Phương Pháp Giải Bài Tập Thực Nghiệm Điện Một Chiều Lớp 9 Ở Trường THCS Đường Hoa

Đối với bài toán điện học thông thường cơ bản học sinh đã có một số phương pháp giải phù hợp, còn đối với những bài toán có nội dung thực nghiệm là một nội dung quan trọng thường gặp tro

KINH NGHIỆM

Đề tài : PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP THỰC NGHIỆM ĐIỆN

MỘT CHIỀU LỚP 9 Ở TRƯỜNG THCS ĐƯỜNG HOA.

I Phần mở đầu

1 Lý do chọn đề tài

Nâng cao chất lượng giáo dục là vấn đề không chỉ của ngành giáo dục mà còn được toàn xã hội quan tâm Chính vì lẽ đó mà nó là một phần quan trọng trong chủ đề của nhiều năm học Để nâng cao chất lượng giáo dục cần đầu tư nâng cao chất lượng đại trà bằng nhiều phương pháp, song đầu tư cho chất lượng mũi nhọn để phát hiện, chọn lựa và bồi dưỡng học sinh giỏi cũng là một vấn đề hết sức quan trọng Làm thế nào để tạo cho học sinh hứng thú say mê bộ môn Vật lý ngay từ bậc THCS để từ đó giáo viên sớm khai thác nguồn “ tiềm năng” quý giá này và tạo ra được những “sản phẩm” học sinh giỏi luôn là vấn đề

mà các thầy cô giáo dạy bộ môn trăn trở Bởi đề thi học sinh giỏi môn Vật lý cấp tỉnh, kiến thức nâng cao rất nhiều so với nội dung kiến thức ở chương trình SGK Những học sinh đã học tốt bộ môn Vật lý THCS thường lên bậc THPT các

em học một cách nhẹ nhàng thoải mái hơn bởi đã có nền tảng khá vững chắc Mặt khác chương trình Vật lý THPT về cơ bản là Vật lý THCS được mở rộng, nâng cao

Năm học 2015 - 2016 tôi được nhà trường phân công giảng dậy bộ môn vật lý khối 8, 9 và đảm nhiệm ôn luyện đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý khối

8, 9 Nhiệm vụ đặt ra là làm thế nào để đảm bảo chất lượng đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý

Qua thực tế khảo sát đối với đội tuyển học sinh giỏi khối 9 đối với nội dung chuyên đề điện học một chiều tôi nhận thấy Đối với bài toán điện học thông thường cơ bản học sinh đã có một số phương pháp giải phù hợp, còn đối với những bài toán có nội dung thực nghiệm (là một nội dung quan trọng thường gặp trong chuyên đề BDHSG nói chung và chuyên đề điện học nói riêng) thì

HS gặp phải khó khăn lúng túng khó tìm ra hướng giải quyết bài toán một cách chính xác Đặc biệt khi bài toán chỉ giới hạn cho một số ít các dụng cụ thí nghiệm thì việc xác định giá trị của một đại lượng cho trước là một bài toán phức tạp đối với học sinh Vì vậy, việc tổng hợp, khái quát thành phương pháp giải đối với bài toán thực nghiệm trong chuyên đề Điện học là một chìa khoá giúp HS biến bài toán thực nghiệm phức tạp thành những bài toán đơn giản, có lối đi riêng một cách rõ ràng, từ đó dễ dàng vận dụng vào giải các bài tập thực nghiệm khác trong chuyên đề Điện học Việc nắm vững phương pháp giải bài toán thực nghiệm trong chuyên đề Điện học sẽ giúp HS làm tốt các bài toán có liên quan đến nội dung thực nghiệm, đồng thời nâng cao chất lượng bồi dưỡng chuyên đề Điện học nói riêng cũng như chất lượng đội tuyển HSG vật lí nói chung

Với những lí do trên trong công tác bồi dường học sinh giỏi, tôi chọn đề

tài "phương pháp giải bài tập thực nghiệm điện một chiều lớp 9 ở trường

THCS Đường Hoa"

2 Mục đích nghiên cứu

- Hình thành cho học sinh phương pháp tổng quan về giải bài tập thực nghiệm điện một chiều lớp 9

- Hình thành cho giáo viên các bước cơ bản trong việc hướng dẫn học sinh giải các bài tập thực nghiệm về điện một chiều lớp 9

Xuất phát từ mục đích nghiên cứu trên có thể thấy nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài cần tập trung vào một số vấn đề sau:

- Tìm hiểu phương pháp giải bài toán thực nghiêm vật lý

- Tìm hiểu các biện pháp và hình thức bồi dưỡng cho học sinh giỏi lớp 9 giải các bài toán thực nghiệm điện một chiều lớp 9

- Tìm hiểu về cấu trúc chương trình “chương 1” điện học lớp 9

- Tìm hiểu về thực trạng việc giảng dạy các bài tập thực nghiệm của giáo viên và việc giải các bài tập thực nghiệm của học sinh tại trường trung học cơ sở Đường Hoa

3 Thời gian địa điểm nghiên cứu.

- Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp giải bài tập thực nghiệm điện một chiều

- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 8 năm 2015 đến tháng 3 năm 2016

- Địa điểm: Học sinh giỏi vật lý khối 9 trường THCS Đường Hoa

4 Đóng góp mới về mặt thực tiễn

- Học sinh có được thói quen tiếp cận vấn đề theo phương pháp thực nghiệm, có được tuy duy logic khi lập luận vấn đề trong cuộc sống từ thói quen lập luận khoa học

Từ đó học sinh phát triển được tính chủ động sáng tạo cao trong việc cải tạo thực tiễn và trong quá trình vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn trong cuộc sống

Đối với giáo viên: Có được hệ thống bài tập thực nghiệm và có được phương pháp giảng dạy các bài tập thực nghiệm khoa học rõ ràng và có được vị trí cần hướng dẫn học sinh trong những giờ dạy phần điện học lớp 9

II Phần nội dung.

1 Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1 Cơ sơ Lý luận.

Phương pháp dạy học là một bộ phận hợp thành của quá trình sư phạm nhằm đào tạo thế hệ trẻ có tri thức khoa học, về thế giới quan và nhân sinh quan, thói quen và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tế

Phương pháp dạy học có mối liên hệ biện chứng với các nhân tố khác của quá trình dạy học Những phương pháp dạy học phải thống nhất biện chứng giữa việc giảng dạy của giáo viên với việc học tập của học sinh Đồng thời góp phần

có hiệu quả vào việc thực hiện tốt các khâu của quá trình dạy học Xác định kế hoạch giáo dục, giáo dưỡng, phát triển bộ môn một cách nhịp nhàng, cụ thể hoá nhiệm vụ dạy học trên cơ sở đặc điểm của học sinh, điều chỉnh kế hoạch dạy học cho sát với diễn biến thực tế, tổ chức và hướng dẫn học sinh học tập ở trên lớp cũng như ở nhà phù hợp với dự định sư phạm

Đối với môn vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý nói chung bài tập

sinh làm bài tập thực nghiệm là một hoạt động dạy học, là một công việc khó khăn, ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên vật lý trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh, vì thế đòi hỏi người giáo viên và cả học sinh phải học tập và lao động không ngừng Bài tập vật lý thực nghiệm sẽ giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật vật lý, những hiện tượng vật lý Thông qua các bài tập ở các dạng khác nhau tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau thì những kiến thức đó mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và trở thành vốn riêng của học sinh Trong quá trình giải quyết các vấn đề, tình huống cụ thể do bài tập thực nghiệm đề ra học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy như so sánh phân tích, tổng hợp khái quát hoá để giải quyết vấn đề, từ đó sẽ giúp giải quyết, giúp phát triển tư duy và sáng tạo, óc tưởng tượng, tính độc lập trong suy nghĩ, suy luận Nên bài tập vật lý thực nghiệm gây hứng thú học tập cho học sinh và nâng cao được chất lượng đội tuyển HSG

1.2 Cơ sở thực tiễn.

- Đặc điểm tình hình nhà trường :

+ Trường THCS Đường Hoa có cơ sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạy

tương đối tốt, phòng học và phòng thực hành vật lý kiên cố, sạch sẽ đúng quy cách, có đồ dùng đầy đủ cho các khối lớp

+ Học sinh trường THCS Đường Hoa đa phần là các em ngoan chịu khó trong học tập, các em có đầy đủ sách giáo khoa, sách bài tập

+ Đội ngũ giảng dạy môn vật lý ở trường có 2 giáo viên

- Về việc việc giải bài tập thực nghiệm của học sinh:

Đa số học sinh chưa hình thành được phương pháp giải bài tập thực nghiệm, việc liên hệ kết hợp kiến thức giữa lý thuyết và thực hành của đại đa số học sinh là rất yếu, giáo viên giảng dạy ở các cấp dưới ít quan tâm tới phương pháp giải bài tập thực nghiêm

Ngoài ra trong cấu trúc SKG đã đề cập đến một số tiết luyện tập và thực hành, tuy nhiên trong SBT lại rất ít những tài tập về thực nghiệm, trong khi đó những bài tập thực nghiệm lại đóng góp phần rất quan trong trong việc dạy học theo định hướng phát triển năng lực của HS đồng thời nó lại là công cụ đánh giá

HS một cách tổng quát nhất về kiến thức, kỹ năng và các thành phần năng lực của người học Vì vậy trong công tác giảng dạy và ôn đội tuyển học sinh giỏi nếu GV chú trọng đến việc giảng dạy bài tập vật lý thực nghiệm sẽ đem lại kết quả cao Vì thế giáo viên nên chú trọng đến việc hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập vật lý thực nghiệm thì học sinh sẽ tránh được hiện tượng đoán

mò không nắm vững được kiến thức và bản chất của hiện tượng vật lý

2 Chương 2 Nội dung vấn đề nghiên cứu.

2.1 Thực trạng

- Số liệu điều tra khảo sát đội tuyển học sinh giỏi vật lý lớp 9.

Trước khi thực hiện đề tài tôi đã tiến hành kiểm tra và khảo sát đối với đội tuyển học sinh giỏi ở các lớp 9A, 9B trường THCS Đường Hoa bằng một số bài

tập cơ bản tương ứng với mức độ nội dung kiến thức ở mỗi lớp Kết quả thu được như sau:

- Phân tích vấn đề.

Từ số liệu điều tra về tình hình học sinh ta thấy:

+ Tỉ lệ học sinh hoàn thành được bài khảo sát về phương pháp giải bài tập thực nghiêm vật lý là rất thấp

+ Khả năng phân tích áp dụng lý thuyết vào các bài toán thực nghiệm của đại đa số học sinh là rất hạn chế

+ Đa số học sinh lúng túng trong việc tìm hiểu ý nghĩa của các đại lượng, công dụng và đại lượng đo của các dụng cụ thực hành

+ Phương pháp làm một bài tập thực nghiệm của học sinh chưa khoa học

- Nguyên nhân của vấn đề.

Theo tôi, thực trạng nêu trên có thể do một số nguyên nhân sau:

+ Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí thực nghiệm

+ Học sinh chưa biết vận dụng các kiến thức, định luật Vật lí cũng như chưa nắm chắc bản chất hiện tượng vật lí

+ Khả năng hiểu biết và kỹ năng sử dụng các dụng cụ đo lường của học sinh còn hạn chế

+ Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa mới hầu như không dành thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập thực nghiệm hay luyện tập dẫn đến học sinh không có điều kiện bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn kỹ năng giải bài tập Vật lí

Qua phân tích số liệu điều tra và nghiên cứu về các nguyên nhân của vấn

đề tôi đã đưa ra một số giải pháp giải quyết vấn đề như sau:

2.2 Các giải pháp.

2.2.1 Định hướng chung.

Bài toán có nội dung thực nghiệm trong chương điện học lớp 9 rất đa dạng và phong phú Để giải các bài tập loại này chỉ dùng kiến thức về định luật

ôm, công thức tính điện trở của dây dẫn và mối quan hệ về điện trở, cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong các đoạn mạch nối tiếp và song song Muốn làm tốt các bài tập có nội dung thực nghiệm trong chương điện học lớp 9 cần phải nắm vững các kiến thức sau:

- Kỹ năng phân tích mạch điện (bao gồm đoạn mạch nối tiếp, song song

và đoạn mạch hỗn hợp)

- Định luật ôm I U

R

=

- Các công thức tính cường độ dòng điện, điện trở và hiệu điện thế trong các đoạn mạch nối tiếp và song song

- Các công thức tính điện trở của dây dẫn, tiết diện của dây, đường kính dây dẫn, khối lượng dây dẫn

- Sự liên quan giữa các kiến thức về điện học một chiều

- Cấu tạo, cách sử dụng và vai trò của các dụng cụ thí nghiệm (vôn kế, ampe kế, biến trở, công tắc, dây dẫn )

- Biết được các yếu tố ảnh hưởng đến các phép đo và khả năng giảm thiểu tối đa sai số trong các phép đo

2.2.2 Khái quát về bài toán thực nghiệm trong chương điện học một chiều lớp 9.

Bài toán thực nghiệm trong chương điện học một chiều lớp 9 là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức lí thuyết và thực nghiệm, các kĩ năng hoạt động trí óc và chân tay, các vốn kiến thức hiểu biết về vật lí, kĩ thuật và thực tế đời sống để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định các điều kiện thích hợp, tự mình thực hiện thí nghiệm theo quy trình, quy tắc để thu thập, xử lí các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài toán cụ thể được đặt ra Thông thường bài toán tập trung vào yêu cầu xác định chiều dòng điện, cách mắc của các điện trở hay giá trị của điện trở với các dụng cụ thí nghiệm cho trước Loại bài tập này vì vậy có tác dụng toàn diện trong việc đào tạo, giúp học sinh nắm vững các kiến thức, kĩ năng cơ bản về lí thuyết và thực nghiệm của môn vật lí Thông qua các bài tập thực nghiệm, học sinh được bồi dưỡng, phát triển năng lực tư duy, năng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc lộ rõ khả năng sở trường, sở thích về vật lí

Giải các bài tập thực nghiệm là một hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lí luận với thực tế, kích thích tính tích cực, tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo, tháo vát của từng học sinh Đây cũng là biện pháp để phát hiện đúng những học sinh khá giỏi về vật lí

2 2.3 Phương pháp giải bài toán thực nghiệm trong chương điện học

* Phương pháp chung:

- Xây dựng cơ sở lý thuyết

+ Tạo ra sơ đồ điện về mối quan hệ giữa các dụng cụ đo và đại lượng cần tìm Dựa vào định luật ôm và mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, hiệu điện thế, điện trở và các biến đổi toán học rút ra hệ thức về mối quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và đại lượng đã biết theo yêu cầu của đề bài

+ Bài toán thực nghiệm được đưa ra khi học sinh đã được tiếp cận những bài tập định tính hoặc định lượng có mối liên hệ tương đương về mặt kiến thức

Các bước cụ thể:

Bước 1: Với các dụng cụ đã cho, tìm cách xác định sơ đồ mạch điện và các

cách mắc của các dụng dụ và điện trở trong mạch điện cho phù hợp Cần lưu ý các

sử dụng ampe kế và vôn kế theo đúng quy tắc, sao cho ampe kế phải được mắc nối tiếp, vôn kế phải được mắc song song đồng thời phải xác định rõ các dụng cụ

đo có điện trở như thế nào và ảnh hưởng gì đến kết quả của các phép đo

Bước 2: Xác định các biểu thức của cường độ dòng điện, hiệu điện thế theo

kết quả đo của các dụng cụ và theo điện trở của cả mạch điện hoặc của đoạn mạch nào đó trong mạch điện đã được thiết kế theo định luật ôm

Bước 3: Lập luận về mặt toán học để rút ra mối quan hệ giưa đại lượng cần

tính toán( điện trở) với các đại lượng đo đặc được bằng dụng cụ đã cho (cường độ dòng điện, hiệu điện thế)

- Trình bày phương án thực nghiệm:

Bước 4: Tiến hành lựa chọn các dụng cụ đã cho và mắc theo sơ đồ đã

được thiết kế và tính toán (nếu có)

Bước 5: Lặp lại các bước thực hiện trên từ 3 đến 5 lần để có các giá trị

tương ứng (x2; x3 xn) rồi lấy giá trị trung bình cho chính xác ( x = x1 

x2   xn ) n (nếu có)

Chú ý: + Để kết quả đo cuối cùng được chính xác thì trong mỗi lần đo các

số liệu cần thao tác sao cho có thể hạn chế tối đa sai số của phép đo

+ Trong mỗi dạng bài toán, nếu thay đổi đại lượng cần xác định thì cách giải hoàn toàn tương tự Nếu thay đổi các dụng cụ thí nghiệm hoặc điều kiện thì cách giải có thể trở nên hoàn toàn khác ở một số bước

2.2.3.1 Dạng 1: Bài toán thực nghiệm xác định chiều dòng điện.

a Các ví dụ minh họa.

Ví dụ 1: Một hộp kín bên trong chứa một loại pin 4,5 V có hai đầu dây

dẫn nối ra ngoài (đỏ và vàng) Trong các trường hợp sau, hãy mô tả từng phương

án thí nghiệm để xác định dây dẫn nào được nối với cực dương của pin

(a) Một loại pin 1,5 V đã biết cực, một bóng đèn 6V, các dây dẫn điện (b) Một cốc đựng dd điện phân CuSO4 và hai lõi pin cũ, các dây dẫn điện (c) Một ampe kế một chiều, bóng đèn loại 3V, một biến trở, các dây dẫn điện

Lời giải

(a) Một loại pin 1,5 V đã biết cực, một bóng đèn 6V, các dây dẫn điện

* Cơ sở lý thuyết:

- Về hiệu điện thế giữa hai đầu hai nguồn điện mắc nối tiếp:

Hai nguồn điện mắc nối tiếp, cực âm của nguồn này nối với cực dương của nguồn kia như sơ đồ sau:

Hoặc

Khi đó hiệu điện thế giữa hai đầu của bộ nguồn sẽ là: U = U1 + U2

Hai nguồn điện mắc nối tiếp, cực âm của nguồn này nối với cực âm (hoặc cực dương của nguồn này nối với cực dương) của nguồn kia như sơ đồ sau:

Khi đó hiệu điện thế giữa hai đầu của bộ nguồn sẽ là: U = U1 −U2

- Độ sáng của bóng đèn: Bóng đèn sáng bình thường khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu bằng hiệu điện thế định mức Đèn sáng yếu khi hiệu điện thế đặt vào hai đầu nhỏ hơn hiệu điện thế định mức

* Cách tiến hành:

Từ lý thuyết trên ta thấy hai đầu bóng đèn mắc vào hệ nguồn như cách 1 thì đèn sáng bình thường, còn nếu mắc vào cách 2 thì đèn sáng yếu Do đó ta lấy đầu dây đỏ mắc vào cực dương của pin rồi dùng hệ nguồn này mắc vào hai đầu bóng đèn Nếu đèn sáng bình thường thì dây dây đỏ là cực âm còn dây vàng là cực dương, còn nếu đèn sáng yếu thì dây đỏ là cực dương còn dây vàng là cực âm

(b) Một cốc đựng dd điện phân CuSO4 và hai lõi pin cũ, các dây dẫn điện

* Cơ sở lý thuyết:

- Trong bình điện phân chứa dung dịch CuSO4 lõi pin nối với cực âm khi

có dòng điện một chiều chạy qua sẽ được phủ một lớp kim loại đồng được tách

ra khỏi dd điện phân CuSO4

- Cách tiến hành: Nối dây đỏ với một thỏi lõi pin, dây màu vàng nối với

lõi pin còn lại và đặt vào dd điện phân CuSO4 Sau một thời gian nếu thỏi than nối với dây màu đỏ phủ một lớp kim loại màu đỏ gạch thì dây màu đỏ là cực âm còn dây màu vàng là cực dương và ngược lại

(c) Một ampe kế một chiều, bóng đèn loại 3V, một biến trở, các dây dẫn điện

Cơ sở lý thuyết

- Kim Ampe kế một chiều quay đúng khi chốt (+) nối với cực dương còn chốt ( -) nối với cực âm

* Cách tiến hành:

Lắp mạch điện theo sơ đồ sau:

Trong đó chốt (+) của ampe kế nối với dây

màu đỏ, chốt (-) nối với dây màu vàng

+ Nếu kim ampe kế chỉ bình thường thì dây

màu đỏ là cực dương còn dây màu vàng là cực âm và ngược lại nếu kim ampe

kế quay theo chiều ngược lại (không bình thường, khi đó phải ngắt ngay nguồn điện để không làm hỏng ampe kế) thì dây màu đỏ là cực âm, còn dây màu vàng

là cực dương

Ví dụ 2: Cho một bóng đèn, một pin (đã biết cực), các đoạn dây dẫn và

một ắc quy chưa biết cực Hãy trình bày một phương án để xác định hai cực của

ắc quy

Lời giải

Mắc đèn vào ắc quy: quan sát độ sáng của đèn

- Mắc nối tiếp pin và ắc quy ta được một bộ nguồn mới Mắc bóng đèn vào bộ nguồn mới này và quan sát độ sáng của bóng đèn

+ Nếu đèn sáng hơn trường hợp đầu thì pin đã mắc cùng cực với ắc quy (theo cách ghép nối tiếp) Tức là cực – của pin nối với cực + của ắc quy hoặc ngược lại

4,5V

+ -

-b Phương pháp giải

Từ một số ví dụ trên ta thấy để giải quyết được bài toán thực nghiệm dạng này học sinh cần vận dụng được một số kiến thức sau:

- Cách sử dụng ampe kế và vôn kế một chiều

- Cách mắc nối tiếp hai hay nhiều nguồn điện

- Bên ngoài nguồn dòng điện có chiều từ cự dương qua dây dẫn và các thiết bị về cực âm của nguồn điện

- Khi đi qua dung dịch điện môi tại điện cực dương có nhiều các bột khí xuất hiện, còn ở điện cực âm sẽ xuất hiện kim loại hoặc ion dương

- Vận dụng các kiến thức về từ trường, đường sức từ, quy tắc bàn tay trái

và quy tắc nắm tay phải để xác định các kiến thức liên quan

b Bài tập tự giải:

Bài 1: Để xác định xem cực nào của nguồn điện là cực dương còn cực

nào là cực âm, trên thực tế người ta thường đặt vào trong cốc nước các đầu dây dẫn nối với 2 cực và quan sát thấy ở gần một trong 2 dây dẫn nào đó tỏa ra nhiều khí hơn Theo số liệu đó làm thế nào xác định được cực nào là cực âm?

Bài 2: Một nguồn điện không đổi bị mất dấu các cực Em hãy thiết kế một

thí nghiệm để xác định lại dấu của các cực của nguồn điện bằng các dụng cụ sau:

- Một ống dây

- Một kim la bàn

- Một khóa K và các dây nối

2.2.3.2 Dạng 2 Bài toán xác định cách mắc của các điện trở

a Các ví dụ minh họa.

Ví dụ 1: Có một hộp kín với hai đầu dây ló ra ngoài, bên trong hộp chứa 3

điện trở loại 1 Ω, 2 Ω, 3 Ω Với một acquy 2V, một ampe kế có giới hạn đo thích

hợp và các dây dẫn, hãy xác định bằng thực nghiệm để tìm sơ đồ thực của mạch trong hộp

Lời giải

* Cơ sở lý thuyết

- Gọi R1, R2, R3 lần lượt có giá trị tương ứng là 1 Ω, 2 Ω, 3 Ω

Với 3 điện trở R1, R2, R3 có 7 cách mắc tương ứng

+ Với R1 nt R2 nt R3 ta có điện trở tương đương :

R = R1+ R2 +R3 = 1 Ω + 2 Ω + 3 Ω = 6Ω

=> Cường độ dòng điện trong mạch chính: I = 2 1

6 3

U

A

+ Với R1 // R2 // R3 => R = 1 2 3

1 2 2 3 1 3

1.2.3 6 1.2 2.3 1.3 11

R R R

=> I = 11

3 A + Với (R1 nt R2 )// R3 => R = ( 1 2 ) 3 (1 2).3

1,5

1 2 3

=> I = 4

3A + Với (R1 nt R3 )// R2 => R = 1 3 2

1 2 3

( ) (1 3).3

2

1 2 3

=> I = 1A

+ Với (R2 nt R3 )// R1 => R = 2 3 1

1 2 3

( ) (2 3).1 5

1 2 3 6

=> I = 2,4A

+ Với (R1//R2)nt R3 => R = 1 2

3

1 2

( ) 1.2 11

3

R R

R

=> I = 6

11A + Với (R2//R3)nt R1 => R = 2 3

1

2 3

( ) 2.3

1 2, 2

2 3

R R

R

=> I = 20

22A

- Sơ đồ mạch điện:

+ +

-* Phương án thực hành:

Mắc mạch điện theo sơ đồ trên và số chỉ của ampe kế là I Nếu số chỉ của ampe kế có giá trị tương ứng với tính toán trên ta có các mắc 3 điện trở tương ứng

* Phương pháp giải:

Để giải quyết được bài toán trên thì học sinh cần biết:

- Sử dụng ampe kế và vôn kế để xác đinh U, I

- Vận dụng kiến thức về mạch điện để dự đoán về cách mắc của các điện trở và vẽ sơ đồ mạch điện( nếu cần)

- Lập biểu thức tính toán điện trở tương đương theo các cách mắc

- So sánh điện trở tương đương tính được bằng công thức R = U

I .

=> Biện luận tìm ra cách mắc phù hợp với kết quả

b Bài tập tự giải:

Bài 1: Cho 3 bóng đèn loại 6V – 3W và một biến trở, một nguồn điện có giá trị không đổi U=12V Xác định cách mắc mạch điện để đèn sáng bình thường?

Bài 2: Một hộp đen có ba đầu ra A,B,C trong đó có chứa một nguồn có

hiệu điện thế U điện trở r và một điện trở R1 Một vôn kế và một Ampe kế lí, một điện trở R =10 Ω

R1 R2 R3

A

Hãy trình bày phương án xác định sơ đồ mạch điện trong hộp và giá trị

U , r, R1

2.2.3.3 Dạng 3 Xác định điện trở bằng ampe kế và vôn kế

a Các ví dụ minh họa.

Ví dụ 1: Nêu phương án thực nghiệm xác định điện trở của một ampe kế.

Dụng cụ gồm: một nguồn điện không đổi đã biết giá trị hiệu điện thế U, 1 ampe

kế cần xác định điện trở, một điện trở R 0 đã biết giá trị, một biến trở con

chạy R b có điện trở toàn phần lớn hơn R 0 , hai công tắc điện K1, K2, dây dẫn đủ dùng Các công tắc điện và dây dẫn có điện trở không đáng kể

Lời giải

* Cơ sở lý thuyết

Xét sơ đồ mạch điện sau:

Giả sử Rb = R0

+ Khi K1 đóng, K2 mở ta có: R1 = RA + R0 và số chỉ của ampe kế là I1

Khi đó: I1 =

0

A

U

R +R (1)

+ Khi K1, K2 đều đóng ta có: R2 = RA + 0

2

R

và số chỉ của ampe kế là I2

Khi đó: I2 = 0

2

A

U R

2

2 A

U

R +R (2)

+ Giải hệ phương trình chứa (1) và (2) ta có:

RA =

1 2

I I

−

và

0

1 2

2 ( U I I )

R

I I

−

=

(3)

* Các bước tiến hành

- Mắc mạch điện như sơ đồ hình vễ trên ( xác định giá trị Rb = R0)

- Đóng công tắc K1 đọc số chỉ của ampe kế và đặt là I1(A)

- Ngắt công tắc K1 đóng công tắc K2 và điều chỉnh biến trở sao cho số chỉ của ampe kế vần là giá trị I1(A) Khi đó ta có do U không đổi và điện trở ampe

kế không đổi nên Rb = R0.

- Đóng K1 và K2 đọc số chỉ của ampe kế khi đó là I2(A)

Thay các giá trị I1 và I2 vào 3 ta tính được RA và R0

( bài toán trên cũng được mở rộng và được giải tương tự nếu R0 đã biết giá trị và U không đổi chưa biết)

A

U

K1 R0

K2 Rb