หน้าหลัก » Blogs » ชั้นเรียนประถม – ประสมศาสตร์ประสานศิลป์ STEM ตอนที่ 43 – วงจรไฟฟ้า (2)

สารบัญ

บทความที่เกี่ยวข้อง


วงจรไฟฟ้า

เราสังเกตเห็นหลอดไฟว่า จะค่อยๆ สลัวลง (Dimmer) เมื่อเราเพิ่มจำนวนหลอดไฟเข้าไปในวงจรไฟฟ้า ปรากฏการณ์นี้ตรงข้ามกับความคาดหวังก่อนเริ่มทดลองหรือไม่? แล้วอะไรคือคำอธิบาย?

นิยามของ “วงจรไฟฟ้า” (Electric circuit) ในรูปแบบที่ง่ายสุด คืออะไร? วงจรไฟฟ้าต้องเป็น “วงแหวน” (Loop) ที่ปิด ในวงจรอย่างง่าย จะต้องมีแหล่งพลัง (Power source) เช่น แบตเตอรี่ มีสื่อ (Conduct) เช่น หลอดไฟ (Bulb) และเส้นลวด (Wire) ที่เชื่อมโยง (Connect) ปัจจัย (Element) เหล่านี้ต้องเชื่อมโยงกันเป็นวงบ่วงเดียว

วงจรไฟฟ้าที่เชื่อมโยงกันทำให้ประจุไฟฟ้า (Electric charge) เคลื่อนที่ภายในเส้นลวดในลักษณะ (Fashion) ที่คล้ายกับจราจร (Traffic) ในการทดลอง เราเห็นการเคลื่อนไหว (Motion) ของจราจรดังกล่าว ซึ่งเรียกว่า “กระแสไฟฟ้า” (Electric current) เหมือนกระแสน้ำในแม่น้ำ เพียงแต่เป็นการเคลื่อนไหวของน้ำ ส่วนกระแสไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวของประจุไฟฟ้า

ลองถามเด็กว่า หลอดไฟช่วยให้จราจรเคลื่อนที่เร็วขึ้นหรือช้าลง? ถ้าเด็กตอบว่า หลอดไฟสลัวลงเมื่อเพิ่มจำนวนหลอดไฟให้มากขึ้นแสดงว่า หลอดไฟทำตัว (Act) เป็นอุปสรรค (Obstacle) ต่อการไหลของประจุไฟฟ้าลบ (Electron) การสรุปของเขาถูกต้องแล้ว อันที่จริงหลอดไฟสร้างแรงต้านทาน (Resistance) ต่อการไหลของประจุไฟฟ้าลบในเส้นลวด จึงทำให้จราจรดำเนินไปอย่างช้าลงเหมือนการเกิดอุบัติเหตุขึ้นบนทางด่วน (Highway)

แสงไฟ (Flashlight) บนโทรศัพท์มือถือ ก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน และเป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งในจำนวนที่ไม่จำกัด (Indefinite) ของหลากหลายวงจรไฟฟ้าที่อาจซับซ้อน (Complicated) กว่า แต่ทุกวงจรไฟฟ้า ไม่ว่าจะซับซ้อนหรือไม่ ต่างก็ทำงาน (Operate) ภายใต้หลักการ (Principle) เดียวกันในการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าลบ

มักจะมีคำถามต่อไปว่า อะไรคือความแตกต่างระหว่างวงจรไฟฟ้ากับไฟฟ้าสถิต (Static electricity)? อันที่จริงมีความแตกต่างมากมาย แต่หนึ่งในจำนวนนั้นก็คือ ประจุไฟฟ้าลบเคลื่อนย้ายภายในเส้นลวดเป็นวงจรไฟฟ้า แต่จะอยู่นิ่ง (Stationary) [กล่าวคือไม่เคลื่อนไหว] ในขณะที่ไฟฟ้าสถิตสะสม (Build up)

ทุกส่วนของวงจรไฟฟ้ายังต้องเชื่อมโยงกัน และต้องมีสื่อ (Conductor) อาทิ โลหะ ให้ประจุไฟฟ้าลบเคลื่อนผ่าน ในขณะที่ไฟฟ้าสถิตจะอยู่นิ่ง (Stay put) ในวัสดุที่เป็นฉนวน (Insulated material) อาทิ พลาสติก นอกจากนี้ ยังมีความแตกต่างในเรื่องแหล่งพลัง อาทิ แบตเตอรี่ ที่จำเป็นต่อวงจรไฟฟ้า แต่ไม่จำเป็นต่อไฟฟ้าสถิตที่สะสมในวัตถุ เช่นเดียวกับการเปิดอุปกรณ์เผาไหม้ (Burner) ในเตา จะมองเห็นว่ามันค่อยๆ แดงขึ้น เมื่อประจุไฟฟ้าลบกำลังเคลื่อนไหวภายในวงจรไฟฟ้าของเตา

แหล่งข้อมูล:

  1. Sawah, Rihab and Anthony Clark. (2015). The Everything STEM Handbook – Help Your Child Learn and Succeed in the Fields of Science, Technology, Engineering, and Math. Avon, MA: Adams Media.
  2. Electrical circuit - https://simple.wikipedia.org/wiki/Electrical_circuit [2017, April 20].

สมาชิกที่ใช้งานอยู่ขณะนี้ คน