Tích hợp các kiến thức về sản xuất và sử dụng điện năng khi dạy học các chương

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM DƢƠNG THỊ THU HƢƠNG TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC VỀ SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG KHI DẠY HỌC CÁC CHƢƠNG "TỪ TRƢỜNG" VÀ "CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ" (CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÍ 11 CƠ BẢN) GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIÁO DỤC KĨ THUẬT TỔNG HỢP CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thái nguyên - Năm 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM DƢƠNG THỊ THU HƢƠNG TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC VỀ SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG KHI DẠY HỌC CÁC CHƢƠNG "TỪ TRƢỜNG" VÀ "CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ" (CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÍ 11 CƠ BẢN) GĨP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIÁO DỤC KĨ THUẬT TỔNG HỢP CHO HỌC SINH Chuyên ngành: LLPPDH Lý Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VŨ THỊ KIM LIÊN Thái nguyên - Năm 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thái Cƣờng, PGS TS Vũ Thị Kim Liên, PGS TS Nguyễn Văn Khải, ngƣời thầy tận tâm hƣớng dẫn, giúp đỡ, động viên tác giả suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn Đại học sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên, Khoa Vật lí Khoa Sau đại học tạo điều kiện tốt cho tác giả hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn trƣờng THPT Đồng Hỷ, THPT Ngô Quyền, THPT Phú Lƣơng thầy, cô giáo cộng tác TNSP, anh chị em đồng nghiệp động viên giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn Luận văn đƣợc hồn thành Bộ mơn phƣơng pháp, Khoa Vật lí, Trƣờng Đại học sƣ phạm, Đại học Thái Nguyên Tác giả luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chƣa có cơng bố cơng trình khác Thái nguyên, tháng năm 2011 Tác giả Dƣơng Thị Thu Hƣơng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục i Danh mục bảng biểu đồ thị iv Danh mục hình v Chữ viết tắt luận văn vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC VỀ SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG THPT 1.1 Tổng quan 1.1.1 Thực giáo dục KTTH dạy học Vật lí 1.1.2 Các nghiên cứu dạy học tích hợp 1.2 Nhiệm vụ dạy học Vật lí trƣờng THPT 12 1.2.1 Nhiệm vụ dạy học Vật lí trƣờng THPT định hƣớng thực 12 nhiệm vụ dạy học Vật lí 1.2.2 Giáo dục KTTH hƣớng nghiệp dạy học Vật lí 1.3 Điện - sản xuất sử dụng điện 16 19 1.3.1 Điện vai trị phát triển kinh tế xã hội 19 1.3.2 Sự chuyển hoá dạng lƣợng thành điện 20 1.3.3 Các vấn đề môi trƣờng sản xuất sử dụng điện 21 1.4 Các biện pháp tích hợp kiến thức sản xuất sử dụng điện 23 hai chƣơng "Từ trƣờng" "Cảm ứng điện từ" (Vật lí 11 - Cơ bản) 1.4.1 Tích hợp kiến thức sản xuất sử dụng điện vào học Vật lí hai chƣơng "Từ trƣờng" "Cảm ứng điện từ" - Các mức độ tích hợp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 23 ii 1.4.2 Tích hợp kiến thức sản xuất sử dụng điện giải 28 tập có nội dung kĩ thuật 1.4.3 Tổ chức tham quan, ngoại khoá 28 1.4.4 Phối hợp phƣơng pháp phƣơng tiện dạy học 29 1.5 Nghiên cứu thực trạng thực giáo dục KTTH -HN dạy học Vật lí 37 KẾT LUẬN CHƢƠNG I 39 CHƢƠNG II: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ BÀI HỌC 40 VẬT LÍ CĨ TÍCH HỢP CÁC KIẾN THỨC SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG TRONG HAI CHƢƠNG "TỪ TRƢỜNG" VÀ "CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ" (VẬT LÍ 11 - BAN CƠ BẢN) 2.1 Cấu trúc, vai trò mục tiêu dạy học chƣơng "Từ trƣờng" "Cảm ứng 40 điện từ" Các yếu tố kiến thức làm sở cho sản xuất sử dụng điện 2.1.1 Cấu trúc chƣơng"Từ trƣờng" chƣơng " Cảm ứng điện từ" 40 2.1.2 Vai trò - vị trí chƣơng"Từ trƣờng" " Cảm ứng điện từ" 41 2.1.3 Mục tiêu chƣơng"Từ trƣờng" " Cảm ứng điện từ" 41 2.1.4 Các yếu tố kiến thức chủ yếu làm sở cho sản xuất sử dụng điện 42 hai chƣơng “Từ trƣờng” “Cảm ứng điện từ” 2.2 Xây dựng tíên trình dạy học số học vật lí có tích hợp kiến thức 43 sản xuất sử dụng điện chƣơng “Từ trƣờng” “Cảm ứng điện từ” 2.2.1 Một số nguyên tắc tích hợp kiến thức sản xuất sử dụng điện 43 2.2.2 Xây dựng tiến trình số cụ thể 43 Giáo án số 44 Giáo án số 53 Giáo án số 59 Giáo án số 73 KẾT LUẬN CHƢƠNG II Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 http://www.lrc-tnu.edu.vn iii CHƢƠNG III: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 82 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 82 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 82 3.3 Khống chế ảnh hƣởng liên quan đến kết thực nghiệm sƣ phạm 82 3.4 Đối tƣợng sở thực nghiệm sƣ phạm 83 3.5 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 83 3.6 Phƣơng pháp đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 84 3.7 Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm 85 3.8 Đánh giá chung TNSP 102 KẾT LUẬN CHƢƠNG III 104 KẾT LUẬN CHUNG 105 Tài liệu tham khảo 107 Phụ lục 1: Phiếu vấn giáo viên 109 Phụ lục 2: Phiếu vấn học sinh 112 Phụ lục 3: Bài kiểm tra 114 Phụ lục 4: Một số hình ảnh thực nghiệm 118 Phụ lục 5: Một số tờ rơi - phiếu tập 119 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VÀ ĐỒ THỊ Trang Bảng 1.1: Địa tích hợp 25 Bảng 3.1: Đặc điểm chất lƣợng học tập mơn vật lí học sinh lớp 95 TN ĐC Bảng 3.2: Kết kiểm tra số 103 Bảng 3.3: Xếp loại kiểm tra số 103 Bảng 3.4: Phân phối tần suất kết kiểm tra số 104 Bảng 3.5: Các tham số thống kê kiểm tra số 105 Bảng 3.6: Kết kiểm tra số 106 Bảng 3.7: Xếp loại kiểm tra số 106 Bảng 3.8: Phân phối tần suất kết kiểm tra số 107 Bảng 3.9: Các tham số thống kê kiểm tra số 108 Bảng 3.10: Kết kiểm tra số 109 Bảng 3.11: Xếp loại kiểm tra số 109 Bảng 3.12: Phân phối tần suất kết kiểm tra số 110 Bảng 3.13: Các tham số thống kê kiểm tra số 111 Bảng 3.14: Kết kiểm tra số 112 Bảng 3.15: Xếp loại kiểm tra số 112 Bảng 3.16: Phân phối tần suất kết kiểm tra số 113 Bảng 3.17: Các tham số thống kê kiểm tra số 114 Bảng 3.18: Tổng hợp thống kê qua ba kiểm tra TNSP 114 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ xếp loại kiểm tra số1 104 Biểu đồ 3.2: Biểu đồ xếp loại kiểm tra số 107 Biểu đồ 3.3: Biểu đồ xếp loại kiểm tra số 110 Biểu đồ 3.4: Biểu đồ xếp loại kiểm tra số 112 Đồ thị 3.1: Đồ thị đƣờng phân phối tần suất kiểm tra số 105 Đồ thị 3.2: Đồ thị đƣờng phân phối tần suất kiểm tra số 108 Đồ thị 3.3: Đồ thị đƣờng phân phối tần suất kiểm tra số 111 Đồ thị 3.4: Đồ thị đƣờng phân phối tần suất kiểm tra số 113 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Khói từ nhà máy nhiệt điện 21 Hình 1.2 28 Hình 1.3 28 Hình 1.4 28 Hình 1.5 28 Hình 2.1 119 Hình 2.2 119 Hình 2.3 120 Hình 2.4 120 Hình 2.5: Sơ đồ ngun lí máy gia tốc Xyncrotrơn 122 Hình 2.6 123 Hình 2.7 123 Hình 2.8 123 Hình 2.9 123 Hình 2.10: Tua bin máy phát điện đại 125 Hình 2.11 127 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN GD  ĐT Giáo dục đào tạo THPT Trung học phổ thông KTTH Kĩ thuật tổng hợp KTTH -HN Kĩ thuật tổng hợp hƣớng nghiệp HS Học sinh DHTH Dạy học tích hợp GV Giáo viên SGK Sách giáo khoa TGQ Thế giới quan SBT Sách tập TN Thực nghiệm ĐC Đối chứng TNSP Thực nghiệm sƣ phạm NXB Nhà xuất GDMT Giáo dục mơi trƣờng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 114 Phụ lục BÀI KIỂM TRA LẦN (Thời gian làm 10 phút) Họ tên: …………………… Lớp: …… Điểm Trƣờng: ………………………………… Câu Cảm ứng từ dòng điện chạy dây dẫn thẳng dài điệm M có độ lớn giảm khi: A Dịch chuyển dây dẫn xa điểm M theo hƣớng song song với B Dịch chuyển dây dẫn lại gần điểm M theo hƣớng song song với C Tịnh tiến dây dẫn lên phía D Tịnh tiến dây dẫn xuống dƣới Câu Hai dây dẫn thẳng dài song song nằm cố định mặt phẳng (P) cách khoảng d = 8cm Dòng điện dây dẫn có cƣờng độ I = 10A Tính cảm ứng từ điểm nằm mặt phẳng (P) cách hai dây dẫn trƣờng hợp dòng điện hai dây dẫn ngƣợc chiều? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… ……………… Câu Hãy nêu cách tạo nam châm điện ? Cách thay đổi từ trƣờng nam châm điện? nêu số ứng dụng nam châm điện ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………… …………… Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 115 BÀI KIỂM TRA LẦN (Thời gian 10 phút) Họ tên: …………………… Lớp: …… Điểm Trƣờng: ………………………………… Câu Một prôtôn bay vào từ trƣờng theo phƣơng hợp với đƣờng sức từ góc 300 Vận tốc banđầu prơton bằngv = 3.107 m/s từ trƣờng có cảm ứng từ B = 1,5T Đô lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt prôton là: A f = 36.1012N B f = 0,36.10-12N C f = 3,6.10-12N D f = 1,8 10-12N Câu Một hạt mang điện chuyển động từ trƣờng Mặt phẳng quỹ đạo hạt vng góc với đƣờng sức từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.106 m/s lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ lớn f1 = 2.10-6N Hỏi hạt chuyển động với vận tốc v2= 4,5.107 m/s lƣc Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt có độ lớn bao nhiêu? Cho biết dạng quỹ đạo chuyển động hạt? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………… Câu Tại đƣa nam châm lại gần ống phóng điện tử máy thu hình hình ảnh hình bị nhiễu? ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu Hãy nêu vài ứng dụng lực Lo-ren-xơ? ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 116 BÀI KIỂM TRA LẦN (Thời gian 10 phút) Họ tên: …………………… Lớp: …… Điểm Trƣờng: ………………………………… Câu Chọn câu sai: Máy phát điện xoay chiều: A ứng dụng quan trọng tƣợng cảm ứng điện từ B biến thành điện C Tạo dòng điện có cƣờng độ biến đổi theo thời gian D Có hiệu suất cao từ 99% đến 100% Câu Một khung dây đặt từ trƣờng đều, cảm ứng từ B = 4,5.10-2T Mặt  phẳng khung dây hợp với véc tơ B góc  = 300 Khung dây giới hạn diện tích S = 12 cm2 Hỏi từ thơng qua diện tích S ? (Chiều pháp tuyến với mặt phẳng khung dây chọn tuỳ ý) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………… Câu Hãy nêu số ví dụ mặt có lợi có hại dịng điện Fu - ? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………… Câu Hãy nêu số nghề nghiệp điện mà em biết ? ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 117 BÀI KIỂM TRA LẦN (Thời gian 10 phút) Họ tên: …………………… Lớp: …… Điểm Trƣờng: ………………………………… Câu Một ống dây chiều dài 50 cm, tiết diện ngang ống 10 cm2, ống dây ngƣời ta 100 vòng Hệ số tự cảm ống là: A L = 0,25.10-4H B L = 0,25.10-3H C L = 12,5.10-5H D L = 12,5.10-4H Câu Cho ống dây dài có độ tự cảm L = 0,5 H, điện trở R =  Khi cho dịng điện có cƣờng độ I qua ống dây lƣợng từ trƣờng tích luỹ ống dây W = 100J Hãy tính cƣờng độ dịng điện I công suất nhiệt ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Câu – Nêu ứng dụng tƣợng tự cảm? Hiện tƣợng tự cảm có ảnh hƣởng đến mơi trƣờng khơng?(Nếu có nêu rõ ảnh hƣởng) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 118 Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM Lớp học thực nghiệm sƣ phạm Một số hình ảnh thảo luận nhóm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 119 Phụ lục MỘT SỐ TỜ RƠI - PHIẾU BÀI TẬP Trong giáo án số TỜ RƠI (Nguồn:Bách khoa toàn thƣ mở Wikipedia) Nguyên lý nam châm điện( GV thuyết trình) Sơ đồ nguyên lý nam châm điện Dòng điện cung cấp nguồn pin tạo từ trƣờng cuộn dây đƣợc khuếch đại lõi dẫn từ làm sắt non Hình 2.1 Loa điện động (GV dẫn chứng cụ thể bằng hì nh ảnh của loa điện vấn đáp HS về cấu tạo và hoạt đợng của loa điện đợng) Hình 2.2 Hoạt động loa điện: Khi dòng điện có cƣờng độ thay đổi đƣợc truyền tƣ̀ micrô qua bộ phận của tăng âm đến ống dây thì ống dây dao đợng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Vì màng loa http://www.lrc-tnu.edu.vn 120 đƣợc gắn chặt với ống dây nên ống dây dao động , màng loa dao động theo phát âm mà nó nhận đƣợc tƣ̀ micrô Loa điện biến dao động điện thành âm Một số hì nh ảnh về loa điện: Hình 2.3 Rơle điện từ: (GV cho HS nhìn hình ảnh phát vấn HS nguyên tắc hoạt động rơle điện từ; Ứng dụng rơle điện từ chuông báo động, vận dụng nguyên tắc hoạt động rơle điện từ giải thích đóng cửa chng khơng kêu, mở cửa chng lại kêu?) Thanh sắt Tiếp điểm Mạch điện Mạch điện Mạch điện Miếng sắt non M Động M K Mch in Nam châm điện Hỡnh 2.4 S húa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nam châm điện 121 Trong giáo án số PHIẾU HỌC TẬP Câu 1: Chọn câu đúng: Lực từ tác dụng lên điện tích chuyển động từ trƣờng: A Có phƣơng song song với véctơ vận tốc B Làm thay đổi vận tốc điện tích C Làm thay đổi động điện tích D Làm thay đổi hƣớng véctơ vận tốc Câu 2: Trong hình vẽ sau, hình hƣớng lực Lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện dƣơng chuyển động từ trƣờng đều: A C  + + + ++ +B v + + + + + + + + f+ + + +  f  v  B  v B  f D  v  f  B  B Câu 3: Chọn tƣợng đúng: Nếu chọn nam châm vĩnh cửu đƣa qua đƣa lại trƣớc hình ti vi có hình ảnh tƣợng xảy ra? A Vẫn bình thƣờng B Hình ảnh sáng C Hình ảnh tối D Hình ảnh màu sắc bị biến dạng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 122 Tờ rơi 1: nguyên lí hoạt động của máy gia tớc: (Nguồn:Bách khoa tồn thƣ mở Wikipedia) Hình 2.5 Sơ đồ ngun lí máy gia tốc Xyncrotrôn Máy gia tốc hạt (máy gia tốc hạt nhân, máy gia tốc hạt bản) thiết bị sử dụng lƣợng bên truyền cho hạt nhằm tăng vận tốc lƣợng hạt chuyển động Trong máy gia tốc tròn, hạt điện tích chuyển động theo quỹ đạo trịn dƣới từ trƣờng có hƣớng vng góc với vận tốc hạt Đồng thời nằm hộp hình trịn gồm hai nửa hộp rỗng hình chữ D nối vào hiệu điện xoay chiều Tất nằm chân khơng Khi đó, điện trƣờng xoay chiều hai hình D có tác dụng tăng tốc cho hạt trình chuyển động: Vận tốc hạt ngày tăng lên với bán kính quỹ đạo Khi động hạt tăng lên đến giá trị đủ lớn ngƣời ta cho chùm bắn vào "bia" để tạo phản ứng hạt nhân Trong máy gia tốc thẳng, hạt điện tích đƣợc tăng tốc nhờ lực điện mạnh Chẳng hạn máy gia tốc có chiều dài km phịng thí nghiệm Stanfot, electron đƣợc gia tốc đến lƣợng đạt giá trị 50 GeV Tờ rơi 2: Siêu súng (Nguồn: Khoa học.com) “Cỗ máy hủy diệt” sử dụng lƣợng điện từ đƣợc công bố hải quân Mỹ gây “sửng sốt” sức mạnh tốc độ siêu việt Với tốc độ Mach (mach: tốc độ âm thanh, mach tƣơng đƣơng 1.225 km/giờ) lƣợng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 123 nòng 33 MJ, viên đạn nặng kg “siêu súng điện từ” dễ dàng phá hủy mục tiêu sau vài phút Hình 2.6 Hình 2.7 Siêu súng sử dụng lƣợng điện từ mà học sinh phổ thông biết Sử dụng lƣợng điện từ điều xa lạ khoa học sống hàng ngày Giống nhƣ nhiều đồ điện gia dụng, “siêu súng” hoạt động dựa lực Lorentz Lực Lorentz xác định theo qui tắc "bàn tay trái" *Nguyên tắc “siêu súng điện từ”: Hình 2.8 Hình 2.9 - Những phận "siêu súng điện từ": Súng điện từ Hải quân Mỹ, sử dụng máy phát điện (power generator) cung cấp lƣợng cho tạo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 124 xung Bộ tạo xung đƣợc nối với cuộn dây phát xung điện tạo từ trƣờng nòng súng Nòng súng bao gồm hai phận chính: phần cảm dây dẫn tạo từ trƣờng (conductive rails) phần ứng (armature) mang đầu đạn Dòng điện I, từ trƣờng B lực đẩy F sinh trình hoạt động Khi hoạt động, máy phát tạo dòng điện nòng súng Dòng điện từ dẫn dƣơng (positive charged rail) qua phần ứng (armature) dẫn âm (negative charged rail) Dòng điện tạo từ trƣờng (B) khép vịng nhƣ hình vẽ Từ trƣờng tƣơng tác với dòng điện chạy qua phần ứng tạo thành lực Lorentz (F) đẩy viên đạn ngồi nịng súng Do công suất máy phát điện lớn, lực Lorentz nhanh chóng tăng tốc phần ứng mang đầu đạn giúp đầu đạn đạt tốc độ Mach khỏi nòng Theo báo cáo hải quân Mỹ, cơng suất nịng “siêu súng điện từ” 33 MJ (1 MJ tƣơng đƣơng lƣợng xe tải trọng chạy với vận tốc 160,9 km/h); Đầu đạn 33 MJ mang động đủ lớn để hủy diệt mục tiêu thời gian vài phút Tại hải quân Mỹ “khao khát” có mặt “siêu súng”? Hiện tại, đại pháo hải quân Mỹ có tầm bắn 21 km Những đại pháo thông thƣờng tàu chiến sử dụng thuốc nổ tên lửa để phóng đầu đạn Hệ thống địi hỏi kích thƣớc lớn, đồng thời, giảm tầm xa đầu đạn Do vậy, tầm bắn đại pháo tàu chiến Mỹ khoảng 21 km “Siêu súng điện từ” với khả tiêu diệt mục tiêu cách xa 160 km vòng phút “nối dài đáng kể cánh tay Hải quân Mỹ” Nhờ vậy, tàu chiến tránh đƣợc nguy hiểm tiến gần bờ biển đối phƣơng Ngồi ra, “siêu súng” khơng sử dụng chất nổ để thực loạt phóng nâng cao độ an tồn cho thủy thủ tăng độ xác đầu đạn Dự án “siêu súng” ngốn hết 211 triệu USD triển khai biên chế Hải quân Mỹ vào năm 2025 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 125 Trong giáo án số Tiết TỜ RƠI (Nguồn:Bách khoa toàn thƣ mở Wikipedia) (GV giới thiệu sơ lƣợc về máy phát điện quá trì nh HS vận hành thƣ̉ máy phát điện – loại dùng thí nghiệm) Hình 2.10: Tua bin máy phát điện đại Máy phát điện thiết bị biến đổi thành điện thông thƣờng sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Nguồn sơ cấp động tua bin hơi, tua bin nƣớc, động đốt trong, tua bin gió nguồn khác Máy phát điện giữ vai trò then chốt thiết bị cung cấp điện Nó thực ba chức năng: phát điện, chỉnh lƣu, hiệu chỉnh điện áp Dynamo máy phát điện có khả cung cấp điện cho công nghiệp Dynamo sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ để biến đổi lƣợng quay học thành dòng điện xoay chiều Cấu tạo dynamo bao gồm kết cấu tĩnh mà tạo từ trƣờng mạnh cuộn dây quay Ở máy phát dynamo nhỏ, từ trƣờng đƣợc tạo nam châm vĩnh cửu, máy lớn, từ trƣờng đƣợc tạo nam châm điện Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 126 Tiết TỜ RƠI (Nguồn: 500 tập Vật lí 11 tự luận trắc nghiệm - 2007) (GV sử dụng PP thuyết trình, đàm thoại) Tác dụng dịng điện Fu–cơ: Trong số trƣờng hợp, tác dụng dịng điện Fu–cơ cần thiết có ích, số trƣờng hợp khác, tác dụng dịng điện Fu–cơ có hại: + Tác dụng gây lực hãm dịng Fu-cơ số trƣờng hợp cần thiết Ngƣời ta lợi dụng tác dụng để hãm chuyển động chuyển động quay phận số thiết bị máy móc hay dụng cụ Ngƣời ta sử dụng tác dụng hãm dịng Fu – phanh điện từ xe có tải trọng lớn Cơng tơ điện dùng gia đình dụng cụ quen thuộc, dịng Fu–cơ có vai trị cần thiết (làm hãm chuyển động quay kim thị, sinh mômen cản làm đĩa kim loại cơng tơ điện quay đều) + Dịng Fu –cơ gây hiệu ứng toả nhiệt nên đƣợc sử dụng số lị tơi kim loại + Những thiết bị điện có cấu tạo dƣới dạng lõi sắt đặt ống dây có dịng điện xoay chiều chạy qua Lõi sắt có tác dụng tăng cƣờng từ trƣờng Dòng điện ống dây biến đổi theo thời gian nên lõi sắt xuất dòng điện Fu – Sự xuất dịng điện Fu – trƣờng hợp có hại Thứ nhiệt độ toả dịng Fu – làm lõi sắt bị nóng làm hỏng máy (máy biến thế, máy phát điện) Thứ hai, dòng Fu – ln ln có xu hƣớng chống lại ngun nhân gây Trong trƣờng hợp động điện, chống lại quay động Để giảm tác dụng có hại dịng điện Fu – cơ, ngƣời ta không dùng lõi sắt dƣới dạng khối liền mà dùng thép Silíc mỏng có phủ lớp sơn cách điện ghép sát với Ngoài mỏng lại đƣợc đặt song song với đƣờng sức từ Làm nhƣ điện trở lõi sắt dịng Fu – tăng lên Bằng cách đó, ta khơng khử đƣợc triệt để dịng Fu – nhƣng làm giảm cƣờng độ cách đáng kể Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 127 Trong giáo án số TỜ RƠI (Nguồn:Bách khoa toàn thƣ mở Wikipedia) Dòng điện tự cảm ngắt mạch: Khi mở cầu dao mạch điện có chứa máy phát điện hay động điện, ta thƣờng thấy hồ quang điện xuất hai cực cầu dao Nguyên nhân ngắt mạch, dòng điện giảm đột ngột giá trị khơng, cuộn dây máy phát điện có xuất dịng điện tự cảm lớn Dịng điện phóng lớp khơng khí hai cực cầu dao gây nguy hiểm cho hệ thống điện (Tia lửa điện sinh có tác dụng làm nhiễu sóng điện từ ảnh hƣởng đến thông tin liên lạc gây phản ứng hoá học nhƣ tạo khí độc nhƣ NO, NO2, CH4, Tia lửa điện truyền đến vật liệu xốp, dễ cháy gây hoả hoạn) Ðể khử hồ quang điện ngắt mạch, ngƣời ta đặt cầu dao dầu, dùng khí mạnh v.v dập tắt hồ quang 2, Hiệu ứng da Hiện tƣợng tự cảm xảy mạch điện mà xảy lịng dây dẫn có dịng điện biến đổi chạy qua Thực nghiệm chứng tỏ rằng: cho dòng điện cao tần (dòng điện biến đổi với tần số cao) chạy qua dây dẫn tƣợng tự cảm, dịng điện hầu nhƣ khơng chạy lịng dây mà chạy lớp ngồi Hiệu ứng đƣợc gọi hiệu ứng ngồi da Dƣới ta giải thích tƣợng Giả sử dịng điện cao tần từ dƣới lên (Hình) Dịng điện gây lịng dây dẫn từ trƣờng, với đƣờng sức cảm ứng từ có chiều nhƣ hình vẽ (qui tắc vặn nút chai) Vì dịng điện biến đổi, nên từ trƣờng gây biến Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 128 đổi theo Nếu xét tiết diện chứa trục đối xứng dây, từ thơng gửi qua tiết diện biến đổi Vì tiết diện xuất dịng điện tự cảm khép kín nhƣ dịng điện ic hình Nhƣ vậy, dòng điện cao tần tăng, dòng điện tự cảm xuất dây dẫn chống lại tăng phần dòng điện cao tần chạy ruột dây, làm thuận lợi cho tăng phần dòng điện cao tần chạy bề mặt dây Nói cách khác, dịng điện cao tần hầu nhƣ chạy lớp bề mặt dây dẫn Trong trƣờng hợp dịng cao tần giảm (Hình b), ngƣời ta chứng minh đƣợc kết nhƣ Lý thuyết thực nghiệm chứng tỏ: dòng điện cao tần có tần số 105 Hz trở lên, dịng điện chạy lớp bề mặt ngồi dày 0,20mm dây dẫn Vì lý đó, ngƣời ta làm dây dẫn rỗng để mang dòng điện cao tần, nhƣ tiết kiệm đƣợc nhiều kim loại Một ứng dụng quan trọng hiệu ứng da tơi kim loại lớp ngồi Nhiều chi tiết máy nhƣ biên trục máy, bánh khía cần đạt yêu cầu kỹ thuật là: lớp phải thật cứng, song bên phải có độ dẻo thích hợp Một phƣơng pháp thuận tiện đơn giản lợi dụng hiệu ứng da Cách làm nhƣ sau: cho dòng điện cao tần chạy qua chi tiết máy để nung nóng lớp mặt ngồi tới nhiệt độ cần thiết Sau ta nhúng chi tiết máy vào chất lỏng để kết lớp mặt ngồi cứng, cịn bên chi tiết máy dẻo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... cứu: Tích hợp kiến thức sản xuất sử dụng điện dạy học chƣơng "Từ trƣờng " "Cảm ứng điện từ" (chƣơng trình Vật lý 11 bản) - Giới hạn đề tài: Tích hợp kiến thức sản xuất sử dụng điện dạy học chƣơng... luận thực tiễn việc tích hợp kiến thức sản xuất sử dụng điện dạy học Vật lí trƣờng THPT Chƣơng II Xây dựng tiến trình dạy học số học Vật lí có tích hợp kiến thức sản xuất sử dụng điện hai chƣơng... động sản xuất, kĩ thuật cơng nghệ, Một ứng dụng kiến thức Vật lý vào đời sống, sản xuất việc sản xuất sử dụng điện Điện năng lƣợng thiếu đời sống, sản xuất sinh hoạt, việc sản xuất sử dụng điện