นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 244

ปีที่ 51 ฉบับที่ 244 กันยายน - ตุลาคม 2566 27 จ ากการทดลองจะพบว่า การต่อหลอดไฟฟ้า 2 ดวงคร่อมกับ แหล่งกำ�เนิดไฟฟ้า เมื่อถอดหลอดไฟฟ้าออก 1 ดวง อีกหลอดยัง สว่างอยู่ (ภาพ 1) แต่คำ�ถามต่อมาที่นักฟิสิกส์สงสัยคือ “ทำ�ไม จึงเป็นเช่นนั้น” เพื่อตอบคำ�ถามนี้นักฟิสิกส์ต้องสร้างแบบจำ�ลองทางความคิด (Mental Model) ประกอบกับใช้ข้อมูลและหลักฐานที่รวบรวมได้ร่วมกับ จินตนาการของนักฟิสิกส์มาสนับสนุนแบบจำ�ลองที่สร้างขึ้น เช่น การแสดง แบบจำ�ลองทางความคิดด้วยการวาดแผนภาพวงจรไฟฟ้า พร้อมกำ�หนด สัญลักษณ์ลูกศรแสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า แม้ว่าหลอดไฟ ดวงหนึ่งจะถูกถอดออก แต่กระแสไฟฟ้ายังเคลื่อนที่ผ่านหลอดไฟอีกดวง โดยยังเคลื่อนที่ครบวงจรอยู่ ซึ่งการที่หลอดไฟสว่างได้หรือครบวงจร เนื่องจากกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ออกจากขั้วบวกของแหล่งกำ�เนิดไฟฟ้าผ่าน อุปกรณ์ไฟฟ้า (สายไฟและขดลวดในหลอดไฟ) จากนั้นเคลื่อนที่ไปขั้วลบ ของแหล่งกำ�เนิดไฟฟ้าในทิศทางเดียวกัน ภายหลังนักฟิสิกส์ได้นิยาม การต่อหลอดไฟฟ้าลักษณะคร่อมกับแหล่งกำ�เนิดไฟฟ้านี้ว่า การต่อหลอดไฟฟ้า ภาพ 1 การต่อวงจรไฟฟ้าและแบบจำ�ลองทางความคิดอธิบายว่าทำ�ไมเมื่อถอดหลอดไฟฟ้าหนึ่งดวงออก หลอดไฟฟ้าอีกดวงยังสว่างอยู่ (สสวท., 2564) แบบขนาน อย่างไรก็ตาม การต่อวงจรไฟฟ้าข้างต้น นักฟิสิกส์ยังสามารถ สร้างแบบจำ�ลองอธิบายว่า “ ทำ�ไมหลอดไฟจึงสว่าง และเกิดอะไรขึ้น ในสายไฟ” ซึ่งสามารถอธิบายพฤติกรรมการเปลี่ยนแปลงของสสารใน ระดับจุลภาค (Microscopic Level) ได้ดังนี้ เมื่อนำ�สายไฟที่ภายในมี ลวดตัวนำ�มาต่อเข้ากับแบตเตอรี่และหลอดไฟจะทำ�ให้เกิดความต่างศักย์ ระหว่างปลายของลวดตัวนำ�ด้านที่ต่อกับขั้วบวกกับปลายที่ต่อกับขั้วลบของ แบตเตอรี่ กำ�หนดให้เป็นจุด A และ B ตามลำ�ดับ ความต่างศักย์ระหว่าง ปลายทั้งสองทำ�ให้เกิดสนามไฟฟ้า ภายในลวดตัวนำ�ทำ�ให้มีแรงไฟฟ้า กระทำ�ต่ออิเล็กตรอน e ในทิศทางตรงข้ามกับสนามไฟฟ้า และทำ�ให้ อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ย av ไม่เป็นศูนย์จาก B ไป A เกิดเป็นกระแสอิเล็กตรอน (Electron Current) ดังภาพ 2 ซึ่งมีทิศทางการ เคลื่อนที่ตรงข้ามกับทิศทางของกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำ� (สสวท. 2564) ภาพ 2 การต่อวงจรไฟฟ้าแบบขนานและแบบจำ�ลองทางความคิดอธิบายว่าทำ�ไมหลอดไฟจึงสว่าง และเกิดอะไรขึ้นในสายไฟ (สสวท., 2564)