วิทยาศาสตร์แสนสนุก ทดลองต่อวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย จากกาวและเกลือ

การที่เราจะสอนเด็ก ๆ ให้เรียนรู้เรื่องไฟฟ้า อาจดูเป็นเรื่องยาก และเป็นไปไม่ได้เลยใช่มั้ยคะ? แต่วันนี้เราจะเปลี่ยนเรื่องที่ว่ายากให้เป็นเรื่องง่าย ๆ ผ่านการทดลองต่อวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย ด้วยการนำศิลปะ ภาพวาดจากกาวและเกลือ มาประยุกต์เป็นวงจรไฟฟ้า ที่ทั้งสนุก ตื่นเต้น และได้ความรู้ไปพร้อม ๆ กัน

การทดลองต่อวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย จากกาวและเกลือ

อุปกรณ์

อุปกรณ์การทดลองต่อวงจรไฟฟ้าจากกาวและเกลือ

• 1กระดาษเทา-ขาว A4

• 2เกลือ

• 3กาวลาเท็กซ์ แบบฝาเกลียวหมุน

• 4สีน้ำหรือสีผสมอาหาร

• 5ถ้วยหรือแก้ว สำหรับผสมสี

• 6ถ่าน AA

• 7รางถ่าน

• 8เทปพันสายไฟ

• 9หลอดไฟ LED ขนาด 5 mm

• 10ปิเปตต์

• 11กรรไกร

• 12กระดาษสีดำ

ขั้นตอนการเตรียมรางถ่านและเช็คหลอดไฟ LED

1. นำสายไฟของรางถ่านทั้ง 2 อันมาต่อกัน โดยนำสายไฟขั้วบวก (สายสีแดง) ของรางถ่านอันที่ 1 มาพันเข้ากับสายไฟขั้วลบ (สายสีดำ) ของรางถ่านอันที่ 2 พันปิดด้วยเทปพันสายไฟ และใส่ถ่านให้เรียบร้อย (ถ้าสายไฟยาวเกินไป คุณครูและคุณพ่อคุณแม่สามารถมัดสายไฟเก็บ เพื่อความเป็นระเบียบได้นะคะ)

ผู้ปกครองกำลังพันสายไฟขั้วบวกและขั้วลบเข้าด้วยกัน

2. นำสายไฟขั้วลบ (สายสีดำ) มาพันที่ขา Cathode (รับไฟขั้วลบ) ของหลอดไฟ LED จากนั้นนำสายไฟขั้วบวก (สายสีแดง) มาแตะที่ขา Anode (รับไฟขั้วบวก) เพื่อเช็คว่าหลอดไฟ LED ของเราสามารถใช้งานได้ปกติค่ะ

ผู้ปกครองกำลังทดสอบหลอดไฟว่าไฟใช้งานได้

วิธีสังเกตขั้วหลอดไฟ

เราสามารถสังเกตว่าเป็นขารับไฟขั้วบวกหรือขารับไฟขั้วลบได้ 2 วิธีดังนี้ค่ะ

1. ดูจากความสั้นความยาวของขา LED โดยขาที่สั้นกว่าจะรับไฟขั้วลบ เรียกว่า Cathode ส่วนขาที่ยาวกว่าจะรับไฟขั้วบวก เรียกว่า Anode ค่ะ

2. หากขาของหลอดไฟ LED เท่ากัน ให้ดูจากขาที่อยู่ด้านในหลอดไฟ LED แทนค่ะ โดยขาที่แบน ๆ ใหญ่ ๆ เป็นขารับไฟขั้วลบ เรียกว่า Cathode ส่วนขาที่เล็กกว่าเป็นขารับไฟขั้วบวก เรียกว่า Anode ค่ะ

ตัวอย่างวิธีการสังเกตขั้วหลอดไฟ

ขั้นตอนการทำกรวยกระดาษ

1. ตัดกระดาษสีดำ ขนาด 3x8 cm ถ้าไม่มีกระดาษสีดำ สามารถใช้กระดาษสีอื่นได้นะคะ แต่แนะนำให้ใช้กระดาษสีเข้ม ๆ หรือสีมืด ๆ จะดีที่สุดค่ะ เพราะจะทำให้เด็ก ๆ เห็นแสงสว่างของหลอดไฟชัดเจนกว่ากระดาษสีอ่อนค่ะ

2. ม้วนกระดาษให้เป็นทรงกรวย ติดด้วยเทปพันสายไฟหรือเทปใส เพื่อไม่ให้กระดาษคลายออก

ทำกรวยครอบหลอดไฟ เพื่อที่จะได้เห็นแสงไฟชัดเจนขึ้น

3. เสียบหลอดไป LED เข้าไปตรงกลาง โดยให้ส่วนที่เป็นหลอดไฟอยู่ด้านในกรวย (สามารถตัดกระดาษส่วนเกินด้านบนออกได้นะคะ เพื่อความสวยงาม)

เสียบหลอดไฟ LED ลงในกรวยกระดาษ

ขั้นตอนการทดลอง

1. ก่อนเริ่มการทดลองให้คุณครูหรือคุณพ่อคุณแม่ แนะนำอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ใช้ทำการทดลองให้กับเด็ก ๆ เพื่อกระตุ้นให้เด็กเกิดความสนใจ แล้วถามเด็ก ๆ เกี่ยวกับการทดลองในครั้งนี้ ว่าจะทำอะไร จะเกิดอะไรขึ้นแล้วเกิดขึ้นได้อย่างไร ทั้งนี้ คุณครูและคุณพ่อคุณแม่อาจให้เด็ก ๆ ตั้งสมมติฐานก่อนการทดลอง โดยให้เด็กอาศัยการสังเกต ความรู้และประสบการณ์เดิม เพื่อเป็นพื้นฐานในการตั้งสมมติฐานล่วงหน้า พร้อมจดบันทึกสมมติฐานของเด็กไว้เพื่อดูพัฒนาการของเด็กในการทดลองครั้งต่อไป (หลังการทดลองให้นำสมมติฐานของเด็ก ๆ มาเปรียบเทียบดูว่าเป็นไปตามที่ตั้งไว้หรือไม่ ซึ่งการตั้งสมมติฐานของเด็ก ๆ ไม่มีผิดนะคะ)

เด็กและผู้ปกครองพูดคุยเพื่อตั้งสมมุติฐานก่อนการทดลอง

2. หลังจากพูดคุยกับเด็ก ๆ แล้ว เรามาเริ่มการทดลองกันเลยค่ะ โดยให้เด็ก ๆ ใช้ปิเปตต์ดูดสีผสมอาหารมาผสมกับน้ำ ในภาชนะที่เตรียมไว้ ซึ่งความเข้ม - อ่อนของสี ขึ้นอยู่กับปริมาณของน้ำที่ผสมลงไปค่ะ

เด็กและผู้ปกครองช่วยกันผสมสีที่ชอบลงในถ้วย

3. นำกระดาษเทา - ขาวมาตัดครึ่งให้เรียบร้อย จากนั้นนำคลิปหนีบกระดาษมาเสียบที่กระดาษทั้ง 2 แผ่น โดยให้เหลือปลายคลิปไว้เล็กน้อยสำหรับพันสายไฟ

ผู้ปกครองช่วยจับกระดาษเพื่อที่เด็กจะได้ตัดกระดาษง่ายขึ้น

เด็กกำลังเสียบคลิปที่กระดาษ

4. ให้เด็ก ๆ บีบกาวลาเท็กซ์เป็นเส้น เริ่มบีบกาวจากคลิปหนีบกระดาษ (ให้บีบกาวทับคลิปหนีบกระดาษไปเลยนะคะ) บีบกาวไปจนถึงขอบกระดาษด้านใน ทำเหมือนกันทั้ง 2 แผ่น โดยให้ขอบกระดาษที่เป็นจุดสิ้นสุดของกาวหันหน้าเข้าหากัน ซึ่งในขั้นตอนนี้คุณครูและคุณพ่อคุณแม่สามารถช่วยประคองมือเวลาเด็ก ๆ บีบและลากกาวได้นะคะ

เด็กกำลังบีบกาวลงบนกระดาษอย่างตั้งใจ

ตัวอย่างการบีบกาวบนกระดาษค่ะ

5. จากนั้นโรยเกลือลงบนกาวให้ทั่ว แล้วค่อย ๆ พลิกกระดาษ เพื่อเทกาวส่วนเกินออก แต่ไม่ควรเคาะหรือสะบัดกระดาษนะคะ เพราะจะทำให้เกลือหลุดออกไปหมดค่ะ

เด็กกำลังโรยเกลือลงบนกาว

6. นำสายไฟขั้วลบ (สายสีดำ) พันไว้กับคลิปกระดาษชิ้นใดชิ้นหนึ่ง แล้วพันสายไฟขั้วบวก (สายสีแดง) ที่คลิปหนีบกระดาษอีกชิ้น จากนั้นใช้เทปพันบริเวณสายไฟและคลิปหนีบกระดาษให้เรียบร้อย

ผู้ปกครองกำลังพันสายไฟที่คลิปหนีบกระดาษ

7. ให้เด็ก ๆ ใช้ปิเปตต์ดูดสีที่ผสมเตรียมไว้ แล้วค่อย ๆ หยดลงบนเกลือ ให้ครบทั้ง 2 แผ่น

เด็กและผู้ปกครองช่วยกันหยดสีลงบนเกลือกาวให้สวยงาม

8. แล้วก็มาถึงขั้นตอนสุดท้ายที่ตื่นเต้นและสำคัญที่สุด นั้นก็คือการเสียบหลอดไฟค่ะ โดยนำหลอดไฟ LED ที่เราทำกรวยไว้มากางขาออก โดยขารับไฟขั้วลบของ LED เสียบไปบนกาวฝั่งที่ต่อกับสายไฟขั้วลบ (สายสีดำ) และนำขารับไฟขั้วบวกของ LED เสียบลงบนกาวอีกฝั่งที่ต่อกับสายไฟขั้วบวก (สายสีแดง) หลอดไฟก็จะสว่างขึ้นมาค่ะ

เด็กและผู้ปกครองช่วยกันเสียบหลอดไฟลงบนเกลือกาว

ผลงานการสร้างสรรค์การทดลองวงจรไฟฟ้าจากกาวและเกลือ

เมื่อทำกิจกรรมเสร็จแล้ว อย่าลืมพูดคุยกับเด็ก ๆ ถึงการทดลองที่ผ่านมาด้วยนะคะ และอาจให้เด็ก ๆ วาดรูปสรุปตามขั้นตอนที่ได้ทดลองว่ามีอุปกรณ์ ขั้นตอนเป็นอย่างไร เกิดอะไรขั้นบ้างและเกิดขึ้นได้อย่างไร ตามความรู้ความเข้าใจของเด็กเอง

เด็กกำลังวาดภาพผลการทดลองตามความเข้าใจของตนเอง

เด็กและผู้ปกครองพูดคุยถึงการทดลองอย่างสนุกสนาน

เนื่องจาก เกลือหรือโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ที่เป็นสารประกอบไอออนิก เมื่อละลายกับน้ำ (น้ำที่ผสมกับสีผสมอาหาร) จะแตกตัวเป็นสารละลายอิเล็กทรอไลท์ (Electrolyte) ซึ่งมีคุณสมบัติที่สามารถนำไฟฟ้าได้ นอกจากนี้ความชื้นของกาวและน้ำก็ส่งผลต่อการนำไฟฟ้าได้เช่นกันค่ะ (แต่!…ความจริงแล้วน้ำบริสุทธิ์สามารถนำไฟฟ้าได้น้อยมากหรือไม่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าเลย ส่วนที่เราเห็นว่าน้ำนำไฟฟ้าได้ เป็นเพราะสิ่งเจือปนต่าง ๆ ที่อยู่ในน้ำค่ะ) ดังนั้น เมื่อเรานำเกลือและกาวมาต่อเป็นแผงวงจรไฟฟ้าแล้วหยดน้ำลงไป หลอดไฟ LED ของเราจึงสว่างขึ้นนั้นเองค่ะ

วิธีการแก้ไขปัญหาหากหลอดไฟไม่ติด

• ตรวจสอบรางถ่าน ถ่าน AA และหลอดไฟ LED ให้แน่ใจอีกครั้ง ว่าสามารถใช้งานได้ปกติ
• เกลือและน้ำอาจจะน้อยเกินไป ให้เติมเกลือหรือหยดน้ำเพิ่มลงไปค่ะ
• สังเกตว่ามีน้ำหรือความชื้นเชื่อมต่อกระดาษทั้ง 2 แผ่นหรือไม่ ถ้ามีให้เช็ดทำความสะอาดหรือย้ายจุดที่ทำการทดลองค่ะ