เรียนฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษา มีเนื้อหาให้เรียนเรื่องไฟฟ้าสถิตอยู่บทนึง ตอนสอนบางช่วงบางตอนครูได้เอาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบต่างๆ มาสาธิตให้นักเรียนดู ให้นักเรียนเล่น บางทีถ้ามีเวลาก็ถือโอกาสเล่าประวัติความเป็นมาให้ฟังด้วย แต่บางทีก็ไม่มีเวลาก็ไม่ได้เล่าให้ฟังในห้อง แล้วเท่าที่สอนนักเรียนมาก็ไม่เคยมีใครเดินมาถามถึงความเป็นมาของมันสักที แต่ไม่เป็นไร ใครสนใจ ไม่สนใจก็ช่าง ครูฟิสิกส์ จะสืบค้นเรื่องราวเหล่านี้ และบันทึกไว้
หากจะนับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตเครื่องแรก ก็ต้องนับตั้งแต่ก้อนอำพันกับผ้าขนสัตว์โน่นแหละครับ แต่ที่ไม่มีใครนับเป็นเครื่องเพราะไม่ได้มีการประดิษฐ์อุปกรณ์อะไรเลยที่จะเพิ่มเติมเข้าไปพอที่จะเรียกว่าเครื่องนั่นเครื่องนี่ได้นั่นเอง ที่พอจะเรียกว่าเครื่องได้ ก็เริ่มตั้งแต่สิ่งที่เรียกกันต่อไปนี้
- บอลกำมะถัน (Sulphur Ball)
Otto von Guericke นักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์แห่งคริสตศตวรรษที่ 17 (ประมาณพุทธศตวรรษที่ 22) เป็นผู้สร้างมันขึ้น มันสามารถแสดงปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าสถิตได้หลายอย่าง (อันที่จริงแล้วไม่เฉพาะกำมะถันอย่างเดียว ที่จะเกิดปรากฏการณ์เช่นนี้ วัสดุชนิดอื่นๆ บางชนิดก็ให้ผลเช่นเดียวกัน) - หลอดเรืองแสงบาร็อค (Baroque Gas Discharging Lamp)
สิ่งประดิษฐ์นี้มีการนำอำพันมาปั่นกับผ้าและส่งผ่านอำนาจไฟฟ้าสถิตด้วยแท่งโลหะ เครื่องมือนี้แสดงให้เห็นว่า แสงสามารถเกิดขึ้นได้จากไฟฟ้าสถิต เจ้าของผลงานสิ่งประดิษฐ์นี้ คือ Francis Hauksbee - เครื่องสร้างประจุแบบแก้วเบียร์ (Beer Glass Generator)
มีบันทึกกล่าวไว้ว่าเครื่องมือสร้างหรือสะสมประจุนี้ มีการนำไปใช้โชว์เล่นในงานวัด หรือสวนสนุกด้วย ว่ากันว่าประสบการณ์เกี่ยวกับการโดนไฟฟ้าสถิตคายประจุเข้าใส่เป็นสิ่งที่ใครๆ ก็อยากลอง นอกจากนี้ยังมีเรื่องราวแปลกๆ เกี่ยวกับการรักษาคนไข้ด้วยไฟฟ้าสถิตด้วย ซึ่งครูฟิสิกส์ก็ไม่รู้รายละเอียดเหมือนกันว่าเขาทำกันยังไง
อุปกรณ์ที่กล่าวมาแล้วข้างต้น พวกช่างเล่นเขาประดิษฐ์ไว้เล่น ไว้โชว์ หรือสาธิตให้เห็นหลักการอะไรบางอย่างแล้วแต่เขาจะอธิบาย ส่วนอีกกลุ่มหนึ่งที่เริ่มเป็นจริงเป็นจังหน่อย แล้วเอาไปประยุกต์ใช้ได้ ก็มีดังต่อไปนี้
- ขวดเก็บประจุลีเดน (Leyden Jar)
ประมาณปี ค.ศ.1745 (พ.ศ.2288) Ewald Jürgen von Kleist ก็ได้ประดิษฐ์อุปกรณ์นี้ขึ้น ทั้งนี้ก็เพื่อเก็บสะสมประจุไว้ปริมาณมาก ๆ ก่อนที่จะนำมาดิสชาร์จหรือคายประจุเล่นซักทีนึง เราจึงอาจเรียกอุปกรณ์นี้อีกอย่างหนึ่งว่า ขวดเก็บประจุเคลสท์ และนี่คือตัวเก็บประจุชนิดแรกๆ ที่ถูกประดิษฐ์ขึ้น ปัจจุบันนี้เรายังสามารถเห็นสิ่งประดิษฐ์ที่ว่านี้ปรากฏอยู่ในเครื่องมือการทดลอง เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบวิมเชิร์ต ก็นิยมใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบนี้เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องด้วย
การนำขวดเก็บประจุลีเดนมาต่อกันให้มีพลังงานมากๆ ที่เรียกว่า แบตเตอรี่แบบลีเดน - จานหมุน
เครื่องมือชิ้นนี้เป็นความพยายามที่จะให้มีการสร้างประจุไฟฟ้าให้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยการหมุนแผ่นแก้ววงกลม ซึ่งปรากฎว่าได้ผลดีมากขึ้นกว่าการใช้การถูแบบธรรมดามาก โดยการหุ้มแผ่นหนังเข้าไปประมาณเศษหนึ่งส่วนสี่ของแผ่นแก้ว
ต่อมามีการปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพขึ้นไปอีก โดยการใช้แผ่นโลหะเป็นชิ้นๆ แปะเข้าไปที่แผ่นวงกลม เครื่องมือผลิตไฟฟ้าสถิตที่ปรับปรุงขึ้นมาใหม่นี้ เรียกว่า influence machine - เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตวิมเชิร์ต (Wimshurt's Machine)
ในที่สุดการพัฒนาอย่างยาวนานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตก็มาจบที่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบวิมเชิร์ตนี่เอง เครื่องมือแบบนี้นักเรียนทั่วไปคงเคยเห็นมาบ้างจากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ ในระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย หรือแม้แต่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ก็นิยมเอามาตั้งให้ผู้เข้าชมได้ลองเล่นกัน แต่คงไม่เหมือนรูปด้านนี้ ที่ครูเอามาให้ดู เพราะนี่มันรุ่นโบราณ
ตัวอย่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบวิมเชิร์ต รุ่นใหม่ๆ ซึ่งสามารถสร้างศักย์ไฟฟ้าได้สูงในหลักหมื่นโวลท์
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตวานเดอกราฟฟ์
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบวานเดอกราฟฟ์นี่ก็เป็นอีกเครื่องหนึ่ง ที่นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาตอนปลายอาจเคยเห็น การแสดงกลวิทยาศาสตร์หลายๆ ครั้ง ก็ใช้เครื่องมือแบบนี้ หลักการก็คือมีการสัมผัสหรือถูของสายพานกับวัสดุอื่นๆ เพื่อให้เกิดประจุไฟฟ้าบนสายพาน จากนั้นก็ถ่ายประจุนี้ไปเก็บไว้บนพื้นผิวโลหะขนาดใหญ่ๆ เพื่อให้เก็บประจุไฟฟ้าได้เป็นปริมาณมากๆ
เครื่องผลิตไฟฟ้าสถิตแบบวานเดอกราฟฟ์นี้ สามารถผลิตศักย์ไฟฟ้าได้สูงในระดับล้านโวลท์เลยทีเดียว - แบบไอน้ำ
ว่ากันตามประวัติศาสตร์การสร้าง นี่เป็นอีกหนึ่งเครื่อง ที่สามารถผลิตไฟฟ้าสถิตได้ แต่ไม่ได้รับความนิยมนัก ตามพิพิธภัณฑ์ต่างๆ ก็อาจหายาก ประสิทธิภาพการทำงานนี่ครูไม่รู้จริงๆ ว่ามันเป็นยังไง แต่ดูจากภาพวาดแล้วคงสร้างให้มีขนาดเล็กมากไม่ได้ ที่สำคัญพื้นที่ในการจัดวางต้องสูงและกว้างขวางพอสมควรเพราะต้องระบายความร้อนได้ดี จึงทำให้การดูแลรักษายากกว่า และแพงกว่าแบบอื่นๆ ครูพยายามหารูปตัวจริงของเครื่องผลิตไฟฟ้าสถิตแบบนี้ ก็ยังหาไม่พบ คงต้องติดเอาไว้ก่อน เผื่อว่าเจอรูปตัวจริง อาจนำมาเขียนเล่าให้ฟังอีกทีหนึ่ง
เนื้อหาที่นำมาบันทึก นำมาเล่าในตอนนี้ เป็นการพรรณนาถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตแบบต่างๆ ว่ามีอะไรบ้าง ที่มีมาอย่างไร ใครประดิษฐ์ไว้ ส่วนหลักการทำงานของมันยังไม่ได้มีการกล่าวถึงโดยละเอียด ซึ่งครูขอติดเอาไว้ก่อน ในโอกาสหน้า มีเวลาว่างพอจะเขียนบันทึก ก็จะนำให้ได้อ่านได้ศึกษากัน ขอจบบทความนี้ไว้แต่เพียงเท่านี้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น