ตัวอย่างเผยแพร่หลักสูตรระดับชั้นเรียน ครูรจนา
การออกแบบหน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง แม่เหล็กไฟฟ้า
รายวิชาฟิสิกส์ 4 รหัสวิชา ว33204 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5
เวลา 30 ชั่วโมง ครูผู้สอน นางรจนา แสงสุธา
1. สาระการเรียนรู้เพิ่มเติมและผลการเรียนรู้
สาระการเรียนรู้เพิ่มเติม สาระฟิสิกส์
3. เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์ สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า ความจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าและกฎของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงานไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานทดแทนเป็นพลังงานไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำกับประจุไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎ ของฟาราเดย์ ไฟฟ้ากระแสสลับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการสื่อสาร รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
ผลการเรียนรู้
1. สังเกต และอธิบายเส้นสนามแม่เหล็ก อธิบายและคำนวณฟลักซ์แม่เหล็กในบริเวณที่กำหนด รวมทั้งสังเกตและอธิบายสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำเส้นตรงและโซเลนอยด์ได้
2. อธิบาย และคำนวณแรงแม่เหล็กที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและวางในสนามแม่เหล็ก รัศมีความโค้งของการเคลื่อนที่เมื่อประจุเคลื่อนที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก รวมทั้งอธิบายแรงระหว่างเส้นลวดตัวนำคู่ขนานที่มีกระแสไฟฟ้า ผ่านได้
3. อธิบายหลักการทำงานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง รวมทั้งคำนวณปริมาณ ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องได้
4. สังเกต และอธิบายการเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ และคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งนำความรู้เรื่องอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำไปอธิบายการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าได้
5. อธิบาย และคำนวณความต่างศักย์อาร์เอ็มเอสและกระแสไฟฟ้าอาร์เอ็มเอสได้
6. อธิบายหลักการทำงานและประโยชน์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส การแปลงอีเอ็มเอฟของหม้อแปลง และคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องได้
2. สาระสำคัญ
แม่เหล็กประกอบด้วยขั้วเหนือและขั้วใต้ บริเวณที่มีอำนาจแม่เหล็ก เรียกว่า สนามแม่เหล็ก แรงของแรงแม่เหล็ก เรียกว่า เส้นแรงแม่เหล็ก บริเวณในสนามแม่เหล็กที่ไม่มีอำนาจแม่เหล็ก เรียกว่า จุดสะเทิน ใต้พื้นโลก มีสนามแม่เหล็กโลกช่วยป้องกันอันตรายจากลมสุริยะ บริเวณใกล้ขั้วแม่เหล็กมีเส้นสนามแม่เหล็กหนาแน่นมาก เรียกว่า ฟลักซ์แม่เหล็ก อัตราส่วนระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กต่อพื้นที่ตั้งฉากกับสนามหนึ่งตารางหน่วย เรียกว่า ขนาดของสนามแม่เหล็ก
กฎมือขวาใช้หาทิศของสนามแม่เหล็ก เมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดที่เรียกว่า โซเลนอยด์ จะเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นรอบ ๆ ขดลวด เมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกัน จะเกิดแรงดูดและแรงผลัก เมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดสี่เหลี่ยมผืนผ้าจะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบผลักให้ขวดลวดหมุนรอบแกนนำหลักการนี้ไปสร้างมอเตอร์
เมื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่านตัวนำจะเกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวด เรียกว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าเรียกว่ากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ แรงเคลื่อนที่เกิดขึ้นเรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (emf)
กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ กล่าวว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวดจะเป็นxxxส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดนั้นเมื่อเทียบกับเวลา
กฎของเลนส์ กล่าวว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในทิศ ที่จะทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กใหม่ขึ้นมาต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กเดิมที่ตัดผ่านขดลวดนั้น
ขณะที่มอเตอร์หมุน ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดจะมีค่าเปลี่ยนแปลง เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดในทิศตรงข้าม ทำให้กระแสไฟฟ้าที่ผ่านมอเตอร์ขณะหมุนด้วยอัตราเร็งคงตัวมีค่าน้อยกว่าขณะเริ่มหมุน เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ
ไดนาโมที่ผลิตกระแสไฟฟ้าใช้ตามบ้านเป็นไดนาโม 3 เฟส โดยให้ขดลวด 3 ชุดทำมุมกัน 120 องศา เพื่อความสะดวกในการใช้งานจึงนำสายหนึ่งของขดลวดแต่ละชุดต่อเข้าด้วยกัน เรียกว่า สายกลาง ข้อดีของการผลิตและการส่งไฟฟ้า 3 เฟส คือ การส่งไฟฟ้าจะถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ทำให้ไม่ต้องใช้สายไขนาดใหญ่มาก
การทำให้แรงเคลื่อนเปลี่ยนแปลงทำได้โดยใช้หลักการแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวดมีความสัมพันธ์กับอัตราส่วนของจำนวนรอบของขดลวดทั้งสอง โดยขดลวดที่ต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่า ขดลวดปฐมภูมิ ส่วนอีกขดลวดหนึ่งต่อเข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า เรียกว่า ขดลวดทุติยภูมิ
ปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ ได้แก่ ความต่างศักย์จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อัตราเร็วเชิงมุม กระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ กำลังไฟฟ้า ค่าเฉลี่ยของกำลังสองกระแสไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย ค่ายังผลหรือค่ามิเตอร์ ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับกับกระแสไฟฟ้ามีเฟสเดียวกัน ถ้ามีตัวเก็บประจุในวงจร กระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวเก็บประจุจะมีเฟสนำความต่างศักย์ที่คร่อมตัวเก็บประจุ 90 องศา ถ้ามีตัวเหนี่ยวนำในวงจร กระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวเหนี่ยวนำจะมีเฟสตามความต่างศักย์คร่อมตัวเหนี่ยวนำ 90 องศา
3. สาระการเรียนรู้
3.1 สาระการเรียนรู้แกนกลาง(K)
3.1.1 สาระการเรียนรู้ (ประจำหน่วยการเรียนรู้)
3.1.1.1 เส้นสนามแม่เหล็กเป็นเส้นสมมติที่ใช้แสดงบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก โดยบริเวณที่มีเส้นสนามแม่เหล็กหนาแน่นมากแสดงว่าเป็นบริเวณที่สนามแม่เหล็กมีความเข้มมาก
3.1.1.2 ฟลักซ์แม่เหล็ก คือ จำนวนเส้นสนามแม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ที่พิจารณา และอัตราส่วนระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กต่อพื้นที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก คือ ขนาดของสนามแม่เหล็ก เขียนแทนได้ด้วยสมการ B=∅/A
3.1.1.3 เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำเส้นตรงหรือโซเลนอยด์จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เข้าไปในสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงกระทำต่ออนุภาคนั้นคำนวณได้จากสมการ F=ILB sinθ กรณีที่ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ตั้งฉากเข้าไปในสนามแม่เหล็ก จะทำให้ประจุเคลื่อนที่เปลี่ยนไปโดยรัศมีความโค้งของการเคลื่อนที่คำนวณได้จากสมการ r=mv/qB
3.1.1.4 ลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงกระทำ ต่อลวดตัวนำนั้นโดยทิศทางของแรงหาได้จากกฎมือขวา และคำนวณขนาดของแรงได้จากสมการ
F=ILB sinθ เมื่อวางเส้นลวดสองเส้นขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าผ่านทั้งสองเส้น จะเกิดแรงกระทำระหว่างลวดตัวนำทั้งสอง
3.1.1.5 เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดตัวนำที่อยู่ในสนามแม่เหล็กจะมีโมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทำต่อขดลวดทำให้ขดลวดหมุน ซึ่งนำไปใช้อธิบายการทำงานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง โดยโมเมนต์ของแรงคู่ควบคำนวณได้จากสมการ M=NIAB sinθ
3.1.1.6 เมื่อมีฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงตัดขดลวดตัวนำจะเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ ในขดลวดตัวนำนั้นอธิบายได้โดยใช้กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์เขียนแทนได้ด้วยสมการ ε=-(∆∅_B)/∆t
ทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำหาได้โดยใช้กฎของเลนซ์
3.1.1.7 ความรู้เกี่ยวกับอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำไปใช้อธิบายการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ เช่น แบลลัสต์ แบบขดลวดของหลอดฟลูออเรสเซนต์ การเกิดอีเอ็มเอฟกลับในมอเตอร์ไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ และกีตาร์ไฟฟ้า
3.1.1.8 ไฟฟ้ากระแสสลับที่ส่งไปตามบ้านเรือน มีความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาในรูปของฟังก์ชันแบบไซน์
3.1.1.9 การวัดความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าสลับใช้ค่ายังผลหรือค่ามิเตอร์ ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยแบบรากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย คำนวณได้จากสมการ V_rms=V_0/√2 และ I_rms=I_0/√2
3.1.1.10 ไฟฟ้ากระแสสลับที่ส่งไปตามบ้านเรือนเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่ต้องเพิ่ม อีเอ็มเอฟจากโรงไฟฟ้าแล้วลดอีเอ็มเอฟให้มีค่าที่ต้องการโดยใช้หม้อแปลง ซึ่งประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ
3.1.1.11 ไฟฟ้ากระแสสลับที่ผ่านขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงจะทำให้เกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง โดยอีเอ็มเอฟในขดลวดทุติยภูมิขึ้นกับอีเอ็มเอฟในขดลวดปฐมภูมิ และจำนวนรอบของขดลวดทั้งสอง ตามสมการ ε_2/ε_1 =N_2/N_1
3.1.2 สาระการเรียนรู้ท้องถิ่น
-
3.2 ทักษะกระบวนการ (P)
โดยใช้ทักษะการสังเกต คำนวณ และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
3.3 คุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A)
3.3.1 คุณลักษณะอันพึงประสงค์ (ประจำหน่วยการเรียนรู้)
-
3.3.2 คุณลักษณะอันพึงประสงค์ (ประจำกลุ่มสาระการเรียนรู้)
3.3.2.1 มีจิตสาธารณะ
3.3.2.2 มีจิตวิทยาศาสตร์
3.4 สมรรถนะ
3.4.1 ความสามารถในการคิด
3.4.2 ความสามารถในการแก้ปัญหา
3.4.3 ความสามารถในการสื่อสาร
3.4.3 ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
3.4.4 ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต
4. ชิ้นงาน
4.1 ผังมโนทัศน์ เรื่อง กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ
4.2 ผังมโนทัศน์ ไฟฟ้าแม่เหล็ก
5. การวัดผลประเมินผลการเรียนรู้
วิธีการ เครื่องมือ เกณฑ์
1. ประเมินชิ้นงาน/ภาระงาน/การทดลอง/ปฏิบัติกิจกรรม แบบประเมินชิ้นงาน/ภาระงาน ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 60 ขึ้นไป
2. ทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียนของหน่วยการเรียนรู้ แบบทดสอบ ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 60 ขึ้นไป
3. สังเกตพฤติกรรมการทำงานรายบุคคล/สังเกตพฤติกรรม
การทำงานกลุ่ม/คุณลักษณะ
อันพึงประสงค์ แบบสังเกตพฤติกรรมการทำงานรายบุคคล /แบบสังเกตพฤติกรรม
การทำงานกลุ่ม /แบบประเมินคุณลักษณะอันพึงประสงค์ ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์
6. กิจกรรมการเรียนรู้
ใช้เทคนิคการสอนแบบบรรยายแบบเน้นมโนทัศน์ (เพื่อเฝ้าระวังการแพร่เชื้อไวรัสโคโรน่า 2019)
ชั่วโมงที่ 1-2
1. ครูแจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ จากนั้นครูให้นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียนของหน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า
2. ครูสาธิตการเรียงตัวของผงตะไบเหล็ก เพื่อให้นักเรียนสังเกตผลที่เกิดขึ้นของผงตะไบเหล็กที่ติดตามส่วนต่าง ๆ ของแท่งแม่เหล็ก
3. ครูให้ความรู้เกี่ยวกับขั้วของแท่งแม่เหล็กตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
4. ครูสาธิตเกี่ยวกับจุดสะเทิน
5. ครูอธิบายเกี่ยวกับฟลักซ์แม่เหล็ก
6. ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่างการคำนวณจากโจทย์ปัญหาในตัวอย่างจากหนังสือเรียน
ชั่วโมงที่ 3-4
1. ครูอธิบายทบทวนเกี่ยวกับแรงที่กระทำต่ออนุภาคที่ประจุไฟฟ้า ตามละเอียดในหนังสือเรียน
2. ครูให้นักเรียนศึกษาวิธีการหาทิศของแรง F ที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
3. ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการหาขนาดของแรงที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุ q เคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก B
4. นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 6 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน ศึกษากิจกรรม การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็ก จากหนังสือเรียน
5. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันแลกเปลี่ยนความรู้และวิเคราะห์ผลการปฏิบัติกิจกรรม แล้วร่วมกันอภิปรายผลร่วมกัน
6. นักเรียนแต่ละกลุ่มส่งตัวแทนออกมานำเสนอผลการทำกิจกรรม
7. ครูให้นักเรียนทุกคนทำใบงานที่ 1.1 เรื่อง แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก
ชั่วโมงที่ 5-6
1. นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน ร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูลตามหัวข้อเรื่อง สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำตรง
สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดวงกลม
สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านโซเลนอยด์
โดยศึกษาจากหนังสือเรียน หรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต
2. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปรายเรื่องที่ได้ศึกษา แล้วเขียนสรุปความรู้ ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในสมุดประจำตัว เพื่อนำส่งครูท้ายชั่วโมง
3. ครูอธิบายเพิ่มเติมให้นักเรียนเข้าใจเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำ
4. ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านทอรอยด์
ชั่วโมงที่ 7-8
1. ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม เพื่อร่วมกันศึกษากิจกรรม สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าใน
ลวดตัวนำ จากหนังสือเรียน
2. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันแลกเปลี่ยนความรู้และวิเคราะห์ผลการปฏิบัติกิจกรรม แล้วอภิปรายผล
ร่วมกัน จากนั้นส่งตัวแทนออกมานำเสนอผลการทำกิจกรรม
3. ครูอธิบายเพิ่มเติมและวิธีการคำนวณหาปริมาณที่เกี่ยวข้อง เรื่อง กระแสไฟฟ้าทำให้เกิด
สนามแม่เหล็ก
4. ครูให้นักเรียนทุกคนทำใบงานที่ 1.2 เรื่อง กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก
ชั่วโมงที่ 9-10
ครูทบทวนเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำ
2. นักเรียนแบ่งกลุ่ม ๆ ละ 3-4 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน โดยให้แต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูล เรื่อง แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก จากหนังสือเรียน หรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต แล้วร่วมกันสรุปความรู้ที่ศึกษาลงในสมุดประจำตัว
3. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปรายเรื่องที่ได้ศึกษา จากนั้นให้นักเรียนแต่ละคนเขียนสรุปความรู้ ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในสมุดประจำตัว เพื่อนำส่งครูท้ายชั่วโมง
4. ครูให้นักเรียนแต่ละคนศึกษาสมการที่ใช้ในการคำนวณเกี่ยวกับขนาดของแรงแม่เหล็กที่กระทำต่อลวดตัวนำตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
5. ครูสุ่มนักเรียนให้ออกมานำเสนอวิธีการแก้ปัญหาโจทย์ตัวอย่าง โดยที่ครูคอยแนะนำและเสริมข้อมูลที่ถูกต้องให้นักเรียน
ชั่วโมงที่ 11-12
1. ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 4-5 คน ปฏิบัติกิจกรรม แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก โดยให้นักเรียนแบ่งบทบาทหน้าที่ของสมาชิกภายในกลุ่มว่าใครมีบทบาทหน้าที่อย่างไร
2. ครูให้แต่ละกลุ่มส่งตัวแทนออกมารายงานผลที่ได้จากการทำกิจกรรมหน้าชั้นเรียน จากนั้นครูเป็นผู้เฉลยผลที่ได้จากการทำกิจกรรมที่ถูกต้อง
3. นักเรียนและครูร่วมกันสรุปเกี่ยวกับกิจกรรม แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
4. ครูมอบหมายให้นักเรียนฝึกทำใบงานที่ 1.3 เรื่อง แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
ชั่วโมงที่ 13-14
1. ครูให้นักเรียนดูวีดิทัศน์ จาก https://www.youtube.com/watch?v=zpLmWw2wIgI เพื่อเชื่อมโยงความรู้
2. ครูตั้งคำถาม เพื่อกระตุ้นความคิด ลวดตัวนำ 2 เส้น ที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและวางขนานกัน จะมีแรงใดกระทำต่อลวดหรือไม่ อย่างไร นักเรียนร่วมกันตอบคำถามและแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับคำตอบของคำถาม เพื่อเชื่อมโยงไปสู่การเรียนรู้เรื่อง แรงระหว่างลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
3. ครูนำเข้าสู่หัวข้อนี้โดยให้นักเรียนพิจารณาลวดตัวนำตรง 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าผ่าน โดยแยกพิจารณาเป็น 2 กรณี ดังนี้
กรณีที่กระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำทั้งสองมีทิศเดียวกัน
กรณีที่กระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำทั้งสองมีทิศตรงกันข้าม
4. ครูให้ความรู้เกี่ยวกับแรงกระทำระหว่างลวดตัวนำตรงสองเส้นที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน นำไปใช้นิยามหน่วยของกระแสไฟฟ้าในระบบเอสไอ โดยกำหนดว่า กระแสไฟฟ้าคงตัวค่าเดียวกันที่ไหลผ่านลวดตัวนำเส้นเล็ก ๆ 2 เส้นซึ่งยาวมากและวางตัวขนานกันโดยอยู่ห่างกัน 1 เมตร ในสุญญากาศ แล้วทำให้เกิดแรงกระทำระหว่างลวดตัวนำทั้งสอง (คิดต่อหน่วยความยาว) เท่ากับ มีค่าเท่ากับ 1 แอมแปร์
5. นักเรียนจับคู่กับเพื่อนในชั้นเรียน ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นร่วมกันทำใบงานที่ 1.4 เรื่อง แรงระหว่างลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
ชั่วโมงที่ 15-16
1. ครูทบทวนเกี่ยวกับแรงระหว่างลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
2. ครูตั้งคำถามกระตุ้น เพื่อเป็นการนำเข้าสู่บทเรียนว่า “แรงที่กระทำต่อขดลวดที่อยู่ในสนามแม่เหล็กจะมีขนาดและทิศทางเป็นอย่างไร” จากนั้นครูกล่าวเชื่อมโยงเข้าสู่กิจกรรมการเรียนการสอน
3. ครูให้นักเรียนร่วมแสดงความคิดเห็นกับคำถาม ซึ่งนักเรียนสามารถแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระโดยไม่มีการเฉลยว่าถูกหรือผิด
นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 4 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นให้แต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูล เรื่อง แรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก จากหนังสือเรียนหรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต
5. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปราย จากนั้นให้นักเรียนแต่ละคนเขียนสรุปความรู้ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าข้อมูลและตอบคำถามลงในสมุดประจำตัว เพื่อนำส่งครูท้ายชั่วโมง
6. ครูสุ่มนักเรียนจำนวน 2 กลุ่ม ออกมานำเสนอผลการค้นคว้าข้อมูล
7. นักเรียนฟังครูอธิบายเรื่องแรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก และโมเมนต์ของแรงคู่ควบ
8. ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่างการคำนวณจากโจทย์ปัญหาและฝึกแก้โจทย์ปัญหา ตามขั้นตอนการแก้โจทย์ปัญหา
9. นักเรียนทำใบงานที่ 1.5 เรื่อง แรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
ชั่วโมงที่ 17-18
1. ครูทบทวนเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างค่าโมเมนต์ของแรงคู่ควบและค่าของกระแสไฟฟ้า
2. เตรียมสื่อวีดิทัศน์เพื่อใช้เป็นเครื่องช่วยในการเรียนการสอน
- https://www.youtube.com/watch?v=oaA1G5NQUd8
- https://www.youtube.com/watch?v=_kLvQpKuyWs
3. ครูให้นักเรียนดูสื่อวีดิทัศน์เกี่ยวกับการประยุกต์ผลของสนามแม่เหล็กต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จาก
- https://www.youtube.com/watch?v=oaA1G5NQUd8
- https://www.youtube.com/watch?v=_kLvQpKuyWs
นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 4 ศึกษาส่วนประกอบและหลักการทำงานของของแกลแวนอมิเตอร์ ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน หรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต
ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายและให้แต่ละคนเขียนสรุปความรู้ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในสมุดประจำตัว
ครูอธิบายให้นักเรียนเกี่ยวกับแกลแวนอมิเตอร์
ชั่วโมงที่ 19-20
1. ครูทบทวนการเกิดโมเมนต์จากแรงคู่ควบบนขดลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน และเข่าสู่บทเรียนเกี่ยวกับส่วนประกอบและหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ตามรายละเอียดในบทเรียน
2. ครูอธิบายให้นักเรียนฟังว่า มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลในรูปของพลังงานจลน์การหมุน มอเตอร์ไฟฟ้ามี 2 ประเภท คือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ มอเตอร์ไฟฟ้าทั้งสองประเภทมีส่วนประกอบหลักที่ต่างกัน คือ แหวน กล่าวคือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงใช้แหวนผ่า (split ring) หรือคอมมิวเตเตอร์ (commutator) ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับใช้แหวนลื่น (slip ring) (แหวนเต็มวง) สองวง และมีการติดตั้งแปรงสัมผัสแตกต่างกัน
3. นักเรียนจับคู่กับเพื่อนในชั้นเรียน ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นร่วมกันทำใบงานที่ 1.6 เรื่อง มอเตอร์กระแสตรง
4. ครูสุ่มนักเรียนจำนวน 2 คู่ ออกมาเฉลยใบงาน โดยครูให้นักเรียนร่วมกันพิจารณาว่าคำตอบใดถูกต้อง จากนั้นครูเฉลยคำตอบที่ถูกต้องให้นักเรียน
ชั่วโมงที่ 21-22
1. ครูทบทวนเกี่ยวกับหลักการทำงานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
2. ครูนำเข้าสู่บทเรียนโดยการตั้งคำถามตามหนังสือเรียน จากนั้นครูหรือตัวแทนนักเรียนเป็นผู้สาธิตการใช้ลวดตัวนำเคลื่อนที่ตัดฟลักซ์แม่เหล็ก โดยอุปกรณ์ที่ใช้สาธิตประกอบด้วยสายไฟ แม่เหล็กรูปตัวยู และแอมมิเตอร์
นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 4 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นให้แต่ละกลุ่มศึกษาและทำกิจกรรม กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ วัตถุประสงค์เพื่อสังเกตการณ์เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดตัวนำ
4. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปราย และตอบคำถามท้ายกิจกรรม
ครูอธิบายเรื่อง กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ โดยฟาราเดย์ได้ทดลองเพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวด ได้ผลสรุปว่า การเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงรอบปิดใด ๆ ต่อหนึ่งหน่วยเวลา จะก่อให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นและทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำ จึงได้ตั้งเป็น กฎเหนี่ยวนำของฟาราเดย์
ครูให้นักเรียนแต่ละคนศึกษากฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ นำไปหาอีเอฟเอ็มเหนี่ยวนำและกฏของเลนซ์นำไปหาทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ตามตัวอย่างในหนังสือเรียน
ชั่วโมงที่ 23-24
ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 3-4 คน ปฏิบัติกิจกรรม เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อศึกษาทิศทางกระแสไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างง่าย
ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปราย และตอบคำถามท้ายกิจกรรม
ครูสุ่มนักเรียนจำนวน 2 กลุ่ม ออกมาอปรายผลการทำกิจกรรม โดยมีครูเป็นผู้ให้คำแนะนำ และขยายผลการอภิปรายกับนักเรียน
นักเรียนฟังครูอธิบาย เรื่องอีเอฟเอ็มเหนี่ยวนำ และการคำนวณหาปริมาณที่เกี่ยวข้องกับอีเอฟเอ็มเหนี่ยวนำและการประยุกต์ใช้หลักการอีเอฟเอ็มเหนี่ยวนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ มอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ กีตาร์ไฟฟ้า
นักเรียนทำใบงานที่ 1.7 เรื่อง ผังมโนทัศน์ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ
ชั่วโมงที่ 25-26
1. ครูตั้งคำถามว่า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร นักเรียนร่วมกันตอบคำถามและแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับคำตอบของคำถาม เพื่อเชื่อมโยงไปสู่การเรียนรู้เรื่อง แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
2. ครูให้นักเรียนจับคู่กัน เปิดโอกาสให้เลือกจับคู่ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นให้แต่ละคู่ร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูล เรื่อง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า จากหนังสือเรียนหรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น
3. ครูให้ความรู้กับนักเรียนเกี่ยวกับกราฟความต่างศักย์ไฟฟ้ากับเวลาของไฟฟ้ากระแสสลับ ความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ และความต่างศักย์ไฟฟ้าของไฟฟ้ากระแสสลับในประเทศ รวมทั้งแนะนำการใช้เครื่องไฟฟ้าอย่างถูกต้อง ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
4. นักเรียนจับคู่ (คู่เดิม) จากนั้นร่วมกันทำใบงานที่ 1.8 เรื่อง แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
5. ครูสุ่มนักเรียนจำนวน 2 คู่ ออกมาเฉลยใบงาน โดยครูให้นักเรียนร่วมกันพิจารณาว่าคำตอบใดถูกต้อง จากนั้นครูเฉลยคำตอบที่ถูกต้องให้นักเรียน
ชั่วโมงที่ 27-28
1. ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และนำเข้าสู่บทเรียนเกี่ยวกับหม้อแปลงไฟฟ้า
2. ให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม ทั้งหมด 4 กลุ่ม ให้ผู้แทนนักเรียนแต่ละกลุ่มออกมาจับสลากเลือกหัวข้อใน การสืบค้น จากแหล่งเรียนรู้ต่าง ๆ ดังนี้
ส่วนประกอบของหม้อแปลงไฟฟ้า
หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า
ชนิดของหม้อแปลงไฟฟ้า
การใช้งานหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ
3. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปรายเรื่องที่ได้ศึกษา จากนั้นให้นักเรียนแต่ละคนเขียนสรุปความรู้ ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในสมุดประจำตัว เพื่อนำส่งครูท้ายชั่วโมง
4. นักเรียนร่วมกันสรุปสาระสำคัญเกี่ยวกับหม้อแปลงไฟฟ้า
5. ครูให้ความรู้กับนักเรียนเกี่ยวกับขดลวดปฐมภูมิ ขดลวดทุติยภูมิ และความสัมพันธ์ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในขดลวดกับจำนวนรอบของขดลวด และการคำนวณเกี่ยวกับหม้อแปลง ตามรายละเอียดในหนังสือ
6. นักเรียนทำใบงานที่ 1.9 เรื่อง หม้อแปลงไฟฟ้า
ชั่วโมงที่ 29-30
1. นักเรียนและครูร่วมกันสนทนาเกี่ยวกับค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
2. ครูให้ความรู้นักเรียนเรื่องค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
3. ครูอธิบายวิธีการคำนวณและยกตัวอย่างโจทย์ค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
4. ให้นักเรียนทำใบงานที่ 1.10 เรื่อง ค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
5. นักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียน หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า
6. ครูมอบหมายให้นักเรียนไปทำชิ้นงาน ผังมโนทัศน์ ไฟฟ้าแม่เหล็ก แล้วนำส่งในคาบต่อไป
7. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้
สื่อการเรียนรู้
7.1.1 หนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์ 4 ม.5
7.1.2 แบบทดสอบก่อนเรียน หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า
7.1.3 อุปกรณ์สาธิตการเรียงตัวของผงตะไบเหล็ก
7.1.4 อุปกรณ์กิจกรรม สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำ
7.1.5 กิจกรรม แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
7.1.6 กิจกรรม เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
7.1.7 ใบงานที่ 1.1 เรื่อง แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก
7.1.8 ใบงานที่ 1.2 เรื่อง กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก
7.1.9 ใบงานที่ 1.3 เรื่อง แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
7.1.10 ใบงานที่ 1.4 เรื่อง แรงระหว่างลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
7.1.11 ใบงานที่ 1.5 เรื่อง แรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
7.1.12 ใบงานที่ 1.6 เรื่อง การประยุกต์ผลของสนามแม่เหล็กต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
7.1.13 ใบงานที่ 1.7 เรื่อง ผังมโนทัศน์ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ
7.1.14 ใบงานที่ 1.8 เรื่อง แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
7.1.15 ใบงานที่ 1.9 เรื่อง หม้อแปลง
7.1.16 ใบงานที่ 1.10 เรื่อง ค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
7.1.17 แบบทดสอบหลังเรียน หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า
7.2 แหล่งการเรียนรู้
7.2.1 ห้องสมุด
7.2.2 อินเทอร์เน็ต
7.2.3 เว็บไซต์ https://www.youtube.com/watch?v=zpLmWw2wIgI
https://www.youtube.com/watch?v=oaA1G5NQUd8
https://www.youtube.com/watch?v=_kLvQpKuyWs
8. สรุปผลการจัดกิจกรรมการเรียนรู้
8.1 ด้านความรู้ (K)
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8.2 ด้านทักษะ (P)
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
8.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8.4 ด้านมรรถนะสำคัญของผู้เรียน
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ลงชื่อ ผู้สอน
(นางรจนา แสงสุธา)
ตำแหน่ง ครู
9. ความคิดเห็นของหัวหน้าฝ่ายวิชาการ
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ลงชื่อ
(นางอุไรวรรณ ปัญญาศิลป์)
ตำแหน่ง ครู
10. ความคิดเห็นของรองผู้อำนวยการโรงเรียน
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ลงชื่อ
(นางนวลนิตย์ ถาวงษ์กลาง)
รองผู้อำนวยการโรงเรียนมัธยมบ้านแก้งวิทยา
11. ความคิดเห็นของผู้อำนวยการโรงเรียน
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ลงชื่อ
รายวิชาฟิสิกส์ 4 รหัสวิชา ว33204 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5
เวลา 30 ชั่วโมง ครูผู้สอน นางรจนา แสงสุธา
1. สาระการเรียนรู้เพิ่มเติมและผลการเรียนรู้
สาระการเรียนรู้เพิ่มเติม สาระฟิสิกส์
3. เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์ สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า ความจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าและกฎของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงานไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานทดแทนเป็นพลังงานไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำกับประจุไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎ ของฟาราเดย์ ไฟฟ้ากระแสสลับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการสื่อสาร รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
ผลการเรียนรู้
1. สังเกต และอธิบายเส้นสนามแม่เหล็ก อธิบายและคำนวณฟลักซ์แม่เหล็กในบริเวณที่กำหนด รวมทั้งสังเกตและอธิบายสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำเส้นตรงและโซเลนอยด์ได้
2. อธิบาย และคำนวณแรงแม่เหล็กที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและวางในสนามแม่เหล็ก รัศมีความโค้งของการเคลื่อนที่เมื่อประจุเคลื่อนที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก รวมทั้งอธิบายแรงระหว่างเส้นลวดตัวนำคู่ขนานที่มีกระแสไฟฟ้า ผ่านได้
3. อธิบายหลักการทำงานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง รวมทั้งคำนวณปริมาณ ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องได้
4. สังเกต และอธิบายการเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ และคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งนำความรู้เรื่องอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำไปอธิบายการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าได้
5. อธิบาย และคำนวณความต่างศักย์อาร์เอ็มเอสและกระแสไฟฟ้าอาร์เอ็มเอสได้
6. อธิบายหลักการทำงานและประโยชน์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส การแปลงอีเอ็มเอฟของหม้อแปลง และคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องได้
2. สาระสำคัญ
แม่เหล็กประกอบด้วยขั้วเหนือและขั้วใต้ บริเวณที่มีอำนาจแม่เหล็ก เรียกว่า สนามแม่เหล็ก แรงของแรงแม่เหล็ก เรียกว่า เส้นแรงแม่เหล็ก บริเวณในสนามแม่เหล็กที่ไม่มีอำนาจแม่เหล็ก เรียกว่า จุดสะเทิน ใต้พื้นโลก มีสนามแม่เหล็กโลกช่วยป้องกันอันตรายจากลมสุริยะ บริเวณใกล้ขั้วแม่เหล็กมีเส้นสนามแม่เหล็กหนาแน่นมาก เรียกว่า ฟลักซ์แม่เหล็ก อัตราส่วนระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กต่อพื้นที่ตั้งฉากกับสนามหนึ่งตารางหน่วย เรียกว่า ขนาดของสนามแม่เหล็ก
กฎมือขวาใช้หาทิศของสนามแม่เหล็ก เมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดที่เรียกว่า โซเลนอยด์ จะเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นรอบ ๆ ขดลวด เมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกัน จะเกิดแรงดูดและแรงผลัก เมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดสี่เหลี่ยมผืนผ้าจะเกิดโมเมนต์ของแรงคู่ควบผลักให้ขวดลวดหมุนรอบแกนนำหลักการนี้ไปสร้างมอเตอร์
เมื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กเคลื่อนที่ผ่านตัวนำจะเกิดกระแสไฟฟ้าในขดลวด เรียกว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าเรียกว่ากระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ แรงเคลื่อนที่เกิดขึ้นเรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (emf)
กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ กล่าวว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวดจะเป็นxxxส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดนั้นเมื่อเทียบกับเวลา
กฎของเลนส์ กล่าวว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในทิศ ที่จะทำให้เกิดฟลักซ์แม่เหล็กใหม่ขึ้นมาต้านการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กเดิมที่ตัดผ่านขดลวดนั้น
ขณะที่มอเตอร์หมุน ฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวดจะมีค่าเปลี่ยนแปลง เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดในทิศตรงข้าม ทำให้กระแสไฟฟ้าที่ผ่านมอเตอร์ขณะหมุนด้วยอัตราเร็งคงตัวมีค่าน้อยกว่าขณะเริ่มหมุน เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ
ไดนาโมที่ผลิตกระแสไฟฟ้าใช้ตามบ้านเป็นไดนาโม 3 เฟส โดยให้ขดลวด 3 ชุดทำมุมกัน 120 องศา เพื่อความสะดวกในการใช้งานจึงนำสายหนึ่งของขดลวดแต่ละชุดต่อเข้าด้วยกัน เรียกว่า สายกลาง ข้อดีของการผลิตและการส่งไฟฟ้า 3 เฟส คือ การส่งไฟฟ้าจะถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ทำให้ไม่ต้องใช้สายไขนาดใหญ่มาก
การทำให้แรงเคลื่อนเปลี่ยนแปลงทำได้โดยใช้หลักการแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวดมีความสัมพันธ์กับอัตราส่วนของจำนวนรอบของขดลวดทั้งสอง โดยขดลวดที่ต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่า ขดลวดปฐมภูมิ ส่วนอีกขดลวดหนึ่งต่อเข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า เรียกว่า ขดลวดทุติยภูมิ
ปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ ได้แก่ ความต่างศักย์จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อัตราเร็วเชิงมุม กระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ กำลังไฟฟ้า ค่าเฉลี่ยของกำลังสองกระแสไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย ค่ายังผลหรือค่ามิเตอร์ ตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับกับกระแสไฟฟ้ามีเฟสเดียวกัน ถ้ามีตัวเก็บประจุในวงจร กระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวเก็บประจุจะมีเฟสนำความต่างศักย์ที่คร่อมตัวเก็บประจุ 90 องศา ถ้ามีตัวเหนี่ยวนำในวงจร กระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวเหนี่ยวนำจะมีเฟสตามความต่างศักย์คร่อมตัวเหนี่ยวนำ 90 องศา
3. สาระการเรียนรู้
3.1 สาระการเรียนรู้แกนกลาง(K)
3.1.1 สาระการเรียนรู้ (ประจำหน่วยการเรียนรู้)
3.1.1.1 เส้นสนามแม่เหล็กเป็นเส้นสมมติที่ใช้แสดงบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก โดยบริเวณที่มีเส้นสนามแม่เหล็กหนาแน่นมากแสดงว่าเป็นบริเวณที่สนามแม่เหล็กมีความเข้มมาก
3.1.1.2 ฟลักซ์แม่เหล็ก คือ จำนวนเส้นสนามแม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ที่พิจารณา และอัตราส่วนระหว่างฟลักซ์แม่เหล็กต่อพื้นที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก คือ ขนาดของสนามแม่เหล็ก เขียนแทนได้ด้วยสมการ B=∅/A
3.1.1.3 เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำเส้นตรงหรือโซเลนอยด์จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เข้าไปในสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงกระทำต่ออนุภาคนั้นคำนวณได้จากสมการ F=ILB sinθ กรณีที่ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ตั้งฉากเข้าไปในสนามแม่เหล็ก จะทำให้ประจุเคลื่อนที่เปลี่ยนไปโดยรัศมีความโค้งของการเคลื่อนที่คำนวณได้จากสมการ r=mv/qB
3.1.1.4 ลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงกระทำ ต่อลวดตัวนำนั้นโดยทิศทางของแรงหาได้จากกฎมือขวา และคำนวณขนาดของแรงได้จากสมการ
F=ILB sinθ เมื่อวางเส้นลวดสองเส้นขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าผ่านทั้งสองเส้น จะเกิดแรงกระทำระหว่างลวดตัวนำทั้งสอง
3.1.1.5 เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดตัวนำที่อยู่ในสนามแม่เหล็กจะมีโมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทำต่อขดลวดทำให้ขดลวดหมุน ซึ่งนำไปใช้อธิบายการทำงานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง โดยโมเมนต์ของแรงคู่ควบคำนวณได้จากสมการ M=NIAB sinθ
3.1.1.6 เมื่อมีฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงตัดขดลวดตัวนำจะเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ ในขดลวดตัวนำนั้นอธิบายได้โดยใช้กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์เขียนแทนได้ด้วยสมการ ε=-(∆∅_B)/∆t
ทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำหาได้โดยใช้กฎของเลนซ์
3.1.1.7 ความรู้เกี่ยวกับอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำไปใช้อธิบายการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ เช่น แบลลัสต์ แบบขดลวดของหลอดฟลูออเรสเซนต์ การเกิดอีเอ็มเอฟกลับในมอเตอร์ไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ และกีตาร์ไฟฟ้า
3.1.1.8 ไฟฟ้ากระแสสลับที่ส่งไปตามบ้านเรือน มีความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาในรูปของฟังก์ชันแบบไซน์
3.1.1.9 การวัดความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้าสลับใช้ค่ายังผลหรือค่ามิเตอร์ ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยแบบรากที่สองของกำลังสองเฉลี่ย คำนวณได้จากสมการ V_rms=V_0/√2 และ I_rms=I_0/√2
3.1.1.10 ไฟฟ้ากระแสสลับที่ส่งไปตามบ้านเรือนเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่ต้องเพิ่ม อีเอ็มเอฟจากโรงไฟฟ้าแล้วลดอีเอ็มเอฟให้มีค่าที่ต้องการโดยใช้หม้อแปลง ซึ่งประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ
3.1.1.11 ไฟฟ้ากระแสสลับที่ผ่านขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงจะทำให้เกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง โดยอีเอ็มเอฟในขดลวดทุติยภูมิขึ้นกับอีเอ็มเอฟในขดลวดปฐมภูมิ และจำนวนรอบของขดลวดทั้งสอง ตามสมการ ε_2/ε_1 =N_2/N_1
3.1.2 สาระการเรียนรู้ท้องถิ่น
-
3.2 ทักษะกระบวนการ (P)
โดยใช้ทักษะการสังเกต คำนวณ และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
3.3 คุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A)
3.3.1 คุณลักษณะอันพึงประสงค์ (ประจำหน่วยการเรียนรู้)
-
3.3.2 คุณลักษณะอันพึงประสงค์ (ประจำกลุ่มสาระการเรียนรู้)
3.3.2.1 มีจิตสาธารณะ
3.3.2.2 มีจิตวิทยาศาสตร์
3.4 สมรรถนะ
3.4.1 ความสามารถในการคิด
3.4.2 ความสามารถในการแก้ปัญหา
3.4.3 ความสามารถในการสื่อสาร
3.4.3 ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
3.4.4 ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต
4. ชิ้นงาน
4.1 ผังมโนทัศน์ เรื่อง กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ
4.2 ผังมโนทัศน์ ไฟฟ้าแม่เหล็ก
5. การวัดผลประเมินผลการเรียนรู้
วิธีการ เครื่องมือ เกณฑ์
1. ประเมินชิ้นงาน/ภาระงาน/การทดลอง/ปฏิบัติกิจกรรม แบบประเมินชิ้นงาน/ภาระงาน ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 60 ขึ้นไป
2. ทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียนของหน่วยการเรียนรู้ แบบทดสอบ ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 60 ขึ้นไป
3. สังเกตพฤติกรรมการทำงานรายบุคคล/สังเกตพฤติกรรม
การทำงานกลุ่ม/คุณลักษณะ
อันพึงประสงค์ แบบสังเกตพฤติกรรมการทำงานรายบุคคล /แบบสังเกตพฤติกรรม
การทำงานกลุ่ม /แบบประเมินคุณลักษณะอันพึงประสงค์ ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์
6. กิจกรรมการเรียนรู้
ใช้เทคนิคการสอนแบบบรรยายแบบเน้นมโนทัศน์ (เพื่อเฝ้าระวังการแพร่เชื้อไวรัสโคโรน่า 2019)
ชั่วโมงที่ 1-2
1. ครูแจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ จากนั้นครูให้นักเรียนทำแบบทดสอบก่อนเรียนของหน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า
2. ครูสาธิตการเรียงตัวของผงตะไบเหล็ก เพื่อให้นักเรียนสังเกตผลที่เกิดขึ้นของผงตะไบเหล็กที่ติดตามส่วนต่าง ๆ ของแท่งแม่เหล็ก
3. ครูให้ความรู้เกี่ยวกับขั้วของแท่งแม่เหล็กตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
4. ครูสาธิตเกี่ยวกับจุดสะเทิน
5. ครูอธิบายเกี่ยวกับฟลักซ์แม่เหล็ก
6. ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่างการคำนวณจากโจทย์ปัญหาในตัวอย่างจากหนังสือเรียน
ชั่วโมงที่ 3-4
1. ครูอธิบายทบทวนเกี่ยวกับแรงที่กระทำต่ออนุภาคที่ประจุไฟฟ้า ตามละเอียดในหนังสือเรียน
2. ครูให้นักเรียนศึกษาวิธีการหาทิศของแรง F ที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
3. ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการหาขนาดของแรงที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุ q เคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก B
4. นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 6 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน ศึกษากิจกรรม การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสนามแม่เหล็ก จากหนังสือเรียน
5. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันแลกเปลี่ยนความรู้และวิเคราะห์ผลการปฏิบัติกิจกรรม แล้วร่วมกันอภิปรายผลร่วมกัน
6. นักเรียนแต่ละกลุ่มส่งตัวแทนออกมานำเสนอผลการทำกิจกรรม
7. ครูให้นักเรียนทุกคนทำใบงานที่ 1.1 เรื่อง แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก
ชั่วโมงที่ 5-6
1. นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน ร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูลตามหัวข้อเรื่อง สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำตรง
สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดวงกลม
สนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านโซเลนอยด์
โดยศึกษาจากหนังสือเรียน หรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต
2. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปรายเรื่องที่ได้ศึกษา แล้วเขียนสรุปความรู้ ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในสมุดประจำตัว เพื่อนำส่งครูท้ายชั่วโมง
3. ครูอธิบายเพิ่มเติมให้นักเรียนเข้าใจเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านลวดตัวนำ
4. ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กจากกระแสไฟฟ้าที่ผ่านทอรอยด์
ชั่วโมงที่ 7-8
1. ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม เพื่อร่วมกันศึกษากิจกรรม สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าใน
ลวดตัวนำ จากหนังสือเรียน
2. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันแลกเปลี่ยนความรู้และวิเคราะห์ผลการปฏิบัติกิจกรรม แล้วอภิปรายผล
ร่วมกัน จากนั้นส่งตัวแทนออกมานำเสนอผลการทำกิจกรรม
3. ครูอธิบายเพิ่มเติมและวิธีการคำนวณหาปริมาณที่เกี่ยวข้อง เรื่อง กระแสไฟฟ้าทำให้เกิด
สนามแม่เหล็ก
4. ครูให้นักเรียนทุกคนทำใบงานที่ 1.2 เรื่อง กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก
ชั่วโมงที่ 9-10
ครูทบทวนเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำ
2. นักเรียนแบ่งกลุ่ม ๆ ละ 3-4 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน โดยให้แต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูล เรื่อง แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก จากหนังสือเรียน หรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต แล้วร่วมกันสรุปความรู้ที่ศึกษาลงในสมุดประจำตัว
3. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปรายเรื่องที่ได้ศึกษา จากนั้นให้นักเรียนแต่ละคนเขียนสรุปความรู้ ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในสมุดประจำตัว เพื่อนำส่งครูท้ายชั่วโมง
4. ครูให้นักเรียนแต่ละคนศึกษาสมการที่ใช้ในการคำนวณเกี่ยวกับขนาดของแรงแม่เหล็กที่กระทำต่อลวดตัวนำตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
5. ครูสุ่มนักเรียนให้ออกมานำเสนอวิธีการแก้ปัญหาโจทย์ตัวอย่าง โดยที่ครูคอยแนะนำและเสริมข้อมูลที่ถูกต้องให้นักเรียน
ชั่วโมงที่ 11-12
1. ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 4-5 คน ปฏิบัติกิจกรรม แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก โดยให้นักเรียนแบ่งบทบาทหน้าที่ของสมาชิกภายในกลุ่มว่าใครมีบทบาทหน้าที่อย่างไร
2. ครูให้แต่ละกลุ่มส่งตัวแทนออกมารายงานผลที่ได้จากการทำกิจกรรมหน้าชั้นเรียน จากนั้นครูเป็นผู้เฉลยผลที่ได้จากการทำกิจกรรมที่ถูกต้อง
3. นักเรียนและครูร่วมกันสรุปเกี่ยวกับกิจกรรม แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
4. ครูมอบหมายให้นักเรียนฝึกทำใบงานที่ 1.3 เรื่อง แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
ชั่วโมงที่ 13-14
1. ครูให้นักเรียนดูวีดิทัศน์ จาก https://www.youtube.com/watch?v=zpLmWw2wIgI เพื่อเชื่อมโยงความรู้
2. ครูตั้งคำถาม เพื่อกระตุ้นความคิด ลวดตัวนำ 2 เส้น ที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและวางขนานกัน จะมีแรงใดกระทำต่อลวดหรือไม่ อย่างไร นักเรียนร่วมกันตอบคำถามและแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับคำตอบของคำถาม เพื่อเชื่อมโยงไปสู่การเรียนรู้เรื่อง แรงระหว่างลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
3. ครูนำเข้าสู่หัวข้อนี้โดยให้นักเรียนพิจารณาลวดตัวนำตรง 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าผ่าน โดยแยกพิจารณาเป็น 2 กรณี ดังนี้
กรณีที่กระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำทั้งสองมีทิศเดียวกัน
กรณีที่กระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำทั้งสองมีทิศตรงกันข้าม
4. ครูให้ความรู้เกี่ยวกับแรงกระทำระหว่างลวดตัวนำตรงสองเส้นที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน นำไปใช้นิยามหน่วยของกระแสไฟฟ้าในระบบเอสไอ โดยกำหนดว่า กระแสไฟฟ้าคงตัวค่าเดียวกันที่ไหลผ่านลวดตัวนำเส้นเล็ก ๆ 2 เส้นซึ่งยาวมากและวางตัวขนานกันโดยอยู่ห่างกัน 1 เมตร ในสุญญากาศ แล้วทำให้เกิดแรงกระทำระหว่างลวดตัวนำทั้งสอง (คิดต่อหน่วยความยาว) เท่ากับ มีค่าเท่ากับ 1 แอมแปร์
5. นักเรียนจับคู่กับเพื่อนในชั้นเรียน ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นร่วมกันทำใบงานที่ 1.4 เรื่อง แรงระหว่างลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
ชั่วโมงที่ 15-16
1. ครูทบทวนเกี่ยวกับแรงระหว่างลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
2. ครูตั้งคำถามกระตุ้น เพื่อเป็นการนำเข้าสู่บทเรียนว่า “แรงที่กระทำต่อขดลวดที่อยู่ในสนามแม่เหล็กจะมีขนาดและทิศทางเป็นอย่างไร” จากนั้นครูกล่าวเชื่อมโยงเข้าสู่กิจกรรมการเรียนการสอน
3. ครูให้นักเรียนร่วมแสดงความคิดเห็นกับคำถาม ซึ่งนักเรียนสามารถแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระโดยไม่มีการเฉลยว่าถูกหรือผิด
นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 4 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นให้แต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูล เรื่อง แรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก จากหนังสือเรียนหรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต
5. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปราย จากนั้นให้นักเรียนแต่ละคนเขียนสรุปความรู้ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าข้อมูลและตอบคำถามลงในสมุดประจำตัว เพื่อนำส่งครูท้ายชั่วโมง
6. ครูสุ่มนักเรียนจำนวน 2 กลุ่ม ออกมานำเสนอผลการค้นคว้าข้อมูล
7. นักเรียนฟังครูอธิบายเรื่องแรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก และโมเมนต์ของแรงคู่ควบ
8. ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่างการคำนวณจากโจทย์ปัญหาและฝึกแก้โจทย์ปัญหา ตามขั้นตอนการแก้โจทย์ปัญหา
9. นักเรียนทำใบงานที่ 1.5 เรื่อง แรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
ชั่วโมงที่ 17-18
1. ครูทบทวนเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างค่าโมเมนต์ของแรงคู่ควบและค่าของกระแสไฟฟ้า
2. เตรียมสื่อวีดิทัศน์เพื่อใช้เป็นเครื่องช่วยในการเรียนการสอน
- https://www.youtube.com/watch?v=oaA1G5NQUd8
- https://www.youtube.com/watch?v=_kLvQpKuyWs
3. ครูให้นักเรียนดูสื่อวีดิทัศน์เกี่ยวกับการประยุกต์ผลของสนามแม่เหล็กต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จาก
- https://www.youtube.com/watch?v=oaA1G5NQUd8
- https://www.youtube.com/watch?v=_kLvQpKuyWs
นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 4 ศึกษาส่วนประกอบและหลักการทำงานของของแกลแวนอมิเตอร์ ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน หรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต
ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายและให้แต่ละคนเขียนสรุปความรู้ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในสมุดประจำตัว
ครูอธิบายให้นักเรียนเกี่ยวกับแกลแวนอมิเตอร์
ชั่วโมงที่ 19-20
1. ครูทบทวนการเกิดโมเมนต์จากแรงคู่ควบบนขดลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน และเข่าสู่บทเรียนเกี่ยวกับส่วนประกอบและหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ตามรายละเอียดในบทเรียน
2. ครูอธิบายให้นักเรียนฟังว่า มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลในรูปของพลังงานจลน์การหมุน มอเตอร์ไฟฟ้ามี 2 ประเภท คือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ มอเตอร์ไฟฟ้าทั้งสองประเภทมีส่วนประกอบหลักที่ต่างกัน คือ แหวน กล่าวคือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงใช้แหวนผ่า (split ring) หรือคอมมิวเตเตอร์ (commutator) ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับใช้แหวนลื่น (slip ring) (แหวนเต็มวง) สองวง และมีการติดตั้งแปรงสัมผัสแตกต่างกัน
3. นักเรียนจับคู่กับเพื่อนในชั้นเรียน ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นร่วมกันทำใบงานที่ 1.6 เรื่อง มอเตอร์กระแสตรง
4. ครูสุ่มนักเรียนจำนวน 2 คู่ ออกมาเฉลยใบงาน โดยครูให้นักเรียนร่วมกันพิจารณาว่าคำตอบใดถูกต้อง จากนั้นครูเฉลยคำตอบที่ถูกต้องให้นักเรียน
ชั่วโมงที่ 21-22
1. ครูทบทวนเกี่ยวกับหลักการทำงานของแกลแวนอมิเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
2. ครูนำเข้าสู่บทเรียนโดยการตั้งคำถามตามหนังสือเรียน จากนั้นครูหรือตัวแทนนักเรียนเป็นผู้สาธิตการใช้ลวดตัวนำเคลื่อนที่ตัดฟลักซ์แม่เหล็ก โดยอุปกรณ์ที่ใช้สาธิตประกอบด้วยสายไฟ แม่เหล็กรูปตัวยู และแอมมิเตอร์
นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 4 คน ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นให้แต่ละกลุ่มศึกษาและทำกิจกรรม กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ วัตถุประสงค์เพื่อสังเกตการณ์เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวดตัวนำ
4. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปราย และตอบคำถามท้ายกิจกรรม
ครูอธิบายเรื่อง กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ โดยฟาราเดย์ได้ทดลองเพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำและการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านขดลวด ได้ผลสรุปว่า การเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กผ่านวงรอบปิดใด ๆ ต่อหนึ่งหน่วยเวลา จะก่อให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นและทำให้เกิดกระแสเหนี่ยวนำ จึงได้ตั้งเป็น กฎเหนี่ยวนำของฟาราเดย์
ครูให้นักเรียนแต่ละคนศึกษากฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ นำไปหาอีเอฟเอ็มเหนี่ยวนำและกฏของเลนซ์นำไปหาทิศทางของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ตามตัวอย่างในหนังสือเรียน
ชั่วโมงที่ 23-24
ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 3-4 คน ปฏิบัติกิจกรรม เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อศึกษาทิศทางกระแสไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างง่าย
ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปราย และตอบคำถามท้ายกิจกรรม
ครูสุ่มนักเรียนจำนวน 2 กลุ่ม ออกมาอปรายผลการทำกิจกรรม โดยมีครูเป็นผู้ให้คำแนะนำ และขยายผลการอภิปรายกับนักเรียน
นักเรียนฟังครูอธิบาย เรื่องอีเอฟเอ็มเหนี่ยวนำ และการคำนวณหาปริมาณที่เกี่ยวข้องกับอีเอฟเอ็มเหนี่ยวนำและการประยุกต์ใช้หลักการอีเอฟเอ็มเหนี่ยวนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ มอเตอร์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำ กีตาร์ไฟฟ้า
นักเรียนทำใบงานที่ 1.7 เรื่อง ผังมโนทัศน์ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ
ชั่วโมงที่ 25-26
1. ครูตั้งคำถามว่า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร นักเรียนร่วมกันตอบคำถามและแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับคำตอบของคำถาม เพื่อเชื่อมโยงไปสู่การเรียนรู้เรื่อง แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
2. ครูให้นักเรียนจับคู่กัน เปิดโอกาสให้เลือกจับคู่ตามความสมัครใจของนักเรียน จากนั้นให้แต่ละคู่ร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูล เรื่อง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า จากหนังสือเรียนหรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น
3. ครูให้ความรู้กับนักเรียนเกี่ยวกับกราฟความต่างศักย์ไฟฟ้ากับเวลาของไฟฟ้ากระแสสลับ ความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับ และความต่างศักย์ไฟฟ้าของไฟฟ้ากระแสสลับในประเทศ รวมทั้งแนะนำการใช้เครื่องไฟฟ้าอย่างถูกต้อง ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
4. นักเรียนจับคู่ (คู่เดิม) จากนั้นร่วมกันทำใบงานที่ 1.8 เรื่อง แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
5. ครูสุ่มนักเรียนจำนวน 2 คู่ ออกมาเฉลยใบงาน โดยครูให้นักเรียนร่วมกันพิจารณาว่าคำตอบใดถูกต้อง จากนั้นครูเฉลยคำตอบที่ถูกต้องให้นักเรียน
ชั่วโมงที่ 27-28
1. ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และนำเข้าสู่บทเรียนเกี่ยวกับหม้อแปลงไฟฟ้า
2. ให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม ทั้งหมด 4 กลุ่ม ให้ผู้แทนนักเรียนแต่ละกลุ่มออกมาจับสลากเลือกหัวข้อใน การสืบค้น จากแหล่งเรียนรู้ต่าง ๆ ดังนี้
ส่วนประกอบของหม้อแปลงไฟฟ้า
หลักการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า
ชนิดของหม้อแปลงไฟฟ้า
การใช้งานหม้อแปลงไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ
3. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปรายเรื่องที่ได้ศึกษา จากนั้นให้นักเรียนแต่ละคนเขียนสรุปความรู้ ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในสมุดประจำตัว เพื่อนำส่งครูท้ายชั่วโมง
4. นักเรียนร่วมกันสรุปสาระสำคัญเกี่ยวกับหม้อแปลงไฟฟ้า
5. ครูให้ความรู้กับนักเรียนเกี่ยวกับขดลวดปฐมภูมิ ขดลวดทุติยภูมิ และความสัมพันธ์ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในขดลวดกับจำนวนรอบของขดลวด และการคำนวณเกี่ยวกับหม้อแปลง ตามรายละเอียดในหนังสือ
6. นักเรียนทำใบงานที่ 1.9 เรื่อง หม้อแปลงไฟฟ้า
ชั่วโมงที่ 29-30
1. นักเรียนและครูร่วมกันสนทนาเกี่ยวกับค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
2. ครูให้ความรู้นักเรียนเรื่องค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับตามรายละเอียดในหนังสือเรียน
3. ครูอธิบายวิธีการคำนวณและยกตัวอย่างโจทย์ค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
4. ให้นักเรียนทำใบงานที่ 1.10 เรื่อง ค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
5. นักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียน หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า
6. ครูมอบหมายให้นักเรียนไปทำชิ้นงาน ผังมโนทัศน์ ไฟฟ้าแม่เหล็ก แล้วนำส่งในคาบต่อไป
7. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้
สื่อการเรียนรู้
7.1.1 หนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์ 4 ม.5
7.1.2 แบบทดสอบก่อนเรียน หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า
7.1.3 อุปกรณ์สาธิตการเรียงตัวของผงตะไบเหล็ก
7.1.4 อุปกรณ์กิจกรรม สนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำ
7.1.5 กิจกรรม แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
7.1.6 กิจกรรม เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
7.1.7 ใบงานที่ 1.1 เรื่อง แม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก
7.1.8 ใบงานที่ 1.2 เรื่อง กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก
7.1.9 ใบงานที่ 1.3 เรื่อง แรงกระทำต่อลวดตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
7.1.10 ใบงานที่ 1.4 เรื่อง แรงระหว่างลวดตัวนำ 2 เส้นที่ขนานกันและมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
7.1.11 ใบงานที่ 1.5 เรื่อง แรงกระทำต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและอยู่ในสนามแม่เหล็ก
7.1.12 ใบงานที่ 1.6 เรื่อง การประยุกต์ผลของสนามแม่เหล็กต่อขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
7.1.13 ใบงานที่ 1.7 เรื่อง ผังมโนทัศน์ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำและอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ
7.1.14 ใบงานที่ 1.8 เรื่อง แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
7.1.15 ใบงานที่ 1.9 เรื่อง หม้อแปลง
7.1.16 ใบงานที่ 1.10 เรื่อง ค่าของปริมาณที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้ากระแสสลับ
7.1.17 แบบทดสอบหลังเรียน หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 แม่เหล็กไฟฟ้า
7.2 แหล่งการเรียนรู้
7.2.1 ห้องสมุด
7.2.2 อินเทอร์เน็ต
7.2.3 เว็บไซต์ https://www.youtube.com/watch?v=zpLmWw2wIgI
https://www.youtube.com/watch?v=oaA1G5NQUd8
https://www.youtube.com/watch?v=_kLvQpKuyWs
8. สรุปผลการจัดกิจกรรมการเรียนรู้
8.1 ด้านความรู้ (K)
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8.2 ด้านทักษะ (P)
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
8.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8.4 ด้านมรรถนะสำคัญของผู้เรียน
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ลงชื่อ ผู้สอน
(นางรจนา แสงสุธา)
ตำแหน่ง ครู
9. ความคิดเห็นของหัวหน้าฝ่ายวิชาการ
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ลงชื่อ
(นางอุไรวรรณ ปัญญาศิลป์)
ตำแหน่ง ครู
10. ความคิดเห็นของรองผู้อำนวยการโรงเรียน
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ลงชื่อ
(นางนวลนิตย์ ถาวงษ์กลาง)
รองผู้อำนวยการโรงเรียนมัธยมบ้านแก้งวิทยา
11. ความคิดเห็นของผู้อำนวยการโรงเรียน
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ลงชื่อ