Bài báo trình bày việc tổ chức cho học sinh lớp 11 nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của ampe kế và vôn kế theo các giai đoạn của con đường thiết kế nhằm phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.
JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Interdisciplinary Sci., 2014, Vol 59, No 1, pp 37-49 NGHIÊN CỨU NGUYÊN TẮC CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA AMPE KẾ VÀ VÔN KẾ THEO CON ĐƯỜNG THIẾT KẾ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở LỚP 11 TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Nguyễn Ngọc Hưng Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt Bài báo trình bày việc tổ chức cho học sinh lớp 11 nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động ampe kế vôn kế theo giai đoạn đường thiết kế nhằm phát huy tính tích cực, phát triển lực sáng tạo học sinh Từ khóa: Ampe kế, vơn kế, dạy học Vật lí, Vật lí 11, đường thiết kế, tích cực, sáng tạo Mở đầu Ứng dụng kĩ thuật (ƯDKT) vật lí loại kiến thức mà học sinh (HS) cần lĩnh hội học tập vật lí trường phổ thơng Dạy học ƯDKT vật lí tiến hành theo hai đường: 1/Tìm hiểu thân thiết bị kĩ thuật (TBKT), nguyên tắc cấu tạo, hoạt động tới làm sáng tỏ sở vật lí TBKT (con đường 1) 2/ hướng dẫn HS dựa kiến thức, kĩ có, thiết kế, chế tạo TBKT có chức (đáp ứng yêu cầu kĩ thuật xác định), giải nhiệm vụ cụ thể sản xuất đời sống (con đường 2- đường thiết kế) Việc nghiên cứu ƯDKT vật lí theo đường có tác dụng lớn việc phát triển tư khoa học - kĩ thuật HS Ampe kế vôn kế dụng cụ đo (DCĐ) HS sử dụng thường xuyên thí nghiệm (TN) Việc đề cập nguyên tắc cấu tạo hoạt động chúng cần thiết Đây ƯDKT vật lí phù hợp để tổ chức cho HS nghiên cứu theo đường dạy học ƯDKT vật lí 2.1 Nội dung nghiên cứu Tiến trình nghiên cứu chung HS nguyên tắc cấu tạo, hoạt động ampe kế vôn kế Dựa vào tiến trình chung nghiên cứu ƯDKT vật lí theo đường 2, tiến trình nghiên cứu HS nguyên tắc cấu tạo, hoạt động ampe kế vôn kế diễn Ngày nhận bài: 15/07/2013 Ngày nhận đăng: 15/12/2013 Liên hệ: Nguyễn Ngọc Hưng, e-mail: nnhung67hb@yahoo.com 37 Nguyễn Ngọc Hưng theo giai đoạn sau: 2.1.1 Làm nảy sinh vấn đề cần giải - Trên sở nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm việc mắc điện kế (G) vào đoạn mạch điện cần đo I, U, tới nhận xét: G có giới hạn đo (GHĐ) I, U xác định G có điện trở nên việc mắc G vào đoạn mạch điện làm giảm giá trị I, U cần đo - Từ đó, nảy sinh vấn đề (VĐ) cần giải là: Có cách để làm giảm ảnh hưởng G đến phép đo I, U mắc G vào đoạn mạch điện mở rộng GHĐ I, U G? 2.1.2 Suy đoán thực giải pháp giải vấn đề (GQVĐ) Bằng lập luận (suy đốn giải pháp - SĐGP) sau đó, tính tốn cụ thể (thực giải pháp - THGP) từ kiến thức biết mạch điện chiều, tới câu trả lời cho câu hỏi trên: - Cần mắc sơn (s) song song G, biến thành ampe kế cần mắc điện trở phụ (Rp ) nối tiếp với G, biến thành vơn kế - Muốn GHĐ I(U) G tăng lên n(m) lần s mắc song song G phải có RS = Rg Rp mắc nối tiếp G phải có Rp = (m − 1) Rg n−1 2.1.3 Kiểm nghiệm nhờ TN tính đắn kết luận rút việc làm tăng GHĐ G - Dựa vào biểu thức trên, cho biết Rg , tính giá trị Rs (Rp ) cần mắc song song (nối tiếp) với G để biến G thành ampe kế (vôn kế) có GHĐ I (U) gấp n (m) lần GHĐ I(U) G tính giá trị Ig (Ug ) ứng với giá trị IA (UV ) khác - Thiết kế mạch điện tiến hành TN để xác nhận giá trị Ig (Ug ) tính từ biểu thức 2.1.4 Làm nảy sinh VĐ cần giải tiếp Vì s (mỗi Rp ) mắc song song (nối tiếp) với G có giá trị Rs (Rp ) định nên GHĐ I(U) G tăng lên tới giá trị xác định VĐ cần giải tiếp là: Làm để GHĐ I(U) G mở rộng tới giá trị khác nhau, nghĩa ampe kế (vôn kế) có nhiều thang đo khác nhau? 2.1.5 Suy đốn thực giải pháp GQVĐ - Dựa vào biểu thức tính Rs Rp , đưa giải pháp: Muốn ampe kế (vơn kế) có nhiều thang đo khác phải mắc song song (nối tiếp) với G s (các Rp ) có Rs (Rp ) khác - Thiết kế mạch điện nối G song song với s (ở ampe kế) cho Rs thang đo lớn Rs thang đo thứ hai đề GHĐ I dùng thang đo thứ nhỏ GHĐ I dùng thang đo thứ hai ampe kế thiết kế mạch điện mà Rp mắc nối tiếp với G (ở vôn kế) cho Rp thang đo thứ nhỏ Rp thang đo thứ hai để 38 Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động ampe kế vôn kế GHĐ U dùng thang đo thứ nhỏ GHĐ U dùng thang đo thứ hai vôn kế 2.1.6 Kiểm tra tính đắn kết luận rút DCĐ Mở mặt sau ampe kế (vôn kế) thực hành để xác định cách mắc s (các Rp ) với G khẳng định tính đắn kết luận rút 2.2 Các giai đoạn nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động ampe kế theo đường thiết kế 2.2.1 Nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm G thực hành đo cường độ dòng điện (I) để làm xuất VĐ cần giải (Làm để làm giảm ảnh hưởng G đến giá trị I cần đo mắc vào mạch điện cần đo I chạy qua mở rộng GHĐ I G?) Hình G đo I (a) mạch điện G (b) - Tìm hiểu G đo I (Hình 1a): Dựa vào quan sát mặt bên G, xác định chức (đo I chiều), kiểu cấu đo (kiểu từ điện khung quay), mạch điện G (Hình 1b), thơng số G: thang đo (khi dùng hai chốt (−) (G0 ) hay (−) (G1 ), G có thang đo: −300µA−0−300µA), GHĐ (Imax = 300µA), giá trị độ chia thang đo (10µA), cấp xác G (sai số hệ thống phép đo I G gây ra), chiều quay kim ứng với trường hợp Giáo viên (GV) bổ sung: Đơn vị I (không ghi mặt G) µA, sử dụng G hai chốt (−) (G0 ) tiến hành TN để phát I gây U nhỏ dòng nhiệt điện, dòng cảm ứng điện từ, hai chốt (−) (G1 ) tiến hành TN để phát I nhỏ U không nhỏ, mạch cầu Uytxtơn lúc chưa cân - Nghiên cứu lí thuyết ảnh hưởng G đến giá trị I cần đo: Áp dụng định luật Ơm tồn mạch (Hình 2) để thấy rằng: Việc mắc G vào mạch điện cần đo I làm cho giá trị I đo sai lệch (nhỏ hơn) so với giá trị thực I cần đo (I đọc ε ε G= < Ithc = ) R + r + Rg R+r 39 Nguyễn Ngọc Hưng Hình Đo I nhờ G - Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng G đến giá trị I cần đo: Lắp mạch điện Hình Dịch chuyển biến trở để thay đổi UAB Ứng với UAB , đọc số G1 chưa mắc G2 mắc G1 G2 vào đoạn mạch AB, để thấy: Số G1 mắc đồng thời G1 G2 nhỏ số G1 mắc G1 Hình Kiểm nghiệm ảnh hưởng G đến I cần đo Như vậy, nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm dẫn tới nhận xét: Khi mắc G vào mạch điện cần đo I, G làm giảm giá trị I cần đo, gây sai số phép đo I G có GHĐ I0 xác định VĐ cần giải là: Làm để làm giảm ảnh hưởng G đến phép đo I (làm giảm sai số phép đo I) dùng G có cách để sử dụng G đo I có cường độ lớn I0 (tức mở rộng GHĐ G)? 2.2.2 Suy đoán thực giải pháp GQVĐ nhờ suy luận lí thuyết (SLLT) từ kiến thức biết - Suy đoán giải pháp GQVĐ ε + Từ biểu thức I = , thấy: Để làm giảm ảnh hưởng G đến giá trị I R + r + Rg cần đo, phải làm giảm Rg , cho Rg ≪ R Ứng với G cho (Rg định), làm giảm R DCĐ (DCĐ) cách mắc điện trở phụ song song với G + Cũng sử dụng giải pháp mắc điện trở phụ song song G để phần dòng điện chạy qua G, Ig khơng vượt q I0 , phần dịng điện lại (I − I0 ) qua điện trở phụ (chia dịng) Nhờ mà DCĐ đo I > I0 - Thực giải pháp suy đốn Áp dụng định luật Ơm cho đoạn mạch mắc song song điện trở mắc điện trở phụ (còn gọi sơn) song song với G, biến thành ampe kế (Hình 4), có: Rg Rs + RA = , thấy RA < Rg , RA < Rs : s làm giảm R DCĐ đó, làm Rg + Rs sai số phép đo I nhỏ 40 Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động ampe kế vôn kế Hình Cấu tạo ampe kế Rg Ig = nIg (n: hệ số mở rộng thang đo, >1), thấy: s làm tăng GHĐ Rs G, làm cho ampe kế đo Imax gấp n lần I0 tối đa mà G đo IA + Muốn GHĐ I G tăng lên n lần (n = ) s mắc song song với G phải có Ig Rg Rs = n−1 + Nếu Rs nhỏ so với Rg RA nhỏ, ảnh hưởng DCĐ đến giá trị I cần đo nhỏ GHĐ (n) ampe kế lớn + IA = 1+ 2.2.3 Kiểm nghiệm nhờ TN tính đắn kết luận rút việc làm tăng GHĐ G cách mắc s song song với G - Dựa vào biểu thức tính Rs , tìm độ lớn Rs phải mắc song song với G đo I tìm hiểu dùng hai chốt (−) (G1 ) để biến G thành ampe kế có GHĐ Imax = 30mA, cho Rg , biết dùng hai chốt (−) (G1 ) biết Rg = 100Ω, R0 = 2400Ω? (Vì Rs = IA max −1 Igmax Rg = RG + R0 = 2500Ω, IAmax = 30mA, Igmax = 300µA nên Rs = 2, 5Ω) IA - Dựa vào biểu thức Ig = , tính giá trị Ig ứng với IA1 = 0, 1A, IA2 = n 0, 2A, IA3 = 0, 3A IA4 = −0, 1A Hình Kiểm nghiệm giá trị Ig tính - Thiết kế mạch điện tiến hành TN để kiểm nghiệm giá trị Ig tính từ lí thuyết: Lắp mạch điện Hình 5, G dùng với hai chốt (−) (G1 ), Rs tạo nhờ điện trở có vạch màu để tiến hành TN kiểm nghiệm giá trị Ig tính Các dây nối phải có điện trở nhỏ Kết TN cho thấy: Các Ig đọc G 41 Nguyễn Ngọc Hưng trùng với Ig tính - Nếu dùng mặt chia độ G đo I làm mặt chia độ ampe kế tạo thành G s mắc, xác định thang đo giá trị độ chia thang đo này? (Vì I = nIg nên sau mắc thêm s cho G, dùng mặt chia độ G để đọc I đo phải chia lại thang chia độ, độ chia mặt chia độ G có giá trị lớn gấp n lần (100 lần) giá trị độ chia không mắc thêm s vào G (Giá trị độ chia thang đo mA) 2.2.4 Đề xuất VĐ cần giải tiếp - Ứng với s ( Rs định) mắc song song với G, GHĐ I G mở rộng tới giá trị I xác định (n xác định) Vậy làm để GHĐ I G mở rộng tới giá trị I khác nhau, nghĩa ampe kế có nhiều thang đo? - Ví dụ như: Làm để GHĐ I G đo I tìm hiểu mở rộng tới hai giá trị I khác (ampe kế có hai thang đo khác nhau)? 2.2.5 Suy đoán thực giải pháp GQVĐ - Muốn G mở rộng GHĐ tới giá trị I khác phải mắc song song với G s có Rs khác - Nếu muốn G đo I tìm hiểu đo hai Imax khác mắc sơn s1 s2 khác song song với G theo Hình 6: Hình Ampe kế có thang đo + Khi dùng hai chốt (−) (1): (G nối tiếp R0) // (Rs1 nối tiếp Rs2) + Khi dùng hai chốt (−) (2): (G nối tiếp R0 nối tiếp Rs2) // Rs1 Vì RA dùng hai chốt (−) (1) lớn RA dùng hai chốt (−) (2) nên GHĐ I1 dùng hai chốt (−) (1) nhỏ GHĐ I2 ampe kế dùng hai chốt (−) (2) 2.2.6 Kiểm tra tính đắn kết luận rút ampe kế thực hành tìm hiểu thơng số - Mở mặt sau ampe kế thực hành để xác định cách mắc s với G khẳng định tính đắn giải pháp đề xuất GV bổ sung thông tin giá trị Rg = 4Ω, R0 = 3Ω, Rs1 = 0, 03Ω Rs2 = 0, 12Ω - Dựa vào quan sát mặt ampe kế (Hình 7), xác định chức (đo I chiều), kiểu cấu đo (kiểu từ điện), thông số ampe kế: Các thang đo, GHĐ 42 Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động ampe kế vơn kế Hình Ampe kế thực hành sử dụng chốt ampe kế, giá trị I độ chia thang đo trả lời câu hỏi: Khi I cần đo có giá trị dương, có giá trị âm? Biết cấp xác ampe kế 2,5, tính sai số hệ thống phép đo I ampe kế gây ứng với thang đo (Ampe kế có hai thang đo: dùng hai chốt (−) (0, 6A), ampe kế có thang đo: −0, 2A − − 0, 6A, GHĐ 0, 6A, giá trị độ chia 0, 02A; dùng hai chốt (−) (3A), ampe kế có thang đo: −1A − − 3A, GHĐ 3A, giá trị độ chia 0, 1A Vạch ampe kế không thang đo Cường độ I cần đo mang giá trị dương I vào chốt (0, 6A) (3A) 2.3 Các giai đoạn nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động vôn kế theo đường thiết kế 2.3.1 Nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm điện kế thực hành đo hiệu điện để làm xuất VĐ cần giải (Làm để làm giảm ảnh hưởng điện giá trị hiệu điện cần đo mắc vào hai đầu đoạn mạch mở rộng GHĐ hiệu điện G ?) - Vì nên ngồi việc dùng G đo I, dùng G để đo U cách ghi U tương ứng vào vạch thang chia độ G Nếu dùng G đo I tìm hiểu (Hình 1) để đo U G có thang đo U ? Vẽ thang đo này, có ghi giá trị U tương ứng thay cho giá trị I vạch chia G đo I (Vì UGo = IRG , UG1 = IRg = I(RG +R0 ), biết RG R0 , nên dùng G đo I tìm hiểu để đo U G có hai thang đo: + Khi dùng hai chốt (−) (G0 ) : −30mV − − 30mV Giá trị độ chia 1mV + Khi dùng hai chốt (−) (G1) : −750mV − − 750mV Giá trị độ chia 25mV - Đối chiếu thang đo vẽ với thang đo mặt G đo U để kiểm tra dự đốn thang đo (Thang đo mặt ngồi G thang đo dự đoán) cịn thấy: Trên mặt ngồi G đo U (Hình 8), ghi giá trị vạch chia ứng với 43 Nguyễn Ngọc Hưng Hình Điện kế thực hành đo U thang đo sử dụng hai chốt (−) (G0 ), không ghi đơn vị đo (mV) - Dựa vào quan sát mặt G đo U , xác định thêm thông tin: Chức (Đo U chiều), kiểu cấu đo (Kiểu từ điện), cấp xác (sai số hệ thống phép đo U G gây ứng với thang đo), chiều quay kim ứng với trường hợp - Nghiên cứu lí thuyết ảnh hưởng G đến giá trị U cần đo (Hình 9): Áp dụng định luật Ơm tồn mạch chưa mắc G mắc G để thấy rằng: Việc mắc G đo U hai đầu đoạn mạch AB làm cho giá trị U′ đo sai lệch (làm giảm) so với giá trị thực U cần đo (Hiệu điện đọc G mắc G vào đoạn mạch AB Hình Đo U nhờ G εRRg εRRg = RRg + r (r + Rg ) εR < hiệu điện rR RRg R + r + + r (R + Rg ) Rg R + Rg ε R) chưa mắc G U = R+r - Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng G đến giá trị U cần đo: Lắp mạch điện Hình 10 Dịch chuyển biến trở để thay đổi UAB Ứng với UAB, đọc số G1 mắc G1 mắc đồng thời G1 G2 vào đoạn mạch AB để thấy: Số G1 mắc G1 G2 nhỏ số G1 mắc G1 Như vậy, việc nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm dẫn tới nhận xét: Khi mắc G vào hai đầu đoạn mạch cần đo U , G làm giảm giá trị U cần đo, gây sai số phép đo U G có GHĐ U0 xác định U′ = 44 = Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động ampe kế vơn kế Hình 10 Kiểm nghiệm ảnh hưởng G đến U cần đo VĐ cần giải là: Làm để làm giảm ảnh hưởng G đến phép đo U (làm giảm sai số phép đo U ) mắc G vào hai đầu đoạn mạch cần đo U có cách để sử dụng G đo U có giá trị lớn U0 , tức mở rộng GHĐ G? 2.3.2 Suy đoán thực giải pháp GQVĐ nhờ SLLT từ kiến thức biết - Suy đoán giải pháp GQVĐ: + Từ biểu thức εR U= R+r+ rR Rg ta thấy: Để làm giảm ảnh hưởng G đến giá trị U cần đo, phải làm tăng Rg cho Rg ≫ R Ứng với G cho (Rg định), mắc điện trở phụ nối tiếp với G DCĐ Nhờ đó, R DCĐ tăng lên + Cũng sử dụng giải pháp mắc điện trở phụ nối tiếp với G DCĐ để chia phần hiệu điện đặt vào hai đầu AB đoạn mạch, làm cho Ug không vượt giá trị U0 , phần hiệu điện lại (U − U0 ) đặt vào điện trở phụ (chia thế) Nhờ đó, DCĐ đo U > U0 - Thực giải pháp suy đoán: Áp dụng định luật Ôm cho đoạn mạch mắc nối tiếp điện trở mắc điện trở phụ nối tiếp với G, biến thành vơn kế (Hình 11), có: Hình 11 Cấu tạo Vôn kế + RV = Rg + Rp , thấy: RV > Rg , RV > Rp : điện trở phụ làm tăng điện trở DCĐ đó, làm sai số phép đo U nhỏ UV = 1+ Rp Rg Ug = mUg 45 Nguyễn Ngọc Hưng (m : hệ số mở rộng thang đo, >1), thấy: Rp làm tăng GHĐ G, làm cho vôn kế đo Umax gấp m lần U0 tối đa mà G đo UV + Muốn GHĐ U G tăng lên m lần (m = ) điện trở phụ mắc nối tiếp với Ug G phải có Rp = (m − 1)Rg + Nếu Rp lớn RV lớn, ảnh hưởng DCĐ đến giá trị U cần đo nhỏ GHĐ (m) vôn kế lớn 2.3.3 Kiểm nghiệm nhờ TN tính đắn kết luận rút việc làm tăng GHĐ G cách mắc Rp nối tiếp với G - Dựa vào biểu thức tính UV , tìm độ lớn Rp phải mắc nối tiếp với G đo U dùng hai chốt (−) (G0 ) để biến G thành vơn kế có GHĐ Umax 3V, biết dùng hai UV max chốt Rg = 100Ω? (Vì Rp = − Rg , biết UVmax = 3V, Ugmax dùng Ug max hai chốt (−) (G0 ) 30mV, Rg = 100Ω nên Rp = 9900Ω) UV , tính giá trị Ug ứng với UV1 = 1V, UV2 = - Dựa vào biểu thức Ug = m 1, 5V, UV3 = 2V UV4 = −1V Hình 12 Kiểm nghiệm giá trị Ug tính - Thiết kế mạch điện tiến hành TN để kiểm nghiệm giá trị Ug tính từ lí thuyết Lắp mạch điện Hình 12, G dùng với hai chốt (−) (G0 ) Rp tạo nhờ điện trở có vạch màu để tiến hành TN kiểm nghiệm giá trị Ug tính Các dây nối phải có điện trở nhỏ Kết TN cho thấy: Các Ug đọc G trùng với Ug tính - Nếu dùng mặt chia độ G đo U làm mặt chia độ vôn kế tạo G dùng hai chốt (−) (G0 ) điện trở phụ Rp mắc, xác định thang đo giá trị độ chia thang đo (Vì UV = mUg nên sau mắc Rp nối tiếp với G, dùng mặt chia độ G để đọc U đo phải chia lại thang chia độ, độ chia mặt chia độ G có giá trị lớn gấp m lần giá trị không mắc Rp vào G Giá trị độ chia thang đo 0,1V) 46 Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động ampe kế vôn kế 2.3.4 Đề xuất VĐ cần giải tiếp - Ứng với điện trở phụ (Rp định) mắc nối tiếp với G, GHĐ U G mở rộng tới giá trị U xác định (m xác định) Vậy làm để GHĐ U G mở rộng tới giá trị U khác (vơn kế có nhiều thang đo khác nhau) ? - Ví dụ như: Làm để GHĐ U G đo U tìm hiểu dùng hai chốt (−) (G0 ) mở rộng tới giá trị U khác (vôn kế có hai thang đo khác nhau) ? 2.3.5 Suy đoán thực giải pháp GQVĐ - Muốn G mở rộng GHĐ tới giá trị U khác phải mắc nối tiếp với G điện trở phụ có Rp khác - Nếu muốn G đo U dùng hai chốt (−) (G0 ) tìm hiểu đo Umax khác mắc điện trở phụ nối tiếp với G theo cách sau: + Cách (Hình 13a): Khi dùng hai chốt (−) (1): G0 nối tiếp Rp1 , dùng hai chốt (−) (2): G0 nối tiếp Rp2 Chọn Rp1 < Rp2 GHĐ U dùng hai chốt (−) (1) nhỏ GHĐ U dùng hai chốt (−) (2) + Cách (Hình 13b): Khi dùng hai chốt (−) (1): G0 nối tiếp Rp1 , dùng hai chốt (−) (2): G0 nối tiếp Rp1 nối tiếp Rp2 GHĐ U dùng hai chốt (−) (2) lớn GHĐ U dùng hai chốt (−) (1) Hình 13 Vơn kế có thang đo 2.3.6 Kiểm tra tính đắn kết luận rút vôn kế thực hành tìm hiểu thơng số - Mở mặt sau vôn kế thực hành để xác định cách mắc điện trở phụ với G0 , kiểm tra tính đắn giải pháp đề xuất + Trong vôn kế thực hành, Rp mắc nối tiếp với G0 theo cách giải pháp nêu + GV bổ sung thông tin giá trị RG0 = 220Ω, Rp1 = 2800Ω, Rp2 = 12000Ω; cách mắc điện trở phụ theo cách giải pháp nêu số loại vôn kế thực hành khác - Dựa vào quan sát mặt ngồi vơn kế (hình 14), xác định chức (đo U chiều), kiểu cấu đo (kiểu từ điện), thông số vôn kế: thang đo, GHĐ sử dụng chốt vôn kế, giá trị U độ chia thang đo Khi U 47 Nguyễn Ngọc Hưng Hình 14 Vơn kế thực hành cần đo có giá trị dương, có giá trị âm? Biết cấp xác vơn kế 2,5, tính sai số hệ thống phép đo U vôn kế gây ứng với thang đo (vơn kế có hai thang đo: Khi dùng hai chốt (−) (3V): G0 nối tiếp Rp1, vôn kế có thang đo -1V-0-3V, GHĐ 3V, giá trị U độ chia 0,1V Khi dùng hai chốt (−) (15V): G0 nối tiếp Rp1 nối tiếp Rp2, vơn kế có thang đo -5V-0-15V, GHĐ 15V, giá trị U độ chia 0,5V Ở vôn kế này, vạch không thang đo, U cần đo có giá trị dương I vào chốt 3V, 15V 2.4 Tóm tắt chức năng, nguyên tắc cấu tạo hoạt động DCĐĐ GV hướng dẫn HS tóm tắ chức năng, nguyên tác hoạt động điện kế, ampe kế, vôn kế bổ sung số kiến thức DCĐ, cụ thể là: - Nguyên tắc hoạt động G: G DCĐ hoạt động tác dụng dòng điện Vì U ∼ I nên ngồi việc dùng G đo I, cịn dùng G để đo U - Sự cần thiết phải mắc điện trở phụ ampe kế, vơn kế: Vì G có điện trở G có GHĐ I, U định nên cần mắc điện trở phụ DCĐĐ để giảm sai số phép đo I, U G gây mở rộng GHĐ I, U G - Cách mắc điện trở phụ ampe kế, vôn kế: Trong ampe kế, sơn mắc song song với G, cịn vơn kế điện trở phụ mắc nối tiếp với G - Các biểu thức tính Rs (Rp) cần mắc song song (nối tiếp) với G muốn mở rộng GHĐ I, U G lên n (m) lần - Độ nhạy DCĐ: Khi mắc thêm điện trở phụ vào DCĐ, GHĐ DCĐ tăng lên lần đó, I (U), góc lệch kim DCĐ giảm nhiêu lần, độ chia mặt chia độ có giá trị lớn gấp nhiêu lần, nghĩa độ nhạy DCĐ giảm nhiêu lần Vì vậy, sử dụng DCĐ, phải chọn thang đo phù hợp 48 Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động ampe kế vôn kế cho giá trị I, U cần đo không vượt qua GHĐ góc lệch kim DCĐ phải đủ lớn - Cấp xác DCĐ: Khi sử dụng DCĐ, phép đo mắc phải sai số hệ thống DCĐ gây Sai số tính thơng qua cấp xác DCĐ, thường ghi mặt DCĐ Ví dụ như: Cấp xác DCĐ (ampe kế, vơn kế) 2,5 có nghĩa phép đo với DCĐ mắc phải sai số 2,5% giá trị I, U lớn thang đo sử dụng - GV tổ chức cho nhóm HS lớp 11 nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động ampe kế, vôn kế học ngoại khóa sau HS học điện kế khung quay chương “Từ trường”, coi phát triển kiến thức mà HS thu điện kế GV chia đôi lớp, nửa lớp nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động ampe kế; nửa lớp lại nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động vôn kế sau đó, đổi lại TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Hưng, 2011 Hai đường dạy học ứng dụng kĩ thuật vật lí dạy học vật lí trường phổ thơng Tạp chí Giáo dục, Hà Nội, Số đặc biệt cuối năm [2] Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, 2002 Phương pháp dạy học vật lí trường phổ thơng Nxb Đại học Sư phạm, Hà Nội ABSTRACT Research principles and operational structure of ammeter and voltmeter path design in teaching physics in 11th grade high school This paper presents the organization of study for students in 11th grades principles of composition, operation of ammeter and voltmeter in the stages of the path designed to promote the positive development of creative capacity students 49 ... HS học điện kế khung quay chương “Từ trường? ??, coi phát triển kiến thức mà HS thu điện kế GV chia đôi lớp, nửa lớp nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động ampe kế; nửa lớp lại nghiên cứu nguyên. .. phép đo I nhỏ 40 Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo hoạt động ampe kế vôn kế Hình Cấu tạo ampe kế Rg Ig = nIg (n: hệ số mở rộng thang đo, >1), thấy: s làm tăng GHĐ Rs G, làm cho ampe kế đo Imax gấp... (ampe kế, vơn kế) 2,5 có nghĩa phép đo với DCĐ mắc phải sai số 2,5% giá trị I, U lớn thang đo sử dụng - GV tổ chức cho nhóm HS lớp 11 nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động ampe kế, vôn kế học