ไฟฟ้าสถิตเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่คุ้นเคยสำหรับประเทศที่มีอากาศหนาว ในฤดูหนาวสำหรับประเทศเหล่านี้ความชื้นในอากาศจะต่ำมาก การเกิดไฟฟ้าสถิตบนผิวหนังจะเกิดขึ้นง่ายมาก ดังนั้นเมื่อเกิดการสัมผัสกับวัสดุประเภทตัวนำจะทำให้เกิดการถ่ายเทประจุไปยังตัวนำอย่างรวดเร็ว
<iframe width="420" height="315" src="//www.youtube.com/embed/wcqfgiPoxdI" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>
ขอบคุณ : https://www.youtube.com
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์
ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ช่วงชั้นที่ 4
มาตรฐานการเรียนรู้ ว 4.1
การเกิดไฟฟ้าสถิต
การที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบ บนผิววัสดุมีไม่เท่ากันทำให้เกิดแรงดึงดูดเมื่อวัตถุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุต่างชนิดกัน หรือเกิดแรงผลักกันเมื่อวัสดุทั้ง 2 ชิ้นมีประจุชนิดเดียวกัน เราสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตโดยการนำผิวสัมผัสของวัสดุ 2 ชิ้นมาขัดสีกัน พลังงานที่เกิดจากการขัดสีกันทำให้ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุจะเกิดการแลกเปลี่ยนกัน โดยจะเกิดกับวัสดุประเภทที่ไม่นำไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า ฉนวน ตัวอย่างเช่น ยาง, พลาสติก และแก้ว สำหรับวัสดุประเภทที่นำไฟฟ้านั้นโอกาสเกิดปรากฏการณ์ประจุไฟฟ้าบนผิววัสดุไม่เท่ากันนั้นยากแต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ เช่น กรณีที่ผิวโลหะถูกกระแทกด้วยของแข็งหรือของเหลวที่ไม่เป็นตัวนำ ประจุที่เกิดการเคลื่อนย้ายระหว่างการสัมผัสจะถูกเก็บบนผิวของวัสดุทั้ง 2 ชิ้น ผู้ค้นพบ คือ ทาลีส นักปาร์ญชาวกรีก
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต (Electrostatic generator)
เครื่องจักรซึ่งสร้างประจุไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตจะสร้างประจุอันทรงพลังขึ้นในวัตถุ เราใช้เครื่องนี้ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในงานอุตสาหกรรม เครื่องจักรวิมส์เฮิรสต์ (Wimshurst machine) คือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กที่มีจานหมุนสองอันซึ่งสร้างประจุไฟฟ้าแล้วประจุจะถูกรวบรวมไว้โดยหวีโลหะ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแวนเดอกราฟฟ์ ( Van de Graaff generator) มีสายพานเลื่อนอันหนึ่งซึ่งจะได้รับประจุเมื่อมันผ่านไปเหนือแถวของโลหะปลายแหลมสายพานจะนำประจุไปยังโดมโลหะกลวงที่ยอดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ถ้าเราวางโดมโลหะอีกอันหนึ่งไว้ข้างๆ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำให้เกิดประกายไฟฟ้าสถิตขนาดใหญ่ข้ามระหว่างโดมสองอันนั้น
การนำความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตไปใช้ประโยชน์
1. เครื่องถ่ายเอกสาร
2. เครื่องกำจัดฝุ่นในอากาศ
3. เครื่องพ่นสี
4. ไมโครโฟนแบบตัวเก็บประจุ
การนำความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตไปใช้ประโยชน์ ทางด้านการแพทย์
ชุดประดิษฐ์เส้นใยนาโน
ผลงานรางวัลชมเชย ประจำปี 2549 ของสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ
ผลงานประดิษฐ์ " ระบบอิเล็กโตรสปินนิ่งควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ สำหรับประดิษฐ์เส้นใยนาโน ” ( Computer-controlled Electrospinning System for Nanofibres Fabrication ) จากทีมวิจัย ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่นได้รับรางวัลชมเชยผลงานประดิษฐ์คิดค้น สาขาด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและอุตสาหกรรม ( สาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์) ประจำปี 2549 ของสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ ( วช.)
ในปัจจุบัน เส้นใยนาโน (nanofibres) ซึ่งจัดเป็นหนึ่งในวัสดุนาโนที่สำคัญ เป็นเส้นใยสังเคราะห์ที่กำลังได้รับความสนใจอย่างมาก เนื่องจากเส้นใยมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางในระดับนาโนเมตร ซึ่งมีข้อดี คือ มีอัตราส่วนระหว่างพื้นผิวต่อปริมาตร (surface-to-volume ratio) สูงมากกว่า 1,000 เท่า เมื่อเทียบกับเส้นใยในระดับไมโครเมตร (microfibres) และมีขนาดของรูพรุน (pore) ที่เล็ก ส่งผลทำให้มีสมบัติต่าง ๆ เช่น สมบัติเชิงกล สมบัติทางไฟฟ้า หรือสมบัติอื่น ๆ ที่ดีมาก เหมาะสำหรับงานเฉพาะด้าน ซึ่งต้องการความได้เปรียบของขนาดที่จิ๋วแต่แจ๋ว ไปใช้ เช่น การประยุกต์ใช้งานของเส้นใยนาโนพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ ไม่เป็นพิษ และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ สำหรับงานทางด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก ( bone tissue engineering ) ผ้าปิดแผล (wound dressing) ระบบส่งยา (drug delivery system) ระบบการกรองอย่างละเอียด (ultrafiltration) เป็นต้น สำหรับเทคนิคที่นำมาใช้ในการเตรียมเส้นใยนาโนมีหลายวิธี ซึ่งแต่ละวิธีการมีข้อดี ข้อเสีย ที่แตกต่างกันไป ซึ่ง เทคนิคอิเล็กโตรสปินนิ่ง (electrospinning) หรือ การปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิต เป็นทางเลือกใหม่ที่ได้ถูกนำมาใช้เตรียมเส้นใยนาโนของวัสดุพอลิเมอร์ และสารอนินทรีย์ออกไซด์หลากหลายชนิด สำหรับประยุกต์ใช้
ที่มาของภาพ : https://www.nano.kku.ac.th/files/product/spinning1.jpg
คำถามชวนคิด
1. นักเรียนพบปรากฏการณ์อะไรบ้างที่เกิดจากไฟฟ้าสถิตในชีวิตประจำวัน
2. ทำอย่างไรเราจึงจะลดการเกิดไฟฟ้าสถิตได้
3. นักเรียนมีวิธีการทำทดสอบอย่างไรว่าเกิดไฟฟ้าสถิตขึ้น
กิจกรรมเสนอแนะ
1. ฝึกปฏิบัติการการทดสอบการเกิดไฟฟ้าสถิตตามคลิปวีดีโอแล้วอภิปรายร่วมกัน
2. การคำนวณหาความสัมพันธ์ของปริมาณต่างๆตามกฏของคูลอมบ์
การบูรณาการ
กลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์
แหล่งที่มา
https://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/51/index51%20static%20electric.htm
https://www.muslimthai.com/main/1428/content.php?category=110&id=5122
https://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/51/van-de-Graaff1.jpg
https://www.youtube.com
https://th.wikipedia.org/
ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=2365