูญเสียกาลงั ไฟฟ้าในการขนส่งไฟฟา้ หมอ้ แปลง
หม้อแปลง
อปุ กรณ์ไฟฟา้ ที่ใชเ้ ปล่ียนความตา่ งศักย์หรอื อเี อม็ เอฟของไฟฟ้ากระแสสลับ คอื หมอ้ แปลง
(transformer) โดยมที ้งั แบบทเี่ ปล่ียนใหค้ วามต่างศักยส์ งู ขนึ้ และแบบที่เปลย่ี นความต่างศกั ย์ให้ต่าลง เพ่ือให้
เหมาะสมกับการนาไปใช้งานดงั รปู 15.65 ก. หม้อแปลงประกอบด้วยขดลวดทม่ี ีฉนวนหุ้มพนั บนแกนเหลก็ 2
ขด ดงั รูป 15.65 ข. และเขียนสัญลกั ษณ์แทนหม้อแปลงได้ดังรูป 15.65 ค.

96

ขดลวดที่ตอ่ กบั แหล่งจ่ายไฟฟ้า เรียกว่า ขดลวดปฐมภมู ิ (primary winding) ขดลวดทีต่ อ่
อยกู่ ับอปุ กรณท์ ่ีใช้ไฟฟา้ เรียกว่า ขดลวดทุติยภูมิ (secondary winding)

สามารถคานวณไดจ้ ากสมการ 1 = 1

2 2

ถ้าจานวนรอบ 2 > 1จะทาใหอ้ ีเอ็มเอฟหรอื ความต่างศักยท์ างด้านขดลวดทตุ ยิ ภมู ิ
มากกว่าทางด้านขดลวดปฐมภูมิ เรียกหม้อแปลงลักษณะนี้ หมอ้ แปลงขน้ึ (step-up transformer)
ลักษณะตรงข้ามกันน้ี ถา้ 2 < 1จะได้อีเอม็ เอฟหรอื ความตา่ งศักยท์ างดา้ นขดลวดทุติยภมู นิ ้อยกว่า
ทางดา้ นขดลวดปฐมภูมิ เรยี กหมอ้ แปลงนีว้ า่ หม้อแปลงลง (step-down transformer)
4.2 นาเสนอโจทยต์ ัวอยา่ งการคานวณหาตวั แปรที่เกย่ี วขอ้ ง
1. การสง่ กาลงั ไฟฟ้า 88 กิโลวตั ต์ จากตน้ ทาง ถา้ กาหนดใหส้ ายไฟที่ใชส้ ่งมคี วามตา้ นทาน 0.25 โอห์ม หากส่ง
กาลังไฟฟา้ จานวนน้ีเปน็ เวลา 10 วนิ าที จงหาพลังงานที่สูญเสียไปในสายไฟฟ้า เมอ่ื ส่งด้วยความตา่ งศักย์ 220
โวลต์ (400,000 J)
2. การสง่ กาลังไฟฟา้ 13.2 กิโลวัตต์ จากต้นทาง ถา้ กาหนดให้สายไฟฟ้าท่ีใช้ส่งมคี วามต้านทาน 0.5 โอห์ม
หากสง่ กาลังไฟฟ้าจานวนนีเ้ ปน็ เวลา 10 วนิ าที จงหาพลงั งานท่สี ูญเสียไปในสายไฟฟ้า เม่ือส่งดว้ ยความต่าง
ศกั ย์ 22,000 โวลต์ (1.8 J )
3. หมอ้ แปลงไฟฟ้าซง่ึ ใช้ไฟฟ้า 110 โวลต์ มีขดลวดปฐมภูมิ 80 รอบ ถ้าต้องการให้หม้อแปลงนีส้ ามาถจ่ายไฟ
ได้ 220 โวลต์ ขดลวดทุตยิ ภมู ติ ้องมีจานวนรอบเท่าใด (1600 รอบ)
4. หมอ้ แปลงไฟฟ้าถกู ตอ่ กบั แหล่งจ่ายไฟสลบั ขนาด 220 โวลต์ ดงั รูป ถ้าอตั ราสว่ นรอบขดลวดเป็น 100 : 1
จงหากาลังไฟฟ้าทต่ี วั ต้านทาน 1 โอหม์ (4.84 โอห์ม)