Khóa luận tốt nghiệp Vật lý: Lựa chọn phương pháp dạy học và xây dựng tiến trình giảng dạy cho một số bài học vật lý lớp 11 PTTH

| nguyên - Các hệ quả quan trọngcó thé là các -Phương thức HĐTN được lựa chọn phải phù hợp với đặc điểm và mức độ kiến thức của bài học để vừa đảm bảo học sinh chiếm lĩnh được kiến thức

BO GIÁO DUC VA ĐẢO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP HỒ CHÍ MINH

Khóa Lian tất n‡iệp GWFD: 1S Lê Thị Than Tháo

hoàn thành khoá luậu tốt nghiệp

Y hóa Lận tốt s#iệp WFD.TSLê Thị Thah Thắc

MỤC LỤC

Trang

LÍ nói (ẤN ics 0 6 G0 cencsxecyesezevsrhseeereeoacseeszveeeseseseeeteeeneepesezcos 2

I Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong day học vật lý

với mục đích phát triển nang lực nhận thức cho học sinh 4

Il Làm thế nào dé có thể tổ chức hoạt động nhận thức(HĐTN ) cho

học sinh khi giảng dạy một bài học vật lý cụ thể 5

1) Phân biệt các phương thức HĐTN cơ ban trong vật lý.

2) Lựa chọn phương pháp dạy học cho bài học vật lý cụ thể.

Phan II: Vận dụng lựa chọn phương pháp day học cho một số bàihọc cụ

thể và xây dựng tiến trình giảng dạy theo định hướng tổ chức HĐTN

šts0g3553089:s6593600512Ăi60u-350130083805)13Gi1004(0%0340G01203GGSXQ1640844(\:300EG102X600G6 10

Bài 2: Dòng điện trong chất KIL cccccscecossoscssssssccccecssesoscessvaesecosnseseasectans l6

Bir 3: Dòng điện trong chân không , cuc Ăn xe, +

Bài 4: Dòng điện trong bán dẫn 5 s- ca keczxzxcxeccee 25

Bài 5: Cách tiếp cận khác của bài “Dong điện trong bán dan” 2z

Ea! ie Dưỡng cínti ng TẾ 2400G110166ccsxce<csc=seceseesoeoeeeessspseeeronsaespsoss 3‹

Phần III; Thực nghiệm sư phạm: Sơ hộ đánh giá mức độ nắm vững kiến

thức của học sinh sau khi gidng dạy một số bài học về biểu diễn từ trường theo tiến trình đã xây dựng - óc cóc cvsessvee 4:

I Mục đích điỀU tfa - SE Sư S43 se se se cơ cze 4:

II TƯ NG Ei | ee ee Tere 4:

III Phương pháp tiến hành điều tra ch sec 4)

IV Xử lý kết quả điỂu tea oo ccesececsesesssessceveveevseersesvsevavseseeavsnsesneeenncers 4

V, Hoàn cảnh tiến hành thực nghiệm sư phạm .- $4

VỊ, Kết quả nghiên cứu cho phép phán đoán như sau 53

KU NI Tuwbbti64x644xsxit0yÿ62e6ytiekos60ibiyasssilá2k6zaiig0sáš601)5cessEgyssaasai 5?

Phụ Bape 066 ca peupouah pepmupruappenenenapedsonnonnes Sc

PhH_ gS 25 seeeeeeeexesrteartiiotnooie9010x69000400262/9/64)1056642166/2552605V4k645104336682/43 6)

BOTAN: RT sek iise Sticke 2660164000320) GLG2G10000 0360.060255 64

NEE Co cnmannenmenaxonsos ne enema reer amennNenart remem iemeamel 6

SHOW (Da RM: saceassceccsarcccseccaeescsscebaceaseetiuss eanalaeseeeBaweee

SVTH Trrh Báo Lit Trang2

khóa Lan vết n‡iệp GW TS Lê TH Thư Tháo

Hiện nay, sách giáo khoa của cấn PTCS đã và đang được đổi mới, bêncạnh đó sách giáo khoa của cấp PTTH cũng được tiến hành đổi mới và

theo dự kiến sẽ đưa vào day học từ năm 2005,

Theo để án đổi mới giáo dục PTTH của Bộ GD -ĐÐT không những chỉ

đổi mới về chương trình sách giáo khoa mà phải đổi mới hoạt đông nhân

thức tích cực hơn.

Trong giai đoạn giao thời hiện nay, mặc dd còn khó khăn cho người

giáo viên khi phải thay đổi phương pháp dạy học do phải dựa trên cơ sởcủa sách giáo khoa cũ, Nhưng người giáo viên vẫn phải khắc phục những

khó khăn đó để tiến hành tổ chức các giờ học theo phương pháp tổ chức

hoạt dong nhận thức Trong luận van của mình, em cũng lựa chọn và tiến

trình một số bài dạy theo phương thức tổ chức hoạt động nhận thức cho

học sinh Qua đó, em vừa vận dụng được những lý luận đã được học vào

thực tế vừa giúp em làm quen với việc thay đổi phương pháp dạy học theo

yêu cau hiện nay.

SVTH: Trỳh Bão Lh Trang3

khóa Lite tốt ngiệp GWÓ: f9 Lê TH Tham Tháo

PHAN I: CƠ SỞ LÝ LUẬN

I Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong day học vat lý với

mục đí rién năng lực nhận J sinh

— Tai sao chúng ta phải tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinhtrong quá trình dạy học vật lý? Bởi vì chỉ khi tổ chức hoạt động nhậnthức thì năng lực nhận thức mới có điều kiện phát triển Khi tham gia

vào các hoạt động nhận thức học sinh từn bước được rèn luyện các kỹ

năng tay chân, trí tuệ, từng bước tiếp cận các phương pháp nhận thức

mới được sử dụng hiệu quả Vi dụ: phương pháp tương tự phương pháp mô hình hóa, phương pháp suy luận logic, đặc biệt là phương

pháp thực nghiệm Giờ học phải được tổ chức đa dạng ở trên lớp phải tạo điều kiện để học sinh có nhiều thời gian hoạt động nhận thức đu

dạng ở trên lớp, phải tạo điều kiện để học sinh phát triển kha năng tự

học, tự tìm hiểu, đi sâu và mở rộng kiến thức của mình.

- Kiến thức và kỹ năng là hai thành tố quan trong của năng lực

Bên cạnh việc giúp học sinh chiếm lĩnh kiến thức cẩn phải tạo điều

kiện để rèn luyện kỹ năng cho học sinh Tổ chức hoạt động nhận thức

trong dạy học chúng một cách hài hoà, hợp lý trong hoạt động nhận

thức:

+ Kỹ năng thu thập thông tin từ các việc quan sát, ta cứu, điều

tra

+ Kỹ năng xử lý thông tin như khái quát hoá để rút ra kết luận.

thành lập các bằng biểu đồ vẽ đồ thi để rút ra quy luật sap

xếp hệ thống hoá lưu trữ thông tin.

+ Kỹ năng truyền đạt thông tin bằng lời, bằng văn bản

+ Kỹ năng tự học.

+ Kỹ năng phát hiện và giải quyết vấn dé học tập

+ Kỹ nang sử dung các dụng cụ đo lường phổ thông như thứoc.

cân bình chia độ, nhiệt kế ampe kế, von kế

+ Kỹ năng lắp ráp và thực hiện những thí nghiệm vật lý đơn

giản Kỹ năng sử dụng những thuật ngữ vật lý.

- — Tổ chức hoạt dong nhắn thức trong quá trình dạy học vật lý sẻ

tăng cường những hoạt động học tập tích cực và tự luc của học sinh.

phát huy chủ động, sáng tạo và mọi mặt vé năng lực nhận thức của

SVTH Trịnh Bảo Lrh Trang

Khóa Lên tất rZiệp ¬ ¬ GV+D.T1SLê Tị Thanh Tháo

học sinh, Nếu khởng tổ chức hoạt dong nhận thức trong quá trình day

học vật lý thì tất vếu là nàng lực nhận thức của học sinh sẻ không phát triển hoặc phát triển cham.

- — Tổ chức hoạt động nhận thức trong day học vật lý là phù hợp với

yêu cầu đổi mới hiện nay Xuất phát từ yêu cầu của chính các học

xinh: giúp các em có kha năng độc lập trong học tập có kha nang

thích ứng và chuyển đổi công việc theo yêu cầu của xã hội có khả

năng biết vận dụng linh hoạt kiến thức vật lý vào thực tế đời sống

và lao động.

- Tif những lý do nêu trên ta nhận thấy dạy học theo hướng tổ

chức hoạt động nhân thức thì năng lực nhận thức của học sinh mới

phát huy Điều này cũng đã được để cập đến trong chủ trương cải

tiến phương pháp dạy học nhằm thực hiện nội dung của các sách giáo

khoa vật lý mới đã và đang được vận dụng vào thực tế trong thời

(Mô hình hoá giả thuyết)

Kết quả nghiên cứu mô hình

thóa lận tất r#iệp @VFLO.TSLA Thị Thanh Tháo

(Các đại lượng vật lý đặc trưng cho đối (Các đại lượng vật lý đặc trưng cho mô

tượng hiện tượng) hình)

- Các quan hệ nhân quảbiểu diễn sự - Các quy luật biến đổi của chúng(tcủu

hiển đổi của chúng(có thé là | qui mô hình)

tắc 1 định luật | quá trình | nguyên - Các hệ quả quan trọng(có thé là các

-Phương thức HĐTN được lựa chọn phải phù hợp với đặc điểm

và mức độ kiến thức của bài học để vừa đảm bảo học sinh chiếm

lĩnh được kiến thức vừa đảm bảo HĐTN học tập mang tính khoa học

và đúng đắn(phẩn cứng)

+ Với các bài học có thể giải quyết một vấn dé nhận thức trọnven thì tùy đặc điểm của vấn dé nhận thức mà phương thức HĐTN cóthể tổ chức theo phương thức HĐTN đưa đến kiến thức ở mức độ lý

thuyết.

+ Với các bài học mà kiến thức cần dé cập chỉ là kết quả của

một(hay một vài) giai đoạn của HĐTN theo phương thức của

HĐTN đưa đến kiến thức ở mức độ lý thuyết thì phương pháp dạy

học được lựa chọn trên cơ sở phương pháp nhận thức cơ bản của

giai đoạn đó trong HĐTN khoa học,

- — Phương pháp dạy học phải phù hợp với học sinh về nhiều mặt đặc biệt là trình độ phát triển trí tuệ, đồng thời phải phù hợp

với diéu kiện dạy hoc(phan mềm).

- “Phan cứng” là yêu cầu tôn trong khi lựa chọn phương pháp

dạy học “phần mềm” tạo nên tính mở của phương pháp dạy học

cụ thể.

4% Lựa chọn phương pháp dạy học trong từng bài cụ thể:

khóa Lian tất n‡iệp mm Ono: 1©LÁ Thị Therh Thái;

2.1 Những bài học cho phép tổ chức HĐTN học tập cho học

sinh tương đối đấy đủ theo phương thức HĐTN đưa đến kiến thức

ở mức độ thực nghiệm hay phương thức HĐTN đưa đến kiến thức

ở mức độ lý thuyết.

- Phương pháp dạy học thích hợp của loại này xếp theo cap độphát triển trí tuệ của học sinh có thể là:

+ Thuyết trình (diễn giảng) giải quyết vấn đẻ.

+ Đàm thoại giải quyết vấn để, + Tìm tồi (một phần) giải quyết vấn dé.

+ Tìm toi (khái qual) giải quyết vấn dé

+ Nghiên cứu giải quyết vấn đề.

Ví du như bai:

+ Dòng điện trong không khí

+ Dòng điện trong chân không + Hiện tượng cảm ứng điện từ Khái niệm từ thông.

2.2 Những bài học thuộc giải đoạn giới thiệu(xây dựng) mohình cấu trúc vật chất ở mức độ nào đó

-Phương pháp nhận thức chủ yếu cần dùng là phương pháp

tương tự và phương pháp mô hình hóa.

-Phương pháp day học cụ thể của loại bài này xếp theo cấp

độ phát triển trí tuệ của học sinh có thể là:

+Thuyết trình(diễn giảng) mô hình hoá+Đàm thoai(néu vấn để) mô hình hod(nhiéu mức độ)

+Nghiên cứu mô hình hoá.

Ví du như hài:

+Điện trường

+Đường cảm ứng từ

2.3 Các bài học thuộc giai đoạn nghiên cứu mô hình để tìm ra các

đại lượng vật lý đặc trưng cho mô hình và suy luận các quy luận biến

đổi của chúng.

-Phướng pháp dạy học cụ thể của các bài nầy xếp theo cấp

độ phát triển trí tuệ của học sinh có thể là:

— — _ a -_——

9VTH Trị Báo Lith Trang?

Khóa uận tốt ngiệp GVHD: T9Lê TH Than Tháo

+ Thuyết trinh(dién giảng) diễn dịch

+ Đàm thoại diễn dịch(nêu vấn dé cục bộ)

+ Tìm tòi diễn dịch(nêu và giải quyết vấn dé cục bộ).

+ Nghiên cứu diễn dịch (giải quyết vấn dé cục hộ)

Ví du như bài:

+ Dòng điện trong chân không

+ Tương tác giữa 2 dây song song mang dòng điện.

+ Lực từ tác dụng lên | khung dây mang dòng điện.

2.4 Cúc bài học ở giai đoạn kiểm chứng các kết qua

trên đoán được từ các kết quả nghiên cứu mô hình HĐTN có tinh chất

là HĐTN giải quyết vấn để theo phương thức HĐTN đưa đến kiến thức

ở mức độ thực nghiệm, chỉ khác là kết luận có được Sau khi giải

quyết vấn để không những cho phép khẳng định các hệ quả(thường là

các tính chất mới của hiện tượng, các định lụât thực nghiệm diễn tả

quy luật biến đổi của nó), mà còn cho phép xác nhận mô hình và kết

quả nghiên cứu từ nó.

Ví du như bài:

+Dong nhiệt điện.

+ Dụng cụ bán dẫn.

2.5 Các hài học vận dụng: mục đích của bài học này là

giúp học sinh nấm vững kiến thức(vận dụng vào các tính huống tương tự), mở rộng phạm vi hữu hiệu của kết luận có được ở bài học, kiến

thức mới được đó(mà do thời gian có hạn chưa dé cập được đầy đủ)

nâng cao kiến thức(tính phức tạp về mặt vật lý và toán học) VỀ mat

nhận thức, bài học vận dụng có mục đích để rèn luyện trí tuệ, ở đó

người học chủ động hơn, độc lập hơn và tự lực nhiều hơn.

Vì thế phương pháp dạy học loại bài học này không thể

giống hệt phương pháp dạy các bài học mới tương ứng trước đó mà

phải sử dụng phương pháp dạy học với yêu cầu vé mặt trí tuỆ cao

hưn Thích hợp với các loại bài này là phương pháp tim tòi phương

pháp nghiên cứu(ở lớp hoặc ở nhà).

% Phương pháp dạy học không đơn thuần chỉ là phương pháp sư phạm để

truyền đạt kiến thứ nhanh chóng và hiệu qua, Phương pháp dạy học

đóng vai trò quyết định trong việc hình thành và phát triển năng lực trí

tuệ cho học sinh Mặt khác, phương pháp dạy học phải hướng tới phát

SVTH Trựh Bảo Lith Trango

day học cho từng bài cụ thể là rất quan trọng và cần thiết.

% Phan tiếp theo của luận văn cm lựa chọn và xây dựng tiến trình giảng

day cho môt số bài học vật lý cụ thể để minh họa cho các lý luận ở

trên.

STH Teh Bảo Lim Traa9

PHAN II: VẬN DỤNG

Lựa chọn phương pháp dạy học cho 1 số bài học

cụ thể và xây dựng tiến trình giảng dạy theo định

(3): Thuyết trình (diễn giảng) mô hình hóa.

Đàm thoại mô hình hóa.

Ý kiến chủ quan:

- Đối với phan | (Khái niệm điện trường) và phan 2 (Cường độđiện trường) thì dùng phương pháp dạy học thuyết trình (diễn giảng)diễn dịch hoặc đàm thoại diễn dịch vì hai phẩn này thuộc giai đoạn

nghiên cứu mô hình Riêng đối với phần 3 (Đường sức của điện trường)

phải dùng phương pháp dạy học thuyết trình (diễn giảng) mô hình hóa

hoặc đàm thoại mô hình hóa do phần này thuộc giai đoạn xây dựng mô

hình đường sức điện.

- Bài học này xây dựng như sách giáo khoa chưa giúp cho hoc

sinh chiếm lĩnh kiến thức và làm chủ phát huy tính chủ động trong học

tập do còn mang nặng tính thừa nhận Học sinh chưa phân hiệt được

đường sức là có thật hay chỉ là cách biểu diễn điện trường trực quan

hưn.

- Bài học này nên tiến hành theo kiểu: xây dựng mô hình đường

sức điện > điện trường > tiến hành nghiên cứu trên mô hình này Day

theo cách này sẽ giúp học sinh hình thành kiến thức theo một trình tự

logic và khoa học Hơn nữa khi tiến hành dạy về điện trường như trên

sé là cơ sở thuận lợi để dạy về từ trường Sau khi dạy xong điện trường

và từ trường giúp học sinh nhận thấy:

SVTH Tryh Bảo Lith TrangiO

khóa lận tốt n‡iệp GVFD: IS Lê TH Than Théo

+ Chỉ có tính chất của trường mới là quan trọng trong việc mô

tả hiện tượng Ý nghĩa quan trọng của trường thể hiện ở chỗ nó

dẫn đến những kết quả thực nghiệm mới,

+ Ngoài cách biểu diễn bằng công thức toán học và biến đổitoán học bằng cách hiểu diễn dưới dạng các đường sức và mật độđường sức là cách biểu diễn trực quan hơn cũng cho biết đầy đủcác thông tin về trường,

1) Tinh huống có vấn đẻ:

- Ta đã biết nếu cố định một điện tích điểm dương gq, và dat điện tích

dương ¿ gan nó, từ định luật Coulomb ta biết g, tác dụng một lực đấy

tỉnh điện lên ¿ và ngược lại Nếu có đẩy đủ dữ kiện ta có thể xácđược độ lớn và hướng của các lực đó, Một vấn để đặt ra là tại sao các

điện tích không tiếp xúc với nhau mà chúng vẫn tương tác được với nhau.

- Ngoài ra, nếu chỉ dat cố định một điện tích g, thì trong không gian

xung quanh g, có sự biến đổi gì không?

2) Vấn để nhận thức 1: (suy luận diễn dịch từ mô hình tương tác của 2

điện tích điểm ở hài trước)

Môi trường vật chal đặc trưng xung quanh điện tích là gì? Có tác

dụng như thế nào trong quá trình tương tác lẫn nhau giữa các điện tích?

Hai điện tích ở xa nhau mà vẫn tương tác lẫn nhau chỉ có thể chứng

minh được khi thừa nhận không gian xung quanh các điện tích tổn tạimột môi trường vật chất đặc biệt, nhờ nó mà các điện tích tương tácđược với nhau Môi trường vật chất tổn tại xung quanh mỗi điện tích

được gọi là điện trường (nếu điện tích đứng yên là điện trường tĩnh).

3) Nghiên cứu mô hình:

- Nếu có một điện tích øđặt tại một điểm trong không gian thì lực

tương tác giữa nó với các điện tích ¿“khác đặt trong điện trường của

nó được xây dựng theo định luật Coulomd, Định luật cho thấy nếu

ta đem chia lực cho điện tích ¿' thì ta được một đại lượng không phụ

thuộc vào ¿Ý mà chỉ phụ thuộc vào ¿, nó đặc trưng cho điện trường

về phương diện tác dụng lực

- Định nghĩa cường đô điện trường: cường độ điện trường tại một

điểm là đại lượng vật lý đặc trưng cho điện trường về phương diện

9VTH Trith Bảo Lith Trang)

Khóa Lận tốt ngiệp — - _ _ WDTSLTNThahTháo

tác dụng lực, được đo bằng thương số của lực điện trường tác dung

lên một điện tích thử đặt tai đó và đô lớn của điện tích thử đó.

Liệu có thé mô tả điện trường một cách trực quan hơn, dé hiểu hơn

không? Dé mô tả trực quan điện trường về đặc điểm, tính chất, độ

lớn ta có thể dùng hình ảnh nào?

5) Xây dựng mô hình giả thuyết :

Ở mục trên ta đã nói xung quanh điện tích q¿ tổn tại một điện trường

mà nhờ nó | điện tích 4 khác dat trong không gian điện tích ạ, sẽ bị tác

dụng của lực điện Điện trường theo như định nghĩa trên là rất trừu

tượng-»Ta phải tìm cách mô tả nó một cách trực quan hơn, dễ hiểu hơn

mà van nói lên được những đặt trưng cơ bản của điện trường vé

phương chiêu điểm đặt và độ lớn

Khi điện tích ¿dat trong điện trường điện tích @ thì lực tương tác

giữa chúng luôn luôn có phương trùng với đoạn thẳng nối hai điện tích.

a Q2

1,

Nếu ta di chuyển ¿ trong không gian xung quanh ¿ thì phương của

lực tương tác có hình dạng như sau :

khóa Lận tốt rđ‡iệp GVHD TSL8 TH Thath Thắ:

NIzZ

AN

6) Nghiên cứu trên mô hình giả thuyết:

- Các đoạn thẳng trên cho biết phương của điện trường

- Chiểu và điểm đặt của điện trường ta sẽ biết cụ thể khi biết rõ về g,

tdương hay âm) từ đó ta có thể biết chiều của lực tác dụng khi biết rõ cả q

và q (cùng dấu hay trái dấu) ‘

- Còn về độ lớn củả điện trường :

Quan sát các đường biểu diễn trên ta thấy: càng gần điện tích ạ các

đường dày hơn càng ra xa càng thưa hơn tương ứng với kiến thức chúng ta

đã biết là ở gần g cường độ điện trường lớn và càng ra xa càng yếu đi.

Điều đó cho phép ta liên tưởng rằng độ mau thưa của các đường biểu diễn

trên cho ta đánh giá về độ mạnh yếu của cường độ điện trường

~ Có thể giải thích thêm cho học sinh giỏi như sau:

- Lực tác dung của g, lên ¿ (và ngược lại) ty lệ nghịch với bình

phương khoảng cách:

+ Trong mô hình không gian của chúng ta các đường luôn vuông góc

với mặt cầu Vì đường tắn ra từ một điểm nên chúng nằm day gần hình

cầu và ngày càng thưa khi xa nó Nếu chúng ta tăng khoảng cách kể từ

hình cầu lên 2 lần thì mật độ đường trong mô hình không gian giảm đi 4lan,

+ Mật độ đường sức lên một đơn vị diện tích hình cầu bao học quanh

nó tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (Vì S = 4zz` nên khi + tăng thì mật độ tỷ lệ với 1/z`) nên có dùng mật độ đường sức trên một

đơn vị điện tích mặt cầu bao quanh điện tích để biểu diễn sự thay đổi

đô lớn của lực tác dụng (Vì nó trùng với kết quả ta vừa suy luận trước

đó / ~1/r`),

S5VT1H: Trinh Đão Lrh , Trang

khóa Lin tốt n#iệp COMED: TSL2 TH [hat Thá

- Lực tắc dụng nay luôn hưởng từ ¿ > ø (và ngược lại) > vay đường

thang đi ra từ điện tích chỉ phương của lực tác dụng giữa nó với mot điện

tích khác.

=>Vậy ngoài định luật tưởng tic điện tích và định nghĩa cường đề điện trường dưới dạng toán học suy ra từ định luật này ta còn có thể có môi

cach biểu diễn khác cũng cho ta biết đầy du thông tin vé tương tác đó là

dùng mô hình đường sức điện

% Thực nghiệm chứng tỏ các nghiên cứu trên mô hình đường sức điện là

đúng dan:

- Lam thế nào để quan sit sự phân hố đường sức điện”

- Ta da biết xung quanh các điện tích có điện trường nhờ nó mà các

điện tích tương tác lẫn nhau Vậy nếu trong điện trường ta làm chocác vật nhỏ linh động nhiễm điện (do ảnh hưởng) thì chúng sẽ định

hướng trong điện trường.

Dung cụ: | khay nhỏ đựng | dung dịch chứa gốc benzen nhẹ (chẳng

hạng dấu an), chi den cát vụn (hoặc ba cà phế đã phá rửa sạch) 2

cực của máy phát tinh điện dây dẫn.

- 'Yiến hành : cho chỉ vụn vào khay đựng dầu ăn, cho một đầu điện

cực vào, nếu chưa quay máy phát > không có hiện tượng gì xắy ra,Khi quay máy phát tĩnh điện > chỉ vụn sắp xếp lại và nếu nối các

đường sắp xếp của chỉ vụn lại ta có các đường được gọi là đường

sức điện nếu kể cả chiều như sau:

SVTH: Trinh Bao Linn : Iraa12

Kha Lan tất n‡iệp GMD: TSB Thi Thanh Théo

Nếu nhúng cùng một lúc vào 2 điện cực thi chỉ vụn sắp xếp như

hình vẻ.

Nếu nối điểm đầu của các mẫu chỉ vụn lại ta có các đường mà các

mẫu chỉ định hướng tiếp xúc với nó gọi là đường sức giữa 2 điện tích điểm nếu kể cả chiểu như sau:

- Nếu tháo dây nối các điện cực ra và lấy que khua cho các mẫu chỉ

vun hỗn đôn, làm lại ta thấy hình ảnh mới không hoàn toàn như cũ.

- Nếu thay đổi độ lớn của điện trường (độ lớn của điện tích) thì mật

độ các đường sức thay đổi nhưng vẫn có dạng như cũ.

- Cho học sinh nhận xét dé thấy rằng càng ra xa các điện cực thì các

đường sức càng thưa > mật độ đường sức đặc trưng cho độ lớn của

điện trường.

7) Phát biểu kiến thức:

- Điện trường là dang vật chất tồn tại xung quanh điện tích và tác

dung lực điện lên điện tích khác đặt trong nó,

Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lý đặc trưng cho

điện trường về phương diện tác dụng lực, được do bằng thương xố

SVTH Trinh Bao Lrt lraw®

Khóa Lan tốt n#iệp ŒV+D TS Lê TH Tharh Thác:

của lực điện trường tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó

và đô lớn của điện tích thử đó.

-M

4

+ =

- Để biểu dién điện trường trực quan hơn thì ta dùng đường sức điện.

+ Đường sức của điện trường là những đường mà tiếp tuyến với nó

tại mỗi điểm trùng với phương của vectơ cường độ điện trường tại điểm

đó, chiéu của đường sức là chiéu của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó Nhưng không phải chỉ khi các điện đặt trên các đường sức

mới chịu tác dụng của lực điện do điện trường tổn tại ở mọi nơi trong

không gian xung quanh điện tích Vì vậy cách mô tả trường bằng đường

sức chỉ là một cách biểu điển trường trực quan hơn, dễ hiểu hơn.

+ Mật độ đường sức còn biểu diễn độ lớn của cường độ điện

trường Người ta quy ước vẽ đường sức mau ở nơi cường độ điện trường

lớn, đường sức thưa ở nơi cường đô điện trường nhỏ.

+ Qua bất kỳ điểm nào trong không gian bao quanh điện tích cũng

có thể vẽ được một đường sức.

+ Các đường sức không cắt nhau,

+ Đường sức của điện trường tĩnh không khép kín.

=> Biểu diễn điện trường bằng mô hình đường sức cho ta cách hiỂu trực

quan hơn và đơn gidn hơn về điện trường Từ mô hình này mà sau này

ta có thể xây dựng mô hình biểu diễn các trường phức tạp hơn (từ

trường, điện từ trường ) mà các em sẽ học ở phần sau,

i }—

Bài: DONG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ

PPDH:

- Thuyết trình (diễn giảng) giải quyết vấn dé (HDNT2)

- Đàm thoại giải quyết vấn dé (HĐNT2)

- Tìm tỏi (một phần) giải quyết vấn dé (HĐNT2)

Ý kiến chủ quan:

Đây là một trong số ít các bài học có thể tổ chức HDNT học tap

cho học sinh tương đối đấy đủ theo phương thức HDNT đưa đến

kiến thức ở mức độ lý thuyết Qua đó giúp học sinh làm quen và tập

đượt trong những phương thức HĐNT và giúp các em có cái nhìn

khái quát về nó bên cạnh việc trang bị kiến thức.

I) Van để nhận thức:

- Ching ta đã học dòng điện trong hai môi trường: rắn và lỏng.

chất rắn đặc trưng là kim loại chất lỏng đặc trưng là chất điện

phân.

Một vấn dé dat ra là chất khí có dẫn điện không? Và nếu củthì dẫn điện trong điều kiện nào?

+ Bản chất của các phan tử mang điện trong chất khí là gì?

3) Xây dựng mô hình (đàm thoại xây dựng mô hình dựa trên cơ sở mô

hình cấu tạo nguyên tử da biết).

- Phân tử được cấu tao từ các hạt nhân mang điện tích dương và các

electron chuyển đông xung quanh theo một quỹ đạo xác định

- Bình thường, các phan tử khí trung hoà về điện Khi bị tác nhân ion

hóa thì mới xuất hiện hạt mang điện,

3) Nghiên cứu mô hình:

- Ở điều kiện bình thường, các phân tử khí trung hòa về điện —ptrong

chất khí không có hạt mang điện

- Nếu bằng cách nào đó kích thích để các phân tử không còn ở trạng

thái trung hoà thì có thể có ba loại hạt mang điện: electron, ion

đương, ion âm (do một số electron kết hợp với phân tử trung hoà tạo

ra ion âm).

4) Hệ quả |:

- Tác nhân kích thích phân tử có thé là các yếu tố cung cấp thêm

năng lượng cho phân tử (nhiệt, các bức xạ có bước sóng ngắn như tia X ta Y )

- Dưới tác dụng của điện trường ngoài, các hạt mang điện: clcctron.

ion đương ion âm sẻ chuyển động có hướng tao ra dòng điện.

> Kiểm chứng hệ quả (thí nghiệm tụ điện phóng điện):

- Dụng cụ thí nghiệm: Tụ điện tháo lắp được, giá cách điện, điện

nghiệm, dây nối.

SVTI+Tr+h Bool — — Traaf?

Chóa lân tất np OND 1SLB TH Dư táo

- Tich điện cho tụ điện rồi mắc vào tinh điện kế Dat tất cả trong môi

trường không khí đủ khô Quan sát thấy hiệu điện thế giữa hai bản

tụ điện hầu như không đổi.

- Đốt nóng không khí giữa hai bản tụ thì hiệu điện thế giữa hai ban

tụ giảm nhanh chóng —» không khí bị đốt nóng đã trở nên dẫn điện

~z Kết quả thí nghiệm:

- Không khí ở điều kiện bình thường là chất điện môi, khi đã đốt nóng

lên là chất dẫn điện

5) Kết luận:

Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển đời có hướng của các ion

dương theo chiều điện trường và các electron, ion âm ngược chiều điện

trường.

6) Hệ quả 2:

- Nếu tăng cường đô điện trường E (tăng hiệu điện thế U giữa hai bản

tụ điện) thì cường độ dòng điện | tăng Với một lượng khí nhất định

khi tang U thì I tăng.

SVTH Trịh Blo Lith ‘Trang

khóa Lan tốt nghép ¬ GVHD: 1SL8 TH Than Tháo

- Nếu tăng hiệu điện thế L đến một giá trị Uc thì cường đô dòng điện

không tăng nữa và đạt giá trị bào hoà I do các hạt mang điện có

do tác nhân ion hóa déu đã tham gia vào chuyển động có hướng

- Tiếp tục ting hiệu điện thế thì cường độ dòng điện tăng mạnh do

các hat mang điện có động lượng lớn va cham với các nguyên tử

trung hòa tạo ra nhiều hạt mang điện hơn nên cường độ dòng điện

lang mạnh.

~ Kiểm chứng hệ qua:

Mắc ống phóng điện vào mạch như hình vẽ

2 Tác nhân ion hóa

- Chỉnh cho U nhỏ, Quan sắt ampe kế thấy có dòng Tăng U lên từ từ thì

| cũng tăng từ từ Do khi tăng U thì số hạt đến các điện cực cũng tăng

lên nên I tăng.

Tiếp tục tăng U, quan sát ampe kế thấy | không ting nia, Do tất cả cáchạt mang điện được tạo ra từ tác nhân ion hóa trong khối khí đều về

đến các cực Lúc này, ta nói dòng điện đạt giá trị bão hòa.

- Nếu tiếp tục tăng U, quan sát ampe kế ta thấy cường độ dòng điện |

tăng lên đột ngột Do cường độ dòng điện trong chất khí lớn nên động

năng mà các clcctron thu được trước khi va chạm vào các phân tử khí

rất lớn nên khi va chạm vào phân tử khí sẽ lam ion hóa phân tử khí+> xuất hiện thêm một electron và một ion dương Cứ như vậy nên số hạt

mang điện tăng lên rất nhiều —» số hạt mang điện đến các bản tụ tăng

mạnh ->dòng Ï tăng mạnh.

- Dựa vào xố liệu của thí nghiệm ta vẽ được đồ thị biểu diễn sự phụ

thuộc của cửơng độ dòng điện trong chất khí vào hiệu điện thế như

Suu:

SVTH Trinh Bao Linh

thoa Liận tốt n‡iệp ŒW+D.TSLê Thi Thanh [háo

Cc

i) U

Kết luận: Ue

- Dong điện trong chất khí khác với dòng điện trong kim loại và trong

chất điện phân: trên đồ thị chỉ có đoạn OA là tuân theo định lu Ohm,

còn đoạn AB và BC không tuân thco định luật Ohm.

7) Kích thích hoat động nhân thức tiếp theo:

- Có hai cách để kích thích hoạt động nhận thức tiếp thco cách thức nhất là đưa ra một câu hỏi để củng cố và vận dụng kiến thức ở cuối hài

và cách thức hai là đưa ra một vấn để suy luận liên quan đến kiến thức

ở bài học sau,

+ Cách thứ nhất:

Khác với đường dây của mạng điện thắp sáng các đường dây dẫn

cao thế không được học một lớp vỏ cách điện, tai sao”,

~ Cách thứ hai:

Cường độ dòng điện qui định bởi lượng điện tích chuyển qua mộtđơn vị tiết điện dây dẫn trong một đơn vị thời gian Vậy càng nhiều

điện tích và điện tích chuyển động càng nhanh thì cường độ càng

lớn Không khí là môi trường có mật độ phân tử cao hơn các môi

trường khí có áp suất nhỏ hơn mật độ phân tử khí thấp hơn nhưng

nếu nhờ tác nhân ion hóa các hạt mang điện sẽ có thể chuyển đông

nhanh hơn, ít mất năng lượng hơn (do ít va chạm) Vậy dòng điện

trong môi trường khí có áp suất thấp có xuất hiện và biến đổi như trong không khí hay không? — Bài học sau sẽ giải đáp cụ thể cho

vấn để trên.

NTH Trị Bảo Linh | _ Trang20

thóa Lận tốt n‡iệp GVFrD.TSLê TH Than Tháo:

Bai: DONG ĐIỆN TRONG CHAN KHONG

©% PPDH:

- Thuyết trình(diễn giảng) giải quyết vấn dé (HĐNT2)

- Đàm thoại giải quyết vấn để (HĐNT2)

- Tìm tòi (một phần) giải quyết vấn để (HĐNT2)

% Ý kiến chủ quan:

- Bài "Dòng điện trong chân không” cũng là bài có thể tổ chức HĐNT cho học sinh tương đối day đủ theo phương thức HĐNT đưa đến kiến thức ở mức độ lý thuyết.

- Khi dạy bài này có nhiều thuận lợi cho giáo viên và học xinh Giáoviên có thể dé dàng đưa các cm vào tình huống có vấn dé hơn Họcsinh da nắm được bản chất của dòng điện trong chất khí, khí kém và

điểu kiện để có dòng điện nên nhanh chóng vận dụng phương pháp

tương tự và suy luận logic để tìm ra bản chất của dòng điện trong

chân không.

1) Tình huống có vấn đề:

- Chân không lý tưởng là môi trường không có một phân tử khí nào.

Trong thực tế, chỉ cẩn áp suất giảm dưới 10” mmHg thì ta có thể coi

như chân không Vay, chân không có thể dẫn điện không ?

—HS: Chân không không thể dẫn điện vì không có các hạt mang

điện .

- Muốn chân không dẫn điện thi phải làm thé nào ?

—›HS: Tạo ra các hạt mang điện.

- Vậy làm cách nào để các hạt mang điện xuất hiện trong chân

- Trong các bài trước ta nghiên cứu đòng điện trong các môi

trường trong đó luôn có các điện tích tự do hoặc có cơ sở để tao ra

điện tích tự do Trong bai nay ta xét dòng điện trong môi trường mà

bản thân nó không có cae điện tích tự do, Nếu bằng cách nào đó ta tạo được điện tích trong môi trường này thì khi đặt trong điện trường chúng sẽ chuyển đông với vận tốc rất lớn (do ít va chạm hơn),

GAD: ISLE Th Than thác

- Để tao ra dòng điện trong chân không ta cần có nguồn dé tạo ra

các điện tích tự do?

- Nguồn điện tích tự do này thường được tạo ra nhờ hiện tượng thoát electron ra khỏi mat điện cực (bằng kim loại hay bằng bán dan) Eleetron có thể thoát ru khỏi mat điện cực nếu ta cung cấp

cho nó một năng lượng đủ lớn.

- Tùy theo cách truyền năng lượng cho electron bit ra khỏi kim

loại mà ta có sự phát xạ nhiệt sự phát xạ quang sự phát xạ lạnh sự

phát xạ thứ cấp, sự tự phát xạ

+ Sự phát xạ nhiệt clccưon: năng lượng truyền cho electron để

nó thoát ra khỏi mặt kim loại nhờ sự đốt nóng cực kim loại

+ Sự phát xạ quang clcctron: dùng ánh sáng có hước sóng ngắn

để tạo ra năng lượng lớn chiếu vào bể mặt kim loại làm các

elecưon thoát ra khỏi bể mat kim loại.

+ Sự phát xạ thứ cấp: là sự phát xạ clccưon từ mặt vật rắn khiban phá nó bằng electron hay ion

4) Hệ quả 1:

- Ở điều kiện bình thường chân không cách điện rất tốt

- Để chân không dẫn điện phải tạo ra nguồn điện tích tự do và được

đặt trong một điện trường ngoài.

khóa Lận tốt nap — GYD TSL2 TH [hat Théo

+ Nối 2 điện cực với 2 cực của nguồn &), rồi đặt vào mạch mộtđiện kế

- Thí nghiệm kiểm chứng:

+ Dùng | ống thủy tinh đã hút chân không có 2 điện cực anod

và catod, Dat một hiệu điện thế vào giữa anod và catod: anod

nối với cực dương và catod nới với cực âm của nguồn £¡ Kim

điện kế chi số 0 => không có dòng điện chạy qua chân không

~> chân không cách điện tốt

+ Đốt nóng catod bằng nguồn e; Kim điện kế lệch > có dòng

điện trong chân không.

+ Ta thấy:

® £¡ có tác dụng tạo ra điện trường ngoài giúp các clectron

chuyển động có hướng.

"c;có tác dụng làm xảy ra sự phát xạ nhiệt electron,

+ Nếu ta van mắc thêm £› nhưng cực dương của e; nối vào catod

còn cực âm nốt với anod thì kim điện kế không lệch > không

có dòng điện Điều này có nghĩa catod phát ra các electron

còn các ion dương hầu như không bứt ra khỏi catod.

NT t Trinh Bao Link - " Iraa22

Kiba Lan tốt ngiệp

—> Dòng điện trong chân không chỉ theo một chiều từ anod >

- Khi anod nối với cực âm còn anod nối với cực dương của nguồn thì

không có dòng điện qua chân không.

- Khi anod nối với cực dương, catod nối với cực âm của nguồn :

+ Tăng U (tăng E) thì I cũng tăng nhưng không theo tỷ lẻ bậc nhất

(không tuân theo định luật Ohm).

+ Tiếp tục tăng U đến một giá trị thì cho dù tăng U nhưng | vẫn

không tăng nữa và ta nói dòng điện đạt giá trị bão hòa do hầu như

mọi electron phát xạ từ catod đều về đến anod.

+ Nhiệt độ catod càng cao thì khả năng phát xạ nhiệt clccưon

càng lớn nên cường độ dòng bão hòa càng lớn.

lraa24

khóa Lận tốt n#iệp X0 T9 Lê Thị That Tháo

7) Kết luận:

Dòng điện trong chân không khác với dòng điện trong kim loại, trong

chất điện phân chất khí do hoàn toàn không tuân theo định luật Ohm

- Bài “ Dòng điện trong bán dẫn” chỉ nằm ở giai đoạn xây dựng

mô hình và nghiên cứu mô hình, Nếu kết hợp cả bài “Dong điện trong bán dẫn” và "Dụng cụ bán dẫn” thì mới có thể dạy thco cách

tổ chức HĐNT theo phương thức đưa đến kiến thức ở mức độ lý thuyết tương đối đẩy đủ, Vì vậy, khi dạy bài “Dụng cụ hán dẫn”

nên giữ mối liên kết tốt với bài học này

- Sách giáo khoa trình bày kiến thức của bài này dựa theo thuyết

electron cổ điển thì phù hợp với trình độ học sinh nhưng chưa giải thích can kẽ bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn Tuy nhiên,

ta phải chấp nhận do diéu kiện khách quan.

- - Trong bài soạn này em sẽ để xuất thêm một cách tiếp cận

khác có thể giúp người giáo viên giải quyết các thắc mắc của học

sinh (nhất là học sinh khá giỏi) một cách thoả đáng khi cần thiết.

1 Tình huống có vấn dé:

Ngày nay, các dụng cụ bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong kỳ

thuật hiện đại Các diod bán dẫn các transitor sử dụng trong các

mạch điện tử các nhiệt điện trở dùng trong các thiết bị đo nhiệt đô,

khống chế nhiệt độ từ xa, các thiết bị báo cháy v.v Các quang điện trở bán dẫn dùng trong các thiết bị tự động, thiết bị kiểm tra.

đo ánh sáng Các vi mạch điện tử ngày nay được dùng để thay thế

OVTH: Trrh Báo Lrh Trang25

Khóa Lian tốt n—iệp WFD.TSLê TH Than [háo

cho các mạch điện tử công kénh Qua đó cho thấy vai trò của ban

dẫn trong ứng dụng vào kỳ thuật và đời sống là rất rộng rải.

2 Vấn dé nhận thức: „

- Ban chất của dòng điện trong bán dẫn.

- Có sự khác biệt nào giữa bản chất của dòng điện trong bán dẫn và

dòng điện trong kim loại.

- Dựa vàu cơ sở nào để tạo ra bán dan có độ dẫn điện cao?

~ Những kiến thức bổ sung:

- Bán dẫn là những chất có điện trở suất trung gian giữa kim loại

và điện mỗi: PK < Oni < Pin

- Bán dẫn gồm có các oxit kim loại, sunfua, tcluarua, sêlcnua, các

sunfit, các tcluarit các sêlcnit của nhiều kim loại có các tính chấtbán dẫn

- Trong bảng tuần hoàn Mendeleep các bán dẫn tạo thành một

_ nhóm các nguyên tố được sắp xếp như sau:

- _ Các bán dẫn điển hình là gccmani (Ge), Silic (Si) và Telua (Te)

- Sự khác biệt quan trọng giữa bán dẫn và kim loại là khi nhiệt độ

tăng, điện trở suất của bán dẫn giảm còn với kim loại thì ngược

lai,

3 Giới thiệu mô hình: (Bán dẫn tinh khiết

Xét một bán dẫn điển hình là S¡ (14) Để hiểu được bản chất dẫn

điện của bán dẫn cho học sinh viết cấu hình clectron của Si (14):

1s ”2s°2p“3sˆ3p”

OD: TSLê Thi Thanh Tháo

o—o-@

- Nguyên tử Si có 4 electron ở lớp ngoài cùng nên trong mang tinh thể

nguyên tử Si liên kết với 4 nguyên tử Si gần nó nhất bing cách chung

nhau từng cặp electron hóa trị tạo thành liên kết cộng hóa trị.

4 Nghiên cứu mô hình:

- O nhiệt độ thấp, các liên kết đó rất bển vững nên trong tinh thể bándẫn không có hạt mang điện tự do và tỉnh thể Si không dẫn điện

2

- Ở nhiệt độ cao, các nguyên từ Si dao động mạnh đến nỗi mot số

liên kết trong mạch tinh thể bị phá vỡ -> một số electron được giải

phóng — electron tự do.

=> Nhiệt độ càng cao số electron càng tăng lên

- Khi một electron được giải phóng thì trong tinh thé lại xuất hiện

một chỗ trống thiếu electron mang điện dương có độ lớn bằng điện tích

của clectron gọi là.lỗ trống Vị trí của lỗ trống đó không cố định do

một cleetron gắn đó có thể chuyển đến và lấp đây lỗ ưống đó — Vị trí

bên cạnh lại bị mất electron và ở đó lại xuất hiện lỗ trống.

=> Ở nhiệt độ tương đối cao, trong tinh thể xuất hiện đồng thời hai loại

hạt mang điện tự do là clectron và lỗ trống

- Lúc này trong bán dẫn có dòng điện chưa ?

— HS: Chưa, vì các hạt mang điện tự do còn chuyển động nhiệt hỗn loạn.

- Làm thế nào để xuất hiện dòng điện trong bán dẫn ?

— HS: Đặt vào tinh thể bán dẫn một điện trường > dưới tác dụng

của điện trường ngoài electron và lỗ trống chuyển động có hướng

tạo thành dòng điện.

5 Mô hình giả thuyết của bán dẫn có pha tạp chất:

- Chế tạo bán dẫn tinh khiết trong thực tế là rất khó khăn, mat khác.

_ bán dẫn có pha một lượng nhỏ tạp chất thì độ dẫn điện tăng lên rất cao,

SVT Teh Bảo Linh Traa27

Khóa lận tốt điệp GVHD: T912 Thị thah Phác:

Tùy vào loại tạp chất pha vào bán dẫn tinh khiết mà ta có bán dẫn điện

tử (bán dẫn loại n) hay bán dẫn 16 trống (bán dẫn loại p).

- Pha vào tính thể Si (14) một lượng nhỏ các nguyên tử As:

As(33) : 18°28°2p°3s°3p"4s°3d""4p `

- Pha vào tinh thể Sỉ (14) một lượng nhỏ các nguyên tử B :

B(5) : Is`2s°2p!

6 Nghiên cứu mô hình:

6.1 Bán dẫn electron hay bán dẫn loại n:

- Xét tính thể bán dẫn Sỉ (14) có pha | lượng nhỏ các nguyên tử As(33)

- As có hóa trị V —> Trong mang tinh thể Si, 4 electron của As tạo 4

liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Si xung quanh còn electron thứ

5 thì liên kết rất yếu với hạt nhân của As và dễ dàng tách ra khỏi

nguyên tử để trở thành electron tự do > Số electron tự do trong bán

dẫn có pha tạp chất As tăng lên rất nhiều.

- Nhưng số lỗ trống trong tỉnh thể bán dẫn lại không tăng lên.

=Trong tinh thé bán dẫn có pha tạp chất As thì số hạt mang điện

chủ yếu là electron,

6,2 Bán dẫn lỗ trống hay ban dẫn loại p:

- Xét tinh thể bán dẫn Si (14) có pha thêm 1 lượng nhỏ các

nguyên tử B (5).

- B có 3 electron hóa trị, trong tinh thé Sỉ nó còn thiếu | electron

nữa để tạo thành 4 liên kết cong hóa trị với 4 nguyên tử Si xung

quanh.

- Mối liên két.nay dé dàng nhận một electron ở mối liên kết đây

đủ bên cạnh > tao ra l lỗ trống — số lỗ trống trong bán dẫn có pha

tạp chất B tăng lên rất nhiều

SVTH Trịh BÁo Linh Traa28

khóa Lận tốt n‡iệp m GED: TSLE TH Thanh Tháo

- Nhưng số electron trong tinh thé bán dẫn lại không ting lên

= Trong tỉnh thể bán dẫn có pha tạp chất B thì hạt mang điện

chủ yếu là lỗ trống.

ef Giải thích sự dẫn điện của chất bán dẫn nhờ các-mô hình trên và các

kết quả nghiên cứu có được từ mô hình

- Dòng điện trong bán dẫn tỉnh khiết là dòng chuyển dời có hướng

đồng thời của các clectron tự do ngược chiều điện trường và củacác lỗ trống cùng chiều điện trường dưới tác dụng của lực điện

trường.

- Bán dẫn điện tử hay bán dẫn loại n là bán dẫn có pha tạp chất

mà hạt mang điện cơ bản là các electron,

- Bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p là bán dẫn có pha tạp chất

mà hạt mang điện cơ bản là các lỗ trống.

7 Kích thích hoạt động nhận thức tiếp theo:

Khi ta cho 2 kim loại tiếp xúc với nhau — hình thành lớp tiếp xúc.Tương tư, khi cho 2 bán dẫn loại n và p tiếp xúc với nhau thì có hiện

khoa Lian tốt ra'iệp; OVD: [9 Lê TH [ah Thác:

- Nếu day bài "Dòng điện trong bán dẫn” theo thuyết elccton cổ

điển thì chưa giải quyết thoa đáng mọi vấn dé cho học sinh, nhất là

hoe sinh khá giỏi một cách tường tận Ví dụ câu hỏi tất yếu mà học

xinh sẽ hỏi khi trình bay hài này theo thuyết electron : Tại sao chỉ cần

pha một lượng tạp chất rất nhỏ chứ không phải là càng pha nhiều tạp

chất thì độ dẫn điện của bán dẫn càng tăng sao? Để giải thích sâu sắc

hon về tính chất điện tính chất nhiệt và tính chất khác của chất hán

dẫn ta không thé dùng thuyết electron cổ điển mà phải dùng thuyết

lượng tử về vật rắn Do trong vật rắn, electron chuyển động theo các

định luật của cơ học lượng tử và các electron được phân bố trên các

mức năng lượng thee thống kê học Fermi - Dirac Dựa vào quan

điểm của cơ học lượng tử giúp ta giải quyết trọn ven mọi vấn để dat

ra về bản chất của dòng điện trong bán dẫn trong khi đó nếu sử dụng thuyết electron cổ điển còn nhiều phần vẫn phải thừa nhận.

- Tuy nhiên đây chỉ là cách tiếp cận khác để người giáo viên có

thể dé dàng trả lời mot số thắc mắc của học sinh khá giỏi chứ không

thể áp dụng để dạy ở phổ thông.

1) Tình huống có vấn de:

Ngày nay các dụng cụ bán dẫn được sử dụng rông rai trong kỳ

thuật hiện đại Các diod bán dẫn, transitor sử dụng trong các mạch điện

tử, các nhiệt điện trở dùng trong các thiết bị đo nhiệt độ khống chế

nhiệt độ từ xa, các thiết bị báo cháy v.v Các quang điện trở bán dẫn dùng trong các thiết bị tự động thiết bị kiểm tra đo ánh sáng Các vi

mạch điện tử ngày nay được sử dụng để thay thế cho các mạch điện tử

công kénh Qua đó, cho thấy vai trò của bán dẫn trong ứng dụng vào

kỹ thuật và đời sống là rất rong rãi

3) Vấn để nhận thức:

- _ Bản chất của dòng điện trong bán dẫn ?

- Có sự khác biệt nào vé bản chất dòng điện trong hán dẫn và

dong điện trong kim loại ?

- Dựa vào cơ sở nào để tạo ra bán dẫn có độ dẫn điện cao ?

3) Giới thiệu mô hình gia thuyết:

- Bán dẫn là chất có điện trở suất trung gian giữa kim loại và điện

khóa lận tốt ng—iệp ¬ GYD: 1518 Thị Than Tháo

+ Chiểu rong của miễn cấm khác nhau

+ Các electron lấp day miễn được phép khác nhau

- Sự khác nhau cơ bản giữa bán dẫn và điện môi là bán dẫn có

2 "` = HẠ

miễn cấm hẹp hơn điện môi.

- Các electron trong bán dẫn nằm ở miền day Giữa miền đầy và

mién tự do là miễn cấm Tuy nhiên, mức năng lượng của miền

4) Nghiên cứu mô hình giả thuyết của bán dẫn tinh khiết:

- Bán dẫn có một đặc tính khác hẳn với kim loại là điện trở của nó

giảm mạnh khi nhiệt độ tăng lên, Điều này được giải thích dua trên lý

thuyết miễn, khi nhiệt độ tăng lên, kích thích nhiệt có thể làm cho các clccươn phân bố ở giới hạn trên của miền bị chiếm chuyển lên các

trạng thái của miễn tự do gan nhất, Vì vậy, số electron tham gia vào sựdẫn điện sẽ tăng lên Cho nên điện trở của bán dẫn giảm khi nhiệt độ

tăng lên.

- Dưới tác dụng của điện trường ngoài, các electron đã chuyển lên

mién trống dé dang nhảy lên các mức năng lượng cao hơn và chuyển

động có hướng để tạo thành dòng điện Khi một electron chuyển từ

miễn day lên miễn trống, trạng thái mà nó vừa rời khỏi bị bỏ trống.

Dưới tác dụng của điện trường ngoài, một electron khác của miễn day

đang nằm ở mức năng lượng thap hơn sẽ nhảy lên chiếm chỗ trống đó.

nhưng như vậy trạng thái clccưon này vừa rời khỏi lại bị bỏ trống và

do đó, một electron khác ở mức năng lượng thấp hơn lại có thể nhảy

lên chiếm chỗ trạng thái đó

NTH Teh Bao Lith Traa5!

khóa Lan tốt “điệp GED: [S Lê Thi Than Tháo

- Cứ như vay, dòng electron ở mién đầy thay đổi được mức nănglượng của mình và chuyển động có hướng dưới tác dụng của điệntrường ngoài và tạo nên dòng điện Dòng các electron ở miễn daychuyển động ngược chiều với điện trường ngoài và như vậy nó tương

đương với một dòng hạt mang điện dương, nam tại vị trí của trạng thái

hỏ trống mang điện tích (+e) chuyển động cùng chiều điện trường.

5) Nghiên cứu mô hình giả thuyết của bán dẫn có pha tạp chất:

- Trong thực tế để sản xuất bán dẫn tỉnh khiết rất khó Mat khác khi

pha thêm mot lượng nhỏ tạp chất vào tinh thể bán dẫn thì đô dẫn điệncủa bán dẫn tăng lên rất nhiều lần Tùy theo loại tạp chất pha vào mà

ta có 2 loại bán dẫn khác nhau: bán dẫn điện tử (bán dẫn loại n) hay

bán dẫn lỗ trống (bán dẫn loại p)

5.1 Bán dẫn điện tử hay bán dẫn loại n:

- Pha một lượng nhỏ các nguyên tử As (33) vào tinh thể Sỉ (14).

Nguyên tử As có 5 electron hóa trị Trong tinh thể, 4 clectron hóa trị

liên kết với 4 nguyên tử Si xung quanh tạo ra 4 liên kết cộng hóa trị

còn electron thứ 5 chịu lực hút của các nguyên tử Si xung quanh nên

liên kết yếu với hạt nhân As bởi năng lượng là 0.015 cV,

- Khi pha As vào tinh thể Si, trên sơ đổ năng lượng của electron

trong mạng tinh thể Si có xuất hiện một miễn năng lượng hẹp nam ởtrong miền cấm, đưới miền dẫn và cách đáy miền dẫn một khoảnghằng 0,015 eV

Khóa Lận tốt r#iệp AD TS Lâ Thị That Tho

Miễn tạp chất là miễn gồm các mức năng lượng chứa day

electron hóa trị của As và được gọi là miễn tạp chất Vì miễn tap chất nằm ở gần miễn dẫn nên ngay ở nhiệt độ bình thường, một số clcctron ở miễn đó đã thu đủ năng lượng và chuyển lên miễn dẫn.

Quá trình đó làm-xuất hiện các electron dẫn nhưng không làm xuấthiện các lỗ dương ở miễn day Vì vậy, lượng electron dẫn lớn hơnlượng lỗ dương rất nhiều

5.2 Bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p:

- Pha một lượng nhỏ các nguyên tử B (5) vào tinh thể Si (14).

Nguyên tử B có 3 electron hóa trị do đó để liên kết với 4 nguyên tử

Si xung quanh nó thiếu | electron B có thể nhận thêm | electron từ liên kết đầy đủ bên cạnh Nếu ta cung cấp đây đủ năng lượng cho

electron của Si thì electron đó sẽ tham gia vào mối liên kết mà B

thiếu Nhưng chỗ nó vừa rời khỏi lại bị một electron hóa trị của Sỉ nhảy vào chiếm và chỗ mà clectron vừa rời khỏi lại bị electron khác

tới chiếm, Dòng glcctron chuyển động ngược chiều điện trường nhưvậy tương đương với dòng hạt mang điện tích dương (+c) chuyển

động theo chiều ngược lại.

- Khi pha thêm một lượng nhỏ các nguyên tử B vào tỉnh thể Si thì trong

sơ đổ năng lượng của mạng tinh thé Si xuất hiện một miền năng lượng

hẹp nằm trên mién đầy và cách mức cao nhất của miễn đó một khoảng

- Miễn này gồm các mức năng lượng chưa bi electron nào chiếm

cả Nhưng vì ở sát miễn day nên ở ngay nhiệt đô bình thường, một số

khóa Lan tốt n‡iệp "¬ GVHD: TSL2 TH Thanh Tháo

clectron của miễn đẩy đã có đủ nang lượng để nhảy lên miễn đó.Quá trình đổi mức năng lượng này tạo ra lỗ dương nhưng không làmxuất hiện clcctron dẫn

=> Lượng lễ đương Kin hơn lượng electron dẫn rất nhiều.

6 Kết luận:

- Bán dẫn tinh khiết có 2 loại hat mang điện: electron và lễ dương Vì

cứ 1 electron ở miễn đầy chuyển lên miền dẫn lại xuất hiện | lỗ dươngnên trong chất bán dẫn tỉnh khiết mật độ lỗ dương bằng mật độelectron dẫn,

- Bán dẫn điện tử hay bán dẫn loại n: hạt mang điện cơ bản là cácelectron dẫn

- Bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại p: hạt mang điện cơ bản là các lỗ

dưng.

=5 `.`

Bài : ĐƯỜNG CẢM ỨNG TỪ

+ PPDH:

- Thuyết trình (diễn giảng) mô hình hóa

- Đàm thoại mô hình hóa

- Nghiên cứu mô hình hóa

Ý kiến chủ quan:

- Bài học này chỉ nằm ở giai đoạn giới thiệu mô hình đường cảm

ứng từ, phải đến khi kết thúc chương ta mới nghiên cứu đây đủ về

phương pháp của lực tương tác giữa dòng điện với dòng điện, nam châm với nam châm hay nam châm với đòng điện và độ lớn của từ

trường được biểu diễn thế nào qua mô hình đường cằm ứng từ,

Trên cơ xở phương

tác từ, hiện tượng cám ứng điện từ v.v,

- Nếu ở phan điện trường học sinh không được học về đường

sức điện dưới dạng mô hình nên đây cũng là một khó khăn khi dạy

SVTH Tr†h Bão Lĩh Trang34