ฝึกต่อวงจรไฟฟ้าง่ายๆ ด้วยโปรแกรมเสมือนจริง

3.1 การสอนของคุณครั้งนั้น ส่งผลให้ผู้เรียนได้เป็นผู้เรียนรู้

3.2 การสอนนั้นเป็นการสอนแบบในห้องเรียน

3.3 ถ้าเป็นการสอนแบบในห้องเรียน การสอนนั้นอยู่ในวิชาอะไร

การออกแบบและเทคโนโลยี

3.4 ถ้าเป็นการสอนแบบนอกห้องเรียน การสอนนั้นเกิดขึ้นในสถานการณ์แบบไหน (เช่น ค่าย, กิจกรรมอาสา)

กิจกรรมการเรียนการสอน

3.5 ตอนนั้นคุณได้จัดการเรียนรู้เรื่องอะไร

กลไกและอิเล็กทรอนิกส์

3.6 คุณได้พาทำกิจกรรมยังไง แล้วมันทำให้ผู้เรียนเป็นไปตาม ข้อ3.1 อย่างไร และหลังจากเรียน ผู้เรียนได้รู้สึกหรือได้พัฒนาอย่างไร

1.ทำกิจกรรมการทดสอบกระแสไฟฟ้าและต่อวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายด้วย เว็บไซต์ dcaclab.com ในการเชื่อมกับผู้เรียนรู้คือ อธิบายความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับประเภทของกระแสไฟฟ้าและการต่อวงจรไฟฟ้าให้นักเรียนทราบ ต่อมาให้เข้าใช้งาน dcaclab.com ซึ่งเป็นเว็บไซต์ในการจำลองอุปกรณ์อิเลกทรอนิกส์ออนไลน์แบบเสมือนจริง ที่เรียกว่า Online Circuit Simulator มีอุปกรณ์เช่น เครื่องวัดกระแสไฟฟ้า หลอดไฟ แบตตอรี่ เป็นต้น ผู้เรียนสามารถต่อวงจรแบบอนุกรมและแบบขนาน และสามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้

2.หลังจากสอน ผู้เรียนได้รู้สึก คือ เป็นการเรียนด้วยอุปกรณ์เสมือนจริงโดยที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายจากการทดลอง ได้พัฒนาความรู้และทักษะด้านอิเลกทรอนิกส์ได้

3.7 ทำไมถึงประทับใจในการเรียนครั้งนั้น

เป็นการสอนที่เห็นผู้เรียน เรียนรู้ได้ตามสภาพจริงและเป็นการเรียนรู้บนออนไลน์และไม่ก่อให้เกิดอันตราย ปลอดภัยต่อผู้เรียน

ชื่อกิจกรรม การต่อวงจรไฟฟ้าเบื้องต้น ชั้น ม.2/1 - ม.2/8 จำนวน 8 ชั่วโมง

สาระสำคัญและรูปแบบกิจกรรมโดยสังเขป

วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น

จุดประสงค์การเรียนรู้

1. นักเรียนสามารถต่อวงจรแบบขนาน แบบอนุกรม และแบบผสมได้

2. นักเรียนอธิบายกระแสไฟฟ้าได้

3. นักเรียนสามารถฝึกใช้ โปรแกรมจำลองการทำงานวงจรไฟฟ้าแบบออนไลน์

4. นักเรียนสามารถอธิบายการใช้งาน Multimeter วัดกระแสไฟฟ้าในโปรแกรมออนไลน์เสมือนจริงได้

ส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้า

   วงจรไฟฟ้า เป็นการนำเอาสายไฟฟ้าหรือตัวนำไฟฟ้าที่เป็นเส้นทางเดินให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านต่อถึงกันได้นั้นเราเรียกว่า วงจรไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่อยู่ภายในวงจรจะเริ่มจากแหล่งจ่ายไฟไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้า ดังการแสดงการต่อวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นโดยการต่อแบตเตอรี่ต่อเข้ากับหลอดไฟ หลอดไฟฟ้าสว่างได้เพราะว่ากระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรไฟฟ้าและเมื่อหลอดไฟฟ้าดับก็เพราะว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจร เนื่องจากสวิตซ์เปิดวงจรไฟฟ้าอยู่นั่นเอง

แสดงวงจรไฟฟ้าเบื้องต้น มีส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน ส่วนประกอบหลักแต่ละส่วนมีหน้าที่การทำงานดังนี้

      1. แหล่งจ่ายไฟฟ้า เป็นแหล่งจ่ายแรงดันและกระแสให้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าโดยแหล่งจ่ายไฟฟ้าสามารถนำมาได้จากหลายแหล่งกำเนิด เช่น จากปฏิกิริยาเคมี จากขดลวดตัดสนามแม่เหล็ก และจากแสงสว่าง เป็นต้น บอกหน่วยการวัดเป็นโวลต์ (Volt) หรือ V

      2. โหลดหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ไฟฟ้าในการทำงาน โหลดจะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่นๆ เช่น เสียง แสง ความร้อน ความเย็น และการสั่นสะเทือน เป็นต้น โหลดเป็นคำกล่าวโดยรวงมถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิดอะไรก็ได้ เช่น ตู้เย็น พัดลม เครื่องซักผ้า โทรทัศน์ วิทยุ และเครื่องปรับอากาศ เป็นต้น โหลดแต่ละชนิดจะใชัพลังงานไฟฟ้าไม่เท่ากัน ซึ่งแสดงด้วยค่าแรงดัน กระแส และกำลังไฟฟ้า

      3. สายไฟต่อวงจร เป็นสายตัวนำหรือสายไฟฟ้า ใช้เชื่อมต่อวงจรให้ต่อถึงกันแบบครบรอบ ทำให้แหล่งจ่ายแรงดันต่อถึงโหลดเกิดกระแสไหลผ่านวงจร จากแหล่งจ่ายไม่โหลดและกลับมาครบรอบที่แหล่งจ่ายอีกครั้ง สายไฟฟ้าที่ใช้ต่อวงจรทำด้วยทองแดงมีฉนวนหุ้มโดยรอบเพื่อให้เกิดความปลอดภัยในการใช้งาน

แบบวงจรไฟฟ้า

  ส่วนสำคัญของวงจรไฟฟ้าคือการต่อโหลดใช้งาน โหลดที่นำมาต่อใช้งานในวงจรไฟฟ้าสามารถต่อได้เป็น 3 แบบด้วยกัน ได้แก่ วงจรำฟฟ้าแบบอนุกรม (Series Electrical Circuit) วงจรไฟฟ้าแบบขนาน (Parallel Electrical Circuit) และวงจรไฟฟ้าแบบผสม (Series - Parallel Electrical Circuit)

วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม

วงจรไฟฟ้าแบบขนาน

วงจรไฟฟ้าแบบผสม

การต่อเซลล์ไฟฟ้า

   เซลล์ไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้นมาในรูปแบตเตอรี่ ถ่านไฟฉาย หรือแหล่งจ่ายไฟต่างๆ แต่ละเซลล์ไฟฟ้าสามารถผลิตแรงดันออกมาได้ต่ำ เซลล์ไฟฟ้าบางชนิดมีแรงดันเพียง 1.2V, 1.5V , 6V , 9V , 12V และ 24V เป็นต้น การนำเซลล์ไฟฟ้าไปใช้งานบางครั้งต้องการแรงดันมากขึ้น จึงจำเป็นต้องต่อเซลล์ไฟฟ้าเข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้แรงดัน กระแส และกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามต้องการ รูปและสัญลักษณ์ของเซลล์ไฟฟ้า แสดงดังรูป

การต่อเซลล์ไฟฟ้าต่อได้ 3 วิธีด้วยกันดังนี้

1.) การต่อเซลล์แบบอนุกรม (Series Cells)

2.) การต่อเซลล์แบบขนาน (Parallel Cells)

3.) การต่อเซลล์แบบผสม (Series - Parallel Cells)

ตัวอย่าง โจทย์ในการจัดกิจกรรมการต่อวงจรเบื้องต้น

รูปแบบกิจกรรม

กำหนดโจทย์เบื้องต้น การต่อวงจรครั้งที่ 1

ให้นักเรียนเข้าเว็บไซต์ https://dcaclab.com

1.วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม

อุปกรณ์

1.หลอดไฟ 2 ดวง

2.แบตเตอรี่ 1.5 v 2 ก้อน

3.สวิตซ์ 1 อัน

2.วงจรไฟฟ้าแบบขนาน

อุปกรณ์

1.หลอดไฟ 2 ดวง

2.แบตเตอรี่ 1.5 v 2 ก้อน

3.สวิตซ์ 2 อัน

กำหนดโจทย์เบื้องต้น การต่อวงจรครั้งที่ 2

การใช้ เครื่องมือวัด Multimeter เรียนรู้เกี่ยวกับ กระแสไฟฟ้า

กระแสตรง

แสดงความแตกต่างของกระแสตรงกับกระแสสลับ โดยให้แนวตั้งเป็นปริมาณกระแส แนวนอนเป็นเวลา ถ้าเป็นกระแสตรง เมื่อเวลาผ่านไป กระแสไม่เปลี่ยนทิศ แต่กระแสสลับ บางครั้งก็เป็นบวก บางครั้งก็เป็นลบ แสดงว่ากระแสมีการเปลี่ยนทิศทาง

กระแสตรง (DC) คือการไหลทิศทางเดียวของประจุไฟฟ้า กระแสตรงเกิดจากแหล่งที่มาเช่นแบตเตอรี่ เทอร์โมคัปเปิล เซลล์แสงอาทิตย์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงอื่นๆ กระแสตรงอาจไหลในตัวนำเช่นลวด แต่ยังสามารถไหลผ่านเซมิคอนดักเตอร์ ฉนวนหรือแม้กระทั่งผ่านสุญญากาศเช่นในลำแสงไอออน ประจุไฟฟ้าไหลในทิศทางที่คงที่แตกต่างไปจากกระแสสลับ (AC) กระแสตรงแทบไม่มีอันตราย ส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็คโทรนิคส์ขนาดเล็ก ใช้กระแสต่ำ สามารถผลิตได้จากการนำกระแสสลับมาเปลี่ยนเป็นกระแสตรง เช่นที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือ

กระแสสลับ

ในกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้ากลับไป-กลับมาอย่างรวดเร็ว เช่นไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้านหรืออาคารทั่วไป รูปร่างเป็น sine wave ในบางอย่างอาจเป็นรูปสามเหลี่ยมหรือรูปสี่เหลี่ยม ส่วนใหญ่มีกระแสสูง อันตรายมาก สามารถผลิตจากไฟ DC ได้ แต่ในขนาดเล็ก เช่นเปลี่ยนจากไฟเซลล์แสงอาทิตย์มาเป็น AC เพื่อให้แสงสว่างหรือเปิดทีวีในพื้นที่ห่างไกล ระบบไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งออกได้เป็น 2 ระบบ ดังนี้

1. ระบบไฟฟ้า 1 เฟส คือระบบไฟฟ้าที่มีสายไฟฟ้าจำนวน 2 เส้น เส้นที่มีไฟเรียกว่าสายไฟ หรือสายเฟส หรือสายไลน์ เขียนแทนด้วยตัวอักษร L (Line) เส้นที่ไม่มีไฟเรียกว่าสายนิวทรอล หรือสายศูนย์ เขียนแทนด้วยตัวอักษร N (Neutral) ทดสอบได้โดยใช้ไขควงวัดไฟ เมื่อใช้ไขควงวัดไฟแตะสายเฟส หรือสายไฟ หรือสายไลน์ หลอดไฟเรืองแสงที่อยู่ภายไขควงจะติด สำหรับสายนิวทรอล หรือสายศูนย์ จะไม่ติด แรงดันไฟฟ้าที่ใช้มีขนาด 220 โวลท์ (Volt) ใช้สำหรับบ้านพักอาศัยทั่วไปที่มีการใช้ไฟฟ้าไม่มากนัก

2. ระบบไฟฟ้า 3 เฟส คือระบบไฟฟ้าที่มีสายเส้นไฟจำนวน 3 เส้น และสายนิวทรอล 1 เส้น จึงมีสายรวม 4 เส้น ระบบไฟฟ้า 3 เฟส สามารถต่อใช้งานเป็นระบบไฟฟ้า 1 เฟส ได้ โดยการต่อจากเฟสใดเฟสหนึ่งและสายนิวทรอลอีกเส้นหนึ่ง แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายเฟสเส้นใดเส้นหนึ่งกับสายนิวทรอลมีค่า 220 โวลท์ (Volt) และแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายเฟสด้วยกันมีค่า 380 โวลท์ (Volt) ระบบนี้จึงเรียกว่าระบบไฟฟ้า 3 เฟส 4 สาย 220/380 โวลท์ (Volt) ระบบนี้มีข้อดีคือสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าระบบ 1 เฟส ถึง 3 เท่า จึงเหมาะสมกับสถานที่ที่ต้องการใช้ไฟฟ้ามาก ๆ เช่น อาคารพาณิชย์ โรงงานอุตสาหกรรม​ เป็นต้น

ผลการจัดกิจกรรม (เน้นการส่งเสริมสมรรถนะของผู้เรียนต่อจุดประสงค์ของกิจกรรม)

1.นักเรียนรู้จักการแก้ปัญหาได้

2.นักเรียนมีความรู้และสามารถใช้งานอุปกรณ์ในการต่อไฟฟ้าเบื้องต้นได้

3.ลดภาระในการเตรียมอุปกรณ์จริงให้กับนักเรียน

4.เกิดทักษะในการใช้งานโปรแกรมจำลองการทำงานวงจรไฟฟ้าแบบออนไลน์เสมือนจริงได้

5.นักเรียนมีความตื่นตัวในการเรียนมากขึ้น

ปัญหาที่พบ

1.ข้อจำกัดของโปรแกรมในการใช้งานแบบฟรี

2.นักเรียนไม่เข้าใจคำศัพท์ในการใช้งานโปรแกรม

ข้อเสนอแนะ/แนวทางแก้ไข

1.เหมาะสำหรับการเรียนในห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์

2.ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในโทรศัพท์มือถือ

3.ครูสามารถเสนอแนะนักเรียนเป็นรายบุคคลและรายกลุ่มได้อย่างทั่วถึง

ลงชื่อ ว่าที่ ร.ต.สุทธิพงศ์ โหดหมาน ผู้สอน

โรงเรียน หาดใหญ่รัฐประชาสรรค์ สพม.16