Khóa luận tốt nghiệp Vật lý: Một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan chương vật dẫn - điện dung - tụ điện trong chương trình vật lý đại cương

Để góp phần giúp cho việc thu nhận những phản hồi từ phía các SV hiệu quả và nhanh chóng hơn, em xin được chọn để tài : “ Một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan ở chương ‘Vatdẫn- Điện dun

BỘ GIÁO DUC VA DAO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

Dé tai:

MỘT SỐ CAU HOI TRAC NGHIEM KHACH QUAN

CHUONG VAT DAN — DIEN DUNG — TU DIEN

TRONG CHUONG TRINH VAT LY DAI CUONG.

GVHD : THAY TRUONG DINH TOA.

SVIH : NGUYEN THỊ NGỌC PHUONG.

Loi cam on

Kién thite [ae la hanh trang bide odo cuộc đời cứ tôi eon ttgttời Trong

suất 4 nam hoe tai trading Dai học Su pham Fp Fé Chi Minh, em da trang bị

cho minh hanh trang dy odi lạt dia dat eta các qui thay có, nhiing ngudi luda

luda hi sinh ot sg nghi¢p giáo dye, nà tướng lai của thé hé chiing em.

ing nđ¿ tự hodn thanh eta luận odn, em xin chan thanh eam on đến :

Trường Dai hee Su pham Tp 2ô Chi Mink đã tạo nhường điều kiệm thuận

lei để em cá thé học tập tại tating trong luốt 4 nam hee ota qua.

Tht vign của trường đà giún dé em trong hee tập cả nghiện cứu tuổi 4 nam hee ota

qua.

Ode thấu có giáo trong trong khóa (lật Lj, trường Pai hoe Su pham Tp Xổ

Ohi Minh đã tạo moi điều kiện thuận tợi để em hee tap tốt trong tuất 4 nam học.

Dée liệt em xin gửi lời cảm on obi thay Frtong Dinh Foa đã tận tinh hing

dan, giảng day cà giúp dé em trong suét quá trink tÍuực higu dé tai nay.

- Juẩu Li Minh C7iên - Giing vién Khoa Tam Ly Qiáa Dye - đã hỗ trợ nà

chi báo em rất nếu trong qua trinh em thie hién dé tai nay.

Cae ban cùng khoá 27 da tận tink tham gia đồng góp các ¢ kiến quj báu Cae ban

SO khoá 29 đã tiek cực tham gia đợt khảo lát cà nhiệt tink tham gia đáng góp ý

kién cho để tai nay.

Đuối cùng xin gửi lời cim on chin think nhất đốt odi Me oa Gia dinh luôn ing

kệ tich cực cho con suét trong théi gian qua.

Din chm on oi tất ed.

Sink oiên

(quyên Thi Hoge (ƒ)uượng

i en ee OP, fee, Ee, De Coe < - ES ee ee ee eo ee 2 oe 2 oe

> vw ef fe %© © © & ®% & & & &

®

h.cvÒ©:».h® oP

wY

DAWH SACH CAC TU VIET TAT TRONG LUẬN VAN.

Viết đầy đủ Viết tắtThành phố Hồ Chí Minh Tp HCM

Trắc nghiệm khách quan TNKQ

Trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn TNKQ NLC.

Cường độ điện trường CĐĐT

Khao sat KS

Giảng viên / Giáo viên GV

Sinh viên SV

MỤC LỤC

"rẻ n

II Nhiệm vụ nghiên cứu của để tài -. -s-sss se ceeeesesenseee 2

II Đối tượng nghiền :cứu của đ tàiu««‹ncceceoeearnnsrerirenoninanaarrnnnaannananrdnnn 2

IV Giới hạn nghiÊn CỨU << Ă S1 TH TT ch re 2

Vi, Phường PHA EGS CỮN:caeueaeanancooonoonoonrreororanoaroororeooaonorronoarooereoo 2

Chương 1 : Cơ sở lý luận về kiểm tra - đánh giá bằng TNKQ.

I Nhu cầu về đo lường và đánh giá trong giáo dục -. ‹- s-s-scsxsexeess 3

Tl, CᣠdụnE cn do IWDHE: acca arama SE 3

2: ác DUBE Oe thảo cle DAL TNEÀqtaaaraeerrieoaracccarraiỷaeaaranarronooarrec 7

3 Nguyên tắc soạn thảo câu TNKQ nhiều lựa chọn -. - 9

V Đánh giá kết quả bài TNKQ nhiễu lựa chọn H

I Các chỉ số thống kê dùng để đánh giá bài trắc nghiệm - 11

2 Các chi số thống kê dùng để đánh giá câu trắc nghiém 14

1, WERE GUE, uusxeeecessiaaaoiscrzEiSGöifEiqftiAt00W0HằGinrtrese 15

Chương 2 : Nội dung chương “ Vật dẫn - Điện dung — Tu điện”

Phần A : Vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện.

I Điều kiện cân bằng tinh điện trên vat dẫn -«c<+<v<x<xcxxe 18

II Các tính chat của vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện.

1 Sự phân bố điện tích trong vật dẫn -«-<c-<.e.ke 18

2 Khi vật dẫn mang điện thì

điện tích phân bố ở mặt ngoài vật dẫn không đều -. - 19

1 Efn(HE ca vấi Đãn BAG đHMữ., e.êc «is ssêẽ 5252220 20

IIL Các ứng dụng

BS CC Mit0á6670600SNG62ã0A1000c0G056626G200102t814424/210ái.zrai 22

2 Màn chấn tĩnh điện và truyền điện tích 5 cv 23

ee 23

4 Máy phát tinh điện Van De Graaff -:ccccccsocseseseeeseetsaceeseneeenerees 24

5 Kiểm nghiệm định luật Coulomb 0 0 - csecceceeseesnesecseeseneseeenneenes 24

Phần B : Hiện tượng điện hưởng.

(Vật dẫn ở điện trường ngoài)

L Hiện tượng điện hưởng.

Ì Hưệmtưởng điện HƯỚNG S222 EES 25

2 Trạng thái cân bằng của vật dẫn

khi xảy ra hiện tướng điện hướng 26

II Định lý các phan tử tương ứng

I Định lý các phần tử tương Ứng -sccccvececcvcrezesksrescsree 26

2 Các trường hợp điện hưởng s 22.-—-2-<5-<s-<S2 27

Phan C : Điện dung - Tụ điện.

1 Điện dang của vật dẫn cỡ Wi aii sss octets esac 27

yg RS HẾN:c c2 cae CR aT ENTER RESET CES 34

V Năng lượng điện trường.

I Năng lượng tĩnh điện của vật dẫn cô lập mang điện 35

s- NI ưng cần Hệ | | seuseeeseeiecsaordtkeceseeesecoeeeesseccoeesosces 35

- INS ME 8N" BH cua tac 46c cecczcorodé 36

VT: Citas từng cầu ap Oia sts el ai see ere 37

Chương 3 : Soạn thao các câu TNKQ nhiều lựa chọn cho

chương “ Vật dẫn - Điện dung - Tụ điện ”.

I Nhận xét về chương “Vat dẫn - Điện dung — Tụ điện” -¿ 39

II Mục tiêu nhận thức cần đạt được cho từng loại kiến thức 40

Phần A : Vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện - 5-5-5¿ 4l

pe Ae UAL Hiện 0 | a eee one eee 42Phần C : Điện dung — Tụ Gién, ccececeseseeeseesseseseecscecscscececesecececscucoees 42

HI Thiết kế dan bài trắc HEhÏỆN:0z6uiii tt G2UGSG001U XS QDHEDQGER8GRtiy@@undad 43

IV Hệ thống các câu trắc nghiệm 44

Phần A : Vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện

(can) Í SSAA) ksoaioicerriciceiasesastaesisazesezsneasrassessekoxgdagesdepevasavi 44

Phan B : Hiện tượng điện hưởng

(HP G02 od) ern 49

Phần C : Điện dung - Tụ điện.

CECA AO) S608 | BO) atdretstotttaiacoogtodrgrgtntgtoaoedtcgtst00409:51210197892v8 Sl

Chương 4 : Phân tích, đánh giá kết qua thu được từ các lần khảo sát.

I Các thống kê thu được qua 2 lần khảo sát.

Steg ie ge Te | ea 55

- Đánh giá về độ khó, độ phân cách của các câu «+ + 5s5+>+>+ 56

II Phân tích, đánh giá cụ thé các câu trắc nghiệm

theo số liệu thu được từ 2 lần khảo sát - - c5 Ă 5< xxx vs sư rzez 59

Phần A : Vật dẫn ở trang thái cân bằng tĩnh điện

(nức HỆ e1)" ếẽẽế n 59

Phần B : Hiện tượng điện hưởng

CERF Sal 21 —o CRU 29) is sisassisciiesasscnsasenansacanasaascanansaansasasaconnsannansoad 48

Phần C : Điện dung - Tu điện

CE CHU BO > Gần BO) essa stesaevenan se ncadenasesceminsescneansasnaannenmnaasndsemene 91

“thuận oan tốt tgiiệp Q{(O2/0: thay Frtong Dinh “7òa.

PHAN MỞ pau

I LY DO CHON DE TAI.

Trong giáo dục hiện nay, với mục đích chung là nâng cao chất lượng giáo

dục, đào tạo hàng loạt các biệp pháp từ cải cách nội dung chương trình, thay đổiphương pháp giảng dạy cho đến bổ sung các biện pháp kiểm tra, đánh giá đang

từng bước được áp dụng vào thực tế Trong số những thay đổi này thì sự thay đổi

về hình thức kiểm tra - đánh giá là sự cải cách rõ rệt và mang lại hiệu quả nhấtcho học viên và giáo viên đứng lớp.

Kiểm tra - đánh giá tuy là bước cuối cùng trong một quá trình đào tạonhưng nó lại có nhiệm vụ hết sức quan trọng là phản hồi lại những kiến thức mà

học viên đã nắm bắt được từ những gì giáo viên giảng dạy Sự phản hồi này sẽ

giúp học viên nhận biết được trình độ của mình so với mức yêu cầu của giáo

viên Đối với bản thân người giáo viên thì kết quả phản hồi cũng cho họ những

thông tin hết sức cần thiết để sau đó học sẽ có những biện pháp nhằm nâng cao

chất lượng đào tạo Do đặc điểm này nên kiểm tra - đánh giá cần phải cho được

sự phản hồi nhanh, chính xác và khả năng bao quát kiến thức rộng Hình thức

kiểm tra, đánh giá chủ yếu ở nước ta hiện nay vẫn là hình thức luận để Hình thức này tuy có khá nhiều ưu điểm, nhưng trong thời đại hiện nay khi mà lượng

thông tin cần cung cấp cho học viên ngày càng nhiều thì việc thường xuyên tiếnhành kiểm tra bằng hình thức luận để lại tỏ ra không mấy hữu hiệu Và hình

thức kiểm tra - đánh giá bằng hệ thống những câu hỏi trắc nghiệm khách quan

đã được chú ý đến như một giải pháp hiệu quả Với ưu điểm là cho kết quả phản

hồi nhanh, chính xác và khả năng bao quát kiến thức rộng, trắc nghiệm khách

quan đang ngày càng được sử dụng một cách rộng rãi.

Đối với khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh nói chung

và trong tổ Vật lý Đại cương nói riêng thì hiện nay hình thức kiểm tra - đánh

giá bằng trắc nghiệm khách quan mới chỉ trong giai đoạn thử nghiệm Các kỳ

kiểm tra - đánh giá vẫn còn được tiến hành chủ yếu dưới dạng luận dé Với

hình thức này thì giảng viên cũng chỉ có thể thu nhận được phản hồi tử kết quả

của SV qua 2 đợt kiểm tra là kiểm tra giữa và cuối mỗi học phần Với yêu cầu

về trình độ của SV sư phạm đang ngày một cao như hiện nay thì kết quả phản

hồi đến các giảng viên như thế là quá ít và quá chậm Để góp phần giúp cho

việc thu nhận những phản hồi từ phía các SV hiệu quả và nhanh chóng hơn, em

xin được chọn để tài : “ Một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan ở chương ‘Vatdẫn- Điện dung - Tụ dién’ trong chương trình Vật lý Đại cương

SOTH : Aguyén Thi Ngoe Dhugug Trang 1

Lugn odn tốt nghi¢n GOWD: thay Frtong Dinh Toa.

II NHIỆM VỤ NGHIÊN CUU CUA DE TÀI.

- Nghiên cứu các kỹ thuật xây dựng một bài trắc nghiệm khách quan nhiều lựa

chọn và phân tích nội dung các kiến thức, các mục tiêu cần đạt được trong chương “Vat dẫn - Điện dung - Tụ điện” để từ đó xây dựng hệ thống gồm khoảng 45 - 50 câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn cho chương này.

- Thực nghiệm sư phạm nhằm đưa ra những đánh giá sơ bộ ban đầu về trình độ kiến thức, các quan niệm, cách hiểu chưa đúng của SV năm 2 về các vấn để có

trong chương"Vật dẫn - Điện dung - Tụ điện” được thể hiện qua bài trắc

nghiệm.

II ĐỐI TƯƠNG NGHIÊN CỨU CUA ĐỀ: TÀI.

- Hệ thống các câu trắc nghiệm trong chương “Vật dẫn - Điện dung -Tu điện”

dành để khảo sát cho SV năm 2 khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm

- Trình độ kiến thức, các mức kỹ năng đạt được và chưa đạt được của các bạn

SV năm 2 thể hiện qua bài kiểm tra

IV.GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU.

- Các câu trắc nghiệm được soạn thảo chủ yếu dựa tr6n nội dung giảng dạy

chương "Vật dẫn - Điện dung - Tụ điện" của tổ Vật Lý Đại cương, khoa Vật Lý Trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

- Đối tượng được khảo sát là các bạn SV khoá 29 (trong thời điểm thực hiện để

tài thì các bạn đang là SV năm 2).

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

- Nghiên cứu, tìm hiểu, tham khảo và tổng hợp các kiến thức liên quan để soạn

thảo ra hệ thống câu trắc nghiêm phù hợp với nội dung, mục tiêu của chương

“Vat dẫn - Điện dung — Tụ điện "

- Thực nghiệm sư phạm, thu hồi những số liệu khảo sát và cho ra những nhận

xét, đánh giá sơ bộ

SOTH : Aguyén Thi ()(gọc Dhugug Frang 2

“thuận nấu tốt ttgiiệp 02⁄0: thâu “7rươug Pinh Fea.

Chương 1:

BANG TRAC NGHIEM KHACH QUAN.

EEE2i2Z===mnB= Ca

I NHU CAU VE DO LƯỜNG VA ĐÁNH GIA TRONG

GIAO DUC.

Trong mọi hoạt động hằng ngày con người luôn muốn biết kết quả sản

phẩm do mình làm ra là tốt hay xấu, có đạt yêu cầu chưa, phải điều chỉnh như

thế nào cho hiệu quả tốt hơn Vi thế lúc nào con người cũng có nhu cầu đánh

giá Đặc biệt trong giáo dục thì nhu cầu đánh giá là không thể thiếu cho cả

giáo viên lẫn học viên Việc đánh giá giúp giáo viên hiểu về những khả năng cũng như những khiếm khuyết sai lầm trong kiến thức của học viên, từ đó điều chỉnh phương pháp và mục tiêu giảng dạy của mình cho phù hợp.

Muốn đánh giá chính xác thì phải đo lường Chúng ta không thể đánh giáchính xác diéu gì mà không cần phải cân, đo, đong,đếm Chính vì thế đo lường

và đánh giá không thể tách rời nhau.

Il CÁC DUNG CU ĐO LUONG.

Trong giáo dục, dụng cụ do lường chính là các hình thức kiểm tra đánh

giá học sinh gọi chung là trắc nghiệm Trắc nghiệm có các hình thức sau :

(trích từ [2] )

| Luận để | Trắc nghiêm khách quan

Tiểu Báo Câu 2

luận cáo lựa

Luan oan tốt tgiiệp GOWD: thầu Tntong Dinh Fea.

Trong các trường phổ thông cũng như các trường cao đẳng, đại hoc (tri một số trường có tính chất đặc thù như về nghệ thuật, luật, thể dục thể thao, )

hiện nay hình thức kiểm tra phổ biến là kiểm tra viết với 2 dạng : luận để và trắc nghiệm khách quan Mỗi hình thức đều có những ưu khuyết điểm riêng

của nó.

Hiện nay hình thức luận để đang được sử dụng rộng rãi như một công cụ

đo lường đánh giá đáng tin cậy Với xu hướng chung của thời đại là cần có sự

đánh giá nhanh chóng, chính xác, và bao quát được trên phạm vi rộng, hình

thức trắc nghiệm khách quan cũng đang được quan tâm nhiều.

II HÌNH THỨC TRAC NGHIÊM KHACH QUAN (TNKOQ)

Vì sao trắc nghiệm khách quan (TNKQ) lại được để tâm đến như vậy?

Hình thức đánh giá này có những ưu, khuyết điểm gì so với hình thức kiểm tra

cổ điển là luận dé?

1 So sánh trắc nghiệm khách quan và luận đề.

* Giống nhau :

Cả luận để và trắc nghiệm khách quan đều là những hình thức kiểm tra

đánh giá mức độ nắm vững kiến thức học sinh, khả năng tổng hợp, phối hợp các ý tưởng, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề.

* Khác nhau :

[ Trắc nghiệm khách quan

- Dễ soạn để bài, khó chấm bài hơn, |- Khó khăn trong việc soạn để bài

điểm số cũng không thật chính xác, | nhưng dễ chấm, điểm số công bằng,

công bằng vì còn tuỳ thuộc người | không lệ thuộc người chấm bài

chấm bài -S6 câu hỏi nhiều khảo sát được nhiều

- Số câu hỏi ít và tổng quát không cao | vấn để với nhiều khiá cạnh hơn.

- Tránh nạn học vẹt, học tủ.

Như vậy, trắc nghiệm khách quan hay luận để đều có những mặt ưu và

khuyết điểm riêng Vì thế hiện nay người ta vẫn sử dụng song song cả hai hình

thức này trong kiểm tra đánh giá học sinh tùy theo mục đích kiểm tra, điều

kiện soạn bài, chấm bài, nội dung chương trình.

SOTH : Axguyén Thi (À(gọc Phugng Trang 4

“Quận oan tốt nghi¢p Q(O2(/9: thay TFrtong Dinh Foa.

2 Những điều lợi và bất lợi của TNKQ (trích từ [ ])

* TNKQ khuyến khích sự đoán mò ?

Trên lý thuyết, một thí sinh hoàn toàn có thể đoán mò ra câu trả lời trên

một bài TNKQ Nếu đó là một bài trắc nghiệm ngắn, người soạn dé chưa cókinh nghiệm trong việc ra đề, thì thí sinh vẫn có thể đạt được điểm số cao hơn

khả năng thực sự của họ Tuy nhiên nếu bài trắc nghiệm đủ dài, người ra để có

đủ kinh nghiệm trong việc lựa chọn, sắp xếp các câu trắc nghiệm trong bài thì

trên thực tế, dù thí sinh có thể đoán mò nhưng lối đoán mò ấy hiếm khi đem lại

lợi ích gì cho họ.

Một phương pháp được ưa chuộng để ngăn chặn lối đoán mò của thí

sinh là trừ điểm ở các câu sai dựa trên giả định là những câu sai là những câu

do đoán mò Thật ra, khi làm một bài thi, nếu có chút kiến thức, thời gian hoặc

hứng thú để làm bài thì thí sinh sẽ vận dụng tối đa các yếu tố này để tìm ra câu

trả lời phù hợp nhất Lúc này, câu trả lời dù sai cũng cho đem lại một sự phản

hồi chính xác cho người dạy Do vậy việc trừ điểm các câu sai sẽ nay chặn sự

phán đoán tích cực này từ phiá các thí sinh.

Và một trong những phương pháp để tìm hiểu xem các thí sinh có đoán

mò hay không là xem xét độ tin cậy của bài làm.

* TNKQ chỉ đòi hỏi người học nhận ra thay vì nhớ và hiểu những

Ngoài ra, lời chỉ trích TNKQ chỉ đòi hỏi người học nhận ra thay vì nhớ

những kiến thức đã học ngụ ý rằng bài trắc nghiệm chỉ toàn những câu hỏi dé cập đến những gì mà thí sinh đã từng được biết qua Quan niệm như vậy là

không đúng Một bài TNKQ không chỉ hướng đến việc kiểm tra ở mức độ nhớ

mà còn ở những mức độ cao hơn như hiểu để có thể diễn giải vấn để theo mộtcách khác, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn để mang tính chất tổng

hợp Tất cả dựa vào mục tiêu khảo sát và khả năng của người ra đề.

* TNKQ không khảo sát được mức độ cao của quá trình tư duy ?Hiện nay vẫn còn rất nhiều người quan niệm rằng chỉ có hình thức luận

để mới khảo sát được các quá trình tư duy cao như suy luận trừu tượng, suy

diễn hay khái quát hoá, còn TNKQ chỉ khảo sát được khả năng nắm thông tin

theo dạng sự kiện rời rạc mà thôi.

Đây cũng là một quan niệm chưa đúng, bởi nếu muốn soạn một bài trắc

nghiệm tốt thì các khả năng nói trên cũng là những mục tiêu quan trọng người

SOTH : (2(guuêmn Thi ((gọc Dhutgng rang 5

Ludn oan tốt ttgiiệp Q(O02⁄0: thầu “7rương Dinh Fea.

soạn không chỉ quan tâm đến trước khi soạn mà cả trong và sau khi soạn xong

một câu trắc nghiệm Ngoài ra, các kỹ thuật phân tích từ các số liệu thu thập

được qua các lần khảo sát sẽ giúp được người soạn câu trắc nghiệm phân tích

được những khả năng mà bài trắc nghiệm của họ đã khảo sát được.

3 Khi nào nên sử dung TÌNKQ ? trích từ [1])

Cả hình thức TNKQ và hình thức luận để đều có thể sử dụng để :

- Do lườngthành quả học tập.

- Khảo sát khả năng hiểu và áp dụng các kiến thức đã học.

- Khảo sát khả năng giải quyết những vấn dé mới.

- Khảo sát khả năng lựa chọn những kiến thức, những kỹ năng cần thiết để phối hợp chúng lại nhằm giải quyết những vấn để phức tạp.

Ngoài ra theo ý kến của các chuyên gia thì hình thức kiểm tra bằng

TNKQ nên được sử dụng trong những trường hợp sau :

- Số lượng học viên cần khảo sát khá đông, dé thi có thể sử dụng lại vào lúckhác

- Cần có điểm số rõ ràng, chính xác, không bị phụ thộc bởi người chấm bài.

- Có nhiều câu trắc nghiệm tốt dự trữ sẵn để soạn thảo thành bài trắc nghiệm

mới.

- Ngăn ngừa nạn học tủ, học vet.

- Khảo sát khả năng suy nghĩ có phê phán.

IV.TRẮC NGHIÊM KHÁCH QUAN NHIÊU LỰA CHỌN

Có nhiều loại câu TNKQ như : câu nhiều lựa chọn, câu D-S, câu ghép

nối, điển khuyết, Mỗi dạng câu đều có những ưu khuyết điểm cũng như cách

đánh giá, thẩm định riêng Do vậy nếu trong một bài dùng nhiều loại câu trắc

nghiệm sẽ gây phân tán cho thí sinh và khó khăn cho giáo viên khi chấm bài

cũng như khi đánh giá thẩm định, kết quả giảng dạy của mình.

Ở luận văn này, em chỉ giới hạn trong soạn thảo và đánh giá các kết quả

thu được từ bài trắc nghiệm chỉ gồm câu trắc nghiệm nhiều lựa chọn (4 lựa chọn) Vì thế sau đây xin tìm hiểu chỉ tiết hơn về loại câu này.

1, TNKQ nhiều lựa chọn ( TNKQ NLC )

Câu TNKQ NLC là loại câu gồm có hai phần : phần gốc và phần lựa chọn Phần gốc là câu hỏi hay câu bỏ lửng Phần lựa chọn gồm một ý trả lời

đúng nhất và các ý sai nhưng có vẻ đúng và hấp dẫn với học sinh không hiểu

bài rõ gọi là các mổi nhử Thông thường một câu có 4, 5 lựa chọn

* Ưu điểm

- Giảm được khả năng đoán mò ở học sinh vì xác suất rủi may chỉ có 25% (đối

với câu TNKQ 4 lựa chọn) hay 20% (đối với cầu TNKQ 5 lựa chọn) nên độ tin

cậy cao hơn.

SOTH : (À(guuêu Thi Voge Dhugng Trang 6

Quận căn tốt nghi¢p 02⁄0: thay Trutong Pinh Toa.

- Yêu cầu học viên phải hiểu va có thé phân tích kiến thức một cách rõ ràng.Nếu học viên chỉ học vẹt thì khó thể chọn đáp án đúng được vì các câu được

soạn luôn “trông có vẻ ” chính xác.

- Câu hỏi phong phú, đo được nhiều khả năng nhận thức của học viên ở nhiều

cấp độ khác nhau như: nhớ, hiểu, vận dụng, tổng hợp,

- Các câu trả lời sai cũng thể hiện được mức độ nắm kiến thức, những sai lầm

trong cách suy nghĩ của học viên Vì thế nó cũng có tính giá trị tốt hơn.

- Bằng các số liệu và các phan mềm thống kê có thể phân biệt những câu hỏi

đó là khó, dễ, hay mơ hồ với học viên

Cho được kết quả phản hồi nhanh chóng, chính xác

Tính khách quan khi chấm điểm.

* Khuyết điểm

- Câu trắc nghiệm nhiều lựa chọn khó soạn thảo Người soạn phải mất nhiều thời gian và công sức để có được các câu trắc nghiệm chất lượng.

- Đôi khi hạn chế khả năng sáng tạo của học viên khi phát hiện ra những cách

trả lời hay hơn đáp án đã cho.

* Nhận xétĐây là loại câu trắc nghiệm phong phú, có thể trình bày ở nhiều dạng

khác nhau, có nhiều ưu điểm

2 Các bước soạn thảo một bài trắc nghiệm khách quan.

Bước 1: Xác định mục đích bài kiểm tra

Tùy theo mục đích khác nhau mà bài trắc nghiệm được soạn sẽ có nội dung, mức độ khó dễ của bài, số lượng câu và thời gian làm bài khác nhau.

Bước 2 : Phân tích nội dung chương trình cần kiểm tra.

Khi phân tích nội dung của một vài chương cần kiểm tra học sinh , ta có thể tiến hành theo các bước sau :

- Tìm ra những ý tưởng chính yếu của nội dung cần kiểm tra

- Lựa chọn những định nghĩa, từ ngữ, khái niệm, công thức, mà học viên cần

nắm được.

- Phân loại hai dạng thông tin : những thông tin dùng giải thích minh hoạ và

những thông tin quan trọng cần ghi nhớ, hiểu rõ.

- Lựa chọn những thông tin mà học viên cần biết cách vận dụng trong tình

huống mới.

Bước 3 : Viết mục tiêu cần kiểm tra đánh giá

Đối với từng nội dung đã phân tích trong sơ đồ trên giáo viên viết ra các

mục tiêu tổng quát và mục tiêu cụ thể cho từng ý nhỏ Người ta vẫn thường dùng những từ như : biết, hiểu, nắm rõ để diễn đạt mục tiêu mà học viên cần

SOTH : Hguyén “7hị (À(gọc Dhugug Frang 7

Ludn oan tốt nghiép (402/0: thâu “7rương Dinh Toa.

đạt đến Thế nhưng đó chỉ là những động từ chung không giúp ích cho ta khi

đặt bút viết câu trắc nghiệm Vì thế giáo viên cần viết ra những mục tiêu cụ

thể hơn

Theo Benjamin Bloom có 6 mức độ của mục tiêu nhận thức từ thấp tới

cao: biết, hiểu, vận dụng, phân tích, tổng hợp, đánh giá Các động từ thường

dùng để chỉ mục tiêu nhận thức như sau : (trich từ [2])

Biết

Định nghĩa Mô tả Thuật lại Viết

Nhận biết Nhớ lại Gọi tên Kể ra

Lựa chon Tìm kiếm Tìm cái phù hợp Kể lại

Chỉ rõ vị trí Chỉ ra Phát biểu Tóm luợc

Hiểu

Giải thích Cắt nghĩa So sánh Đối chiếu

Chỉ ra Minh hoạ Suy luận Đánh giá

Cho ví dụ Chỉ rõ Phân biệt Tóm tắt

Trình bày Đọc

Vận dụng

Sử dụng Tính toán Thiết kế Vận dụng

Giải quyết Ghi lại Chứng minh Hoàn thiện

Dự đoán Tìm ra Thay đổi Ước tính Sắp xếp thứ tự Điều khiển

Phân tích

Phân tích Phân loại So sánh Tìm ra

Phân biệt Phân cách Đối chiếu Lập giả thuyết Lập sơ đồ Tách bạch Phân chia Chọn lọc

Tổng hợp

Tạo nên Soạn Đặt kế hoạch Kể lại

Kết hợp Đề xuất Giảng giải Tổ chức

Thực hiện Lam ra Thiết kế Kết luận

Đánh giá

Chọn Quyết định Đánh giá So sánh

Thảo luận Phán đoán Tranh luận Cân nhắc

Phê phán Ủng hộ Xác định Bảovệ

Bước 4 : Thiết kế dàn bài trắc nghiệm

Bước này nhằm quy định số câu trắc nghiệm cho mỗi phần và lập bảng

quy định 2 chiều thể hiện số câu và tỉ lệ % cho từng nội dung, mục tiêu nhận

thức.

SOTH : Axguyén Thi Hage ⁄/2ltrgrg Frang 6

“tuân oan tốt nghi¢p GOWD: thầu Frtong Pinh 7àa.

Bảng 2 chiều có thể có dạng sau :

Để có độ tin cậy tốt các chuyên gia khuyên bài trắc nghiệm nên có từ

30 câu trở lên Đối với câu TNKQ NLC thì thời gian làm bài của mỗi câu vào

khoảng | phút đến 2 phút Tuy nhiên tuỳ theo yêu cầu của dé thi đặt ra, mức

độ khó dễ của các câu trắc nghiệm mà thời gian làm bài có thể dài hay ngắn

hơn.

Bước 5 : Lựa chọn câu hỏi cho bài trắc nghiệm

Với cùng một mục tiêu nhưng có thể có nhiều câu trắc nghiệm khác

nhau, do đó giáo viên phải lựa chọn các câu hỏi với mức độ khó cho phù hợp

với mục đích, đối tượng tham gia kiểm tra

Ban đầu khi mới viết ra câu trắc nghiệm thì mức độ khó của câu là do

sự phán đoán chủ quan của giáo viên cùng với ý kiến tham khảo từ đồng

nghiệp Sau khi cho học sinh các lớp làm vài lần giáo viên có thể thống kê ra

chỉ số độ khó và phân cách câu Từ đó giáo viên có cơ sở khách quan hơn để

lựa chọn câu hỏi cho một bài kiểm tra mới vào lần khác

Bước 6 : Trình bày bài kiểm tra

- Các câu trắc nghiệm phải viết rõ ràng, không viết tắt, nếu cần phải có chú

thích rõ ràng Những từ cần nhấn mạnh cho học sinh chú ý nên gạch dưới hay

in đậm.

- Học viên không đánh thẳng lên để mà đánh vào một phiếu trả lời Trên

phiếu trả lời chú ý phải dặn dò học sinh quy ước đánh dấu, bỏ, chọn lại.

- Nhằm hạn chế tối đa tình trạng gian lận, nên tạo ra tối thiểu là 4 để

khác nhau trên cơ sở đảo lộn trật tự câu

3.Nguyén tắc soạn thảo câu TNKQ NLC

Lugn oan tốt nghi¢p GOVWD: thầu Frtong Dinh Toa.

* Các bước soạn thao câu TNKQNLC.

Bước 1:

Người viết lựa chọn nội dung và các ý tưởng tương ứng can khảo sát.

Viết ra giấy nháp những ý tưởng này để làm cơ sở cho việc soạn thảo Những ý

tưởng cần được lựa chọn sao cho tối đa hoá việc phân biệt học viên giỏi, học

viên khá, học viên trung bình và học viên kém.

Ví dụ :

Khi khảo sát phần tính chất về điện thế của một vật dẫn mang điện, cụ

thể là một quả cầu rỗng mang điện (câu 6) Tính chất đẳng thế của quả cầu

này là khá đơn giản, nhưng ta có thể diễn đạt ý tưởng này bằng một cách khác

là bằng đồ thị

Với những học viên giỏi và khá, họ có thể nhận ra ngay đồ thị thích hợp

không mấy khó khăn Với những học viên kém việc lựa chọn đáp án chính xác

sẽ là không dễ dàng Bởi họ hoặc không biết cách đọc đồ thị, hoặc do khônghiểu rõ bản chất vấn để nên đứng trước những gợi ý có vẻ giống nhau và hoàn

toàn hợp lý sẽ có sự băng khoăng và lựa chọn Cách mà họ hiểu, trình độ kiến

thức của họ đến đâu sẽ được thể hiện rõ trong cách chon | trong 4 gợi ý đã đưa

ra.

Bước 2 :

Viết các câu trắc nghiệm dựa trên các ý tưởng ra giấy

+ Viết phan gốc trước Đây là một câu hỏi hay câu bỏ lửng nhưng phải day đủ

ý, diễn đạt rõ ràng

+ Xếp câu trả lời đúng vào một vị trí A, B, C hay D một cách ngẫu nhiên

+ Thêm các môi nhử vào vị trí khác

Bước 3 :

Có khi câu trả lời đúng dưới cái nhìn chủ quan của người soạn cũng

không thật chính xác hay tối nghĩa Vì thế cần tham khảo ý kiến nhiều giáo

viên về tính đúng sai của các câu trắc nghiệm, về mức độ “có vẻ hợp lý” của

các câu méi như'

Bước 4 :

Đưa vào các bài kiểm tra để học viên đánh dấu và từ kết quả đó để phân

tích độ khó, độ phân cách và moi nhử của câu Sau đó, chỉnh sửa câu trắc

nghiệm cho tốt hơn.

Bước 5:

Nhận xét những điểm sai sót, những quan niệm sai lầm thường gặp nhất

của học viên qua các lần khảo sát để từ đó có biện pháp kịp thời chấn chỉnh những sai lầm này.

SOTH : Aguyén Thi Agee Dhuteng Trang 10

Ludgnu odn tốt nghi¢n GOWD: thay Frtong Dinh Toa.

* Các điểm cần lưu ý trong quá trình soạn câu TNKQ NLC

- Ở phần gốc cũng như phần lựa chọn nên tránh dùng thể phủ định liên tiếp

nhiều lần Nếu dùng | lần cũng nên nhấn mạnh bằng cách gạch dưới hay in

đậm từ phủ định.

- Độ dài câu trả lời đúng và mổi nhử nên tương đương nhau Tránh trường hợp

ý đúng thường dài hơn mồi nhử

- Các mồi nhử không nên quá giống nhau về tính chất

- Tránh trường hợp câu mà câu đáp án và các méi nhử có ý nghĩa trái ngược

nhau , học viên sẽ dễ dàng nhận ra đáp án từ lối “ suy luận mò”.

- Không nên dùng nhiều câu có lựa chọn :” tất cả đều đúng”, * tất cả đều sai” Như thế học sinh dễ đoán mò để loại trừ một phương án khi đã biết hai phương

án còn lại.

- Câu trả lời đúng được đặt ngẫu nhiên ở các vị trí khác nhau, không theo một

trình tự đặc biệt nào.

- Không nên đặt các câu hỏi không có trong thực tế

V.ĐÁNH GIÁ KẾT QUA BÀI TNKQ NLC.

I Các chỉ số thống kê dùng để đánh giá bài trắc nghiệm

a HE SO TIN CAY.

* Ý nghĩa :

Một bài trắc nghiệm với các kết quả thu được có đáng tin cậy hay không

được xác định nhờ vào hệ số tin cậy của bài Bài trắc nghiệm có hệ số tin cậy r trong khoảng: 0.6< rs 1 là một bài trắc nghiệm đáng tin tưởng.

Những bài trắc nghiệm có hệ số tin cậy thấp hơn thì nên chỉnh sửa lại các

câu trắc nghiệm vì với một bài trắc nghiệm có hệ số tin cậy thấp chứng tỏđiểm số không vững chắc, học viên chọn ngẫu nhiên khá nhiều, điểm số thuđược không thể làm cơ sở cho việc kiểm tra đánh giá

* Cách tính :

Có nhiều phương pháp để tính hệ số tin cậy cho bài trắc nghiệm , thông

dụng nhất hiện nay là phương pháp phân đôi bài trắc nghiệm và phương pháp

Kuder Richardson Và trong luận văn này em cũng sử dụng phương pháp

Kuder Richardson cùng với phần mềm Test tương ứng của thầy Lý Minh Tiên

Công thức Kuder Rechardson cơ bản :

6, : độ lệch tiêu chuẩn của câu i.

ơ : độ lệch tiêu chuẩn của toàn bài.

k : số câu của bài kiểm tra

SOTH : Aguyén Thi (Qgọc Dhugug Drang 11

Ludgn oan tất egiiệp GOWD: thầu “Trương Dinh “7àa.

Để gia tăng tính tin cậy của bài TNKQ ta cần lưu ý :

- Tăng chiều dài bài trắc nghiệm

- Gia tăng khả nang phân cách của mỗi câu trắc nghiêm

- Giảm thiểu yếu tố rủi may bằng cách hạn chế sử dụng câu 2 lựa chọn

b TRUNG BÌNH LÝ THUYET (MEAN LT).

* Ý nghĩa:

Đây là số điểm trung bình theo lý thuyết mà học viên cần đạt được Tuy

theo số lựa chọn trong một câu, số câu trắc nghiệm trong bài mà Mean LT có

giá trị khác nhau Đây sẽ là cột mốc để xác định xem bài trắc nghiệm đối với

mỗi nhóm học viên được khảo sát là để hay khó

* Cách tính :

K : số điểm tối đa của bài trắc nghiệm

T : điểm số do may rủi mà có.Tùy vào số câu và số lựa chọn ở mỗi câu

So sánh điểm trung bình bài test với điểm trung bình lí thuyết ta biết bài

kiểm tra là khó, dé hay vừa sức với nhóm học viên được khảo sát

Khi so sánh ta thấy :

- Nếu Mean xấp xỉ Mean LT : bài trắc nghiệm vừa sức nhóm học viên.

- Nếu Mean > Mean LT : bài trắc nghiệm dễ với nhóm học viên

- Nếu Mean < Mean LT : bài trắc nghiệm là khó với nhóm học viên

Trong cách so sánh trên chúng ta phải hiểu ý nghĩa của kí hiệu “ xấp

xỉ”, "lớn hơn”, "nhỏ hơn” với các giá trị biên dưới và biên trên như sau :

- Giá trị biên dưới = Mean -Z x bs

- Giá trí biên trên = Mean+Zx 3

SOTH : Haugen “Thị Agee Phugng Trang 12

thuận căn tốt nghiép QOD: thấu “7rưươg Pink Fea.

Với: Mean : điểm trung bình lớp

S : độ lệch tiêu chuẩn

N :số học sinh

Z : tuỳ thuộc xác suất tin cậy chọn trước

Ví dụ : xác suất tin cậy =95% thì Z = 1.96

xác suất tin cậy =90% thì Z = 2.58

Ta có trục số sau :

Ẻ V

biên dưới biên trên

Bài trắc nghiệm là khó, dễ hay vừa sức học viên tùy thuộc vào giá trịMean LT rơi vào miễn nào trên trục số

d ĐỘ LỆCH TIÊU CHUẨN.

* Cách tính :

X, : tổng điểm bài trắc nghiệm của câu i

N : số người làm bài trắc nghiệm

* Ý nghĩa :

Độ lệch tiêu chuẩn cho ta biết điểm số có phân bố lệch so với trung bình

là bao nhiêu.

- Nếu ơnhỏ thì điểm số tập trung quanh giá trị trung bình

- Nếu ơ lớn thì điểm số lệch xa giá trị trung bình.

Vì thế độ lệch tiêu chuẩn được sử dụng để so sánh mức phân tán hay đồng nhất của 2 hay nhiều nhóm điểm số và xét tính chất tượng trưng của

trung bình cộng (SD càng nhỏ thì tính chất tượng trưng của trung bình càng

lớn).

e SAI SỐ TIÊU CHUẨN CỦA ĐO LƯỜNG.

* Cách tính :

SEM =ovl-r

SEM : sai số tiêu chuẩn của đo lường

ơ : độ lệch tieu chuẩn bài trắc nghiệm

r : hệ số tin cậy bài trắc nghiệm

* Ý nghĩa :

Sai số này cho ta biết mức biến thiên mà ta có thể kì vọng ở điểm số của

một học sinh nào đó nếu người ấy được khảo sát trên bài trắc nghiệm đó nhiều lan SEM càng nhỏ thì kết quả thu được càng chính xác với trình độ mỗi học

xinh

SOTH : (guuễn “Thị Hage Phutgng Trang 13

Luan oan tốt “egiiệp 02⁄0: thầu Fatong Dinh Fea.

Ví du : một hoc sinh làm bài trắc nghiệm dat điểm thô là 50 ta không thể kết luận ngay đó là khả năng thật sự của học sinh này do cò có sai số tiêu

chuẩn của đo lường Ta có thể tin tưởng điểm số học sinh này nằm trong

khoảng 50+ Z.SEM trong đó Z phụ thuộc vào xác suất tin cậy mà ta chọn

trước.

2 Các chỉ số thống kê dùng d9ánh giá câu trắc nghiệm

a ĐỘ KHÓ VUA PHAI CUA CÂU.

*ý nghĩa :

Đây là độ khó tính về mặt lý thuyết của một câu, nó được sử dụng nhưcột mốc để xác định xem như thế nào là câu dễ, như thế nào là câu khó

* Cách tính :

Đối với câu trắc nghiệm 4 lựa chọn thì độ khó vừa phải được tính theo

công thức như sau :

Muốn biết câu ¡ là khó hay dễ so với trình độ hiện có của học viên ta so

sánh độ khó câu ¡ với độ khó vừa phải của câu đó.

* Cách tính :

Độ khó câu I (Mean) = Số người trả lời đúng câu Ì

Số người làm bài trắc nghiệm

Mức độ khó, dé của câu thứ i có thể được xác định theo thang đo sau :

Lugn sản tối sgiiệp GOWMD: thầu Intong Dinh “7àa.

- Lập bảng tỉ lệ người làm đúng câu ¡ ở nhóm cao và nhóm thấp

- Tính độ phân cách câu ¡ theo công thức :

D, = tỉ lệ % nhóm cao làm đúng câu i - tỉ lệ % nhóm thấp làm đúng câu i

Độ phân cách tính theo công thức trên được giới hạn trong khoảng:-Ì < D < |

¥Y D=lI: tất cả học viên ở nhóm cao đều làm đúng tất cả học viên ở

nhóm thấp đều làm sai

D>0,4: câu phân cách rất tốt : số học sinh nhóm cao làm đúng câu i

nhiều hơn số học sinh nhóm thấp làm đúng câu i

* 0.3 < D <039: câu phân cách tốt có thể làm tốt hơn

0.18 < D < 0,29: độ phân cách tạm được cần chỉnh sửa

* D<0,18 : độ phân cách kém cần chỉnh sửa nhiều lần

*\ Dâm khi số học sinh nhóm thấp làm đúng câu i nhiều hơn số học sinh

nhóm cao làm đúng câu i.

Trong một bài trắc nghiệm nên chọn nhiều câu có độ phân cách cao

Luận văn sử dụng phan mềm Test với hệ số tương quan điểm nhị phân(R.point-biserial correlation, viết tit Rpbis) để phân tích Hệ số này được xem

như là hệ số tương quan cặp Pearson giữa câu trắc nghiệm và tổng điểm trên

toàn bài trắc nghiệm, đây là phương pháp tính chỉ số độ phân cách phổ biến

nhất với các chương trình máy tính hiện nay

Mp-M

Với : Mp : trung bình điểm của các bài làm đúng câu i

Mg : trung bình điểm của các bài làm sai câu i

p: tử lệ học viên làm đúng câu i.

qg: tử lệ học viên làm sai câu i.

ơ : độ lệch tiêu chuẩn của bài trac nghiệm.

3 Các loại điểm số.

* Ý nghĩa :

Giúp ta so sánh thành quả học tập của học sinh so với thành quả học tập tối

đa có thể đạt tới của bài trắc nghiệm

a DIEM PHAN TRAM.

SOTH : (guuễn “Thị Hage Dhugng Trang 15

Lugn oan tất tgihiệp GOD: thấu Frteng Dink “7àa.

Tuy nhiên việc xác định điểm số của hoc sinh theo cách này dé dẫn đến

việc thay đổi tuỳ tiện tiêu chuẩn đo lường như thêm vào hay bớt đi các câu khó

T : tổng số câu trong bài.

b ĐIỂM TIÊU CHUẨN.

* Điểm tiêu chuẩn Z :

_X-X

Sc

X : Điểm thô

X: Điểm thô trung bình của lớp

ơ : độ lệch tiêu chuẩn của lớp

* Ý nghĩa :

- Điểm tiêu chuẩn Z cho ta biết sự phân bố điểm số qua giá trị trung bình của

lớp

- Giữ nguyên hình thái của phân bố điểm thô và chỉ thay đổi giá trị

- So sánh được các bài trắc nghiệm và các nhóm lớp

- Mỗi độ lệch tiêu chuẩn có trung bình và độ lệc tiêu chuẩn chung cho mọi

nhóm, mọi bài trắc nghiệm

* Điểm tiêu chuẩn V

Tuỳ hệ thống điểm được sử dụng mà người ta tính điểm tiêu chuẩn V khác

nhau Nước ta hiện nay sử dụng hệ thống điểm 11 bậc (0 _ 10) (độ lệch tiêu

chuẩn là 2, trung bình là 5)

=2Z+5

SOTH : Aaguyén Thi (À(gọc Phugng Trang 16

Luan căn tốt ttgiiệp GOVWD: thay “7rưtg Dinh Toa.

Chuong 2:

NOI DUNG CHUONG VAT DAN

DIEN DUNG ~ TU DIEN

- PHẦN A :

VẬT DẪN Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN

Về phương diện dẫn điện, có thể phân biệt một cách tương đối các môi

trường vật chất (hay vật thể) thành 3 loại : (rrích từ [5])

a Chất dẫn điện :

Là chất có rất nhiều hạt mang điện tự do có thể dịch chuyển dễ dàng

trong đó khi chịu tác dụng của một lực điện Các môi trường vật chất (rắn, lỏng

hay khí) thỏa điều kiện trên được gọi là vật dẫn điện Một chất dẫn điện điển

hình vẫn thường gặp là kim loại Khi kim loại ở trạng thái rắn, hạt nhân bên

trong được xem như những ion dương được sắp xếp theo một trật tự nhất định

tạo nên mạng tỉnh thể mà các nút mạng là những ion dương này Các nút mạng

chỉ dao động nhiệt với biên độ nhỏ xung quanh vị trí cân bằng Trong khi đó, các electron hóa trị liên kết yếu với hạt nhân và bị các nguyên tử bên cạnh tác dụng nên dễ cdàng tách khỏi nguyên tử gốc và được xem là elecưon tự do dễ

dàng dịch chuyển định hướng dưới tác dụng của điện trường trong vật dẫn

b Chất cách điện (điện môi) :

Trong môi trường cách điện, các điện tích xuất hiện ở đâu sẽ định xứ

tại đấy, không thể dễ dàng dịch chuyển từ nơi này sang nơi khác Ví dụ : nước

nguyên chất, thủy tinh, cao su,

c Chất bán dẫn :

Trong diéu kiện nhiệt độ thấp và trạng thái tinh khiết, chất bán dẫn

chứa rất ít hạt mang điện tự do, xem như không dẫn điện hoặc dẫn điện rất

kém Khi tăng nhiệt độ, hoặc có lẫn một vài tạp chất nhất định phù hợp, chất

bán dẫn trở nên dẫn điện khá tốt.

Trong chương chúng ta chỉ khảo sát về vật dẫn

SOTH : Aguyén Thi ()(gọc Dhugug Frang 17

Luan trăn tất nghiép GOWD: thu Frtong Dinh Fea.

I ĐIỀU KIỆN CAN BANG TĨNH ĐIỆN TREN VAT DAN.

Trang thái cân bằng tĩnh điện trên vật dẫn tinh điện là trạng thái trong

đó các điện tích tự do đứng yên Có nghĩa là: sự phân bố điện tích trong vật dẫncân bằng tĩnh điện không đổi theo thời gian

Sự cân bằng tĩnh điện trên vật dẫn chỉ có thể đạt được với các điều kiện :

1/ Vectơ cường độ điện trường (CĐĐT) bên trong vật dẫn bằng không.

Như ta đã biết bên trong lòng vật dẫn luôn có rất nhiều các electron tự

do Nếu như CĐĐT bên trong lòng vật dẫn £ #0 thì sẽ sinh ra một lực điện

tac dụng lên các electron tự do làm cho các điện tích này chuyển động có

hướng va do đó sẽ phá vỡ trang thái cân bằng tĩnh điện Vì vậy, vectơ CDDT

bên trong lòng vật dẫn phải luôn bằng 0

Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi vật dẫn tích điện thì các điện tích sẽ

nhanh chóng “x6 đẩy ” nhau để sắp xếp lại sao cho CDDT E „.„„ = 0 nhằm thiết

lập trạng thái cân bằng tinh điện Thời gian để tạo ra trang thái cân bằng này là

rất nhanh (= c-vận tốc ánh sáng).

2) Vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm trên bê vật dẫn tích điện

hướng theo phương vuông sóc với bé một vật din E’= E,

Thật vay, nếu : E= E + Ê, với E, + 0, nghĩa là trên bể mặt vật dẫn có

CĐĐT E CĐĐT này sẽ sinh ra lực điện làm các điện tích tự do dịch chuyển

trên bể mặt vật dẫn & do đó trạng thái cân bằng không thể xác lập.

II CÁC TÍNH CHẤT CUA VAT DAN Ở TRẠNG THÁI

CÂN BẰNG TĨNH ĐIỆN.

1 Sự phân bế điện tích trong vật dẫn :

si =ss Xét một vật dẫn mang điện q bất kỳ đang ở

+ $ „ trang thái cân bằng tĩnh điện.

ä WD 4 Chon mặt Gauss là mặt kin S nằm tron trong lòng vật

“ 7+ dẫn Ta có :

"HE: © Thông lượng điện cảm gửi qua mặt Gauss :

èo= ffDaS = 4[DaS.Casz

ma: E„«„=0 => D„„¿=0

Kết hợp giữa kết quả trên & định lý Gauss ta có :

$0 = ŸQusgao« = [V =0 (1)

với ø: mật độ điện tích khối bên trong vật dẫn tĩnh điện.

V: thể tích bao quanh bởi mặt S

Mặt S được chọn bất kỳ trong lòng vật dẫn, nên từ (1) ta có được :

SOTH : Aguyen “Thị (Àgọc Phugng Gương 18

Ludn oan tốt nghiép GOWD: thâu Frtong Pink Toa.

Vậy : Mat độ điện khối bằng 0 tại mọi nơi trong vật dẫn cân bằng tĩnh điện.

Tức không có điện tích nào nằm bên trong vật dẫn Nhưng nếu vật dẫnkhông mang điện trong thể tích của nó thì vật nhiễm điện như thế nào? Các

Trong trang thái cân bằng tĩnh điện, điện tích luôn phân bố trên bé mặt

vật dẫn Nhưng sự phân bố này nói chung là không đều và phụ thuộc vào hình

dang của vật Ta xét vật có hình dạng như hình vẽ.

Bằng những thí nghiệm đơn giản, ta thấy rằng :

+ Ở chỗ lõm vào (điểm A) mật độ điện tích là

Sự tập trung điện tích nhiều ở những nơi lỗi ra đã gây ra hiệu ứng mũi

nhọn với hiện tượng “phóng điện” ở các mũi nhọn.

Ta lấy một mũi nhọn bằng kim loại, đặt trên giá cách điện Nối nó vớimột nguồn có điện thế cao (nối với một cực của máy phát tĩnh điện, còn cực kianối đất) , khi đó các vật dẫn đặt gần đó bị nhiễm điện Đặt gần mũi nhọn một

điện nghiệm trên có gắn một bản kim loại, ta thấy bản kim loại được tích điện

cùng dấu với mũi nhọn Nếu bản kim loại đã được tích điện sẵn thì khi đặt mũi

nhọn trên vào gần nó thì bản kim loại bị mất điện tích

Nguyên nhân gây ra hiện tượng trên vì điện tích tập trung ở mũi nhọn

qúa lớn và do đó gây ra xung quanh nó một điện trường mạnh Khi điện trường

đủ mạnh sẽ gây ra sự ion hóa chất khí (do các hạt mang điện ở gần mũi nhọndưới tác dụng của điện trường sẽ chuyển động nhanh, va chạm vào các phân tử

trong không khí làm bật các electron ra & làm xuất hiện ion dương Các iondương này lại tiếp tục va chạm với các phân tử khí khác và do đó các ion

dương, ion âm, electron xuất hiện ngày càng nhiều)

Trường Đại-I:¿c Su-Pham

P_ HO-CHI-MINH

SOTH : Aquyén Thi Ngge Dhugug Drang 19

Luan odn tốt tgiiệp GOWD: thầu “Trương Pink Téa.

+ Đối với các điện tích trái dấu với điện tích ở mii nhọn.

Các điện tích này sẽ bị hút về phía mũi nhọn, trung hòa điện tích tại đó,

làm mũi nhọn mất bớt điện tích Lúc đó, các điện tích ở nơi khác lại dồn về

phía mũi nhọn, lại tiếp tục bị trung hoà điện Quá trình trên cứ tiếp diễn làmcho vật dẫn mất dẫn điện tích qua mũi nhụn hay vật dẫn đã “phóng điện” qua

mũi nhọn.

+ Đối với các điện tích càng dấu với điện tích ở mũi nhọn.

Các điện tích này sẽ bị đẩy ra xa kéo theo các phân tử khí xung quanh

tạo thành “luồng gió điện” Nếu điện trường đủ mạnh ta nghe được tiếng rit

của luồng gió hoặc nhìn thấy tia lửa điện

3) Điện thế của vật dẫn mang điện:

Xét một vật dẫn tích điện q Trên vật dẫn cho điện

tích thử q„ dịch chuyển tử M — N (M, N thuộc vật dẫn).

Công của lực điện trường dịch chuyển điện tích go :

+ Nếu M, N ở bên trong vật dẫn :E=0 ->

+ Nếu M, N ở bên trên bể mặt dẫn điện : a Aun = 0

Vậy ta luôn có : Ayy = 0

Ma: Ayn =Q(Vu-Vx) = 0 ~

Do tinh liên tục của điện thế, người ta chứng minh được rằng điện thế tai

mọi điểm ở sát mặt vật dẫn luôn bằng điện thế tại mọi điểm trên mặt vật dẫn.

Vậy khi vật dẫn mang điện thì toàn bộ vật dẫn ở một điện thế duy nhất.

s Hệ quả :

Mặt ngoài của vật dẫn là mặt đẳng thế (điều này hoàn toàn phù hợp với

việc CĐĐT E ở trên mặt & sát mặt vật dẫn luôn vuông góc mặt đẳng thế, tức

đáy trên có vi phan điện tích AS sao cho CDDT trên

mặt đó là không đổi và M e AS Trục của hình trụ

đứng vuông góc với mặt ngoài vật dẫn

+ Phẩn dưới là mặt kín bất kỳ nim trọntrong lòng vật dẫn

SOTH : Hguyén “Thị ()(gọc Phugug Trang 20

Ludgn oan tất “egiiệp GOV: thấu Frtong Dink “7àa.

Thông lượng điện cảm gửi qua mat Gauss :

ðo= FDdS = {[Da4SCasz

mit Gauss mit Gauw

= [[D-4s.cosa + [[P.dS cosa + [[D-4S.cosz

đáy trên mit vụag quanh phín dah

+ Đối với đáy trên : Ettn = cosa=1

E khong đổi => D không đổi

+ Mặt xung quanh : Ein = cosa=0

* Tuy nhiên nếu điểm M rất sát mặt ngoài của vat dẫn thi mặt ngoài của

vật dẫn được xem là mặt phẳng rộng vô hạn tích điện đều, mà mặt phẳng rộng

G

vô hạn tích điện đều thì CĐĐT do mặt phẳng này gây ra tại M là : E= =

Sự khác biệt này có thể giải thích như sau :

Trên toàn bé mặt vật dẫn có diện tích S, ta xét một phần diện tích AS và

điểm M thuộc mặt trên của phần diện tích này.

Như ta đã biết mỗi phan diện tích AS có mật độ điện ơ luôn gây ra

CĐĐT ở cả hai mặt của phẩn không gian sát nó là EB, và £, với E, = Ej'=

o

2e, E,

Ngoài ra do CDDT trong lòng vật dẫn phải

luôn bằng 0 nên tại điểm N nầm bên trong lòng vật

dẫn nhưng rất sát với M đến độ có thể xem như 2

điểm này là trùng nhau ta luôn có :

E.i+E,=0 => E)=E, =~

ze

Với Ey là cường độ điện trường do các điện tích trên mặt S’=( S - AS) gây ra

tại N.

Phin Z, ở bên trong lòng vật dẫn đã bị triệt tiêu với E: nhưng do tính

liên tục của CĐĐT nên trên bể mặt vẫn dẫn vẫn có phin CĐĐT £, ở rất sát

điểm N rất sát với M Vì vậy CĐĐT tại điểm M trên bể mặt vật dẫn lúc này là

— —

E, wf.+hi u =O, +0, M=Ê +E, 2, 2h , = => Baa kh «+R eo =

SOTH : (À(guuyễn Thi Hage DPhugng Trang 21

“thuận căn tét stgiiệp GORD: thay “?rươớtg Dinh Toa.

* Phần trên ta đã xét đến sự phân bố điện tích ở vật dẫn đặc Còn đối với vật dẫn rỗng thì sự phân bố sẽ như thế nào ?

Xét một vật dẫn ở phần rỗng như hình vẽ, trong

phần rỗng ta không đặt một điện tích nào cả Chọn một a ÿ

mặt kín S bất kỳ bao quanh phần rỗng nhưng nằm hoàn C7

toàn trong phần đặc er vật

EP

Vì: 2 Etrong = ras = 0

a Df{ds=0 =

-Kết qủa trên có Là, là tổng đại số điện tích bên trong mat kín S là bằng 0.

Vậy có thể có trường hợp ở một chỗ nào đó có điện tích dương nhưng ở

chỗ khác có lượng điện tích âm bằng nó không 2

Trong trường hợp điều này xảy ra, ta có thể vẽ các

đường sức xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện

tích âm Chọn một đường cong khép kín (L) đi qua phần

rỗng và trùng với đường sức nói trên

Lưu số của điện trường E dọc theo trong này được tính :

{Eãi- [ Eä+ [eal

Kết quả trên hoàn toàn không phù hợp vi lưu thông của điện trường

trong đường cong kín luôn bằng 0.

Vậy trong phần rỗng :

+ Không có điện tích.

+ CDDT là bằng 0.

+ Điện thé trong phần đặc + phần rỗng đều bằng như nhau

Ill CÁC UNG DUNG.

1) Cột thu lôi :

Sự phân bố điện tích không đều trên bể mặt vật dẫn đã gây ra hiện

tượng phòng điện qua mũi nhọn Và cột thu lôi là một ứng dụng thông thường

nhất của hiện tượng này

Cột thu lôi thực chất là “mũi nhọn phóng

điện có tác dụng trung hòa dan dần điện tích cótrong những đám mây mang điện Trong không khí

ẩm ướt, nhất là khi trời gần mưa, mái nhà vô tình

trở thành một vật dẫn bị nhiệm điện hưởng ứng với

SOTH : UAxguyéen Thi ()(gọc ⁄/2lturgwg rang 22

Lugn odn tốt tgiiệp GOOD: thay Frtong Dinh Fea.

các điện tích trên những đám mây giông Lúc nay cột thu lôi đóng vai trò mũi

nhọn trên toàn bộ vật dẫn nên tập trung hầu hết các điện tích thừa và 'phóng điện” ra bên ngoài, nhờ vậy mà mái nhà mất các điện tích thừa Do đó mà ngôi

nhà sẽ không bị "sét đánh ”.

Ngoài ra, hiện tượng này còn được vận dụng cho ngành hàng không.

Máy bay khi bay qua đám máy thường bị nhiễm điện làm ảnh hường đến các

thiết bị điện trên mày bay Người ta gắn lên vỏ máy bay một thanh kim loại

nhọn Mũi nhọn này được gắn ở phần sau của máy bay bởi vì nếu điện tích tập

trung trên mũi nhọn này chưa “phóng ra” kip mà lại gặp phải những điện tích

trái dấu thì sẽ rất nguy hiểm.

Trong khi đó, ở một số máy tĩnh điện có điện thế cao, để điện tích không

bị thất thoát do hiệu ứng mũi nhọn, người ta làm các bộ phận kim loại của máy

có dạng bề mặt nhẫn, có bán kính cong lớn hoặc có dạng mặt cau

2) Màn chắn tĩnh điện & truyền điện tích cho điện nghiệm :

Như ta đã biết khi một vật dẫn rỗng mang điện thì các điện tích luônphân bố trên bể mặt vật & điện trường trong phần đặc cũng như phần rỗng của

vật dẫn bằng không Kết qủa này hoàn toàn không phụ thuộc vào cách ta làm

xuất hiện điện tích trên vật Vì thế một vật dẫn rỗng có tác dụng chắn điện

trường ngoài, không cho điện trường bên ngoài ảnh hưởng

đến phần rỗng bên trong nó.

Người ta đã ứng dụng điều trên để làm các mànchắn tinh điện để các máy đo điện trường không bị ảnh

hưởng nhiễu loạn của những điện trường ngoài, người ta

thường bao quanh các máy bằng hộp kim loại, hoặc sử

dụng lồng Faraday (hình bên)

Tính chất trên còn ứng dụng trong việc truyền điện

tích từ vật này sang vật khác Ví dụ như khi ta cần truyền

điện của một vật dẫn cho điện kế, ta chỉ việc nối điện kếvới một hình trụ kim loại (hình trụ Faraday), gần giống nhưmặt rỗng khép kín & đưa vật tích điện vào bên trong hình

trụ này Khi đó, vật mang điện sẽ nhường hết điện tích cho

hình trụ, và điện tích sẽ “chạy” hết ra bên ngoài mặt trụ,

rồi truyền cho điện kế

3) Nối đất :

Tính chất về điện thế của vật dẫn trong trạng thái cân bằng tĩnh điện cònđược ứng dụng khá phổ biến là “nối đất"

Mọi tác dụng điện đều do điện trường gây ra Khi ta chạm vào một bộ

phận nào đó có điện thì do giữa các bộ phận đó và các vật xung quanh (sàn

SOTH : Aaxguyén Thi (À(gọ« Dhutgug Frang 23

Lugn van tốt tgiiệp Q(O02(⁄9: thay Frtong Dinh Foa.

nhà, nền ) có một hiệu điện thế nên người sẽ chịu tác dung của điện trường,

và nếu điện trường đủ mạnh thì sẽ gây ra "điện giật” Trong kỹ thuật, để bảo đảm an toàn, bao giờ người ta cũng nối vỏ của các máy dùng điện, máy phát

điện với một vật dẫn được chôn dưới đất, tức nối đất Việc làm này nhằm đảm bảo dù máy có xảy ra hiện tượng rò điện thì hiệu điện thế giữa vỏ máy và đất

cũng bằng 0, vì cả hệ thống đã trở thành một vật dẫn duy nhất Do vậy điện

trường trong không gian xung quanh cũng mất đi, và mọi tác dụng điện không

còn nữa.

Ta cũng cần chú ý rằng yếu tố “dat” không đóng vai trò đặc biệt gì Kết

quả sẽ hoàn toàn không thay đổi nếu ta đứng trong một cái hộp kim loại kín,

đặt cách điện với đất và vỏ máy được nối với hộp kim loại này Khi đó điện

trường trong hộp cũng không còn, vi vậy ta cũng không bị "điện giật”.

4) Máy phát tĩnh điện Van de Graaff : (trích từ [4])

Máy phát tĩnh điện Van de Graaff gồm một trụ.ỷ— cầu kim loại rỗng (1), đặt trên cột cách điện (2) Trong

: cột có băng chuyền (3), làm bằng vai tẩm cao su, chạy

trên hai ròng rọc (4) Phía dưới cột có hệ thống mũi nhọn 5, nối với một cực của nguồn điện (khoảng vài

chục KV), cực kia của nguồn được nối đất

Khi một phần nào đó của băng chuyển đi qua

mũi nhọn (5), nó sẽ bị nhiễm điện do hiện tượng phóng

* điện ở mũi nhọn Vì băng chuyển làm bằng chất cách

Lo? điện tốt nên các điện tích tạo nên ở mặt băng không bị

OE TTT mất mát đi mà định xứ tại nơi nó xuất hiện Phía trên có

hệ thống mũi nhọn 7 nối với quả cầu kim loại 1 Phan băng chuyền đã nhiễm

điện qua mũi nhọn 7 nhường điện tích qua mũi nhọn Những điện tích này sẽ

chạy hết ra mặt ngoài của quả cầu dù cho hiệu điện thế của quả câu so với đất

là bao nhiêu.

OATS IAM ILL AILEY LETS,

5 Kiểm nghiệm định luật Coulomb (dựa theo [6])

Như chúng ta đã biết một trong những định luật quan trọng của vật lý là

định luật Coulomb được hình thành dựa trên định luật Gauss, thế nhưng định luật Gauss lại được xây dựng trên cơ sở là các điện tích dư trên một vật dẫn sẽ

được chuyển hết ra mặt ngoài Như vậy nếu các điện tích dư này không dịch

chuyển ra mặt ngoài của vật dẫn thì định luật Coulomb không thể đúng Đặcbiệt số mũ 2 trong định luật nghịé đảo của bình phương khoảng cách có thể sẽ

không chính xác bằng 2 Như vậy, định luật đó có thể là :

] 4

sả 4ze, r4

SOTH : (Àguuên Fhji ((gọc Dhugug rang 24

Luda oan tất “giiệp GOWD: thấu “Trương Pink Tea.

Cách tốt nhất để do ở là làm thực nghiệm xem các điện tích dư cóchuyển hết ra ngoài một vật dẫn hay không

Benjamin Franklin là

người đấu tiên tiến hành thí

nghiệm theo hướng này Các

hình vẽ bên dưới mô tả thiết bị A mad) Ma

thí nghiệm đơn giản của ông ip

Trong phạm vi chính xác của thí reas

nghiệm, Franklin đã kết luận Dit rs

rằng đúng là các điện tích từ quả

cầu đã chuyển hết ra mặt ngoài 5 ụ

của hộp kim loại, quả cầu lúc

này hoàn toàn không tích điện.

Năm 1971, Williams, Faller va Hill bằng các thiết bị chính xác va hiện

đại hơn đã cho thấy 6 < 3.10”, tức là rất nhỏ Định luật Coulomb có cơ sở khá

an toàn để được xem là đúng.

PHAN B:

HIỆN TƯỢNG ĐIỆN HUONG.

(VẬT DẪN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG NGOÀI)

I HIỆN TƯƠNG ĐIỆN HƯỚNG.

1 Hiện tượng điện hưởng (trích từ [5])

Một vật dẫn không mang điện được đặt trong điện trường E, (được biểu

điển bằng những đường đứt nét), các điện tích dương chuyển động theo chiều

điện trường E,, các điện tích âm chuyển động theo hướng ngược lại Kết quả là

ở hai đầu vật dẫn xuất hiện các điện tích trái dấu (trên hình bên dưới ).

Hiện tượng xuất hiện những điện tích trái dấu trên bể mặt vật dẫn khi đặt

trong điện trường ngoại gọi là hiện tượng điện hưởng (hay cảm ứng tĩnh điện).

Các điện tích đó gọi là điện tích cảm ting.

Do điện hưởng, hệ đường sức của điện

trường ngoài ở vùng ảnh hưởng của vật dẫn điện

hưởng sẽ bị biến đổi (thành các đường liển nét

trên hình), điện trường trong vùng này là điện

trường ban đầu cộng với điện trường do vật dẫn

điện hưởng tạo ra bên ngoài vật dẫn Như trên

hình cho ta thấy : một số đường sức bị cong lại,

tận cùng trên các điện tích cảm ứng âm, xuất phát từ các điện tích cảm ứng

đương.

SOTH : Aguyén “Thị Hoge Dhugng rang 25

Luan nấu tốt nghi¢p GOD: thấu Trtong Dink “7àa.

2 Trang thái cân bằng của vật dẫn khi xảy ra hiện tượng điện hường.

Khi có hiện tượng điện hưởng xảy ra trên vật dẫn thì trang thái cân bằng

tĩnh điện của vật dẫn này vẫn được bảo đảm Cụ thể :

Các điện tích cảm ứng xuất hiện sẽ tạo ra một điện trường phụ E* bên

trong vật dẫn, điện trường E'sé bù trừ với điện trường ban đầu FỀ, bảo đảm cho

điện trường tổng cộng trong vật dẫn E triệt tiêu ,tức là trạng thái cân bằng nh

điện được thiết lập :

EE fs 0

Ngoài ra, cũng có thể thay khi ở trong điện trường ngoài các điều kiện

về cân bằng tĩnh điện vẫn được thỏa mãn do đó vật vẫn có các tính chất của vật

dẫn ở trang thái cân bằng nh điện như : vật dẫn là vật đẳng thé, mật độ điện

tích khối trong vật dẫn bằng không

Nếu vật dẫn đã tích điện trước khi đặt vào điện trường ngoài, thì có sự

phân bố lại các điện tích để thiết lập lại trạng thái cân bằng tĩnh điện Trong

trường hợp này hệ điện tích ở bể mặt vật dẫn (khi đạt cân bằng tĩnh điện) bao

gồm những điện tích ban đầu và cả những điện tích điện hưởng

II ĐỊNH LY CAC PHAN TỬ TƯƠNG UNG.

1 Định lý các phần tử tương ứng.(trích từ [5])

Bây giờ ta xét trường hợp vật dẫn (chưa tích điện) được đặt trong điện

trường (ngoài) do một vật dẫn nào đó tích điện gây ra

Ví dụ : như trên hình, vật dẫn B ban dau không mang điện được đặt gần một

vật A mang điện dương.

Xét một phần tử diện tích AS trên bể mặt

vật A.

Một tập hợp đường sức xuất phát từ

chu vi của AS đến tận cùng trên chu vi

của phẩn tử diện tích tương ứng AS’ nằm

trên bể mặt đối của vật B, tạo nên một “ống dòng” có mặt xung quanh S„ Ta

vẽ thêm hai mặt £ va Ÿ' bên trong các vật A va B, tựa trên chu vi của AS và

AS’, hợp với mặt xung quanh S, thành mặt kín (hình vẽ)

Do tại mọi điểm trên £ và ` vectơ điện trường bằng không và tại mọi

điểm trên ống dòng ects E 1 nnén thông lượng điện trường gửi qua mặt kín

này bằng không Từ đó : theo định lý Gauss điện tích tổng cộng q chứa trong

Luan van tốt tgiiệp (2⁄0: thâu Frteng Dinh “7àa.

Vậy kết quả trên có thể phát biểu như một định lý, gọi là định lý về các

phan tử tương ứng : Điện tích chứa trên các phần ut điện tích tương ng của

hai vật dẫn điện hưởng có giá trị tuyệt đối như nhau nhưng trái dấu

2 Các trường hợp điện hưởng.

Hiện tưởng điện hưởng toàn phan xảy ra khi mọi đường sức xuất phat từ vật mang điện A đều kết thúc trên mặt của vật dẫn B.

Ví dụ :Vật dẫn mang điện A bi bao kín bởi vật din B không mang điện ( hình

Như vậy, mặt ngoài của B sẽ mang điện tích

tổng cộng có trị số đúng bằng q` và ngược dấu với

q` (tức cùng dấu với q).

b Điện hưởng một phần :

Trường hợp này chỉ có một phan các đường sức của điện trường của A

gặp phần vật dẫn chịu ảnh hưởng B.

Vị dụ : Vật mang điện A không bị bao kín bởi vật dẫn không mang điện khác.

Cũng theo định lý về các phần tử tương ứng, trong trường hợp này tất cả

các phần tử điện tích hưởng ứng trên B chỉ tương ứng với một phân các phần tử

điện tích mang điện trên A Vậy ta có :

lq'| < lại

PHẦN C:

ĐIỆN DUNG - TỤ ĐIỆN

I ĐIỆN DUNG CỦA VẬT DẪN CÔ LẬP.

Giả sử truyền cho vật dẫn một điện tích q Khi đạt trạng thái cân bằngtĩnh điện, vật dẫn có điện thế V xác định Rõ ràng phải có mối liên hệ nào đó

giữa tổng điện tích trên vật dẫn và điện thế vật dẫn Trước tiên, ta xét trường

hợp đơn giản : vật dẫn bị cô lập về điện, tức là được đặt đủ xa các vật dẫn cũng

như các thiết bị điện khác sao cho không ảnh hưởng đến sự phân bố điện tích

trên vật dẫn đang xét.

Nếu ta tiếp tục truyền cho vật dẫn một điện tích q, sự phân bố điện tích

này cũng phải giống như sự phân bố của điện tích trước để bảo đảm trạng thái

SOTH : Hqguyén “Thị Hage Dhuteng Trang 27

Lugn oan tất “giiệp @Q(O2/0: thầu TFrtong Pink Toa.

cân bằng tĩnh điện (điện trường trong lòng vật dẫn vẫn phải bằng không) Có

thể thực hiện n lan như vậy, sẽ nhận được n trạng thái cân bằng y như nhau.Kết qủa là : vật dẫn ở trạng thái cân bằng với tổng điện tích Q = nq, đạt đến

điện thế V" = nV Vậy rõ rang ta có tỷ số :

C=AQ khi AV=1

Như vay : điện dung của một vat dân cô lập đặc trưng cho khả năng tích

điện của vật đó, và có trị số bằng điện lượng mà vật dẫn tích thêm khi điện thế

của nó tăng thêm một đơn vị.

Ở cùng một điện thế, vật dẫn nào có điện dung lớn hơn sẽ tích được một

điện lượng lớn hơn.

* Trong hệ đơnvi SI, đơn vi của điện dung là fara (ký hiệu là F).

1 Coulomb

lfara=”Tvọp | TOV

* Ta hãy hình dung một vat dẫn dang cẩu trong chan không cần có bán

kính lớn cỡ nào để đạt được điện dung IF?

Gọi Q là điện lượng của qủa cầu, bán kính R

Ta có điện thế tương ứng của quả cầu là : V = 2meR

Ta lại có công thức : C= ©

= Điện dung của một vật dẫn hình cầu đặt trong chân không có dạng :

C=4xc.R.

C

Với C = | fara, bán kính R của qủa cầu phải là : R1“ 9.10” m

Ta cũng biết rằng bán kính trái đất vào cỡ 64.000 km = 6400.10° m, như

vậy quả cầu của ta phải có bán kính lớn gấp 1500 lần bán kính qua đất có điệndung | fara (!) Vì thế, trong thực tế người ta hay dùng các đơn vị điện dung

nhỏ hơn nhiều lần fara là :

1 micrôfara (IuF) = 10° fara (F).

1 picôpara (IpF) = 10° pF = 10°" fara (F).

-“uuận oan tốt tgiiệp GOWD: thầu Trtong Pinh Toa.

II TU ĐIỆN (trích từ [5))

Một hệ gồm hai hay nhiều vật dẫn điện đặt cạnh nhau được ngăn cách

bởi một môi trường cách điện được gọi là tu điện.

Ta xét đến trường hợp đơn giản nhất là tụ điện chỉ gồm hai vật dẫn đặtcạnh nhau và thỏa điều kiện điện hưởng toàn phần Nếu một trong hai vật (vật

A) được truyền một điện tích Q ở điện thế V, thì sẽ xảy ra hiện tượng điện

hưởng trên vật dẫn kia (vật B) Điện tích hưởng ứng trên bể mặt đối diện ở vật

B sẽ có trị số lớn nhất |Q’| = |Q! ( do điện hưởng toàn phần) Ta có hai vatdẫn tích điện trái dấu với độ lớn như nhau Hai vật dẫn tạo thành tụ điện gọi là

hai bản tụ.

Gọi Vị, Vạ lần lượt là điện thế của bản tích điện đương và bản tích điện

âm của tụ (Vị > V2), Q là độ lớn điện tích trên mỗi bản, điện dung C của tụ

điện theo định nghĩa là:

c—9—_9

~ (V;-V2) ~ U

Lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng điện dung C của tụ điện ( gọi day đủ và chính xác hơn là : điện dung tương hỗ giữa hai bản tụ) rất lớn hơn so với điện dung của một bản tụ nếu đứng cô lập Bởi vậy tụ điện có khả năng tích

điện cao.

Điện dung của tụ điện chỉ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, sự phân

bố tương đối của hai bản tụ và hằng số điện môi của môi trường cách điện giữa

Để bảo đảm điều kiện điện hưởng toàn phần, các tụ điện trong thực tế códạng hai bản phẳng cùng diện tích đặt song song (tụ điện phẳng), hai mặt trụ

đồng trục (tụ điện trụ) hoặc hai mặt cầu đồng tâm (tụ điện cầu) Ta sẽ lần lượt

tính điện dung cũa các loại tụ này.

1 Tụ điện phẳng :

Hai bản tụ là hai bản kim loại phẳng cùng có

điện tích S đặt song song nhau, cách nhau một a

khoảng cách d rất nhỏ so với kích thước mỗi ban _} —

Giữa 2 ban là chất điện môi có hằng số điện môi e

Gọi Vị, V2 lần lượt là điện thế trên hai bản Vì khoảng cách d rất bé so

với kích thước bản, điện trường giữa hai bản tụ có thể xem như điện trường gây

$⁄072W : Aguyén Thi ()(gọe Dhutgng (rang 29

“thuận sản tốt nghi¢p GOWD: thấu Frtong Pink “7àa.

ra bởi hai mặt phẳng song song vô han mang điện đều với mật độ điện mặt (Ø)

bằng nhau nhưng trái dấu.

Ta có :

U=(V,-V;)= ¬—-—EE SE„£

(do Q = ơ.S là điện tích trên mỗi bản tu.)

Suy ra điện dung của tụ điện phẳng :

Q ca

U = OY, — d”

Kích thước các bản tụ thực tế là hữu ` nên điện trường ở canh biên tụ

không đồng nhất Tại vùng xa biên (với khoảng cách lớn hơn đ), điện trường về

thực tế xem như đồng nhất

Trên nguyên tắc của tụ điện phẳng còn

có loại tụ điện có điện dung thay đổi : hai “bản

tụ” là hai hệ thống bản kim loại (thường có

dạng hình bán nguyệt) song song gắn đồng trục

xoay xen ké nhau (hình bền) Khi quay một

trong hai hệ bản tụ sẽ làm thay đổi điện tích

“đối ứng” giữa hai hệ (diện tích bể mặt tích điện), và do đó điện dung tụ điệnthay đổi

Tùy vào từng loại, điện dung của tụ điện có thể thay đổi trong những

khoảng khác nhau: từ vai pF đến vài chục pF hoặc từ vài chục đến vài tram pF.

c=

2 Tụ điện cầu :

Hai bản tụ là hai mặt cầu kim loại đồng tâm bán kính og

bản trong R;, bán kính bản ngoài là R> Giữa hai bản là chất Vy “Tp

điện môi có hằng số điện môi là £ 2 Ẳ 2»

Nếu bản trong tích điện lượng +Q thì tổng điện tích điện _ˆ “#⁄ 7

hưởng toàn phan trên mặt trong của bàn ngoài là -Q Điện Xếp, 77

trường trong khoảng không gian giữa hai bản tụ chỉ do điện

tích trên bản trong (hình cầu) tạo ra

Xét tại điểm r nào đó trong miễn này, thi: E = 4 2

Hiệu điện thé giữa hai bản tụ lúc này được xác định bởi :

R;

R; ;

: 1a c= -F 1

Wi Fa J Bar - | 4ncer ” 4we la ~ Ry

SOTH : Hgquyén Thi Hage Phung Trang 30

Lugn cảm tất “giiệp GOVWD: thay “7rưương Dink Toa.

Đặt (Ry - R.) = d Trong thực tế, tụ cầu có d rất nhỏ, hay Ry x Ry = R

4xe,cR” 6S

Khi đó trở thành ; C= 2 = SES

Trong đó S = 4xRỶ xem như diện tích của mỗi bản tụ.

Như đã chứng minh ở phan I điện dung của vật dẫn dang cầu đặt trong

chân không là C = 4ne,R Mặt khác, do ở tụ điện câu có d rất nhỏ, hay

R 4ne,eR)Ry ,

TR OR) >> Lên mô mg >> 48n,eR, với hằng số điện môi của môi

trường là e >> 1 Vậy rõ rang điện dung của tụ cầu rất lớn hơn điện dung củabản thân quả cầu (bản trong của tụ) trong trường hợp đặt cô lập trong chân

không (hay không khí).

3 Tụ điện trụ :

Hai bản tụ kim loại có dạng mặt trụ đồng trục, bán kính

lan lượt là Ry, R; và chiéu cao h Giả sử chiểu cao h và bán

kính R; rất lớn so với khoảng cách giữa hai mặt trụ d = Rạ - R,

Có thể xem hai mặt trụ ở tình trạng điện hưởng toàn

phan Điện trường giữa hai mặt trụ có thể coi như điện trường

gây ra bởi mặt trụ dài vô hạn tích điện đều Gọi +Q là điện

tích trên bản trụ trong, Vị và V; lần lượt là điện thế trên hai bản tụ.

trong đó S = 2xR¡h là diện tích mỗi bản tụ.

SOTH : Aguyén Thi Hage Phugng Drang 31

Ludn odn tốt “giiệp GOWD: thấu Frtong Pink Téa.

Ta nhận thấy rằng : ở ba loại tụ điện đã xét trên đây, khi áp dung điều kiện

khoảng cách d giữa hai bản tụ rất nhỏ hơn so với kích thước của các bản, ta đều

nhận được dạng biểu thức như nhau cho điện dung của tụ điện là : |c-|

Ngoài ra ta cũng cẩn lưu ý hai đặc trưng cơ bản của tụ điện trong kỹ

thuật là điện dung C và hiệu điện thế tối đa U„„ cho phép đặt lên hai cực của

tụ điện Nếu U > U„„ điện trường giữa hai ban tu sẽ rất lớn, có thể xảy ra

phóng điện qua lớp điện môi giữa hai cực : tụ điện bị đánh thủng.

Với chất điện môi xác định, việc làm giảm khoảng cách d giữa hai bản

tụ để tăng điện dung sẽ đồng thời làm giảm sức chịu đựng của tụ (giảm U,,,,)

Bởi vậy trong thực tiễn người ta hay chọn loại chất điện môi có hằng số điện

môi lớn (để có điện dung lớn) và chịu được hiệu điện thế cao (U,,,, lớn).

4.Tụ điện phức tạp

Trên đây ta đã xét những tụ điện đơn giản, Lf

trong đó xảy ra hiện tượng hnưởng ứng toàn phan ở 2 Seen

vật dẫn đặt cạnh nhau Nhưng cũng có những trường ( Fe số a

hợp những đường sức xuất phát từ một vat kétthic 67 as

nhiều vật khác Hệ thống vật dẫn như thế tạo thành _+, “a

các tu điện phức tạp / ` CS aa

Trong trường hợp đó, điện tích của một vật nào

cũng phụ thuộc vào điện thế của tất cả các vật khác

Bé mặt của mỗi vật dẫn là một mặt đẳng thế Giả sử điện thế của chúng

lần lượt là là V;, V2, V3, Vn Ta hãy xét vật dẫn 1 Trên nó có một phan điện

tích a có đường sức nối liền với vật 2

Điện tích của phan đó là q, = C,(V; - V2)

Với : C, là điện dung của phần a của vật | đối với vật 2.

(Vị — Vz ) là hiệu điện thế của hai vật | và 2.

Tương tự với phần điện tích b, ta có q„ = C;(V¡ — V2), v.v

Vậy điện tích toàn phan của vật I là :

Các hệ số C,,, trong công thức trên có ý nghĩa vật lý đơn giản Ta

thấy C„ có giá trị bằng điện tích của vật thứ i khi điện thế của vật thứ m bằngSOTH : (Àguuễn Thi Hgoe Phung Trang 32

Luan odn tốt nghiép GOD: thay Frtong Pinh “7àa.

một đơn vị điện thế (V„ = 1) còn điện thé của các vật khác đều bằng không

(U, =0,1 # m) C,,, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và vị trí tương đối giữa

các vật dẫn.

Trong kỹ thuật, người ta phải chú ý nhiều đến các tụ điện phức tạp Đặc

biệt trong vô tuyến điện, do sự sắp xếp tương đối với nhau, các vật dẫn sẽ tạo

thành những tụ điện phức tap, gây nên những điện dung giữa các phần của máy

(điện dung ký sinh) ảnh hưởng rất lớn đến thông số của các thiết bị.

5 Đơn vị hằng số điện &,

Khái niệm điện dung được dùng để xác định đơn vị của hằng số điện £,„

trong hệ SI Muốn thế, ta chọn công thức tính điện dung của một tu điện bất kỳ,

ví dụ chọn tụ điện phẳng được đặt trong không khí (chân không).

S Cd

Ta có : c= + f= >

- F.m F

Vậy đơn vị đo £, là : se == (Fara trén mét)

Ill NẠP ĐIỆN CHO MOT TU ĐIỆN.

Một cách để nạp điện cho một tu là mắc nó vào trong một mach điện có

một bộ acquy Bộ acquy là một thiết bị có tác dụng duy trì một hiệu điện thế

nào đó giữa các điện cực của nó (các điểm mà từ đó dòng điện có thể đi vào

hoặc đi ra ngoài acquy) nhờ các phản ứng điện hóa ở bên trong.

Tụ ban đầu chưa được tích vẫn giữ nguyên

không tích điện khi khóa K còn mở Khi đóng K

dòng điện chạy từ cực có điện thế cao của acquy đếnbản tụ | và từ bản tụ 2 đến cực có điện thế hấp hơn

Trong một thời gian ngắn, dòng điện tích đó tạo điện

tích +q trên bản 1, điện tích -q trên bản 2 và hiệu

điện thế U giữa hai bản được thiết lập

Hiệu điện thế U đó bằng hiệu điện thế giữa hai điện cực của acquy Sau

khi hiệu điện thế U đã được thiết lập giữa các bản tụ thì dòng điện sẽ tất và tụ

đã được nạp đây với điện tích q và hiệu điện thế U

IV GHÉP CÁC TU ĐIỆN.

Khi thế hiệu giữa các bản của tụ điện lớn qúa, tụ điện có thể bị hỏng do

sự xuất hiện tỉa lửa điện dưới tác dụng của điện trường lớn Vì thế mỗi tụ điện

được đặc trưng bằng điện dung và giá trị thế hiệu cực đại mà nó chịu được Do

vậy, khi sử dụng các tụ điện, người ta thường phải ghép chúng thế nào để đạt

được giá trị điện dung và điện thế làm việc thích hợp Ta có hai cách ghép chính là ghép song song và ghép nối tiếp.

SOTA : Aguyén Thi Agee DPhitgng Trang 33

Khuậm năm tốt “ghiệp GOWD: thâu “7rưưng Pink Toa.

1 Ghép song song các tu điện : c

Các bản thứ | của các tu được nối với nhau, các :

bản 2 của tụ được nối với nhau và nốt với nguồn có hiệu :

=> Điện tích tỉ lệ thuận với điện dung.

d/ Q.,=Q,+Q;+ +(Q, => C€,U, = C¡U; + C;Ú; + + CạU,

=> CU=C,U+C,U + + C„ạU

=> |CŒ,¿=C¡;+C›+ +C,

Kết luận :Khi các tụ điện được mắc song song hiệu điện thế của mỗi tụ đều

bằng nhau và bằng hiệu điện thế của bộ tụ Điện dung của bộ tụ lớn hơn điện

dung của mỗi tụ thành phần

2 Ghép nối tiếp các tụ điện :

Bản thứ 2 của tụ thứ | được mắc với bản thứ | của tụ thứ 2, bản thứ 2 của

tụ thứñại được mắc với bản | của tụ thứ 3, cứ như thế ta được một bộ tụ gồm

n tụ mắc nối tiếp với nhau và mắc vào nguồn có hiệu điện thế U

Ta có :

af Q, = Q, =Q; = = Q„ (do có hiện tượng điện hưởng toàn phần)

b/ U,= U; +U; + + U,.

Khi các tụ được mắc nối tiếp hiệu điện thế của bộ tụ bằng tổng các hiệu

điện thế giữa 2 bản của mỗi tụ điện thành phan Điện dung của bộ tụ nhỏ hơn

điện dung của tụ thành phẩn

SOTH : Aquyén Thi Ugee Dhuteng rang 34