Page 69 - physics5

54 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 5 ฟิสิกส์ เล่ม 5 บทที่ 15 | แม่เหล็กและไฟฟ้า 55

แนวการจัดการเรียนรู้
ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อที่ 8 ของหัวข้อ 15.3 ตามหนังสือเรียน

ครูนำาเข้าสู่หัวข้อที่ 15.3.1 โดยใช้รูป 15.38 ในหนังสือเรียน แล้วตั้งคำาถามว่า เมื่อมีกระแสไฟฟ้า
ั
ำ
ำ
ผ่านขดลวดจะเกิดแรงแม่เหล็กกระทาต่อลวดแต่ละด้านในทิศใด ขนาดเท่าใด จากน้นครูนาอภิปรายจน
สรุปได้ว่า ขณะระนาบขดลวดวางขนานกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก ขดลวดด้าน PS และ QR ไม่มี
ื
ำ
แรงกระทา เน่องจากกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดตัวนาในทิศทางขนานกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก แต ่
ำ
ขดลวดด้าน PQ และ RS กระแสไฟฟ้าตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก ทำาให้มีขนาดแรงกระทำาต่อขดลวดแต่ละ
ด้านเท่ากัน โดยขนาดของแรงหาได้จาก F = IL B และทิศทางของแรงหาได้โดยใช้มือขวา พบว่าแรง
2
ทั้งสองด้านมีทิศทางตรงข้ามกัน ดังรูป 15.39
ครูนำาอภิปรายต่อเกี่ยวกับแรงที่เกิดกับลวดทั้งสองด้านเป็นแรงคู่ควบ ซึ่งอยู่ห่างกันเป็นระยะ l จึง
1
ู
ทาให้เกิดโมเมนต์ของแรงค่ควบตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จนสรุปได้ความสัมพันธ M = IAB
์
ำ
ในทิศทวนเข็มนาฬิกา
ั
ำ
ี
ี
ั
ำ
ื
จากน้นครูใช้รูป 15.40 ต้งคาถามว่า เม่อระนาบขดลวดรูปส่เหล่ยมมุมฉากทามุม θ กับสนามแม่เหล็ก
ู
ึ
ู
ี
ำ
ั
ำ
ขนาดโมเมนต์ของแรงค่ควบท่กระทาต่อขดลวดมีค่าข้นอย่กับมุม θ อย่างไร หลังจากน้นครูใช้รูป 15.41 นา
อภิปรายจนสรุปได้ว่า ขนาดโมเมนต์ของแรงคู่ควบที่กระทำากับขดลวดมีค่า M = IABcosθ
ู
ำ
ครูต้งคาถามว่าถ้าขดลวดมีจานวน N รอบ ขนาดของโมเมนต์ของแรงค่ควบจะมีค่าเป็นอย่างไร
ั
ำ
ู
ำ
และเกิดผลอย่างไรตามมา ครูนาอภิปรายจนสรุปได้ว่า ขนาดโมเมนต์ของแรงค่ควบของขดลวดจานวน
ำ
N รอบ จะมีโมเมนต์ของแรงคู่ควบเป็น N เท่าของขดลวด 1 รอบตามสมการ (15.6) ครูควรชี้แจงเพิ่มเติม
ว่าระนาบของขดลวดรูปทรงอื่น เช่น ขดลวดระนาบรูปวงกลม โมเมนต์ของแรงคู่ควบกระทำาต่อขดลวดยัง
คงหาได้จากสมการ (15.6)
ครูอาจตั้งคำาถามว่าถ้ามีลวดยาว L หนึ่งเส้น นักเรียนจะออกแบบเป็นขดลวดสี่เหลี่ยมหนึ่งรอบเพื่อ
ู
ให้เกิดโมเมนต์แรงค่ควบสูงสุดได้อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม ่
คาดหวังคำาตอบที่ถูกต้อง ครูใช้ความสัมพันธ์ M = IAB นำาอภิปรายจนได้ข้อสรุปว่า ขดลวดที่ออกแบบ
ี
เพ่อให้เกิดโมเมนต์แรงค่ควบสูงสุดจะต้องมีพ้นท่มากท่สุด โดยส่เหล่ยมท่มีพ้นท่มากท่สุดสาหรับเส้นรอบรูป
ี
ื
ี
ื
ี
ี
ื
ี
ำ
ี
ู
 L  2
้
ุ
ึ
ี
ี
ื
ี
่
ี
ู
คาหน่งคือ รปสเหล่ยมจตุรส เช่น ลวดยาว L จะมรูปร่างเป็นส่เหลยมจัตรัสยาวดานละ ซ่งมีพ้นท่มากท่สด
่
ึ
ั
ุ
ี
่
ี
ั
ี


 L  2  4 
เท่ากับ  
 4 
ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่าง 15.8 โดยครูเป็นผู้แนะนำา
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี