SKKN Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học chương dòng điện xoay chiều Vật lý 12 – THPT 1 I MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Để đáp ứng được sự phát triển của xã hội đòi hỏi ngành giáo dục phải đổi mới một cách căn bản cả về nội dung lẫn phương pháp dạy học Nhưng dù có thay đổi thế nào thì dạy học Vật lý ở trường phổ thông cũng phải đảm bảo được bốn nhiệm vụ cơ bản Một là, cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức Vật lý cơ bản, khoa học, hiện đại và các kĩ năng kĩ xảo tương ứ[.]
Trang 1I MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Để đáp ứng được sự phát triển của xã hội đòi hỏi ngành giáo dục phải đổi mới một cách căn bản cả về nội dung lẫn phương pháp dạy học Nhưng dù có thay đổi thế nào thì dạy học Vật lý ở trường phổ thông cũng phải đảm bảo được bốn nhiệm vụ cơ bản: Một là, cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức Vật
lý cơ bản, khoa học, hiện đại và các kĩ năng kĩ xảo tương ứng Hai là, phát triển
tư duy, bồi dưỡng năng lực sáng tạo và khả năng tự học cũng như khả năng hoạt động độc lập ở học sinh Ba là, góp phần giáo dục đạo đức cho học sinh Bốn là, giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh Trong đó nhiệm vụ phát triển tư duy là nhiệm vụ cơ bản nhất, có tầm quan trọng đặc biệt và cũng là mục đích cuối cùng của quá trình dạy học Bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh là một nội dung quan trọng của nhiệm vụ phát triển tư duy Bài tập sáng tạo là một phương tiện hữu ích để bồi dưỡng tư duy sáng tạo Tuy nhiên trong các tài liệu dạy học phổ thông thì bài tập sáng tạo còn rất hạn chế và nằm rời rạc chưa thành hệ thống Nếu xây dựng được bài tập sáng tạo thành một hệ thống và sử dụng nó một cách phù hợp trong quá trình dạy học thì sẽ góp phần bồi dưỡng tốt năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh góp phần nâng cao chất lượng dạy học
Trên tinh thần đó, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo trong dạy học chương dòng điện xoay chiều vật lý 12 – THPT”.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song đề tài nghiên cứu không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót Tác giả kính mong nhận được sự đóng góp những ý kiến quý báu của quý thầy cô, các bạn đồng nghiệp và bạn đọc
Xin chân thành cảm ơn!
2 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng và sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học chương “Dòng điện xoay chiều Vật lý 12 – THPT” nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo và rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh
3 Đối tượng nghiên cứu
- Quá trình dạy học Vật lý ở trường phổ thông
- Bài tập Vật lý
- Học sinh lớp 12 THPT
4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học
- Nghiên cứu thực tiễn: quan sát, điều tra, trao đổi trực tiếp với đồng nghiệp và học sinh
- Thực nghiệm sư phạm và phân tích các kết quả thực nghiệm
Trang 2II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 Cơ sở lý luận
2.1.1 Khái niệm về sáng tạo – Năng lực sáng tạo
- “Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái đã có” Sáng tạo là hình thức cao nhất của tính tích cực, độc lập của con người
2.1.2 Các biện pháp bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh
- Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới
- Luyện tập khả năng phỏng đoán, xây dựng giả thuyết
- Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán ban đầu
- Giải các bài tập sáng tạo (BTST)
2.1.3 Các yếu tố cần thiết cho việc rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo của học sinh trong học tập
Với mục đích giúp học sinh phát triển được tính sáng tạo trong học tập thì trước hết người giáo viên phải nắm được các yếu tố cần thiết cho việc bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua hoạt động dạy học Cụ thể các yêu tố đó là:
- Tính hứng thú: Đây là yếu tố quan trọng để có thể nảy sinh sáng tạo Hứng thú
sẽ gây ra sáng tạo và sáng tạo lại thúc đấy hứng thú mới
- Học sinh phải có kiến thức cơ bản vững chắc: Bất kỳ một quá trình sáng tạo nào đều bắt đầu từ sự tái hiện cái đã biết
- Học sinh phải có tính “nghi ngờ khoa học”: Trước khi giải quyết một bài tập đưa ra luôn đặt câu hỏi: Cách làm này hay phương án thí nghiệm này đã tối ưu chưa, có còn cách giải quyết nào nữa không?
- Học sinh cần phải có khả năng tư duy độc lập Đó là khả năng của con người trong việc tự xác định phương hướng hoạt động, ý thức tự giác suy nghĩ của mình trong tình hống mới
2.1.4 Khái niệm bài tập sáng tạo
- Có thể hiểu một cách đơn giản nhất, bài tập sáng tạo là loại bài tập có tác dụng rèn luyện và bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh
- Các dấu hiệu cơ bản để nhận biết BTST:
+ Bài tập có nhiều cách giải
+ Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi
+ Bài tập về thí nghiệm
+ Bài tập cho thừa (thiếu) dữ kiện
+ Bài tập nghịch lý, ngụy biện
+ Bài toán hộp đen
2.1.5 Mục tiêu của hệ thống bài tập sáng tạo
- Giúp học sinh khắc sâu kiến thức
- Rèn luyện các thao tác tư duy, kĩ năng thực hành cho học sinh
- Giúp học sinh vận dụng kiến thức một cách sáng tạo Phát hiện năng lực sáng tạo và đồng thời bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh
2.1.6 Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lý
Trang 3- Hình thức sử dụng trên lớp học
+ Trong tiết học kiến thức mới bài tập sáng tạo có thể được dùng để nêu vấn đề nhận thức
+ Trong các tiết dạy bài tập Vật lý, BTST có thể được lồng ghép vào các bài tập luyện tập thông thường
- Hình thức sử dụng ngoại khóa Vật lý
+ Các bài tập sáng tạo được dùng trong các buổi học bồi dưỡng, học ở nhà, học qua báo tường, báo bảng, trong các buổi sinh hoạt của câu lạc bộ Vật lý
- Hình thức phát triển học sinh giỏi Vật lý
+ Thông qua việc giải BTST hoàn toàn có thể đáp ứng được việc phát hiện và tuyển chọn học sinh giỏi Vật lý
2.2 Thực trạng
2.2.1.Thực trạng xuất bản
Trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa, chúng tôi nhận thấy tài liệu về BTST là vô cùng hiếm Tại các nhà sách rất khó để tìm được tài liệu chuyên biệt nào về BTST BTST chỉ xuất hiện với một tỉ lệ rất ít và chủ yếu trong các tài liệu ôn thi đại học
Còn trong chương trình Vật lý phổ thông nói chung, chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 – THPT nói riêng, trong cả sách giáo khoa và sách bài tập
và tính cho cả hai bộ sách cơ bản và nâng cao, thì chỉ có 01 BTST (5.26; tr.35 SBT nâng cao) trên tổng số 164 bài tập Như vậy lượng BTST Vật lý được soạn vào chương trình là rất ít ỏi so với tác dụng to lớn mà nó mang lại Thiết nghĩ đây là thực trạng cần khắc phục ngay
2.2.2 Thực trạng dạy học
Chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu thực trạng dạy học các trường THPT trên địa bàn huyện Tĩnh Gia thì thấy rằng: khái niệm và vai trò của BTST trong dạy học đối với nhiều giáo viên còn khá mơ hồ Việc dạy BTST ít được nhắc đến
Học sinh hầu hết các trường phổ thông chỉ được giải các BTST một cách đan xen với các bài tập luyện tập thông thường thông qua việc ôn luyện các đề thì đại học, mà chưa được giải các BTST một cách có hệ thống Chỉ có những lớp chuyên thì dạng bài tập này mới được quan tâm, nhưng cũng chưa triệt để, hơn thế nữa trong các bài kiểm tra định kỳ thì hầu như không có một BTST nào
cả, quả thực đây là một điều rất đáng tiếc
2.3 Hệ thống các BTST chương “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 – THPT
BTST được phân thành hai loại, đó là loại bài tập nghiên cứu và loại bài tập thiết kế, xây dựng Trong khuôn khổ của đề tài chúng tôi sưu tầm và xây dựng được 18 BTST
2.3.1 Các bài tập sáng tạo loại nghiên cứu.
Bài 1: Tại sao trong các đèn ống người ta không dùng điện trở R để thay thế cho cuộn chấn lưu?
Câu hỏi định hướng tư duy học sinh:
Câu hỏi 1: Em hãy cho biết sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch đèn ống dùng
cuộn chấn lưu?
Trang 4Câu hỏi 2: Các bộ phận gồm Stăcte, đèn ống, cuộn chấn lưu có cấu tạo và chức
năng hoạt động như thế nào?
Câu hỏi 3: Tại sao ta lại sử dụng dòng điện xoay chiều để thắp sáng đèn ống? Hướng dẫn giải: Vẽ sơ đồ mạch điện đèn ống (h.1) và sơ đồ cấu tạo Stăcte
(h.2):
K TT
St ăcte
Cu ộn
ch ấn lưu Đèn ống
Ngu ồn điện xoay chiều
C ấu tạo của stăcte
B A
- Cấu tạo và hoạt động của đèn ống, cấu tạo và hoạt động của Stăcte (Xem chi
tiết mục III,trang PL9 phần phụ lục)
- Hoạt động của cuộn chấn lưu:
+ Khi Stăcte đột ngột ngắt điện, trong cuộn cảm L của chấn lưu sinh ra một sức điện động tự cảm có chiều sao cho dòng điện tự cảm mà nó sinh ra cùng chiều với dòng điện của mạch trước lúc ngắt mạch Do Stăcte ngắt đột ngột và cuộn chấn lưu có độ tự cảm L lớn lại mắc nối tiếp với đèn nên điện áp hai đầu bóng đèn tăng lên đột ngột (> 400V) Điện áp cao hai đầu bóng đèn làm phóng điện qua đèn (đèn sáng)
+ Sau khi đèn sáng, hiện tượng tự cảm không còn, làm cho điện áp hai đầu đèn giảm xuống còn khoảng 40 V, Stăcte không hoạt động nữa Dòng điện qua đèn
bị hạn chế bởi cảm kháng của chấn lưu
- Như vậy: Cuộn chấn lưu vừa có tác dụng kích hoạt sự phóng điện trong ống vừa có độ giảm thế đảm bảo hiệu thế làm việc hai đầu đèn (khoảng 40V) thấp hơn hiệu thế đặt vào mạch Nếu thay cuộn chấn lưu bằng điện trở R không đáp ứng được chức năng thứ nhất này
Bài tập 2: Một cuộn dây hình xuyến điện trở R được mắc nối vào mạng điện
thành phố Sau đó người ta cuốn sát lên trên cuộn dây này một cuộn thứ hai cũng đúng như thế và mắc nó vào mạch điện song song với cuộn thứ nhất Hãy cho biết tổng trở sẽ thay đổi như thế nào? giải thích tại sao?
Câu hỏi định hướng tư duy học sinh:
Câu hỏi 1: Tổng trở của cuộn dây sau khi cuốn tăng lên hay giảm đi so với ban
đầu?
Câu hỏi 2: Làm thế nào để có thể kiểm tra được dự đoán? giải thích kết quả
được sau khi kiểm tra?
Hướng dẫn trả lời:
- Dự đoán về sự thay đổi của tổng trở cuộn dây: Điện trở sẽ giảm đi một nửa
Trang 5- Dùng các dụng cụ đo điện xoay chiều (vôn kế, ampe kế), các cuộn dây, nguồn
điện xoay chiều lắp ráp mạch điện như hình (h.3) và (h.4) (chú ý an toàn điện)
Cu ộn dây hình xuyến
(h.3)
A
A
V
(h.4)
Cu ộn dây hình xuyến khi
cu ốn sát thêm cuộn thứ 2
- Tiến hành thí nghiệm, đọc các số chỉ hiển thị trên các dụng cụ đo, suy ra giá trị của tổng trở So sánh các kết quả thu được
- Kết quả đo cho thấy tổng trở không phải giảm đi một nửa như dự đoán đã nêu
Giải thích:
- Khi mắc vào mạch điện xoay chiều, tổng trở cuộn dây là: 2 2 Sau
L Z R
khi cuốn sát thêm cuộn thứ hai với cuộn thứ nhất và mắc cuộn thứ hai song song
với cuộn thứ nhất, thì cuộn thứ hai có vai trò làm tăng tiết diện thẳng cho sợi dây
của cuộn thứ nhất Tức là điện trở R đã giảm đi một nửa Nhưng dạng hình học
và số vòng dây của cuộn dây (gồm hai cuộn) vẫn không thay đổi, nên độ tự cảm
L không đổi dẫn đến cảm kháng ZL của cuộn dây không đổi
Ta có, tổng trở của cuộn dây khi đã được cuốn thêm là: 2
2
2 ' R Z L
- Vậy :
2 ' Z
Z
Bài tập 3: Dùng một bộ tạo âm tần để
tạo hiệu điện thế xoay chiều hình sin
với tần số có thể thay đổi trong khoảng
giới hạn rộng (thường từ 20 Hz đến 15
KHz) Nếu lắp mạch điện theo sơ đồ
như hình (h.5) và tăng tần số dòng điện
trong mạch thì sẽ thấy như sau: Đèn Đ1
lúc đầu sáng, sau đó yếu dần và cuối (h.5)
L C
Đ 2 Đ 1
cùng tắt hẳn Đèn Đ2 lúc đầu không sáng, sau đó bắt đầu sáng và độ sáng của nó tăng dần theo tần số dòng điện Tại sao lại có hiện tượng đó?
Nhận xét: Bài toán chỉ cho biết một dữ kiện là tần số thay đổi tăng dần từ 20Hz
đến 15 Khz nên học sinh chưa thể trả lời ngay được mà phải tìm thêm các dữ kiện khác bằng việc tư duy để phân tích mạch điện đã cho Học sinh phải suy nghĩ để xác định được sẽ vận dụng kiến thức nào để giải thích mô hình đã được đưa ra một cách thoả đáng
Câu hỏi định hướng tư duy:
Câu hỏi 1: Mạch điện đã cho trong bài toán có những đặc điểm gì?
Trang 6Câu hỏi 2: Những đại lượng vật lý nào trong bài này là không đổi và những đại
lượng nào là thay đổi khi ta thay đổi tần số?
Câu hỏi 3: Các kết quả trả lời từ các câu hỏi trên gợi ý cho ta điều gì?
Hướng dẫn trả lời:
- Hiệu điện thế xoay chiều đặt vào hai nhánh của mạch điện có giá trị hiệu dụng được giữ không đổi
- Khi tăng tần số của hiệu điện thế tức là tăng tần số của dòng xoay chiều giữa hai nhánh làm cho dung kháng của tụ điện lúc đầu rất lớn sau đó giảm dần và cảm kháng của cuộn dây lúc đầu rất nhỏ sau đó tăng dần với giá tri rất lớn Kết quả làm cho tổng trở của của mỗi nhánh thay đổi
- Theo định luật ôm suy ra cường độ hiệu dụng của dòng điện qua các nhánh thay đổi dẫn đến hiện tượng nêu trên
Bài 4: Vì sao đôi khi ta mắc một cực của bóng đèn có hiệu điện thế định mức
nhỏ (khoảng dưới 6V) với dây trung hoà (dây nguội trong nhà) còn cực còn lại nối đất mà bóng đèn vẫn sáng?
Nhận xét: Điều kiện cho trong bài toán không những không mách bảo cho học
sinh hướng giải mà còn trái với suy nghĩ thường ngày của họ Căn cứ vào những kiến thức vật lý đã học, học sinh có thể đưa ra những ý kiến đánh giá của mình
là muốn cho đèn sáng thì phải có dòng điện qua đèn, tức là giữa hai cực đèn phải tồn tại một hiệu điện thế Vấn đề là hiệu điện thế đó do đâu mà có, học sinh lại phải tìm hiểu mạng điện dân dụng được mắc theo kiểu gì, khi hiện tượng xảy ra thì các tải tiêu thụ trên các pha như thế nào?
Câu hỏi định hướng tư duy:
Câu hỏi 1: Mạng điện dân dụng được mắc theo kiểu gì? Hãy quan sát thực tế sử
dụng điện năng, các tải tiêu thụ trên các pha có luôn đối xứng không?
Câu hỏi 2: Khi nào điện thế của dây trung hoà có giá trị bằng không? Có khi
nào điện thế của nó khác không?
Hướng dẫn trả lời:
- Mạng điện dân dụng được mắc theo hình sao
- Dây trung hoà không có dòng điện hay nói cách khác là có điện thế bằng không chỉ đúng khi các tải hoàn toàn đối xứng
- Khi các tải khác nhau thì dòng điện tới điểm trung hoà khác không (tuy rất nhỏ) tức là giữa dây trung hoà và đất tồn tại một hiệu điện thế, đủ để thắp sáng bóng đèn công suất thấp
Bài tập 5: Vì sao có trường hợp điện trong nhà tự nhiên tăng thế đột ngột khiến
cho các dụng cụ điện như bóng đèn, quạt điện đang hoạt động có thể bị cháy?
Nhận xét : Dự kiện cho trong bài đã được đơn giản hoá đến mức bài tập là một
hiện tượng vật lý xẩy ra trong quộc sống của các em học sinh Với điều kiện đã cho che dấu hướng giải, che dấu cả dự kiện và ẩn số, học sinh chưa thể trả lời ngay vấn đề đã được đặt ra
Câu hỏi định hướng tư duy
Câu hỏi 1 : Từ thực tế hãy cho biết mạng điện dân dụng mắc theo kiểu gì?
Trang 7Câu hỏi 2 : Hãy đưa ra một sơ đồ mạng điện dân dụng 3 pha mắc theo kiểu sao,
trong đó các tải đơn giản nhất và có chỉ số định mức?
Câu hỏi 3 : Dựa vào các dự kiện khởi đầu về các giá trị định mức của thiết bị
điện và vốn kiến thức hiểu biết về dòng điện 3 pha để đề xuất đưa ra các phương
án có thể xãy ra? Ví dụ :
+ Có một tải nào đó bị nối tắt (bị chập)
+ Có một dây pha nào đó bị đứt
+ Do tải tiêu thụ trên một pha nào đó ngừng hoạt động không tiêu thụ điện
+ Do dây trung hoà bị đứt
+ Do dây trung hoà bị đứt và các tải tiêu thụ trong các pha không đối xứng nhau
Câu hỏi 4: Từ các phương án trên hãy loại trừ, lựa chọn để đưa ra phương án
phù hợp nhất?
Hướng dẫn giải:
- Sơ đồ mạch điện 3 pha mắc theo kiểu sao, trong đó các tải là các bóng đèn dây tóc, giống hệt nhau Các bóng đèn trong mỗi tải mắc song song với nhau (h.6)
- Phương án phù hợp nhất là dây trung hòa bị đứt và các tải không đối xứng (h.7)
(h.6)
dây trung hòa
dây pha 3 dây pha 2
dây pha 1
X
X X X X
X
X
(h.7)
dây trung hòa b ị đứt
dây pha 3 dây pha 2
dây pha 1
X X X X
- Mạng điện dân dụng có: U p 220 v( ), các thiết bị điện dân dụng (bóng đèn, quạt máy…) có hiệu điện thế định mức là U đm 220 v( ) Hiệu điện thế hiệu dụng đặt vào hai đầu dây tải (hiệu điện thế dây) là: U U d 3U p 220 3 (V)
) (
380 V
U d
- Khi dây trung hoà bị đứt và các tải không đối xứng (chỉ còn các bóng ở pha 2
và một bóng ở pha 1 hoạt động được (h.7)): Tải tiêu thụ gồm một đèn ở pha 1 mắc nối tiếp với 3 đèn ở pha 2
+ Tổng trở của 3 đèn trong pha 2 là: , (với R là điện trở của mỗi đèn) Ta
3
2
R
R t có: I R I R t I R I R U d 380 U đ I.R 285 V
3
2 1
+ Vậy, điện áp hiệu dụng đặt vào hai đầu đèn ở pha 1 lúc này là U đ1 285 V Giá trị này lớn hơn giá trị định mức nên nó đột ngột bừng sáng và bị cháy
Trang 8Bài 6: Một máy phát điện xoay chiều có phần ứng quay, khi khởi động máy người ta cho chạy không tải, sau đó đóng mạch điện ngoài để máy chạy có tải Hiện tượng gì sẽ xảy ra sau khi đóng mạch? Vì sao? Khắc phục như thế nào?
Nhận xét: Bài toán yêu cầu học sinh phải xuất phát từ các kiến thức đã biết về
máy phát điện xoay chiều để đưa ra một giả thuyết Sau đó lại phải biết vận dụng linh hoạt kiến thức về lực từ để kiểm tra giả thuyết đặt ra Do đó có tác dụng phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh
Câu hỏi định hướng tư duy
Câu hỏi 1: Nguyên tắc cấu tạo của máy phát điện xoay chiều là gì?
Câu hỏi 2: Khi cho phần ứng quay không tải thì lực cần thiết để làm quay rôto
có giá trị thế nào?
Câu hỏi 3: Khi ta đột ngột đóng mạch ngoài với tải có tổng trở rất nhỏ thì hiện
tượng gì sẽ xảy ra với rôto?
Hướng dẫn trả lời:
Khi khởi động máy không tải, mạch điện phần ứng để hở.Trong cuộn dây phần ứng xuất hiện suất điện động cảm ứng nhưng không có dòng điện Lực làm quay phần ứng chỉ cần để thắng lực ma sát và lực quán tính của rôto khi máy tăng tốc Khi đóng mạch ngoài có dòng điện chạy trong cuộn dây phần ứng, tải có tổng trở càng nhỏ thì dòng điện càng lớn.Từ trường phần cảm tác dụng lực từ lên dòng điện chạy qua cuộn dây phần ứng chống lại chuyển động của nó Sự xuất hiện của lực từ cản này lên rôto một cách đột ngột có thể làm cho các chi tiết máy dễ bị hỏng Để tránh điều đó người ta thường thay đổi điện trở của mạch ngoài ban đầu khá lớn rồi sau đó giảm dần
Bài 7: Vì sao trong các máy biến thế khi hoạt động ta thường nghe thấy phát ra tiếng kêu ù, ù…?
Nhận xét: Điều kiện cho trong bài toán hết sức giản đơn, chỉ là một hiện tượng
thường thấy đối với học sinh Thế nhưng để lý giải được là một yêu cầu khó, đòi hỏi học sinh phải có vốn kiến thức sâu sắc để đưa ra được giả thuyết hợp lý và vận dụng linh hoạt sáng tạo các kiến thức về từ lực, về dao động cơ học, về dòng điện xoay chiều để làm rõ giả thuyết đặt ra Vì vậy mà thông qua giải bài tập này
tư duy sáng tạo của học sinh được phát triển
Câu hỏi định hướng:
Câu hỏi 1: Máy biến thế có nguyên tắc cấu tạo như thế nào?
Câu hỏi 2: Trong kỹ thuật điện, lõi của máy biến thế được chế tạo như thế nào? Câu hỏi 3: Âm thanh có thể được phát ra từ bộ phận nào của máy? Làm thế nào
để kiểm tra được? (chú ý an toàn điện)!
Câu hỏi 4: Tại sao người ta lại phải ép chặt các lá thép kỹ thuật điện trong máy
biến thế lại với nhau?
Hướng dẫn trả lời:
Khi biến thế hoạt động dưới tác dụng của từ trường gây bởi dòng điện xoay chiều qua cuộn dây, các lá thép trở thành các nam châm có từ trường luôn thay đổi, chúng tác dụng với nhau và dao động phát sinh âm thanh
Trang 9Bài 8: Một người do nhầm lẫn đã mắc hai đầu dây cuộn sơ cấp của một máy
biến thế vào hai cực của một ắc quy 12V, máy biến thế đã bị cháy Bình thường máy biến thế vẫn hoạt động tốt với mạng điện có hiệu điện thế hiệu dụng 220V Hãy giải thích vì sao với hiệu điện thế hiệu dụng 220V thì máy biến thế hoạt động tốt, nhưng với hiệu điện thế 12V của ăcquy thì nó lại bị cháy?
Câu hỏi định hướng:
Câu hỏi 1: So sánh tác dụng của dòng điện xoay chiều và tác dụng của dòng
điện một chiều đối với cuộn dây của máy biến thế?
Câu hỏi 2: Dòng điện qua máy biến thế khi mắc máy vào hai cực ắc quy và
trường hợp khi mắc máy vào mạng điện xoay chiều có quan hệ như thế nào?
Hướng dẫn giải:
- Hiệu điện thế 220V là giá trị hiệu dụng của hiệu điện thế xoay chiều, khi đó tác dụng cảm kháng là tương đối lớn nên dòng điện qua máy biến thế có giá trị hiệu dụng là tương đối nhỏ
- Với hiệu điện thế một chiều có giá trị 12V tuy nhỏ nhưng không có tác dụng cảm kháng nên dòng điện qua máy biến thế là rất lớn (do điện trở của cuộn sơ cấp là nhỏ) Kết quả tác dụng nhiệt của dòng điện sẽ làm cháy dây quấn
2.5.3.2 Các bài tập sáng tạo thiết kế xâydựng
Loại bài tập này khi giải đòi hỏi học sinh phải vận dụng các kiến thức, các kinh nghiệm mà mình đã có một cách khéo léo linh hoạt, đòi hỏi tính sáng tạo trong việc đề xuất ra được nhiều phương án thí nghiệm hay hoặc là phương án thí nghiệm có tính khả thi cao Do đó có tác dụng trong việc phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh Học sinh khá và giỏi thường dễ vượt qua trở ngại hơn nhiều đối với học sinh trung bình Song theo chúng tôi bằng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy hợp lý thì vẫn tạo điều kiện cho các học sinh dưới khá giải được các bài tập loại này nên vẫn đảm bảo được việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh
Theo chúng tôi các bài tập yêu cầu thiết kế xây dựng nên có các yêu cầu thiết kế phương án từ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản, dễ kiếm và quen thuộc trong cuộc sống các em học sinh thì sẽ có tác dụng phát triển tư duy sáng tạo rất lớn
Bài tập 9: Dùng một nam châm móng ngựa làm thế nào để xác định được dòng
điện qua một bóng đèn là dòng điện một chiều hay dòng điện xoay chiều?
Câu hỏi định hướng
Câu hỏi 1: Hiện tượng gì sẽ xảy ra khi đặt một đoạn dây mang dòng điện vào
trong một từ trường?
Câu hỏi 2: Chiều của từ lực tác dụng lên dây dẫn mạng dòng điện và chiều của
dòng điện có quan hệ như thế nào?
Câu hỏi 3: Nếu đặt bóng đèn vào trong từ trường, lần lượt cho dòng xoay chiều
rồi một chiều chạy qua, hiện tượng xảy ra như thế nào với dây tóc?
Hướng dẫn giải:
- Với loại bóng đèn có dây tóc dài: Khi đưa nam châm lại gần bóng đèn đang sáng
Trang 10+ Nếu sợi tóc bị nhoè do dao động thì dòng điện qua nó là xoay chiều
+ Nếu sợi tóc đèn vẫn rõ nét thì dòng điện qua nó là một chiều
- Với loại bóng đèn có dây tóc ngắn: Dùng dây dẫn mềm treo đèn lên theo phương thẳng đứng, rồi đưa nam châm lại gần Nếu đèn dao động thì dòng điện qua đèn là xoay chiều, nếu không dao động thì dòng qua đèn là một chiều
Bài tập 10: Chỉ nhờ một vôn kế làm thế nào để xác định được nguồn điện ở phía
nào trong một đường dây dẫn điện gồm hai dây dẫn?
Câu hỏi định hướng
Câu hỏi 1: Dùng một vôn kế mắc vào đường dây tại hai vị trí tương đối xa nhau
(vôn kế được giữ ở cùng một thang đo) Số chỉ khác nhau (tuy là ít) của vôn kế gợi ý cho ta điều gì?
Hướng dẫn giải:
- Trên lý thuyết điện trở được biểu thị bằng một hình chữ nhật, còn nếu chỉ một sợi dây liền không có hình chữ nhật thì học sinh hiểu là không có điện trở Tuy nhiên trên thực tế bất kì một dây nối nào củng có điện trở dù rất nhỏ
- Mắc vôn kế nhạy vào hai vị trí(A; B) và (A’; B’) khác nhau cách nhau khoảng 2km trên đường dây Số chỉ của vôn kế lần lượt là U và U1 Nếu U > U1 nguồn điện ở phía bên trái hai điểm A và B Nếu U < U1 nguồn điện ở phía bên phải hai điểm A và B
Bài 11: Dùng một đồng hồ đo vạn năng chỉ còn thang đo dòng điện còn hoạt động, ba khoá điện và một nguồn xoay chiều tần số f = 50Hz, hiệu thế hiệu dụng
U = 12V lấy ra từ một máy biến thế Làm thế nào để có thể xác định được giá trị của các phần tử trong mạch R, L, C mắc nối tiếp?
Câu hỏi định hướng
Câu hỏi 1: Số chỉ ampe kế cho biết thông tin về giá trị cường độ dòng điện hiệu
dụng Ta cần biết cường độ dòng điện qua các phần tử nào?
Câu hỏi 2: Để biết được dòng điện qua các phần tử ta phải mắc mạch điện theo
sơ đồ nào?
Hướng dẫn trả lời: Mắc mạch điện có
sơ đồ như hình (h.8), trong đó R là
điện trở, L là thuần cảm và C là tụ
điện Điện trở Ampekế và các khoá là
không đáng kể?
- Mở khoá K1 , đóng khoá K2 và K3
ampe kế chỉ I1 Suy ra: ( ) (1)
1
I
U
K 3
K 2
K 1
- Mở khoá K3, đóng khoá K1 và K2ampekế chỉ I2 : .2
I C I
U C
- Mở khoá K1, K2đóng khoá K3 ampe kế chỉ I3: 2 (2)
3
2 2 2
I
U Z r
R L