บทความที่แล้ว (ใครยังไม่ได้อ่าน แนะนำให้เข้าไปอ่านกันก่อน) เรียนไฟฟ้าด้วย AR ตอน 1 เราได้ทราบและแนะนำเบื้องต้นกันไปแล้ว เกี่ยวกับการเรียนรู้เรื่องไฟฟ้าโดยใช้เทคโนโลยี AR เข้ามาศึกษาประกอบ สำหรับในตอนที่ 2 นี้เราจะยังอยู่กันที่การใช้แอปพลิเคชัน “Physic Lab AR” กันเช่นเคย แต่รับรองว่าสนุกสนานกว่าเดิมแน่นอน จะสนุกแค่ไหนต้องทดลองเปิดแอปพลิเคชันแล้วทำตามกันไปเลย
ภาพที่ 1 หน้าจอแอปพลิเคชัน “Physic Lab AR”
แน่นอนว่าการเรียนฟิสิกส์ เราหนีไม่พ้นที่จะต้องทำการทดลอง เพราะการได้ทดลองจะทำให้เราเข้าใจในทฤษฎีต่าง ๆ มากขึ้น แต่ในการทดลองเรื่องไฟฟ้า หลาย ๆ คนก็อาจจะกลัวกับความเสียหายที่อาจจะเกิดขึ้นจากการต่อวงจรผิดและทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าชำรุดเสียหายใช่ไหม ซึ่งอาจจะกลัวการเรียนเรื่องไฟฟ้าไปเลย Application Physics AR นี่แหละ จะช่วยทุกคนได้ บทความนี้อยากยกตัวอย่างการทดลองเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า และการทดลองประกอบเรื่อง การเขียนสมการไฟฟ้ากระแสสลับ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ไฟฟ้ากระแสสลับ หมายถึง กระแสไฟฟ้าที่มีการสลับสับเปลี่ยนขั้วอยู่ตลอดเวลาอย่าง สม่ำเสมอ ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าก็จะเปลี่ยนสลับไปมาจากบวก-ลบและจากลบ-บวก อยู่ตลอดเวลา ซึ่งไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้าที่ใช้กันตามบ้านเรือนและโรงงาน อุตสาหกรรมทั่วไปเมื่อเรานำไฟฟ้ากระแสสลับมาเขียนเป็นกราฟความสัมพันธ์ ระหว่างแรงดันไฟฟ้ากับมุมที่เปลี่ยนไปเมื่อเวลาผ่านไปในขณะที่เกิดการไหล ของกระแสไฟฟ้าจะได้ความสัมพันธ์ของกราฟเป็นเส้นโค้งสลับขึ้นลงไปมานั่นคือเมื่อเวลาผ่านไปแรงดันไฟฟ้าจะสลับการไหลตลอดเวลา การไหลของกระแสสลับกลับไป กลับมาครบ 1 รอบ เรียกว่า 1 ไซเคิล (cycle) หรือ 1 รูปคลื่น และเวลาที่ครบ 1 ลูกคลื่น คือ คาบ มีหน่วยเป็น “วินาที”
ถึงเวลามาเริ่มต้นทดลองโดยใช้แอปพลิเคชันกันเลย
เลือก menu
ภาพที่ 2 หน้าจอการทดลอง และ เครื่องมือการทดลอง Student source และ Fixed resistance
ภาพที่ 3 ต่อวงจรเลือกค่ากระแสไฟฟ้า 3 AC V ต่ออนุกรมกับความต้านทาน 100 โอห์ม เมื่อต่อวงจรเสร็จแล้วให้กดเปิดและเลือกเครื่องหมาย กราฟ AC current สังเกตกราฟที่เกิดขึ้น
ภาพที่ 4 เมื่อปล่อยให้กราฟเคลื่อนที่ไปจนเต็มหน้าจอกดปุ่ม pause อีกทีจะเห็นกราฟดังรูป
ภาพที่ 5 จากกราฟจะเห็นว่ากราฟมีแอมพลิจูด 45 mA และในช่วงเวลาที่ครบ 1 ลูกคลื่น คือ 0.1 วินาที นั่นหมายความว่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดมีค่าเท่ากับ 45 mA หรือ 45x10 - 3 A หลังจากนั้นก็หาค่าความถี่จากสมการ
เราจะสามารถเขียนสมการไฟฟ้ากระแสสลับได้จากรูปสมการทั่วไป
I = ImaxSinwt = ImaxSin2πft
พอแทนค่าจากการทดลองผ่าน Application สามารถเขียนสมการได้
I = 45x10 - 3 Sin 2π (10) t
I = 0.045 Sin 20πt
เราอาจจะทดลองเปลี่ยนค่าความต้านทานจาก 100 โอห์ม เป็น 200 โอห์ม จะเห็นกระแสไฟฟ้าสูงสุด (Imax) จะเปลี่ยนไปและกราฟก็จะเปลี่ยนไปด้วย หรือ ถ้าเปลี่ยนค่าความถี่กราฟก็เปลี่ยนไป
การทดลองผ่าน AR ทำให้เราลดการใช้อุปกรณ์การทดลองซึ่งเมื่อต่อวงจรเสร็จจะต้องใช้ออสซิลโลสโคปตรวจสอบค่าความถี่และคาบของกระแสไฟฟ้าอีกที และอุปกรณ์การทดลองก็มีราคาแพงในห้องเรียนระดับมัธยมนั้นบางโรงเรียนไม่มีด้วยซ้ำ การใช้ Application ทำให้การทดลองที่ดูยากกลายเป็นเรื่องง่ายๆ ไปเลย
แหล่งที่มา
ณัฐวิญญ์ สิรเดชธราทิพย์. สนามไฟฟ้าจากฉลามหัวค้อน. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2562. จาก scimath.org/lesson-physics/item/7435-2017-08-11-04-18-55.
ไฟฟ้าสถิต : เส้นแรงไฟฟ้า. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2562. จาก neutron.rmutphysics.com/news/index.php?option=com_content&task=view&id=2274&Itemid=3&limit=1&limitstart=6
ณัฐญา นาคะสันต์ และ ศุภรางค์ เรืองวานิช . Augmented Reality : เติมชีวิตให้สื่อสิ่งพิมพ์ทางการศึกษา. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2562. จาก educ.chandra.ac.th/stu/images/pdf/902.pdf
ไฟฟ้ากระแสสลับความถี่และคาบเวลา การศึกษา. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม 2562. จาก blog.hongseng.co.th/2014/09/blog-post_71.html.
