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”

PHỊNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KRƠNGPA 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 -1- MỤC LỤC STT Nội dung Trang bìa Mục lục Danh mục hình Lời cảm ơn Phần Giới thiệu 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích yêu cầu 1.3 Đối tượng phương pháp nguyên cứu Phần Tổng quan thiết bị nghiên cứu 2.1 Dây đồng lõi sắt ( hay thép ) dùng làm máy biến 2.2 Dây đồng hợp lim niken-crom Trang 5-6 Phần Nội dung phương pháp 7-10 6-7 3.1.Cơ sở lý thuyết thực tiễn 3.2.Nêu giả thuyết hay vấn đề 3.3.Dự kiến kết 3.4 Các ứng dụng nghiên cứu 3.5 Phương pháp thiết bị thí nghiệm 3.6 Trình tự tiến hành làm 3.7 Dữ liệu kết 10 Phần 4.Kết 4.1.Dữ liều thu 4.2 Xử lý liệu 4.3 Phân tích liệu Phần Thảo luận 5.1 Phần quan trọng 5.2.So sánh với lý thuyết, kết nghiên cứu công bố, quan niệm tồn tại, kết mong đợi 5.3.Các lỗi, hạn chế nghiên cứu Phần Kết luận -2- 11 11-12 12 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Nội dung Hình 1- vật liệu thiết bị dùng để chế tạo hàn Trang Hình 2- vật liệu chế tạo máy biến Hình 3- máy biến chế tạo xong Hình 4- vật liệu chế tạo máy hàn Hình 5- máy hàn chế tạo xong 10 Hình 6- máy hàn chế tạo xong hoạt động 10 LỜI CẢM ƠN -3- Để hoàn thành dự án nghiên cứu khoa học kĩ thuật chúng em nhận hướng dẫn, giảng dạy, góp ý, giúp đỡ q thầy cơ, bạn bè gia đình Chúng em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến: - Ba mẹ động viên, hỗ trợ tinh thần, vật chất - Các Thầy mơn Tốn, Lý, Kĩ thuật cơng nghiệp trường THCS Nguyễn Trãi - Thầy Nguyễn Thanh Tiệm tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em suốt trình thực dự án - Ban giám hiệu trường THCS Nguyễn Trãi tạo điều kiện kinh phí thời gian để chúng em thực dự án - Các cấp quản lí giáo dục tạo sân chơi lành mạnh mà chúng em vừa học hỏi kinh nghiệm vừa có điều kiện để thể kiến thức thân áp dụng vào thực tiễn sống Tuy nhóm cố gắng để nghiên cứu hoàn thành sản phẩm, trình độ hiểu biết lực có hạn, dụng cụ thiết bị cịn hạn chế; Nên khơng tránh khỏi số sai sót hạn chế định mong bạn đọc thông cảm tham gia góp ý để sản phẩm hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Ngày 14 tháng 10 năm 2018 Người thực Nguyễn Thị Ngát Ksor H’ Kling Trần Như Minh Sang Phần GIỚI THIỆU -4- 1.1 Đặt vấn đề - Hưởng ứng thi nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho lứa tuổi học sinh cách để rèn luyện thân đồng thời củng cố vận dụng kiến thức học vào sống - Trước thực tế, cần sửa chữa thiết bị điện thực hành hư hỏng, cần hàn mạch điện thực hành môn công nghệ môn vật lý, cần hàn sửa chữa số thiết bị điện dân dụng nhà.Giáo dục đam mê nghiên cứu ứng dụng kiến thức học vào thực tiễn để kiểm chứng củng cố khắc sâu kiến thức học, nên nhóm định chọn đề tài “BỘ MÁY HÀN NHIỆT MINI TỰ CHẾ- ỨNG DỤNG MẠCH ĐIỆN MÁY BIẾN THẾ VÀ ĐỊNH LUẬT JUNLEN 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 tổ chức hàng năm nhằm khuyến khích tư sáng tạo 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 học vào thực tiễn - Bước đầu tập cho học sinh làm quen với sáng tạo ứng dụng khoa học, vận dụng kiến thức vật lý kĩ thuật vào thực tiễn Tập nghiên cứu khoa học kĩ thuật vận dụng điều học vào sống, góp phần nâng cao suất lao động, chất lượng sống - Rèn luyện cho chúng em tính động, sáng tạo, tự tin, hội nhập giao lưu văn hóa 1.2.2.u cầu: - Nắm quy trình làm máy hàn nhiệt mini- ứng dụng mạch điện máy biến định luật Jun-Len Xơ vật lý - Chế tạo máy hàn nhiệt mini- ứng dụng mạch điện máy biến định luật Jun-Len Xơ để sửa chữa thiết bị điện thực hành hư hỏng, cần hàn mạch điện thực hành môn công nghệ môn vật lý, cần hàn sửa chữa số thiết bị điện dân dụng nhà 1.3 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu: - Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy biến - Mạch điện máy biến - Nguyên tắc tỏa nhiệt dẫn nhiệt kim loại 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích, nghiên cứu lý thuyết - Phương pháp đo lường, tính tốn - Phương pháp thực nghiệm thí nghiệm 1.3.3 Địa điểm nghiên cứu -5- - Phòng thiết bị nhà trường - Tại nhà bạn nhóm 1.3.4 Số lượng nghiên cứu - Một máy hàn nhiệt mini tự chế - Một máy biến tự chế 1.3.5 Thời gian nghiên cứu - Từ tháng 15/09/2018 đến ngày 14/10/2018 Phần 2.TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 2.1 Dây đồng lõi sắt (hay thép) dùng làm máy biến Hình 1- vật liệu thiết bị dùng để chế tạo hàn - Vật liệu quan trọng trước tiên ngành chế tạo biến áp tôn silic ( hay gọi thép kỹ thuật điện) Trong nhiều năm trước lõi thép máy biến áp dùng chủ yếu tơn cán nóng dày 0,5mm 0,35 mm Chất lượng loại tôn cải tiến nói chung suất tổn hao cao Hiện chủ yếu sử dụng tôn cán lạnh loại tơn có vị trí xếp tinh thể gần khơng đổi có tính dẫn từ định hướng Do xuất tổn hao giảm nhỏ đến 22,5 lần so với tơn cán nóng Độ từ thẩm thay đổi theo thời gian Dùng tơn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm lõi thép Cũng từ mà giảm tổn hao máy, giảm trọng lượng kích thước máy -Vật liệu quan trọng thứ hai máy biến áp kim loại làm dây quấn -6- Trong nhiều năm đồng kim loại dùng để chế tạo dây quấn mà khơng có thay đổi Vì đồng có điện trở suất nhỏ ( ), dẫn điện tốt, dễ gia công ( hàn, quấn), bảo đảm độ bền cơ, điện,… tốt -Đồng vật liệu dẫn điện quan trọng dẫn điện bạc, mà lại dễ kiếm bạc nhiều Điện trở suất đồng nhỏ Độ bền kéo đồng tốt, 300 – 400 N/mm2 (đồng cứng) 180 — 220 N/mm2 (đồng mềm) Dây đồng chịu ảnh hưởng tác động môi trường Đồng cán kéo thành sợi, gọi đồng cứng, dùng làm dây dẫn trần Dây đồng cứng sau mềm, dùng làm dây bọc Đồng vật liệu q Ngồi ứng dụng làm dây dẫn, đồng vật liệu dùng để tạo nhiều chi tiết máy quan trọng thiết bị điện, máy móc trang bị cơng nghiệp quốc phịng Vì thế, việc sử dụng đồng làm dây dẫn cần tiết kiệm Dây dẫn đồng đa phần sử dụng dân dụng, thiết bị điện, hộ gia đình 2.2 Dây sợi đốt hợp kim niken - crom -Hợp kim niken - crom (65 - 80% niken, 15 - 30% crom), thêm silic, nhơm ngun tố khác Có cấu trúc ostenit; có tính ổn định nhiệt cao điện trở suất cao ( ), nhiệt độ làm việc đạt tới 1.000 - 1.350 độ C; tính chống oxi hoá cao, độ dẻo tương đối tốt - Hợp kim niken – crom thường dùng để chế tạo phần tử đốt nóng (dây nung điện trở) lò điện thiết bị.  Phần PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 3.1 Cơ sở lý thuyết thực tiễn - Nguyên lý chế máy hàn nhiệt kim loại: Tác dụng nhiệt dòng điện qua máy hàn làm nóng chảy kim loại, sau nguội kim loại kết dính với tạo mối hàn - Hiện máy hàn nhiệt với dây hàn thiếc hay chì, dùng để hàn 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 niken - crom ( tương tự dây may so) làm sợi đốt, để chế tạo máy hàn nhiệt - Cho dòng điện qua tác dụng nhiệt dòng điện tuân theo định luật Jun-Len Xơ ( Q=I2.R.t), nhiệt lượng tỏa làm nóng chảy kim loại ( Sơi hàn thiếc) để hàn dây dẫn điện linh kiện điện tử lại với -7- - Dùng dây đồng lõi thép kỹ thuật quấn máy biến có đầu vào U1=220 V, n1=2750 vòng, đầu U2=12V, n2=150 vòng ( theo công thức máy biến ) để cung cấp nguồn điện cho máy hàn hoạt động 3.3 Dự kiến kết - Máy biến biến hiệu điện đầu vào U1=220V thành đầu U2= 12 V, làm nguồn điện cung cấp cho máy hàn nhiệt hoạt động - Máy hàn nhiệt sau chế tạo xong có cơng suất khoảng p=25w, có nhiệt độ khoảng 250 độ C, làm nóng chảy dây hàn thiếc ( có nhiệt độ nóng chảy khoảng 190 độ C) để hàn dây dẫn điện linh kiện điện tử 3.4 Các ứng dụng nghiên cứu -Bộ máy hàn ứng dụng cấu tạo nguyên lý hoạt động máy biến mạch điện máy biến thế, ứng dụng định luật Jun –Len Xơ ( tính nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dịng điện chạy qua ) mơn học vật lý 3.5 Phương pháp Thiết bị thí nghiệm 3.5.1 Mô tả phương pháp khoa học sử dụng nghiên cứu: - Phương pháp thí nghiệm chứng minh thiết bị chế tạo - Phương pháp thống kê đo lường; đo tính hiệu điện thế, cường độ dịng điện, điện, điện trở, cơng suất nhiệt độ sợi đốt 3.4.2 Chỉ rõ biến, đối tượng, vật liệu, dụng cụ thực nghiệm: - Hiệu điện đầu máy biến thay đổi số vòng quẩn cuộn thứ cấp thay đổi - Nhiệt lượng máy hàn tỏa tuân theo định luật Jun- Len Xơ ( Q= I2 R.t) - Công suất máy hàn thay đổi dùng hiệu điện nguồn thay đổi, hay thay đổi dây sợi đốt ( 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 máy biến Cuộn sơ cấp số vịng n1=2750 vịng, cuộn thứ cấp có số vịng n2= 150 vòng Mắc máy biến đầu vào U1= 220 V, dùng vôn kế kiểm tra đầu U2= 12 V Dùng đẩu U=12V làm nguồn điện cung cấp cho máy hàn -8- Hình 2- vật liệu chế tạo máy biến Hình 3- máy biến chế tạo xong -Chế tạo máy hàn: Dùng sợi dây hợp kim niken - crom quấn quanh dẫn nhiệt đồng, dùng dây dẫn điện để mắc mạch điện từ nguồn điện máy biến vào sợi đốt để tạo máy hàn Hình 4- vật liệu chế tạo máy biến -9- Hình 5- máy hàn chế tạo xong 3.7 Dữ liệu kết luận - Máy biến biến hiệu điện đầu vào U1=220V thành đầu U2= 12 V, làm nguồn điện cung cấp cho máy hàn nhiệt - Máy hàn nhiệt sau chế tạo xong có cơng suất khoảng p=25w, có nhiệt độ khoảng 250 độ C, làm nóng chảy dây hàn thiếc ( có nhiệt độ nóng chảy khoảng 190 độ C) để hàn dây dẫn điện linh kiện điện tử Hình 6- máy hàn chế tạo xong hoạt động - 10 - Phần KẾT QUẢ 4.1 Dữ liệu thu - Máy biến biến hiệu điện đầu vào U1=220V thành đầu U2= 12 V, làm nguồn điện cung cấp cho máy hàn nhiệt - Máy hàn nhiệt sau chế tạo xong có cơng suất khoảng p=25w, có nhiệt độ khảng 250 độ C, làm nóng chảy dây hàn thiếc ( có nhiệt độ nóng chảy khoảng 190 độ C) để hàn dây dẫn điện linh kiện điện tử 4.2 Xử lý liệu - Đo hiệu điện đầu vôn kế - Đo cường độ dòng điện am pe kế - Đo nhiệt độ máy hàn nhiệt kế 4.3 Phân tích liệu - Máy biến biến hiệu điện đầu vào U1=220V thành đầu U2= 12 V, đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định lâu dài cho máy hàn nhiệt - Máy hàn nhiệt có cơng suất khoảng p=25w, có nhiệt độ khảng 250 độ C, làm nóng chảy dây hàn thiếc ( có nhiệt độ nóng chảy khoảng 190 độ C) đáp ứng yêu cầu hàn dây dẫn điện linh kiện điện tử Phần THẢO LUẬN 5.1 Phần quan trọng - Hệ thống hoạt động bình thường theo dự định - Hệ thống dùng để sửa chữa thiết bị điện thực hành hư hỏng, cần hàn mạch điện thực hành môn công nghệ môn vật lý, cần hàn sửa chữa số thiết bị điện dân dụng nhà - Hệ thống áp dụng kiến thức vật lý mạch điện máy biến định luật Jun-Len xơ vật lý - Hệ thống đưa giải pháp thay giải pháp công nghệ để vận dụng kiến thức học vào thực tiễn - Giải pháp kích thích sáng tạo, vận dụng kiểm nghiệm lý thuyết học vào thực tiễn 5.2 So sánh với lý thuyết, kết nghiên cứu công bố, quan niệm tồn tại, kết mong đợi - Kết nghiên cứu phù hợp với lý thuyết học mạch điện máy biến định luật Jun-Len xơ vật lý - Hệ thống cịn có cơng suất cịn hạn chế, chưa điều chỉnh lượng nhiệt tỏa 5.3 Các lỗi, hạn chế nghiên cứu - 11 - - Cần ý đến an toàn cách điện máy biến hiệu điện đầu vào cao - Nhiệt độ máy hàn cao gây cháy, bỏng sử dụng - Cần nghiên cứu điều chỉnh công suất nhiệt lượng tỏa Phần KẾT LUẬN - Đề tài đáp ứng mục đích u cầu nghiên cứu - Đề tài có tính khả thi ứng dụng vào thực tiễn - Cần nghiên cứu phát huy ưu điểm, khắc phục tồn để đề tài có tính ứng dụng tốt Tài liệu tham khảo : - Sách GK vật lý 6, SGK vật lý - Tài liệu Internet vật liệu dùng làm máy biến dây sợi đốt - 12 - - 13 - - 14 -