2. Electricity : Direct Current(D.C.)

George Simon Ohm
was a German physicist born in Erlangen, Bavaria, on March 16, 1787.

source : (Wikipedia.com,2011)

Keywords :- ไฟฟ้ากระแส กระแสไฟฟ้า กระแสอิเลกตรอน กฏของโอห์ม แรงเคลื่อนไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้า ความต่างศักย์ระหว่างขั้วเซล วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย เซลไฟฟ้า การต่อเซลไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า เครื่องมือวัดทางไฟฟ้า กัลแวนอมิเตอร์ แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ ยูนิตมิเตอร์ มัลติมิเตอร์ การคิดเงินค่าไฟฟ้า การใช้ไฟฟ้าอย่างปลอดภัยและการประหยัดพลังงานไฟฟ้า

องค์ประกอบ มีดังนี้
1.  แหล่งกำเนิดไฟฟ้า
2.  กฏของโอห์ม(Ohm's Law)
     - การทดลองกฏของโอห์ม
     - ความนำไฟฟ้า ความต้านทาน สภาพนำไฟฟ้า สภาพต้านทานไฟฟ้า
3.  การอ่านค่าความต้านทานจากแถบสี
4.  แรงเคลื่อนไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย
5.  การต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม แบบขนานและแบบผสม 
6.  Wheatstone bridge,
7.  Y-Delta transformation, Delta-Y transformation
8.  การต่อเซลไฟฟ้าแบบอนุกรม แบบขนานและแบบผสม 
9.  การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าแบบยาก
10..Kirchhoff's circuit laws
11. พลังงานและกำลังไฟฟ้า การคิดค่าไฟฟ้า
12.เครื่องมือวัดทางไฟฟ้า Galvanometer,Ammeter,Voltmeter,Ohmmeter,Multimeter & Unitmeter
13.วงจรไฟฟ้าภายในบ้าน
14.การนำความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้ากระแสประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน และการประหยัดพลังงานไฟฟ้า

กิจกรรม 1 : ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
การทดลอง
1.  กฏของโอห์ม
2.  การอ่านค่าความต้านทานจากแถบสี
3.  Wheatstone bridge experiment
4.  วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย
5.  การต่อตัวต้านทาน
6.  การต่อเซลไฟฟ้า
7.  การใช้มัลติมิเตอร์วัดปริมาณไฟฟ้า

กิจกรรม การทดลอง เรื่อง กฏของโอห์ม       
:-  ตัวนำไฟฟ้า  ความนำไฟฟ้า  สภาพนำไฟฟ้า  กฎของโอห์ม  ตัวแปร  ความต่างศักย์ไฟฟ้า ตัวต้านทาน  ความต้านทาน  สภาพต้านทานไฟฟ้า

  

- การทดลอง เรื่อง กฎของโอห์มและความต้านทานไฟฟ้า

- อุปกรณ์ต่อกลุ่ม

1.  ลวดนิโครมพันรอบแกนฉนวน   

2.  แอมมิเตอร์(0-5A, D.C.)

3.  โวลต์มิเตอร์(0-15V, D.C.)             

4.  กระบะพร้อมถ่านไฟฉาย  4  ก้อน

5.  สายไฟฟ้าพร้อมแจ๊ค  4  คู่              

6.  กระดาษกราฟ(นักเรียนจัดหามาเอง)

 

            

                                    รูปที่ 1 วงจรการทดลองกฎของโอห์ม

          1. จัดอุปกรณ์การทดลอง ดังรูป หรือ จัดตามรูป ก. ข. และ ค. ในแบบเรียนหน้า 81.

2.  ใช้ถ่านไฟฉาย 1 ก้อน ในแบตเตอรี ต่อวงจรให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ  บันทึกจำนวนถ่าน กระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้า

3.  เพิ่มถ่านไฟฉายเป็น 2, 3 และ 4 ก้อน ปฏิบัติเหมือนข้อ 2. ทุกครั้งเมื่อเพิ่มถ่านไฟฉาย

4.  ออกแบบตารางบันทึกข้อมูล

5.  นำข้อมูลจากตารางบันทึกเขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้ากับความต่างศักย์ไฟฟ้า  (แนวโน้มเป็นกราฟเส้นตรง)

6.  ใช้ตารางวิเคราะห์หาปริมาณต่อไปนี้ :

     - Slope, ความนำไฟฟ้า,ความต้านทานไฟฟ้า

7.  อภิปรายและสรุปผล

8.  หัวหน้ากลุ่มรายงานผลต่อครูเพื่อขอคำปรึกษาและคำแนะนำ

9.  เขียนรายงานฉบับสมบูรณ์ ส่งครูภายใน 7 วันหลังวันทำการทดลอง

ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง

1.  มีทักษะการตั้งและการตรวจสอบสมมุติฐานเชิงวิทยาศาสตร์  เกิดทักษะและกระบวนการ การทำงานเป็นหมู่คณะและเกิดจิตวิทยาศาสตร์

2.  สรุปความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้า I กับความต่างศักย์ระหว่างปลายลวด V

3.  อธิบายความนำไฟฟ้าของลวดนิโครม

4.  อธิบายความต้านทานของลวดนิโครม

5.   Keywords 

แนวทางการวิเคราะห์ในรายงาน

          เมื่อนักเรียนทำการทดลองและเก็บข้อมูลในรูปตาราง นำข้อมูลเขียนกราฟโดย I และ V อยู่บน

     แกน Y และแกน X  ตามลำดับ 

          1. เขียนสามเหลี่ยมมุมฉาก เพื่อหา slope , ค่า slope คือค่าความนำ(conductance,G)ไฟฟ้า

          2. ส่วนกลับของ slope  หรือ R=1/G  เรียกว่าค่าความต้านทาน(resistance, R)

          3. อภิปรายเส้นกราฟตามที่เขียน และสรุปผลการทดลอง

วงจรไฟฟ้าค่อนข้างยาก

Kirchoff’s law : อาจมีในข้อสอบคัดเลือกเข้ามหาวิทยาลัย

นักเรียนศึกษาความรู้จาก ฟิสิกส์ราชมงคล  ก่อน..

http://www.rmutphysics.com/CHARUD/virtualexperiment/virtual3/Kirchhoff/index4.html

ขอขอบคุณแทนนักเรียนมา ณ โอกาสนี้ ด้วยครับ

และนักเรียนศึกษาจากตัวอย่างต่อไปนี้

          ตัวอย่าง : พิจารณาวงจรไฟฟ้ากำหนดดังรูป 

จงคำนวณหา

1.    ทิศทางและขนาดกระแสไฟฟ้า x และ y

2.    ทิศทางและขนาดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวต้านทาน  2 โอห์ม

3.    ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง AB
4.   ความต่างศักย์ระหว่างขั้วเซล 3V และ 6V

ขั้นตอนการคิด

1.     สมมุติทิศกระแสไฟฟ้า x และ y

2.     AB จะมีกระแสไหลรวม x + y  : A และ B  ใช้ point rule ของ Kirchoff

3.     ใช้ Loop rule  ของ Kirchoff สร้างสมการ 3 สมการ(ใช้เครื่องหมาย + กำกับ

      ทิศทาง)

4.     แก้สมการหาค่า x และ y

5.     V_AB = V_A – V_B   

6.     ตรวจสอบ V_AB  ทั้ง 3 สมการ

7.     สรุปผลการแก้ปัญหาโจทย์

          วิธีทำ

1.     สมมุติกระแส x และ y  ให้มีทิศลง(+), สร้างสมการได้ดังนี้

2.     V_AB กลาง  = -2x - 2y

3.    V_AB ซ้าย   =  x + 3 + x  : วนซ้าย

4.     V_AB ขวา    = y – 6 + y  : วนขวา

5.     ใช้ข้อ 2.  3.  และ 4. แก้สมการหาค่า  x = -2A,  y = 2.5A

       (กระแสสมมุติ x ได้เครื่องหมาย – ให้กลับทิศกระแสสมมุติเป็นตรงกันข้ามคือทิศขึ้น)
สรุป
1.   กระแส x ขนาด 2.0 A ไหลในทิศขึ้น, กระแส y ขนาด 2.5 A ไหลในทิศลง
2.   กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวต้านทาน  2 โอห์ม 0.5A ในทิศ B ไป A  
3.   ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่าง AB เท่ากับ 3.0 V
4.   ความต่างศักย์ระหว่างขั้วเซล 3V เท่ากับ 1.0 V และขั้วเซล 6V เท่ากับ 3.5 V

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Delta-Wye and Wye-delta Transformation
          ความรู้เพิ่มเติม

          รายละเอียดที่ ฟิสิกส์ราชมงคล (บน)
          Note: Need more details contact me at paechato@gmail.com
          ศึกษาตัวอย่างต่อไปนี้
                              

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ทดสอบ

(เมื่อได้คำตอบที่ถูกภายใน 4 นาที บอกแล้วว่าฝีมือคุณขั้นเทพ)



แนวคิด :  ใช้ Kirchoff's law
                 loop ซ้าย และ ขวา สมมุติกระแสและทิศให้เป็น x,y
                 ตั้งสมการ
                 แก้สมการ
                 คำตอบเท่ากับ 3.5 A
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
กิจกรรม 2 : MOP
1.  สำรวจ ตรวจสอบ สืบค้น
2.  Presentation 
     กลุ่มนำเสนอลำดับที่ 1 ใช้องค์ประกอบ 1. - 6. 
     กลุ่มนำเสนอลำดับที่ 2 ใช้องค์ประกอบ 8. - 14.
     ครูจะบรรยายในห้องเรียน องค์ประกอบที่ 7. และ 10.
3. ทักษะการทำข้อสอบคัดเลือกเข้ามหาวิทยาลัย จาก ฟิสิกส์ราชมงคล
    ของ ผู้ช่วยศาสตราจารย์  อดิชาติ  บ้วนกียาพันธุ์
           1    2    3    4    5    6    7    8    9    10    11    12    13    14  
    ครู-นักเรียนขอกราบขอบพระคุณท่านมา ณ โอกาสนี้
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
กิจกรรม 3 : ผลงานการฝึกทักษะ 
                   1.  ให้นักเรียนทุกคนห้อง 6/4 , 6/5 ทำงานลงในสมุดให้เรียบร้อย ก่อนสอบระหว่างภาค
                   2.    Click : ครูสอนดี เรื่อง ไฟฟ้ากระแส
                   3.   ส่งสมุดที่ สำนักงานแผนงานและสารสนเทศ หลังการสอบระหว่างภาควิชาฟิสิกส์ ภายใน 45 นาที วันที่ 26 กรกฎาคม 2555  เวลา  14 : 45 - 15:30 น.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Note :
Teaching Model : Minds-On Physics(MOP)
A set of four basic principles:
1.  Knowledge is constructed by each learner, not transmitted to him or her by someone else.
2. The construction of knowledge is an effortful process requiring significant time and
     engagement by the learner.
3. The construction of knowledge often takes place within the context of social interaction.
4. The construction of knowledge is greatly influenced by the knowledge the learner already
     possesses.
     Ref. (UMmass Amherst SRRi.,2011)
การวัดและประเมินผล
รูปแบบ : Normalized T-score, Sedimetation rate standard.