212 แผนการจัดการเรียนรู้ วิชา ฟิสิกส์4 ว30204 แผนการจัดการเรียนรู้ กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 รายวิชา ฟิสิกส์4 รหัสวิชา ว30204 หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 เรื่อง ไฟฟ้าแม่เหล็ก จำนวน 14 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 18 เรื่อง มอร์เตอร์และไดนาโม จำนวน 4 ชั่วโมง ................................................................................................................................................................................................................................................................................................... .......................................... 1. มาตรฐานการเรียนรู้/ตัวชี้วัด - 2. สาระสำคัญ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ประกอบด้วยขดลวดทองแดง เคลือบน้ำยา ที่พันรอบแกนสี่เหลี่ยมซึ่งติดอยู่กับแกนหมุนในสนามแม่เหล็ก ปลายทั้งสองของขดลวดต่อกับขั้ว ของแบตเตอรี่ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด ขดลวดจะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทำให้ขดลวดหมุนรอบแกน หมุน ไดนาโม การผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยการเปลี่ยนพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งอาศัยเครื่องมือที่มีชื่อว่า ไดนาโม ซึ่งอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ไดนาโม จึงเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งมีส่วนประกอบเหมือน มอเตอร์ ไดนาโม มี 2 ชนิด คือ 1. ไดนาโมกระแสตรง 2. ไดนาโมกระแสสลับ 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ 3.1.1 อธิบายเกี่ยวกับหลักการทำงานของมอร์เตอร์ 3.1.2 อธิบายเกี่ยวกับหลักการทำงานของไดนาโม 3.2 ด้านทักษะ/กระบวนการ 3.2.1 มีกระบวนการสังเกตอย่างเป็นลำดับขั้นตอน 3.2.2 นักเรียนมีทักษะในการคิดหาเหตุผลและนำไปใช้แก้ปัญหาสถานการณ์ที่กำหนดในลักษณะต่าง ๆ 3.3 ด้านเจตคติ/คุณลักษณะอันพึงประสงค์/คุณธรรมจริยธรรมที่สอดแทรก 3.3.1 นักเรียนมีความซื่อสัตย์ แก้โจทย์ปัญหาได้ด้วยตัวเอง 3.3.2 นักเรียนมีความรับผิดชอบ ตรงต่อเวลา 3.3.3 นักเรียนมีระเบียบวินัย รักการเรียนรู้ 4. สมรรถนะของผู้เรียน 4.1 ความสามารถในการสื่อสาร 4.2 ความสามารถในการคิด 4.3 ความสามารถในการแก้ปัญหา 4.4 ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 4.5 ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
213 แผนการจัดการเรียนรู้ วิชา ฟิสิกส์4 ว30204 5. สาระการเรียนรู้ มอเตอร์ไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง เป็นที่ทราบกันแล้วว่า เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดตัวนำที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก จะเกิดโมเมนต์ของ แรงคู่ควบทำให้ขดลวดหมุน ซึ่งจากหลักการนี้เราสามารถนำไปสร้างมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า เป็นพลังงานกล ส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงประกอบด้วยขดลวด ABCD ประกอบอยู่กับแกนหมุนโดย ปลายทั้งสองของขดลวดต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงขดลวดนี้วางอยู่ในสนาม แม่เหล็กสม่ำเสมอเมื่อ มีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดนี้จะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบทำให้ขดลวดนี้หมุน ดังรูป 11. รูป 11. แรงคู่ควบกระทำต่อขดลวดเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน จากรูป 11 ก. ขณะที่ระนาบของขดลวดตัวนำ ABCD ขนานกับสนามแม่เหล็ก โมเมนต์ของแรงคู่ควบที่ เกิดขึ้นจะมีทิศทางทวนเข็มนาฬิกา เมื่อขดลวดหมุนได้ครึ่งรอบดังรูป 11 ข. ทิศทางของโมเมนต์แรงคู่ควบที่เกิด บนขดลวด จะมีทิศทางตามเข็มนาฬิกา ดังนั้นขดลวดจะหมุนกลับไปกลับมา เพื่อจะให้ขดลวดหมุนไปทางใดทาง หนึ่ง จึงต้องมีอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนทิศของกระแสไฟฟ้าในขดลวดซึ่งเรียกว่า คอมมิวเตเตอร์และ แปรง ดังรูป 12. คอมมิวเตอร์ทำด้วยโลหะตัวนำรูปทรงกระบอกผ่าซีก ด้านในแต่ละซีกจะสัมผัสกับปลายของขดลวด ที่ด้าน นอกจะมีแปรงซึ่งทำด้วยคาร์บอนติดอยู่ เมื่อให้กระแสไฟฟ้าผ่านแปรงและคอมมิวเตเตอร์ ขดลวดจะมีการหมุน ดังรูป 12. รูป 12. ส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง จากรูป 12 ก. เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด ABCD จะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบทำให้ขดลวดหมุนทวน เข็มนาฬิกาเมื่อขดลวดหมุนไปได้ครึ่งรอบ ดังรูป 12 ข. คอมมิวเตเตอร์ x , y จะเปลี่ยนไปสัมผัสกับแปรงไฟฟ้า P
214 แผนการจัดการเรียนรู้ วิชา ฟิสิกส์4 ว30204 และ Q ตามลำดับทำให้กระแสไฟฟ้าในขดลวดมีทิศตามแนว DCBA ทำให้เกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบที่ขดลวด ขดลวดจะหมุนในทิศทวนเข็มนาฬิกาตามเดิมตลอดเวลา จากความรู้เรื่องโมเมนต์ของแรงคู่ควบที่เกิดขึ้นกับขดลวด พบว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เนื่องจากมุมระนาบของขดลวดกับสนามแม่เหล็กเปลี่ยนไป โดยขณะระนาบของขดลวดขนานกับสนามแม่เหล็ก ค่าโมเมนต์ของแรงคู่ควบมีค่ามากที่สุด แต่เมื่อระนาบของขดลวดตั้งฉากกับสนาม แม่เหล็กค่าโมเมนต์ของแรง คู่ควบมีค่าเป็นศูนย์ ในทางปฏิบัติถ้าต้องการให้โมเมนต์ของแรงคู่ควบมีค่าสม่ำเสมอมากขึ้น เขาจะให้ขดลวด จำนวนตั้งแต่ 3 ระนาบขึ้นไป โดยแต่ละระนาบจะทำมุมต่อกันเท่าๆกัน ไดนาโม การผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยการเปลี่ยนพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งอาศัยเครื่องมือที่มีชื่อว่า ไดนาโม ซึ่งอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ไดนาโม จึงเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งมีส่วนประกอบเหมือน มอเตอร์ ไดนาโม มี 2 ชนิด คือ 1. ไดนาโมกระแสตรง 2. ไดนาโมกระแสสลับ ไดนาโมกระแสตรง พิจารณาไดนาโมกระแสตรง ขณะที่ระนาบขดลวดอยู่ที่ตำแหน่งต่างๆ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ เป็นดังรูป 13 ขณะที่ระนาบขดลวด PQRS ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก ทิศของความเร็วของขดลวดอยู่ในแนวเดียวกับ สนามแม่เหล็ก จึงไม่มีกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในเวลาต่อมาทิศของความเร็วจะเริ่มทำมุมกับสนามแม่เหล็กจึงมี กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และมีค่ามากที่สุดเมื่อทิศของความเร็วตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ระนาบ ของขดลวดอยู่ในแนวเดียวกับสนามแม่เหล็ก เมื่อเวลาผ่านไปกระแสไฟฟ้าจะกลายเป็นศูนย์อีกครั้ง ซึ่งพบว่า กระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เนื่องจากมี คอมมิวเตเตอร์แบบผ่าซึก และ แปรง จึงทำให้ทิศของ 0 Q N S P R S N S N N N N S S S S P Q P Q Q P P Q P Q T กระแสไฟฟ้า รูป 13 กระแสตรงจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
215 แผนการจัดการเรียนรู้ วิชา ฟิสิกส์4 ว30204 กระแสไฟฟ้า มีเพียงทิศเดียวดังกราฟของกระแสไฟฟ้า ( I ) กับเวลา (t) กระแสไฟฟ้าที่ได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ลักษณะนี้เรียกว่า ไฟฟ้ากระแสตรง (direct current “D.C” ) ไดนาโมกระแสสลับ ส่วนประกอบของไดนาโมกระแสสลับมีส่วนประกอบหลักเหมือนกับไดนาโมกระแสตรง จะต่างกันที่ตัว คอมมิวเตเตอร์มีลักษณะเป็นแหวนลื่น (เป็นแหวน 2 อัน แยกออกจากกัน) ขณะที่อยู่ที่ตำแหน่งต่างๆ กระแสไฟฟ้าจะมีลักษณะดังรูป ซึ่งมีลักษณะการเกิดคล้ายกับไดนาโมกระแสตรง ในช่วงเวลา 0 ถึง 2 T แต่ในช่วง เวลา 2 T ถึง T ทิศทางของกระแสไฟฟ้า จะมีทิศทางออกจากไดนาโมกลับกับช่วง 0 ถึง 2 T ดังกราฟ กระแสไฟฟ้า (I) กับเวลา (t) กระแสไฟฟ้า ที่ได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลักษณะนี้เรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ (alternating current “A.C”) 6. กระบวนการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ 1.สร้างความสนใจ 1.1 นักเรียนตอบข้อซักถามของครูว่า “ มอเตอร์และไดนาโม เหมือนและต่างกันอย่างไร ” 1.2 นักเรียนร่วมกันอภิปรายในแต่ละกลุ่ม พร้อมทั้งบันทึกความเห็นของกลุ่มในใบงาน 10.1 เฉพาะข้อ 1 และข้อ 2 (เปิดโอกาสให้นักเรียนได้แสดงความคิดเห็นโดยยังไม่เน้นถูกผิด) 1.3 ตัวแทนนักเรียนแต่ละกลุ่มนำเสนอความเห็นของกลุ่ม ( ของแต่ละคนในกลุ่มโดยตัวแทนของกลุ่ม และข้อสรุปของกลุ่ม ) 1.4 นักเรียนและครูร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับ “ มอเตอร์และไดนาโม เหมือนและต่างกันอย่างไร ” ที่ S Q N S P R N S N N N N S S S S P Q P Q Q P Q P P Q 0 T กระแสไฟฟ้า รูป 2 กระแสสลับจากเครื่องก าเนิดไฟฟ้า
216 แผนการจัดการเรียนรู้ วิชา ฟิสิกส์4 ว30204 ครูเตรียมให้ และบันทึกลงในใบงาน 10.1 1.5 นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียน จำนวนข้อสอบ 10 ข้อ 1.6 แจ้งให้นักเรียนทราบว่า จะได้ศึกษาเกี่ยวกับ ลวดตัวนำในสนามแม่เหล็ก มอเตอร์ ไดนาโม 2.ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 นักเรียนสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับ ลวดตัวนำในสนามแม่เหล็ก จากใบความรู้ 10 พร้อมกับใบงาน 10.2 แล้วสรุปสาระสำคัญ บันทึกลงในสมุดจดบันทึกและตอบคำถาม 2.2 สุ่มนักเรียน 1 กลุ่มเสนอผลการสืบค้นข้อมูล 3.ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 นักเรียนนำข้อมูลจากขั้นการสืบค้น ข้อมูล มาอภิปรายร่วมกับครู 3.2 ครูอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ลวดตัวนำในสนามแม่เหล็ก เพื่อให้นักเรียนสรุปสาระสำคัญลงในสมุด จดบันทึก 4.ขั้นขยายความรู้ 4.1 นักเรียนสนทนาซักถามครูและตอบคำถามว่า “ มอเตอร์ และไดนาโม มีส่วนประกอบอะไรบ้าง และทำงานอย่างไร ” ( ทิ้งช่วงให้นักเรียนคิด ) เพื่อนำไปสู่ ส่วนประกอบและการทำงานของ มอเตอร์ และไดนาโม 4.2 นักเรียนและครูร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับ ส่วนประกอบและการทำงานของมอเตอร์ จากใบความรู้ 4.3 นักเรียนและครูร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับ ส่วนประกอบและการทำงานของมอเตอร์ และไดนาโม จากใบความรู้ 4.4 นักเรียนร่วมกันสืบค้น แก้ปัญหา ในใบงาน 10.3 4.4 นักเรียนทำแบบฝึกทักษะ 10 5.ขั้นประเมิน 5.1 นักเรียนเขียนเรื่องราวสั้นๆ เกี่ยวกับ โมเมนต์ของแรงคู่ควบต่อลวดตัวนำ ในบริเวณที่มี สนามแม่เหล็ก มอเตอร์ ไดนาโม ลงในใบกิจกรรม 10 5.2 นักเรียนนำเรื่องสั้น ของเพื่อนมาอ่าน และประเมิน ครูนำเรื่องสั้นจากการประเมินของนักเรียน โดยให้เจ้าของผลงานอ่าน แล้วร่วมอภิปราย 5.3 นักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียน 7. สื่อการเรียนรู้ สื่อการเรียนการสอน รายการสื่อ จำนวน สภาพการใช้สื่อ 1. แบบทดสอบก่อนเรียน 1 ชุด ใช้ขั้นสร้างความสนใจ 2. ใบงาน 10.1 1 ชุด ใช้ขั้นสร้างความสนใจ 3. แบบฝึกทักษะ 10 1 ชุด ใช้อธิบายและลงข้อสรุป ( ใช้ขั้นประเมิน ) 4. ใบความรู้ 10 1 ชุด ใช้อธิบายและลงข้อสรุป 5. ใบงาน 10.2 1 ชุด ใช้สำรวจและค้นหา 6. ใบงาน 10.3 1 ชุด ใช้ขยายความรู้และลงข้อสรุป 7. ใบกิจกรรม 10 1 ชุด ใช้ขั้นประเมินและลงข้อสรุป 8. แบบทดสอบหลังเรียน 1 ชุด ใช้ขั้นประเมิน 8. แหล่งเรียนรู้ ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์
217 แผนการจัดการเรียนรู้ วิชา ฟิสิกส์4 ว30204 9. การวัดและการประเมินผล การวัดและการ ประเมินผล วิธีการวัดและการ ประเมินผล เครื่องมือ เกณฑ์ ความรู้ความเข้าใจ(K) ตรวจแบบฝึกหัด ตรวจสมุดจด แบบฝึกหัด สมุดจด ร้อยละ 50 ขึ้นไป - ทักษะกระบวนการ(P) แบบฝึกหัด แบบฝึกหัด ร้อยละ 50 ขึ้นไป คุณธรรม จิตพิสัย(A) สังเกตพฤติกรรมนักเรียน แบบประเมินคุณลักษณะ - ลงชื่อ ..................................................ครูผู้สอน (นางสาวณัฐิญา คาโส) .........../.............../..................