BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT DỰ ÁN : “BỘ HÀN NHIỆT MINI TỰ CHẾ ỨNG DỤNG MẠCH ĐIỆN MÁY BIẾN THẾ VÀ ĐỊNH LUẬT JUN- LEN XƠ”

PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KRÔNGPATRƯỜNG THCS NGUYỄN TRÃI BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT DỰ ÁN : “BỘ HÀN NHIỆT MINI TỰ CHẾ ỨNG DỤNG MẠCH ĐIỆN MÁY BIẾN THẾ VÀ ĐỊNH LUẬT JUN- LEN XƠ”

PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KRÔNGPA

TRƯỜNG THCS NGUYỄN TRÃI

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT

DỰ ÁN :

“BỘ HÀN NHIỆT MINI TỰ CHẾ ỨNG DỤNG MẠCH ĐIỆN MÁY BIẾN THẾ VÀ ĐỊNH LUẬT JUN- LEN XƠ”

Lĩnh vực : Năng lượng: Vật lý Học sinh thực hiện: Phạm Thị Ngát Ksor H’ KLing Trần Như Minh Sang

GV hướng dẫn: Nguyễn Thanh Tiệm

Chư RCăm, 2018

Năm học: 2018 – 2019

MỤC LỤC

1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích yêu cầu 1.3 Đối tượng và phương pháp nguyên cứu

5-6

6 Phần 2 Tổng quan về thiết bị nghiên cứu

2.1 Dây đồng và lõi sắt ( hay thép ) dùng làm máy biến thế

2.2 Dây đồng hợp lim niken-crom

6-7

7 Phần 3 Nội dung và phương pháp

3.1.Cơ sở lý thuyết và thực tiễn 3.2.Nêu giả thuyết hay vấn đề 3.3.Dự kiến kết quả

3.4 Các ứng dụng của nghiên cứu 3.5 Phương pháp và thiết bị thí nghiệm 3.6 Trình tự tiến hành làm

3.7 Dữ liệu và kết quả

7-10

4.1.Dữ liều thu được 4.2 Xử lý dữ liệu 4.3 Phân tích dữ liệu

11

5.1 Phần quan trọng 5.2.So sánh với lý thuyết, kết quả nghiên cứu đã được công bố, quan niệm đang tồn tại, kết quả mong đợi

5.3.Các lỗi, hạn chế có thể của nghiên cứu

11-12

DANH MỤC CÁC HÌNH

1 Hình 1- vật liệu và thiết bị dùng để chế tạo bộ hàn 6

6 Hình 6- máy hàn đã chế tạo xong và đang hoạt động 10

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành dự án nghiên cứu khoa học kĩ thuật này chúng em đã nhận được

sự hướng dẫn, giảng dạy, góp ý, giúp đỡ của quý thầy cô, bạn bè và gia đình Chúng em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

- Ba mẹ đã động viên, hỗ trợ về tinh thần, vật chất.

- Các Thầy cô bộ môn Toán, Lý, Kĩ thuật công nghiệp trường THCS Nguyễn Trãi

- Thầy Nguyễn Thanh Tiệm đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện dự án

- Ban giám hiệu trường THCS Nguyễn Trãi đã tạo điều kiện về kinh phí và thời gian để chúng em có thể thực hiện dự án

- Các cấp quản lí giáo dục đã tạo sân chơi lành mạnh mà ở đó chúng em vừa có thể học hỏi kinh nghiệm vừa có điều kiện để thể hiện kiến thức của bản thân áp dụng vào thực tiễn cuộc sống

Tuy nhóm đã hết sức cố gắng để nghiên cứu và hoàn thành sản phẩm, nhưng

vì trình độ hiểu biết và năng lực có hạn, các dụng cụ thiết bị còn hạn chế; Nên không tránh khỏi một số sai sót và hạn chế nhất định mong bạn đọc thông cảm và tham gia góp ý để sản phẩm được hoàn thiện hơn Xin chân thành cảm ơn!

Ngày 14 tháng 10 năm 2018

Người thực hiện

Nguyễn Thị Ngát Ksor H’ Kling Trần Như Minh Sang

Phần 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

- Hưởng ứng cuộc thi nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho lứa tuổi học

sinh cũng là một cách để rèn luyện bản thân đồng thời củng cố và vận dụng những

kiến thức đã học vào cuộc sống

- Trước thực tế, cần sửa chữa các thiết bị điện thực hành đã hư hỏng, cần hàn các mạch điện khi thực hành môn công nghệ và môn vật lý, cần hàn sửa chữa một

số thiết bị điện dân dụng cơ bản ở nhà.Giáo dục sự đam mê nghiên cứu ứng dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn để kiểm chứng và củng cố khắc sâu kiến thức

đã học, nên nhóm đã quyết định chọn đề tài “BỘ MÁY HÀN NHIỆT MINI TỰ CHẾ- ỨNG DỤNG MẠCH ĐIỆN MÁY BIẾN THẾ VÀ ĐỊNH LUẬT JUN-LEN XƠ ”

1.2 Mục đích yêu cầu

1.2.1 Mục đích:

- Hưởng ứng phong trào thi nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho lứa tuổi học sinh được tổ chức hàng năm nhằm khuyến khích tư duy sáng tạo của học sinh đồng thời giúp chúng em trau dồi kiến thức, khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu khoa học, biết vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn

- Bước đầu tập cho học sinh làm quen với sáng tạo và ứng dụng khoa học, vận dụng kiến thức vật lý và kĩ thuật vào thực tiễn Tập nghiên cứu khoa học kĩ thuật vận dụng những điều đã học vào cuộc sống, góp phần nâng cao năng suất lao động, chất lượng cuộc sống

- Rèn luyện cho chúng em tính năng động, sáng tạo, tự tin, hội nhập và giao lưu văn hóa

1.2.2.Yêu cầu:

- Nắm được quy trình làm ra bộ máy hàn nhiệt mini- ứng dụng mạch điện máy biến thế và định luật Jun-Len Xơ trong vật lý 9

- Chế tạo được bộ máy hàn nhiệt mini- ứng dụng mạch điện máy biến thế và định luật Jun-Len Xơ để sửa chữa các thiết bị điện thực hành đã hư hỏng, cần hàn các mạch điện khi thực hành môn công nghệ và môn vật lý, cần hàn sửa chữa một

số thiết bị điện dân dụng cơ bản ở nhà

1.3 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu:

- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến thế.

- Mạch điện của máy biến thế.

- Nguyên tắc tỏa nhiệt và dẫn nhiệt của kim loại.

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích, nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp đo lường, tính toán

- Phương pháp thực nghiệm và thí nghiệm

1.3.3 Địa điểm nghiên cứu

- Phòng thiết bị nhà trường.

- Tại nhà các bạn trong nhóm

1.3.4 Số lượng nghiên cứu

- Một máy hàn nhiệt mini tự chế

- Một máy biến thế tự chế

1.3.5 Thời gian nghiên cứu

- T ừ tháng 15/09/2018 đến ngày 14/10/2018.

Phần 2.TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU

2.1 Dây đồng và lõi sắt (hay thép) dùng làm máy biến thế

Hình 1- vật liệu và thiết bị dùng để chế tạo bộ hàn

- Vật liệu quan trọng trước tiên trong ngành chế tạo biến áp là tôn lá silic ( hay còn gọi là thép lá kỹ thuật điện) Trong nhiều năm trước đây lõi thép máy biến áp dùng chủ yếu là tôn cán nóng dày 0,5mm và 0,35 mm Chất lượng loại tôn này tuy đã được cải tiến nhưng nói chung suất tổn hao vẫn cao Hiện nay chủ yếu

sử dụng tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và

có tính dẫn từ định hướng Do đó xuất tổn hao giảm nhỏ đến 22,5 lần so với tôn cán nóng Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian Dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm trong lõi thép Cũng từ đó mà giảm được tổn hao trong máy, giảm được trọng lượng và kích thước máy

-Vật liệu quan trọng thứ hai của máy biến áp là kim loại làm dây quấn

Trong nhiều năm đồng vẫn là kim loại duy nhất dùng để chế tạo dây quấn mà

không có thay đổi gì Vì đồng có điện trở suất nhỏ ( ), dẫn điện tốt, dễ gia công ( hàn, quấn), bảo đảm độ bền cơ, điện,… tốt

-Đồng là vật liệu dẫn điện quan trọng nhất vì nó dẫn điện chỉ kém bạc, mà lại

dễ kiếm hơn bạc rất nhiều Điện trở suất của đồng nhỏ Độ bền kéo của đồng khá tốt, bằng 300 – 400 N/mm2 (đồng cứng) và 180 — 220 N/mm2 (đồng mềm) Dây đồng chịu được ảnh hưởng tác động của môi trường Đồng được cán và kéo thành sợi, gọi là đồng cứng, được dùng làm dây dẫn trần Dây đồng cứng sau khi tôi mềm, dùng làm dây bọc Đồng cũng là vật liệu quí Ngoài ứng dụng làm dây dẫn, đồng còn là vật liệu dùng để tạo nhiều chi tiết máy quan trọng của thiết bị điện, các máy móc và trang bị công nghiệp cũng như quốc phòng Vì thế, việc sử dụng đồng làm dây dẫn cần hết sức tiết kiệm Dây dẫn đồng đa phần được sử dụng trong dân dụng, trong các thiết bị điện, các hộ gia đình

2.2 Dây sợi đốt hợp kim niken - crom

-Hợp kim niken - crom (65 - 80% niken, 15 - 30% crom), có thể thêm silic, nhôm và các nguyên tố khác Có cấu trúc ostenit; có tính ổn định nhiệt cao và điện trở suất cao ( ), nhiệt độ làm việc có thể đạt tới 1.000 - 1.350 độ C; tính chống oxi hoá cao, độ dẻo tương đối tốt

- Hợp kim niken – crom thường được dùng để chế tạo các phần tử đốt nóng (dây nung điện trở) ở các lò điện và thiết bị. 

Phần 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

3.1 Cơ sở lý thuyết và thực tiễn

- Nguyên lý và cơ chế máy hàn nhiệt kim loại: Tác dụng nhiệt của dòng điện khi đi qua máy hàn làm nóng chảy kim loại, sau khi nguội kim loại kết dính với nhau tạo mối hàn

- Hiện nay máy hàn nhiệt với dây hàn là thiếc hay chì, được dùng để hàn các thiết bị linh kiện điện tử, nối dây dẫn điện,…

3.2 Nêu giả thuyết hay vấn đề

- Dùng dây hợp kim có điện trở lớn như niken - crom ( tương tự như dây may so) làm sợi đốt, để chế tạo máy hàn nhiệt

- Cho dòng điện đi qua dưới tác dụng nhiệt của dòng điện tuân theo định luật Jun-Len Xơ ( Q=I2.R.t), nhiệt lượng tỏa ra làm nóng chảy kim loại ( Sơi hàn thiếc)

để hàn các dây dẫn điện và linh kiện điện tử lại với nhau

- Dùng dây đồng và lõi thép kỹ thuật quấn máy biến thế có đầu vào U1=220

V, n1=2750 vòng, đầu ra U2=12V, n2=150 vòng ( theo công thức của máy biến thế

) để cung cấp nguồn điện cho máy hàn hoạt động

3.3 Dự kiến kết quả

- Máy biến thế đã biến hiệu điện thế đầu vào U1=220V thành đầu ra U2= 12

V, làm nguồn điện cung cấp cho máy hàn nhiệt hoạt động

- Máy hàn nhiệt sau khi chế tạo xong có công suất khoảng p=25w, có nhiệt

độ khoảng trên 250 độ C, làm nóng chảy dây hàn thiếc ( có nhiệt độ nóng chảy khoảng 190 độ C) để hàn các dây dẫn điện và linh kiện điện tử

3.4 Các ứng dụng của nghiên cứu

-Bộ máy hàn đã ứng dụng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến thế

và mạch điện của máy biến thế, ứng dụng định luật Jun –Len Xơ ( tính nhiệt lượng tỏa ra của dây dẫn khi có dòng điện chạy qua ) của môn học vật lý 9

3.5 Phương pháp và Thiết bị thí nghiệm

3.5.1 Mô tả các phương pháp khoa học được sử dụng trong nghiên cứu:

- Phương pháp thí nghiệm chứng minh các thiết bị chế tạo

- Phương pháp thống kê đo lường; đo tính hiệu điện thế, cường độ dòng điện, điện, điện trở, công suất và nhiệt độ của sợi đốt

3.4.2 Chỉ rõ các biến, đối tượng, vật liệu, dụng cụ trong thực nghiệm:

- Hiệu điện thế đầu ra của máy biến thế thay đổi khi số vòng quẩn cuộn thứ cấp thay đổi

- Nhiệt lượng máy hàn tỏa ra tuân theo định luật Jun- Len Xơ ( Q= I2 R.t)

- Công suất của máy hàn thay đổi khi dùng hiệu điện thế nguồn thay đổi, hay thay đổi dây sợi đốt ( vì điện trở R thay đổi )

3.6 Trình tự tiến hành làm

- Chế tạo máy máy biến thế: Dùng dây đồng quấn quanh lõi thép kỹ thuật tạo thành hai cuộn dây của máy biến thế Cuộn sơ cấp số vòng n1=2750 vòng, cuộn thứ cấp có số vòng n2= 150 vòng Mắc máy biến thế đầu vào U1= 220 V, dùng vôn kế kiểm tra đầu ra U2= 12 V Dùng đẩu ra U=12V làm nguồn điện cung cấp cho máy hàn

Hình 2- vật liệu chế tạo máy biến thế

Hình 3- máy biến chế tạo xong.

-Chế tạo máy hàn: Dùng sợi dây hợp kim niken - crom quấn quanh thanh dẫn nhiệt đồng, dùng dây dẫn điện để mắc mạch điện từ nguồn điện máy biến thế đi vào sợi đốt để tạo bộ máy hàn

Hình 4- vật liệu chế tạo máy biến thế

Hình 5- máy hàn đã chế tạo xong 3.7 Dữ liệu và kết luận

- Máy biến thế đã biến hiệu điện thế đầu vào U 1=220V thành đầu ra U2= 12

V, làm nguồn điện cung cấp cho máy hàn nhiệt

- Máy hàn nhiệt sau khi chế tạo xong có công suất khoảng p=25w, có nhiệt

độ khoảng trên 250 độ C, làm nóng chảy dây hàn thiếc ( có nhiệt độ nóng chảy khoảng 190 độ C) để hàn các dây dẫn điện và linh kiện điện tử

Hình 6- máy hàn đã chế tạo xong và đang hoạt động

Phần 4 KẾT QUẢ

4.1 Dữ liệu thu được

- Máy biến thế đã biến hiệu điện thế đầu vào U 1=220V thành đầu ra U2= 12

V, làm nguồn điện cung cấp cho máy hàn nhiệt

- Máy hàn nhiệt sau khi chế tạo xong có công suất khoảng p=25w, có nhiệt

độ khảng trên 250 độ C, làm nóng chảy dây hàn thiếc ( có nhiệt độ nóng chảy khoảng 190 độ C) để hàn các dây dẫn điện và linh kiện điện tử

4.2 Xử lý dữ liệu

- Đo hiệu điện thế đầu ra bằng vôn kế

- Đo cường độ dòng điện bằng am pe kế

- Đo nhiệt độ máy hàn bằng nhiệt kế

4.3 Phân tích dữ liệu

- Máy biến thế đã biến hiệu điện thế đầu vào U1=220V thành đầu ra U2= 12

V, đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định và lâu dài cho máy hàn nhiệt

- Máy hàn nhiệt có công suất khoảng p=25w, có nhiệt độ khảng trên 250 độ

C, làm nóng chảy dây hàn thiếc ( có nhiệt độ nóng chảy khoảng 190 độ C) đáp ứng yêu cầu hàn các dây dẫn điện và linh kiện điện tử

Phần 5 THẢO LUẬN

5.1 Phần quan trọng

- Hệ thống đã hoạt động bình thường theo dự định

- Hệ thống có thể dùng để sửa chữa các thiết bị điện thực hành đã hư hỏng, cần hàn các mạch điện khi thực hành môn công nghệ và môn vật lý, cần hàn sửa chữa một số thiết bị điện dân dụng cơ bản ở nhà

- Hệ thống đã áp dụng được các kiến thức vật lý về mạch điện của máy biến thế và định luật Jun-Len xơ trong vật lý 9

- Hệ thống đã đưa ra được giải pháp thay thế và giải pháp công nghệ để vận dụng được kiến thức đã học vào thực tiễn

- Giải pháp đã kích thích được sự sáng tạo, vận dụng và kiểm nghiệm được

lý thuyết đã học vào thực tiễn

5.2 So sánh với lý thuyết, kết quả nghiên cứu đã được công bố, quan niệm đang tồn tại, kết quả mong đợi

- Kết quả nghiên cứu phù hợp với lý thuyết đã học về mạch điện của máy biến thế và định luật Jun-Len xơ trong vật lý 9

- Hệ thống còn có công suất còn hạn chế, chưa điều chỉnh được lượng nhiệt tỏa ra

5.3 Các lỗi, hạn chế có thể của nghiên cứu

- Cần chú ý đến sự an toàn cách điện của máy biến thế vì hiệu điện thế đầu vào cao

- Nhiệt độ của máy hàn cao có thể gây cháy, bỏng trong khi sử dụng

- Cần nghiên cứu điều chỉnh được công suất và nhiệt lượng tỏa ra

Phần 6 KẾT LUẬN

- Đề tài đáp ứng được mục đích yêu cầu của nghiên cứu.

- Đề tài có tính khả thi khi ứng dụng vào thực tiễn

- Cần nghiên cứu phát huy ưu điểm, khắc phục tồn tại để đề tài có tính ứng dụng tốt hơn

Tài liệu tham khảo :

- Sách GK vật lý 6, SGK vật lý 9

- Tài liệu trên Internet về các vật liệu dùng làm máy biến thế và dây sợi đốt