chủ đề “DÒNG điện TRONG CHẤT bán dẫn” vật lí 11

MỤC LỤC Phần I: Mở đầu Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tượng Giới hạn phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Phần II Nội dung Lý thuyết dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược Phân tích đặc điểm, mục tiêu dạy học chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn” 2.1 Đặc điểm 2.2 Mục tiêu dạy học Thực trạng vấn đề: Thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lý trường THPT 3.1 Thực trạng hoạt động tự học HS 3.2 Ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học môn Vật lý trường THPT Giải pháp thực Thiết kế tiến trình dạy học Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược thơng qua chủ đề “Dịng điện môi trường bán dẫn” 5.1 Xác định vấn đề cần giải 5.2 Những công việc chuẩn bị cho phương án tổ chức dạy học 5.3 Kế hoạch dạy học Sử dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược lớp học bồi dưỡng học sinh giỏi Hình ảnh trải nghiệm học sinh (ở phần phụ lục ) Đánh giá hiệu sáng kiến kinh nghiệm 8.1 Đánh giá định tính 8.2 Đánh giá định lượng Phần III Kết luận Tài liệu tham khảo PHỤ LỤC Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang Trang 10 Trang 10 Trang 11 Trang 12 Trang 13 Trang 13 Trang 13 Trang 14 Trang 35 Trang 41 Trang 41 Trang 42 Trang 43 Trang 46 Trang 47 PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta sống thời đại mà cách mạng khoa học - kỹ thuật phát triển vũ bão Công nghệ thông tin truyền thông thâm nhập chi phối hầu hết lĩnh vực có giáo dục Nhờ hỗ trợ mà chất lượng giáo dục tăng lên mặt lý thuyết lẫn thực hành Giáo dục thực tiêu chí mới: học nơi, học lúc, học suốt đời, dạy cho người trình độ tiếp thu khác Năng lực tự học thuộc nhóm lực cốt lõi cần phải hình thành cho người học từ bậc học phổ thông Làm để bồi dưỡng lực tự học (NLTH) thời đại công nghệ thông tin (CNTT) ? Với phương tiện CNTT truyền thông ngày đại, người học dễ dàng truy cập thông tin đa lĩnh vực, đa chiều, thu thập xử lý thông tin nào, vận dụng thông tin thu thập để giải vấn đề học tập nhằm đạt mục tiêu học tập cá nhân, tiến đến xác lập kĩ tự học, làm hành trang tự học suốt đời? Đây vấn đề mang tính thời cấp thiết ngành giáo dục triển khai thực Nghị 29-NQ/TW đổi toàn diện giáo dục sau năm 2015 Bộ Giáo dục Đào tạo xây dựng định hướng chung, tổng quát đổi phương pháp dạy học (PPDH) mơn học thuộc chương trình giáo dục: tập trung dạy cách học rèn luyện NLTH, tạo sở để học tập suốt đời, tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc; vận dụng phương pháp, kỹ thuật dạy học cách linh hoạt, sáng tạo, phù hợp với mục tiêu, nội dung giáo dục, đối tượng HS điều kiện cụ thể trường Theo tinh thần đó, Tơi đẩy mạnh ứng dụng CNTT học tập giảng dạy theo hướng người học học qua nhiều nguồn học liệu; hướng dẫn cho người học biết tự khai thác ứng dụng CNTT vào trình học tập thân, thay tập trung vào việc đạo giáo viên (GV) ứng dụng CNTT giảng dạy, tiết giảng Chủ đề dạy học “Dòng điện chất bán dẫn” chủ đề mà học sinh khó tiếp cận Nếu người giáo viên tiến hành tiết dạy truyền thống không hiệu quả, học sinh dễ nhàm chán Chính lẽ đó, mơ hình lớp học đảo ngược hạn chế tối thiểu nhược điểm nội Trong lớp học đảo ngược, học sinh (HS) ứng dụng CNTT truyền thông tự học nhà, truy tìm kiến thức, nhóm học tương tác với qua facebook Giờ học lớp GV tận dụng tối đa tổ chức cho HS vận dụng, thực hành kiến thức, thảo Trang luận nhóm triển khai dự án, giải vấn đề mở, giúp HS hiểu sâu đồng thời bồi dưỡng cho HS NLTH Dựa phân tích trên, tơi hi vọng việc vận dụng DẠY HỌC THEO MƠ HÌNH “LỚP HỌC ĐẢO NGƯỢC” TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 mang lại hiệu MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược quy trình vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược chủ đề “DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 4.GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1 Giới hạn nội dung nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu sở lý luận thực tiễn dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 4.2 Giới hạn địa bàn nghiên cứu Đề tài triển khai nghiên cứu trường THPT tỉnh Nghệ An NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Sáng kiến kinh nghiệm nghiên cứu nội dung sau đây: - Lý thuyết dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược - Phân tích đặc điểm, mục tiêu dạy học chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn” - Thực trạng tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thông dạy tự học mơn Vật lí trường THPT - Giải pháp thực Trang - Thiết kế tiến trình dạy học Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược thơng qua chủ đề “Dịng điện mơi trường bán dẫn” - Sử dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược lớp học bồi dưỡng HS giỏi PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: + Sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp, hệ thống, khái qt hóa, thơng tin, văn kiện, tài liệu, Nghị Đảng, Nhà nước tài liệu có liên quan đến đề tài nhằm thiết lập sở lý luận cho vấn đề nghiên cứu + Nghiên cứu lý luận tự học, bồi dưỡng NLTH + Nghiên cứu video quay lại giảng E- learning mạng internet, tài liệu, sách giáo khoa Vật lí 11 tài liệu tham khảo nội dung kiến thức Dòng điện chất bán dẫn + Nghiên cứu chuẩn kiến thức – kĩ năng, chương trình - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Phương pháp điều tra theo bảng hỏi nhằm tìm hiểu thực trạng tự học HSvà ứng dụng CNTT, truyền thơng dạy tự học mơn Vật lí trường THPT + Phương pháp quan sát hoạt động giáo viên, học sinh học, điều kiện dạy học giáo viên học sinh + Phương pháp vấn giáo viên học sinh, nhà quản lý giáo dục nhằm có thơng tin trực tiếp dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược, làm sáng tỏ nhận định khách quan kết nghiên cứu + Nghiên cứu sản phẩm giáo viên học sinh (giáo án, ghi bài, phiếu học tập, ) + Phương pháp chuyên gia: Xin ý kiến chuyên gia sở lý luận, phương pháp nghiên cứu quy trình dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược để đề xuất quy trình vận dụng dạy học chủ đề “DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11 Phương pháp thống kê tốn học sử dụng để tính tốn tham số đặc trưng, so sánh kết thực nghiệm Trang ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI Về lý luận: Phân tích làm sáng tỏ sở lý luận dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược Trong bao gồm hệ thống khái niệm liên quan đến dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược, chất, quy trình dạy học chủ đề dòng điện chất bán dẫn cho học sinh lớp 11 Về thực tiễn: + Đề tài góp phần làm rõ thực trạng ý nghĩa hoạt động tự học học sinh ứng dụng CNTT, truyền thơng dạy tự học mơn Vật lí trường THPT + Đề xuất quy trình vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược, hình thức tổ chức dạy học nhằm đáp ứng tình hình thực tế dạy học học sinh Đặc biệt vào thời điểm (tháng 2/2019) không Việt Nam, mà giới đấu tranh với dịch bệnh, thời điểm (từ ngày 7/2- 16/2) học sinh tỉnh Nghệ an nghỉ học, áp dụng đề tài trình bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 11 hiệu + Thiết kế dạy Dòng điện chất bán dẫn theo quy trình dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược phù hợp với đối tượng người học Trang PHẦN II – NỘI DUNG Lý thuyết dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Lớp học đảo ngược chủ đề mới, thu hút quan tâm nhà nghiên cứu giáo dục toàn giới Để phù hợp với xu đổi phương pháp theo hướng tích cực hóa hoạt động học sinh trào lưu hội nhập quốc tế, nhà nghiên cứu giáo dục nhận thấy cần phải quan tâm đến mô hình dạy học lấy người học làm trung tâm mơ hình lớp học đảo ngược có hỗ trợ CNTT, truyền thông thu hút nhiều ý Ở Việt Nam, mơ hình lớp học đảo ngược biết đến vài năm gần đây, hầu hết viết giới thiệu báo, tạp chí, trang tin trường sở đào tạo Các nghiên cứu, khảo sát, có bao gồm phân tích số liệu, đánh giá tin cậy cịn xuất phát từ trường Đại học Ở trường phổ thơng, mơ hình nghiên cứu áp dụng thử nghiệm số tiết học nhiên thành công hiệu chưa biết đến nhiều Việt Nam việc vận dụng mang tính cá nhân, lẻ tẻ Hiện nay, phát triển mạnh mẽ CNTT mơ hình lớp học đảongược chứng tỏ phù hợp việc tạo môi trường tự học tốt, đặc biệt giai đoạn học sinh nước phải nghỉ học dịch bệnh Đây mơ hình mà tơi quan tâm triển khai đề tài 1.2 Cơ sở lí luận mơ hình lớp học đảo ngược Sự phát triển công nghệ kỹ thuật số tạo điều kiện chuyển hình thức dạy học trực tiếp khơng gian lớp học sang hình thức học tập cá nhân (bằng video dạy học) Việc bỏ qua hình thức dạy học trực tiếp cho phép GV dành nhiều thời gian lớp tổ chức cho HS hợp tác với bạn đồng lứa dự án, hiểu sâu nội dung học, rèn luyện kĩ thực hành nhận phản hồi tiến họ Những yếu tố chủ yếu lớp học đảo ngược bao gồm: - Môi trường linh hoạt: giảng đưa lên Internet cho phép HS truy cập, tự học nhà nên GV tận dụng tối đa thời gian lớp tổ chức cho HS hoạt động nhóm nghiên cứu độc lập HS tự chọn không gian, địa điểm học tập theo tốc độ riêng Trang - Học tập nhân văn: DH theo định hướng lấy HS làm trung tâm HS phải có trách nhiệm học tập tích cực hoạt động để tự tìm lấy kiến thức Trong hoạt động tương tác với bạn học, HS mở rộng, khám phá sâu chủ đề học đồng thời có hội trao đổi 1:1 với GV có vấn đề thắc mắc - Nội dung có chủ ý : GV cung cấp học liệu cần thiết, theo định dạng phù hợp cho HS tự học, tự nghiên cứu nhà Khi đến lớp HS có đủ kiến thức để tham gia, học tập hợp tác với bạn học, mở rộng, đào sâu kiến thức - Chun gia giáo dục: GV đóng vai trị quan trọng lớp học đảo ngược: quan sát, đánh giá, cung cấp hỗ trợ, phản hồi kịp thời suốt thời gian lên lớp thay thuyết giảng đơn GV thành công tạo kết nối tốt với cá nhân HS bao qt, kiểm sốt tồn hoạt động lớp theo chủ đích Như vậy, lớp học đảo ngược hình thức dạy học hỗ trợ cho lớp học Giờ học lớp khơng dùng để giảng (vì HS xem giảng video, học liệu đa phương tiện nhà qua mạng), mà để tổ chức cho HS thực dự án, hợp tác, làm việc nhóm,…giúp hiểu sâu nội dung giảng, bồi dưỡng rèn luyện lực tự học GV có thêm thời gian tìm hiểu thực trạng học tập HS mà kịp thời trao đổi, hỗ trợ, giúp HS nắm vững kiến thức theo tốc độ tiếp thu riêng Tôi xác định lớp học đảo ngược bao gồm hai thành phần: hoạt động học tập nhóm tương tác bên lớp học hướng dẫn cá nhân thơng qua máy tính, điện thoại có nối mạng bên lớp học (các học liệu, giảng, trao đổi qua tin nhắn nhóm lớp… ) 1.3 Ưu điểm mơ hình lớp học đảo ngược Mơ hình lớp học đảo ngược có ưu điểm : - GV đóng vai trị hướng dẫn, đạo hoạt động học tập HS nên có nhiều thời gian để theo dõi quan sát hoạt động HS, có điều kiện tập trung cho nhiều đối tượng HS khác đối tượng cần nhiều hỗ trợ so với bạn Trang - HS có trách nhiệm việc học mình, chủ động, tự chủ học tập - Tăng cường khả tương tác, tương tác ngang hàng HS với - HS có nhiều hội học hỏi với bạn, với thầy - HS tự định tốc độ học phù hợp, tua nhanh xem lại nhiều lần chưa hiểu, qua làm chủ việc học - Hỗ trợ HS vắng mặt nhờ học trực tuyến lưu trữ lại - HS tiếp thu tốt chuyển tiếp đến chương trình học cao mà khơng ảnh hưởng đến bạn cịn lại - Phụ huynh có nhiều hội hỗ trợ cho HS chuẩn bị tốt thời gian tự học nhà 1.4 Hạn chế mơ hình lớp học đảo ngược Mơ hình lớp học đảo ngược tồn hạn chế sau: - Không phải HS có đủ điều kiện máy vi tính kết nối Internet để tự học trực tuyến - Việc tiếp cận với nguồn học liệu khó khăn với số em chưa có kĩ CNTT mạng Internet Tốc độ mạng lúc ổn định để thuận lợi học tập - Để kích thích tạo động lực cho HS GV phải có kiến thức CNTT mức độ định, phải đầu tư thời gian cơng nghệ lớn Những phân tích cho thấy phù hợp với số học áp dụng đại trà, thành công có phương tiện học tập phù hợp Ngồi ra, vai trò GV việc thiết kế, điều hướng, hỗ trợ HS hoạt động nhóm lớp quan trọng, định thành công mơ hình 1.5 Phương tiện học tập mơ hình lớp học đảo ngược Trong lớp học đảo ngược, HS chủ thể, trung tâm trình dạy học; HS tạo hội để trình bày ý tưởng, đặt câu hỏi, làm rõ thắc mắc, quan niệm sai lầm Trang Hiện nay, ngày có nhiều video dạy học hấp dẫn có sẵn Youtube với nội dung học trình bày thành đoạn video ngắn thay giảng dài dòng giúp HS dễ tiếp thu hơn, cung cấp linh hoạt để hướng dẫn bước cho đối tượng HS HS yếu thoải mái xem lại video nhiều lần lúc thực hiểu mà ngại ngùng với bạn lớp hay GV Ngược lại, HS giỏi tiếp tục học với nội dung cao hơn, tránh chán nản Nói tóm lại, “mọi HS có quyền truy cập vào trải nghiệm cá nhân tương tự dạy kèm” Với thành tựu CNTT truyền thơng, GV áp dụng phương pháp dạy học, phương pháp truyền đạt nhằm nâng cao tính tích cực dạy học GV sử dụng video có sẵn Youtube để làm giảng video, quan trọng phải hướng dẫn HS cách sử dụng, giữ liên lạc cung cấp cho HS hướng dẫn kịp thời 1.6 Chu trình học tập mơ hình lớp học đảo ngược GV lập nhóm lớp, HS mời vào tham gia HS phải hoàn thành phiếu hướng dẫn tự học HS đến lớp với phiếu tự học hoàn thành câu hỏi thắc mắc học; Bài học lớp tăng cường hoạt động vận dụng kiến thức lý thuyết hợp tác HS - HS (hoạt động nhóm), HS - GV (nêu câu hỏi, giải đáp thắc mắc), nâng mức lĩnh hội kiến thức lên bậc hiểu, vận dụng; qua vừa bồi dưỡng lực tự học vừa đào sâu mở rộng kiến thức; Như vậy, qua hoạt động học tập mơ hình lớp học đảo ngược, HS rèn luyện tính tự giác, tích cực, kế hoạch, tự đặt câu hỏi tự học nhà …Khi học với bạn, HS rèn luyện kỹ trao đổi làm việc nhóm; Khi học thầy, HS hỏi thầy, lắng nghe, ghi chép, học hỏi phong thái giao tiếp thầy HS học rèn luyện kỹ viết, nói, thuyết trình,…Mơ hình lớp học đảo ngược tạo điều kiện phát triển kỹ Trên lớp HS tham gia hoạt động nhóm, rèn luyện kỹ hợp tác, giao tiếp, trình bày Muốn vậy, HS phải có kiến thức tảng định Chính tự học nhà chìa khóa giúp HS thực tốt hoạt động lớp mình, hiểu sâu chủ đề học so với học tập độc lập, đồng thời kĩ hoạt động nhóm, kĩ giao tiếp, kĩ tự học nâng cao 1.7 Cấu trúc học lớp mơ hình lớp học đảo ngược Cấu trúc chung sau: - Kiểm tra đánh giá kết tự học nhà HS (15 phút) - Giải đáp thắc mắc Hợp thức hóa kiến thức (15 phút) - HS giải tập vận dụng theo nhóm (10 phút) Trang - Giao phiếu hướng dẫn tự học cho hôm sau (5 phút) 1.8 Mô hình lớp học đảo ngược với việc bồi dưỡng lực tự học cho HS Trong lớp học truyền thống, vai trò người thầy đặt định cao, thầy giảng, trị nghe phần áp lực thời gian quan niệm dạy học đơn chuyển giao tri thức Mơ hình lớp học đảo ngược có hỗ trợ CNTT, truyền thơng, giảng E-learning tạo điều kiện giải phóng người thầy khỏi áp lực thời gian, có nhiều hội tương tác, động viên thách thức để HS tiến - Hình thành thói quen tự lực nghiên cứu tài liệu trước tới lớp - Hình thành thói quen đặt câu hỏi - Tạo nhu cầu trao đổi, tương tác với bạn, với thầy - Hình thành phát triển lực ngơn ngữ - Hình thành thói quen vận dụng kiến thức giải vấn đề - Hình thành kĩ khai thác, sử dụng phương tiện CNTT truyền thông đại hiệu Phân tích đặc điểm, mục tiêu dạy học chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn” 2.1 Đặc điểm Phải khẳng định rằng, chất bán dẫn sử dụng rộng rãi thiết bị nay, không bày bán cách phổ thông cửa hàng giống thiết bị điện, nên khó hình dung với nhiều người, thực tế, sử dụng nhiều thiết bị Để học sinh hình dung học khó, ví dụ chất bán dẫn chất nào, bán dẫn loại n, bán dẫn loại p, chất dòng điện chất bán dẫn, trình hình thành tạp chất cho, nhận…Đặc biệt đề thi học sinh giỏi, phần tập thường rơi vào câu khó đề Do vậy, giáo viên sử dụng phương pháp truyền thống tiết học lớp bị động, học sinh biết lắng nghe, khó hoạt động tích cực khó hình dung Cịn lớp học đảo ngược, học sinh tự học nhà nhiều qua gợi ý giáo viên face nhóm lớp (Giáo viên đưa vào nhóm phiếu hướng dẫn tự học, giảng E-learning, video… học sinh xem lại nhiều lần chưa hiểu, sau tham khảo thêm internet, trao đổi nhóm để hồn thành phiếu tự học) Tiết học đảo ngược lớp khắc phục khó khăn học sinh chủ đề Cụ thể giáo viên Trang - Cảm biến nhiệt độ điều hịa khơng khí làm từ chất bán dẫn Nồi cơm điện nấu cơm cách hoàn hảo nhờ hệ thống điều khiển nhiệt độ xác có sử dụng chất bán dẫn Bộ vi xử lý máy tính CPU làm từ nguyên liệu chất bán dẫn - Nhiều sản phẩm tiêu dùng kỹ thuật số điện thoại di động, máy ảnh, TV, máy giặt, tủ lạnh bóng đèn LED sử dụng chất bán dẫn - Ngoài lĩnh vực điện tử tiêu dùng, chất bán dẫn đóng vai trị trung tâm hoạt động máy ATM, xe lửa, internet, truyền thông nhiều thiết bị khác sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn mạng lưới y tế sử dụng để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe người cao tuổi, vv… Thêm vào đó, hệ thống hậu cần hiệu giúp tiết kiệm lượng, thúc đẩy việc bảo tồn môi trường toàn cầu… Điốt lớp chuyển tiếp p-n + Khi UAK0, dòng điện dòng thuận (dòng hạt tải điện e từ lớp n sang p, lỗ trống từ p sang n) Vì mật độ hạt tải điện nhiều hạt tải điện khơng nên dịng điện thuận có cường độ tăng nhanh tăng UAK Một số dạng khác : I I0 O ì n h U0 Trang 56 U + Theo công nghệ chế tạo, điốt phân : - Đi ốt tiếp điểm : Chỗ tiếp giáp p-n điểm nhỏ, cho dòng điện nhỏ qua, thường dùng để tách sóng trộn tần - Đi ốt tiếp mặt : Chỗ tiếp giáp p-n có diện tích lớn, cho dòng điện lớn qua, dùng để chỉnh lưu Theo chức năng, điốt phân loại sau : - Đi ốt ổn áp : Dùng để ổn định điện áp chiều - Đi ốt chỉnh lưu : Biến đổi dòng điện xoay chiều thành chiều Câu Thế tượng phun hạt tải điện dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n theo chiều thuận ? Tại hạt tải điện xa 0,1 mm ? Là tượng hạt tải điện vào lớp nghèo, tiếp sang miền đối diện Các hạt tải điện xa 0,1 mm, miền p n lúc có electron lỗ trống nên chúng dễ gặp biến cặp Trang 57 PHỤ LỤC HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ PHÂN LOẠI Dạng 1, Dạng tập ốt mà I phụ thuộc vào U theo hàm bậc Hướng dẫn : sử dụng định luật Ôm, định luật Kiếc sốp nút để lập phương trình, tìm ẩn Tuy nhiên, phải ý I, U đầu ốt có mối quan hệ toán cho BT1.(Mạch mức độ đơn giản) Cho mạch điện hình B Với E = 1,5V; r = 0; R=50 Biết đường đặc trưng R D vôn-ampe điôt D (tức phụ thuộc dịng điện qua điơt vào hiệu điện hai đầu nó) mơ tả cơng thức I = 10-2U2, I tính amp, cịn U E,r tính vơn Xác định cường độ dịng điện mạch Giải Tacó:U+UR = E, UR = IR = 0,01U2.R - Thay số vào ta phương trình : 0,5U2 + U – 1,5 = - Giải phương trình lấy nghiệm U = 1V, suy UR = 0,5V - Dòng điện mạch là: I = BT2 ( Mạch mức độ phức tạp hơn) Thi thử HSG Cụm Thanh Chương năm học 2019- 2020 Cho mạch điện hình 5, E1= 12V, E2= 11,5V, r1= 2Ω, r2= 3Ω Dòng điện qua điốt Đ tuân theo quy luật I  U  U , với   0,01A / V   0,05 A / V Tính cường độ dịng điện chạy qua nguồn, qua điốt UAB Giải Gọi I1, I2, I cường độ dòng điện chạy qua nguồn E1, nguồn E2, điốt Giả sử dịng điện có chiều hình vẽ Áp dụng định luật Ôm đoạn mạch điện A E1B, A ĐB ta có: E  U AB 12  U AB I1   r1 (1) I2  E2  U AB 11,5  U AB  r2 (2) I  U AB  U AB  0,01.U AB  0,05.U AB (3) Xét nút A, ta có: I1  I  I (4) Trang 58 Từ (1), (2), (3), (4) ta có: UAB= 10V; I1= 1A; I2= 0,5A; I=1,5A Dạng Bài tập điốt cho đồ thị đường đặc trưng Vôn - Ampe Hướng dẫn : Xác định đường đặc trưng thường gặp dạng đề thi (đã nói tiết dạy lý thuyết), mơ tả chúng để vận dụng vào tập BT1 ( đường đặc trưng đường cong) Đề thi HSG Tỉnh Nghệ An năm học 2013- 2014 Hãy giải thích cách định tính đặc tuyến Vơn – ampe điốt bán dẫn cho Hình + Khi UAK0, dòng điện dòng thuận (dòng hạt tải điện e từ lớp n sang p, lỗ trống từ p sang n) Vì mật độ hạt tải điện nhiều hạt tải điện khơng nên dịng điện thuận có cường độ tăng nhanh tăng UAK BT2.( Đường đặc trưng đường thẳng không qua gốc tọa độ: I phụ thuộc theo hàm bậc U, thông thường làm phải xác định mối quan hệ đó) Đề thi khảo sát đội tuyển HSG trường THPT Nguyễn Sỹ Sách 2019-2020 Cho mạch điện hình vẽ 3: E = 6V, r = 1 R1 = R3 = R4 = R5 = 1, R2 = 0,8, RX thay đổi từ đến 100 Ban đầu RX = 2 a) Tính số vôn kế công suất tiêu thụ RX K mở K đóng b) K đóng, cho RX thay đổi từ đến 10, cho biết số vôn kế tăng hay giảm c) Hình vẽ biễu diễn đường đặc trưng vơn-ampe phần tử phi tuyến Nếu đặt vào hai đầu phần tử hiệu điện U ≤ U 0= 100V khơng có dịng điện qua phần tử này, đặt vào hai đầu phần tử hiệu điện U > U cường độ dịng điện qua tăng tuyến tính theo hiệu điện Khi mắc phần tử vào nguồn điện có suất điện động khơng đổi điện trở r = 25Ω cường độ dịng điện qua I = 2A, mắc với nguồn điện qua tải có điện trở R = r dịng qua I2 = 1A Hãy xác định suất điện động nguồn điện Trang 59 Giải - Dựa vào đường đặc trưng vơn-ampe ta thấy dịng điện I chạy qua phần tử phi tuyến tính phụ thuộc vào hiệu điện U hai phần tử Khi < U ≤ U0 = 100 V I = Khi U > U0 I = a.U + b, với I = U = U0 =100V nên b = -100a,  I  100 a (V) a = ∆I/∆U= const → U - Khi mắc phần tử phi tuyến tính vào nguồn điện có suất điện động E điện trở r = 25 Ω, cường độ dòng điện mạch I1 =2A, ta có: E  I1r  U1  I1r  I1 I1 E  150  100 � a   �  a E  I1r  100 E  150 a (1) - Khi mắc phần tử phi tuyến tính vào nguồn điện qua tải tiêu thụ có điện trở R = r = 25 Ω, cường độ dòng điện mạch I =1A, ta có: E  I2r  I2 R  U  I2r  I2 R  I2  100  150  a a (2) E  150  E  150 � E  150V Thay (1) vào (2), ta có: (Số liệu đề cho khơng hợp lý) BT3 (đường đặc trưng đường thẳng song song với trục tọa độ: Khi điốt mở hiệu điện đầu ốt không đổi) HSG Cấp trường trường THPT Nguyễn Xuân Ôn 2016- 2017 Điốt Đ có đặc tuyến Vơn – Am pe mơ tả hình vẽ, mắc vào mạch điệnnhư sơ đồ Khi UĐ �U0 (hiệu điện thuận ) điốt mở Khi U Đ < U0 thì điốt đóng: khơng có dịng điện qua điốt Ban đầu K mở tụ C chưa tích điện Hỏi K đóng dịng điện qua mạch có cường độ bao nhiêu? Tính điện lượng qua mạch sau đóng K nhiệt lượng tổng cộng tỏa R Trang 60 Hướng dẫn : Bài tốn có liên quan lượng cơng cụ để giải tốn định luật bảo toàn lượng thời điểm vừa đóng K thời điểm đóng K, mạch ổn định Trong mạch kín: Ban đầu: E  UC  U R  U D � E  Khi vừa � E  RI  U � I  E U0 R đóng K q  Ri  U C tụ chưa tích điện nên q=0 Sau C tích điện , I giảm dần đến 0, U C  E  U Điện lượng qua mạch: q  C.U C  C ( E  U ) Bảo toàn lượng : Anguồn = QR +Wc + WĐ � qE  QR  C ( E  U )2 q2  qU � QR  2C BT4: (đường đặc trưng đường gấp khúc: Khi điốt mở có giai đoạn) Hai điơt khơng lí tưởng giống có đường đặc trưng vơn-ampe hình mắc vào mạch điện hình Cho biết R = 16Ω, r = 4Ω, suất điện động nguồn lí tưởng E = 4V, điện dung tụ C = 100µF Các tham số đường đặc trưng vôn- ampe điôt: U = 1V, I0 = 50mA a) Đóng khóa K, hỏi tụ nạp đến hiệu điện bao nhiêu? b) Sau nạp điện cho tụ, mở khóa Tính nhiệt lượng tỏa R điôt U U 0+ O Hì n h r H Cì n h I0 I+ Đ1 K E R Đ2 Trang 61 BT5 Đề khảo sát đội tuyển HSG trường THPT Huỳnh Thúc Kháng năm 20192020: Trong hộp kín có hai điốt giống hai điện trở khác Đường đặc trưng vôn – ampe hộp đen cho hình (H.7) điốt hình (H.8) Hãy xác định giá trị điện trở Giải Do dòng điện xuất hiệu điện 0,5V nên ốt khơng có điện trở mắc song song Phần cịn lại (R 1// ốt) nt R2 R1// (R2 nt điốt) hình vẽ : Sơ đồ thứ khơng thỏa mãn đồ thị gãy khúc điểm có hiệu điện lớn hiệu điện ngưỡng điốt Chỉ sơ đồ Khi hiệu điện đầu mạch 0,5V ốt mở : điện trở nối tiếp, theo đồ thị ta có : R1 + R2 = 0,75/0,025 = 30 Ω Lúc hiệu điện đầu mạch 0,75V điốt mở nên lúc hiệu điện đầu R1 0,5V, lúc dịng qua R1 0,025A nên có : R1=0,5/0,025= 20 Ω Vậy điện trở cịn lại R2= 10Ω Dạng Bài tập với ốt lý tưởng Đi ốt lý tưởng có điện trở thuận = 0, điện trở ngược vô lớn Do điốt mở, điốt giống dây dẫn khơng có điện trở BT1 Đề khảo sát đội tuyển HSG Đặng Thúc Hứa năm học 2017- 2018 Trang 62 Trong sơ đồ mạch điện hình xác định cường độ dịng điện qua điốt lí tưởng D điện áp điốt Các tham số mạch điện cho hình vẽ Bỏ qua điện trở nguồn Hìn h2 D 2R 3R Giải Áp dụng định lí kiếc - sốp II cho vịng chọn hình bên 2    I1.2 R � � 3    I 3R � Suy ra: I1   2 ; I2  2R 3R Hìn h2 D 2R Áp dụng định lý kiếc – sốp cho nút A, ta có: I  I1  I   2 7   R 3R R 3R Kết I > nên ốt cho dịng điện chạy qua có độ lớn I 7 6R Đi ốt cho dòng điện chạy qua nên RD  � U D  BT2 Cho mạch điện hình vẽ, E1= 6V; E2= 3V; bỏ qua điện trở nguồn Các điện trở R1= R2= 12Ω; R biến trở Các ốt lý tưởng a)Với giá trị R ốt mở? b)Tìm cơng suất tỏa nhiệt cực đại R R thay đổi Trang 63 a) Giả sử ốt mở, áp dụng định luật Ơm cho đoạn mạch ta có E  U AB  U AB I1   R1 12 (1) E2  U AB  U AB  R2 12 (2) U I  AB R (3) Với I1 , I , I cường độ dòng điện qua ốt 1, 2, I2  9R 2(6  R) (4) Tại nút A: Thay (4) vào (1), (2), (3) ta : R4 12  R I1  I1  I1  8( R  6) ; 8( R  6) ; 2( R  6) I  I1  I � U AB  Ta thấy I1, I3 ln dương với R, cịn I2 >0 R < 12 Ω Vậy để điốt mở biến trở phải có giá trị nhỏ 12 Ω b) Ta xét trường hợp: - Khi R< 12 Ω, ốt mở: U AB 81 81 PI R  � Pmax   0,8375W R 4.4.6 4( R  ) R R= Ω - Khi R≥12 Ω: D2 đóng, coi E1, R1, R tạo thành mạch kín E12 E12 E12 P R � Pmax   0,75W R1 ( R1  R ) R (  R) R R = 12 Ω Vậy R biến thiên công suất cực đại R 0,8375W R = 12 Ω Trang 64 BT3 Đề thi khảo sát đội tuyển HSG cụm thi Hoàng Mai năm 2020 gB Cho mạch điện hình Các nguồn điện có suất điện động E1 ,r1 Ag D E2 ,r2 R0 điện trở E1  36(V), r1  5() E2  32(V), r2  2() Điốt lí R0 tưởng, mạch ngồi gồm hai điện trở giống R0  50() mắc song song Nếu mạch mắc nối tiếp hai điện trở Hình R0  50() cơng suất mạch ngồi tăng hay giảm lần Giải Gọi I1 , I , I cường độ dòng điện chạy qua nguồn 1, nguồn mạch Nếu điốt mở: Áp dụng định luật ơm ta tính � E R � � I1 = I � � r1 r1 � � � E R � I2 = I � � r r � 2 � � E r + E2r1 � 12 � I = � � � r1r2 + ( r1 + r2 ) R � Er + E r � � � 2 � � P1 = RI = R � � � � r1r2 + ( r1 + r2 ) R � � � � � Công suất mạch điốt mở: Điều kiện để điốt mở R> Khi E2 E1 - E2 r1 I > � E2 > RI � R < E2 E1 - E2 r1 điốt khóa lại,cường độ dịng điện mạch lúc này: �E � � � � P2 = R � I '= � � � r1 + R � r1 + R � � Cơng suất mạch ngồi lúc này: E1 R* = Như vậy, ta có E2 E1 - E2 + Khi mắc song song: r1 = R = R1 = 32 = 40(W) 36 - 32 R0 = 25(W) < R * � điốtmở, cơng suất mạch ngồi � Er + E r � � � 12 � P1 = R1 � � � � � � r r + r + r R � � ( ) �1 2 1� Trang 65 +Khi mắc nối tiếp: R = R2 = 2R0 = 100(W) > R * � điốt khóa cơng suất mạch ngồi � E � � � � P2 = R2 � � � � � r1 + R2 � � n= Do đó, ta có tỉ số: P1 P2 � 3,34 Dạng 4.Bài tập với ốt không lý tưởng Điốt khơng lý tưởng có điện trở thuận số hữu hạn, điện trở ngược vô lớn Khi điốt mở, đóng vai trị điện trở Nếu đề khơng nói thêm, dịng điện qua điốt tuân theo định luật Ôm BT1 Trong sơ đồ mạch điện hình vẽ 4, hai điốt giống nhau, hai pin có suất điện động E1 = 0,8V, E2 = 1,6V điện trở R Biết điện trở ốt dòng thuận Rt = Ω, cịn dịng nghịch vơ lớn; điện trở pin không Với giá trị R cơng suất tỏa nhiệt điện trở đạt cực đại? Tính cơng suất cực đại Giải Giả sử dòng điện qua hai ốt dịng thuận Theo định luật Ơm ta có: E1 = I1Rt + IR; E2 = I2Rt + IR Và có I = I1 + I2 �I  E1 R E2 E1  E2 Rt  R PR  I R  Khi cơng suất R :  E1  E2  Rt  R  Rt2 R Rt2 R 4R  � R  t  2() R Để PR lớn E  E2 U R  IR   0, (V) Khi ; I1 = 0,05(A); I2= 0,25(A) Dòng qua hai ốt dòng thuận giả sử Vậy PRmax = 0,18(W) BT2 Đề thi HSG Tỉnh Nghệ An năm học 2015- 2016 Cho mạch điện hình Nguồn điện có suất điện động E =12V, điện trở r = 0,6 , AB biến trở chạy có điện trở tồn phần R =  Ba ắc quy nhau, có suất điện động e điện trở r0 = 0,5  Gọi điện trở phần AC x Khi x =  ắc quy nạp điện dòng qua ắc quy 0,4A Tính suất điện động ắc quy cơng suất tỏa nhiệt tồn biến trở Trang 66 Bộ ắc quy ( ba ắc quy nối tiếp) nạp đầy điện dùng để thắp sáng bình thường tối đa bóng đèn loại 1,5V-1,5W Nói rõ cách mắc đèn Ba ắc quy nạp đầy điện mắc vào mạch hình Hai điốt giống có điện trở thuận rD =  , điện trở ngược vô lớn , R biến trở Điều chỉnh giá trị R để công suất điện tiêu thụ biến trở cực đại , tìm giá trị cực đại Hìn h5 e0 ,r0 2e0, 2r0 A e0 ,r0 C Hìn h6 D1 R E,r E2 D2 Giải Chiều dịng điện hình vẽ Tại nút A: I = I1 + I2 (I1 = 0,4 A) Sử dụng định luật Ôm cho đoạn mạch ta có: UAC = I2.x = 6I2 UAC = E – I(r + RCB) = 12 – 3,6I UAC = 3e0 + 3r0I1 = 3e0 + 0,6 Giải hệ bốn phương trình ta được: I2 = 1,1A; I = 1,5A; e0 = 2V Từ đó: B B I e0 I1 ,r0 A C E,r P  PAC  PCB  R I  RCB I  14, 01(W) AC 2 Đèn có cường độ định mức điện trở Iđ = 1A; Rđ = 1,5Ω Bộ nguồn có Eb = 6V; rb = 1,5Ω Để đèn sáng bình thường phải mắc chúng hỗn hợp đối xứng Gọi số đèn mắc nối tiếp dãy x, số dãy đèn mắc song song với y Với x, y nguyên, dương Ta có điện trở đèn RN  x.Rd 1,5 x  y y I Cường độ dòng điện chạy mạch � x + y = Suy số đèn tối đa x.y = Eb   y.I d  y 1,5 x RN  rb  1,5 y Vậy phải mắc đèn thành dãy song song, dãy gồm đèn mắc nối tiếp Giả sử ốt mở dịng điện có chiều hình vẽ Trang 67 Xét vịng mạch ABDA, DCBD nút B ta có hệ phương trình �2  4,5i1  iR  0(1) � �4  5i2  iR  0(2) � i1  i2  i (3) � Giải hệ ta được: i1  20  R 36+4R 56 i2  i 45  19R ; 45  19R ; 45  19R Do i2 >0 với R ốt D2 mở Ta thấy R ≥ 5Ω � i1 ≤ điốt D1 đóng Cơng suất điện trở R PR  4e02 R  R  rD  2r0   2e0, 2r0 B D2 i2 A R i e0 ,r0 C i1 I2 4e02 4e02 �  0,16(W) rD  2r0 �  rD  2r0  � �R  � R � � Khi R < 5Ω � i1 > điốt D1 mở � � � � 56 56 � � PR  i R  � R  � � � �45  19 R � �45  19 R � � � �R � Công suất điện trở R � PRmax ≈ 0,917 (W) Trang 68 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH TRẢI NGHIỆM CỦA HỌC SINH Ảnh chụp HS quan sát điốt điện thoại cửa hàng sửa chữa điện thoại Ảnh chụp HS quan sát điốt cửa hàng sửa chữa điện tử Trang 69 PHỤ LỤC SƠ ĐỒ TƯ DUY CỦA BÀI HỌC Trang 70 ... đảo ngược vào chủ đề Dòng điện chất bán dẫn lớp 11 Thiết kế tiến trình dạy học Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược thơng qua chủ đề “Dòng điện chất bán dẫn” 5.1 Xác định vấn đề cần giải Nội... DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN (tiết 1) I MỤC TIÊU 1.Kiến thức Học sinh hiểu + Chất bán dẫn ? Nêu đặc điểm chất bán dẫn + Phân biệt chất bán dẫn + Hai loại hạt tải điện chất bán dẫn ? + Bản chất. .. DẪN” VẬT LÍ 11 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược quy trình vận dụng dạy học theo mơ hình lớp học đảo ngược chủ đề “DỊNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN” VẬT LÍ 11