การพัฒนาชุดสาธิตการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าตามกฎของฟาราเดย์ในรายวิชาฟิสิกส์

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาชุดสาธิตการเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าตามกฎของฟาราเดย์สำหรับนักเรียนระดับมัธยมปลาย ชุดสาธิตถูกออกแบบให้สามารถปรับเปลี่ยนจำนวนของแท่งแม่เหล็ก, จำนวนรอบของขดลวด และระยะห่างระหว่างแท่งแม่เหล็กกับขดลวดได้ ชุดสาธิตจะประกอบด้วยจานแม่เหล็ก ขดลวด 3 ขด มอเตอร์และระบบควบคุมการหมุนด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ แม่เหล็กที่ใช้จะเป็นชนิดที่มีความเข้มสูงมีลักษณะแบบเหรียญเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เซนติเมตรถูกนำไปติดบนจานหมุนเว้นระยะห่างกับขดลวดที่ติดตั้งบนแท่นปรับตำแหน่งได้ โดยลวดที่ใช้จะมีขนาดประมาณ 0.1 มิลลิเมตร พันเป็นขดกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เซนติเมตร ให้มีจำนวนรอบ 100 300 และ 500 รอบ ในการทดลองได้ทำการศึกษาแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนขดลวดที่ความเร็วรอบของการหมุนจานแม่เหล็กช่วง 200 – 800 รอบต่อนาที ที่จำนวนรอบของขดลวดแต่ละค่า ผลการทดลองพบว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นมีค่าเพิ่มขึ้นตามจำนวนแม่เหล็กและจำนวนรอบของขดลวด แต่จะมีค่าลดลงตามระยะห่างที่เพิ่มขึ้น โดยเมื่อใช้แท่งแม่เหล็ก 6 แท่ง จำนวนรอบขดลวด 500 รอบ ที่ความเร็วรอบการหมุน 200, 400, 600 และ 800 รอบต่อนาทีและระยะห่างเป็น 2 มิลลิเมตร แรงเคลื่อนไฟฟ้าเฉลี่ยมีค่าเท่ากับ 5.7 27.0 30.0 และ 44.7 มิลลิโวลต์ ตามลำดับแต่เมื่อมีระยะห่างระหว่างขดลวดกับสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้นเป็น  6 มิลลิเมตร. ที่ความเร็วรอบหมุน 200, 400,600 และ 800 วัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเฉลี่ยมีค่าลดลงเป็น 0 0.6 1.1 และ 1.8  มิลลิโวลต์ ตามลำดับ จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ามีความสอดคล้องกับทฤษฎีการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้เป็นสื่อการจัดการเรียนรู้สำหรับนักเรียนที่ทดแทนการนำเข้าจากต่างประเทศที่มีราคาแพงได้