lý do cải tiến thiết bị thí nghiệm ơ-xtét Tôi là một giáo viên dạy toán song qua dự một số giờ dạy vật lý của các giáo viên trong trờng cũng nh đi dự một số tiết hội giảng huyện trong đ
Trang 1A lý do cải tiến thiết bị thí nghiệm ơ-xtét
Tôi là một giáo viên dạy toán song qua dự một số giờ dạy vật lý của các giáo viên trong trờng cũng nh đi dự một số tiết hội giảng huyện trong đó có dự tiết dạy về “tác dụng từ của dòng điện trong dây dẫn thẳng” tôi thấy nhiều thiết bị thí nghiệm tạo ra dấu hiệu xác định tác dụng từ của dòng điện không rõ ràng Nguyên nhân là do lực từ của dòng điện sinh ra rất yếu nếu dòng điện chỉ một vài Amfe, thứ đến là các nam châm thử có
độ nhạy kém Để khắc phục đợc hiện tợng trên giáo viên thờng cho học sinh lấy nguồn điện là pin ( có điện trở trong lớn) để làm thí nghiệm và h-ớng dẫn các em cắm trực tiếp thiết bị thí nghiệm vào nguồn điện không qua phụ tải để có dòng điện hàng chục Amfe qua đoạn dây tạo ra lực từ lớn hơn dễ dàng quan sát hiện tợng, tuy nhiên nếu các em cắm trong thời gian vài phút có thể làm cho pin nóng lên và có thể hỏng nguồn điện Thí nghiệm nh trên chỉ cho học sinh thấy đợc là khi có dòng điện thì có từ tr-ờng sinh ra còn cha cho học sinh thấy đợc sự phụ thuộc của lực từ đợc sinh
ra với cờng độ của dòng điện bằng cách điều chỉnh biến trở (Bài 22: hình
vẽ 22.1 trang 61 SGK vật lý 9) Từ các vấn đề đã nêu tôi thiết nghĩ cần cải tiến thiết bị thí nghiệm về tác dụng từ của dòng điện trong dây dẫn thẳng ( thí nghiệm Ơ-xtét) theo hớng chỉ cần dòng điện không lớn đợc mắc qua các phụ tải, có thể điều chỉnh đợc cờng độ dòng điện, sử dụng đợc mọi nguồn điện một chiều, tạo ra đợc lực từ lớn để mọi nam châm có độ nhạy
nh thế nào đều có thể dễ dàng quan sát và thiết bị không mất đi tính s phạm đó là “dòng điện đi trong dây dẫn thẳng” Đó là lý do tôi thực hiện việc cải tiến lại thiết bị thí nghiệm Ơ-xét cụ thể nh sau:
B: Phơng án cải tiến
Trang 21) Về thiết kế
- Với thiết bị thí nghiệm Ơ-xtét do Bộ giáo dục thiết kế chỉ có một
đoạn dây dẫn (AB) đợc đấu trên hai trụ đỡ, hai trụ đỡ đợc bắt chặt trên một giá nhựa, trên giá nhựa có hai chốt cắm điện nối thông với đoạn dây phía trên khi cắm nguồn điện vào hai chốt trên thì trong đoạn dây có dòng
điện
- Với thiết bị thí nghiệm Ơ-xtét cải tiên đợc thiết kế đó là một khung dây với nhiều vòng dây hình chữ nhật với 3 cạnh đợc dấu kín và cách từ tốt chỉ còn một cạnh ( coi là một đoạn dây dẫn AB ) đợc hở ra cho học sinh quan sát và làm các thí nghiệm
2) Cơ sở khoa học:
- Đối với thiết bị thí nghiệm của Bộ giáo dục thiết kế từ trờng đợc sinh ra do một dòng điện đi qua đoạn AB (nh ảnh Ơ-xtét thí nghiệm)
- Đối với thiết bị thí nghiệm do tôi cải tiến thì từ trờng đợc sinh ra
là cộng hởng của các từ trờng đi trong khung dây dẫn qua đoạn AB do đó chỉ cần dòng điện với chỉ số I= x (A) chạy trong khung dây thì từ trờng
đ-ợc sinh ra trong khung dây qua đoạn AB tơng đơng từ trờng do dòng điện n.x (A) chạy qua đoạn AB nh với thiết bị do bộ thiết kế (nếu khung dây có
n vòng)
Trong hai thiết kế vừa nêu từ trờng do một đoạn dây dẫn AB sinh ra
Trang 3khi có dòng điện chạy qua hay từ trờng do nhiều dây dẫn thẳng sinh ra trên đoạn AB (với cùng một chiều dòng điện, cùng một cờng độ dòng
điện) là không khác nhau về bản chất vì các từ trờng cộng hởng với nhau tạo ra từ trờng duy nhất tại một điểm xung quanh đoạn khung dây AB
3, Cơ sở thực tiễn:
Thiết bị thí nghiệm do Bộ giáo dục thiết kế để dễ dàng quan sát cần
có các nam châm tơng đối nhạy và dòng điện lớn đi qua đoạn dây vậy ngoài nguồn điện là pin, nếu sử dụng nguồn điện khác có điện trở trong nhỏ thì cần phải có phụ tải cho dòng điện lớn đi qua (nh bóng đèn có hiệu
điện thế thấp nhng công suất lớn ) và nguồn điện phải có khả năng cho dòng điện hàng chục Amfe đi qua, Nếu không sẽ dễ bị cháy hoặc bị ngắt
do atomat gây khó khăn cho quá trình làm thí nghiệm Thiết bị này nếu có chỉnh đợc cờng độ dòng điện để quan sát sự phụ thuộc của lực từ đợc sinh
ra bởi cờng độ dòng điện là rất khó khăn
Thiết bị thí nghiệm Ơ-xtét cải tiến sẽ khắc phục đợc mọi yếu điểm trên: Một là dễ dàng sử dụng với mọi nguồn điện một chiều, không cần nguồn điện tạo ra cờng độ dòng điện lớn mà vẫn tạo ra lực từ trờng mạnh tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình quan sát thí nghiệm Hai là Nếu
điều chỉnh cờng độ dòng điện là ∆k (A) trong đoạn khung dây AB thì lực
từ đợc sinh ra sẽ tăng lên n ∆k lần so với khi cha điều chỉnh (khung dây
có n vòng)vì vậy khi quan sát sự phụ thuộc của lực từ đợc sinh ra vào cờng
độ của dòng điện đi qua đoạn dây dẫn AB sẽ rõ ràng và chính xác hơn, tính s phạm của thiết bị cải tiến càng đợc nâng cao Ba là Nếu thiết bị này
đợc dựng đứng lên và đa mạt sắt rắc trên kính hay tờ giấy ta sẽ dễ dàng quan sát đợc từ phổ của từ trờng do dòng điện sinh ra đó là các cung tròn
đồng tâm sắp xếp theo một chiều xác định
C kết quả vận dụng trong quá trình giảng dạy
-Trong quá trình thực nghiệm cũng nh khi áp dụng trong giảng dạy
Trang 4chỉ với dòng điện 0.1 Amfe chạy trong khung dây là ta đã quan sát rất rõ hiện tợng xảy ra ( Ta để kim nam châm song song với đoạn dây, khi có dòng điện kim sẽ bị lệch đi một góc lớn hay nhỏ phụ thuộc vào lực từ đợc sinh ra) Tiếp tục ta điều chỉnh biến trở hay tăng hiệu điện thế đặt vào hai
đầu khung dây ( Một bóng đèn đợc mắc nối tiếp vào mạch điện) sẽ sáng hơn, Amfe kế tăng chỉ số; đồng thời quan sát nam châm sẽ lệch đi một góc lớn hơn chứng tỏ từ trờng do dòng điện khi tăng cờng độ dòng điện lên cũng lớn hơn Tóm lại thí nghiệm cải tiến đáp ứng đợc tốt hơn những yêu cầu đặt ra trong quá trình làm thí nghiệm Tăng hiệu quả về mặt s phạm của thí nghiệm Thí nghiệm thực hiện đợc với mọi nguồn điện một chiều có trong phòng thí nghiệm, đảm bảo an toàn tuyệt đối kể cả các em làm thí nghiệm trong thời gian dài