điện từ”
2.5.3.1.Thiết kế chương trình và công tác chuẩn bị buổi hoạt động chung thứ nhất - tham quan ngoại khóa “ Hành trình đến với dòng điện”.
- Thời gian: Tiến hành tham quan ngoại khóa vật lí cùng dịp với kì tham quan ngoại khóa thường niên của nhà trường vào tháng 3.
- Xin ý kiến của BGH và tổ chuyên môn, yêu cầu thêm GV đi cùng để hỗ trợ quản lí HS.
- Thành lập đoàn tham quan: gồm trưởng đoàn và các thành viên là các GV, chia HS thành 4 nhóm , mỗi nhóm do 1 GV phụ trách.
- Liên hệ với công ty du lịch và làm việc sơ bộ về nội dung chương trình với người hướng dẫn của Nhà máy nhiệt điện Bà Rịa và của công ty du lịch.
* Chương trình tham quan dự kiến trong 1h30 phút , bao gồm các phần:
+ Giới thiệu chung của người hướng dẫn cho cả đoàn về nhà máy. + Dẫn đoàn tham quan thực tế, trả lời các thắc mắc của HS.
+ Nhóm HS tìm hiểu và đặt câu hỏi với người hướng dẫn.
+ Tổng kết :nhận xét của người hướng dẫn về chuyến tham quan, HS và GV phát biểu cảm ơn và tặng quà lưu niệm cho đại diện nơi tham quan.
- Thông báo với HS về chuyến tham quan để HS đăng kí và yêu cầu HS chuẩn bị sẵn đề cương tìm hiểu trong chuyến tham quan, chuẩn bị các phương tiện ghi chép, ghi âm, các câu hỏi dự định hỏi…
Gợi ý đề cương gồm:
+ Tên nhà máy, địa chỉ, quy mô, công suất…
+ Nguyên tắc hoạt động của nhà máy nhiệt điện, sơ đồ cấu tạo của nhà máy, nguồn nhiên liệu…
+ Các yếu tố kĩ thuật khác…
+ Ưu điểm của nhà máy nhiệt điện so với các nhà máy điện khác, giá thành sản phẩm, vị trí đặt nhà máy, tiêu chuẩn để được làm việc tại nhà máy….
- Báo cáo với BGH về kết quả chuyến tham quan.
2.5.3.2. Thiết kế chương trình buổi hoạt động ngoại khóa chung thứ hai tại hội trường.
Chương trình ngoại khóa chung được tổ chức trong 1 buổi gồm các phần sau: + Biểu diễn mô hình máy phát điện của các nhóm.
+ Xemina tìm hiểu kiến thức. + Gameshow “ Rung chuông vàng” + Tổng kết .
a. Thiết kế phần thi kiến thức dưới hình thức gameshow “ Rung chuông vàng” :
Luật chơi :
+ Có 20 câu hỏi, thời gian suy nghĩ mỗi câu là 20s.
+ Thí sinh trả lời bằng bảng , nếu đúng thì tiếp tục cuộc chơi, nếu sai bị loại trực tiếp và tự động rời chỗ. Thí sinh còn lại cuối cùng là người chiến thắng, nếu đi hết đến câu 20 sẽ được “rung chuông vàng”.
+ Khi số thí sinh còn lại ít hơn 8 thì sẽ đến phần cứu trợ. Các thí sinh bị loại sẽ được ban tổ chức cho bốc thăm, số thứ tự thăm bốc được sẽ số thứ tự trở lại sàn đấu sau khi được cứu trợ.Các thầy cô sẽ chơi một trò chơi vận động nhỏ (trò đập heo đất) để quyết định số thí sinh trở lại sàn đấu( phần này ban tổ chức sẽ quyết định dựa vào thực tế số thí sinh). Hình thức cứu trợ này chỉ một lần.
+ Khi chỉ còn một thí sinh thì thí sinh đó có quyền dùng phao cứu trợ (1 lần), khán giả sẽ ném máy bay gởi câu trả lời gợi ý cho thí sinh.[28]
Lưu ý khi thiết kế câu hỏi:
+Câu hỏi thuộc nội dung kiến thức các chương “ Từ trường” và “Cảm ứng điện từ”
+ Nội dung câu hỏi thuộc các kiến thức về : khái niệm, hiện tượng, định luật, quy tắc vật lí…,các kiến thức về lịch sử vật lí, các ứng dụng kĩ thuật và ứng dụng của vật lí trong cuộc sống.
+ Hình thức ra câu hỏi cần đa dạng, có thể sử dụng hình ảnh, video clip…để ra câu hỏi.
+ Các câu hỏi được sắp xếp sao cho độ khó ngày càng tăng dần. Câu hỏi cần được đặt sao cho câu trả lời ngắn gọn.
* Thiết kế bài trình chiếu:
Hình 2. 9: Giao diện trò chơi "Rung chuông vàng"
Câu 1: Hai dây dẫn đặt song song nhau, cho vào hai dòng điện cùng chiều thì chúng hút hay đẩy nhau?
Đáp án: hút .
Câu 2: Một điện tích bay dọc theo đường sức của một từ trường đều.Nếu tốc độ của điện tích tăng lên hai lần thì độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên nó thay đổi như thế nào?
Đáp án: không thay đổi.
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LONG AN HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA VẬT LÍ 11
K
Ống dây
Lõi sắt
Vòng nhôm
Hình 2.10 : Hình kèm theo câu hỏi số 6
Câu 3: Một khung dây kín diện tích 100cm2 đặt trong một từ trường đều có cảm ứng từ 1mT sao cho mặt phẳng khung hợp với vectơ cảm ứng từ một góc 300.Hỏi từ thông qua khung có giá trị bao nhiêu?
Đáp án: 5.10-6 (T)
Câu 4:Bếp có độ bền cao do sử dụng vật liệu tốt, hệ thống kiểm soát nhiệt độ khá chính xác, an toàn. Có thể lau chùi mặt bếp ngay khi nấu. Loại bếp này được chế tạo dựa trên hiện tượng cảm điện từ do Faraday khám phá .
Đó là dụng cụ nào?
Đáp án: Bếp điện từ ( bếp từ, bếp cảm ứng)
Câu 5: Ông được cho là phát minh ra hiện tượng cảm ứng điện từ đồng thời với Faraday.Ông là ai?
Đáp án: Ông là Joseph Henry ( Đáp án Henry cũng được chấp nhận )
Câu 6: Một ống dây được quấn quanh một lõi sắt non và nối vào nguồn điện thông qua khóa K đang ngắt. Phần lõi sắt bên ngoài ống dây có để một vòng nhôm nhẹ, kín, linh động. Hỏi vòng nhôm sẽ chuyển động về phía nào khi đóng nhanh khóa K?
Hình 2. 10: Hình kèm theo câu hỏi số 6
Đáp án:về bên phải ( hoặc ra xa cuộn dây)
Câu 7: Có 4 vòng dây kín đặt bên cạnh một dòng điện thẳng như hình vẽ. Khi tăng cường độ dòng điện trong dây dẫn thì trong các vòng dây (a),(b),(c),(d) vòng dây nào xuất hiện dòng điện cảm ứng?
Hình 2. 11: Hình kèm theo câu hỏi số 7
Đáp án: (c) và (d)
Câu 8: Xem video clip sau và điền vào dấu “…”
Video clip trên minh họa sơ đồ nguyên tắc hoạt động của…
Hình 2. 12: Hình chụp từ video clip kèm theo câu hỏi số 8
Đáp án: nhà máy nhiệt điện ( máy phát nhiệt điện)
Câu 9: Có một vòng dây kín, nhẹ được treo như hình vẽ. Vòng dây sẽ như thế nào trong quá trình dịch chuyển nhanh thanh nam châm lại gần nó?
Hình 2. 13: Hình kèm theo câu hỏi số 9
Hình 2.11: Hình kèm theo câu hỏi số 7
(a) (b)
(c)
(d)
I
Hình 2.12 : Hình chụp từ video clip kèm theo câu hỏi số 8
Đáp án: dịch chuyển sang trái ( dịch chuyển ra xa nam châm)
Câu 10: Cảm ứng từ của từ trường Trái Đất có giá trị khoảng bao nhiêu? A. 30.000 nT đến 70.000nT
B. 1mT đến 5mT C. 0,1T đến 3T. D. 20T đến 200T
Đáp án: 30.000 nT đến 70.000nT
Câu 11: Xem hình và cho biết ông là ai?
Hình 2. 14: Hình kèm theo câu hỏi số 11
Đáp án: Lorentz ( hay Lo-ren-xơ)
Câu 12: Xem video clip sau.
Clip này do một nhóm học sinh tự quay trong đó diễn một tiểu phẩm nhỏ và đặt câu hỏi: Hiện tượng cảm ứng điện từ do Faraday phát minh vào năm nào?
Hình 2. 15: Hình chụp từ video clip kèm theo câu hỏi số 12 Đáp án: Năm 1831
Hình 2.14: Hình kèm theo câu hỏi số 11
Hiện tượng cảm ứng điện từ do Faraday phát minh vào năm nào?
Câu 13: Xem một thí nghiệm mô phỏng sau và cho biết:Thí nghiệm mô phỏng vừa rồi mô phỏng về hiện tượng, quy luật, định luật ,quy tắc, hiệu ứng,… nào trong vật lí?
Hình 2. 16: Hình từ Slide PowerPoint kèm theo câu hỏi số 13
Đáp án:Hiệu ứng Hall ( hay Hôn đều được )
Câu 14: Một khung dây tròn đặt trong một từ trường biến đổi như hình vẽ. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ 0-T như hình. Đồ thị nào biểu diễn sự biến thiên của cảm ứng từ?
Hình 2. 17: Hình kèm theo câu hỏi số 14
Đáp án: Hình (c)
Câu 15: Thiết bị này là thiết bị quan trọng trong quá trình truyền tải điện năng và hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ . Đó là thiết bị nào?
Đáp án: Máy biến áp ( Máy biến thế)
Hình 2.16: Hình từ slide PowerPoint kèm theo câu hỏi số 13
Đóng công tắc Đo hiệu điện thế Đặt vào từ trường
Có một hiệu điện thế giữa hai mặt
Ki bị
Hình 2.17: Hình kèm theo câu hỏi số 14
O B + Ic T B t O B t O B t O B t T T T a b c d
Câu 16: Từ tính của một thanh nam châm thay đổi như thế nào khi đốt nóng?
Đáp án:Giảm
Câu 17: Nghĩa tiếng Việt của từ “ inductive current” ?
Đáp án: Dòng điện cảm ứng.
Câu 18: Một điện tích dương q bay vào vùng không gian có từ trường đều B và điện trường đều E với vận tốc v như hình vẽ. Để quỹ đạo của nó không bị lệch thì biểu thức của cường độ từ trường theo các đại lượng đã cho là như thế nào?
Hình 2. 18: Hình kèm theo câu hỏi số 18
Đáp án: E = v.B
Câu 19: Nhà máy thủy điện nào có công suất lớn nhất Đông Nam Á hiện nay?
Đáp án: Thủy điện Sơn La
Câu 20: Từ thông qua một mạch kín biến thiên theo thời gian có biểu thức 20 cos(100 )( )
3
t π Wb
π
Φ = + .Viết biểu thức suất điện động xuất hiện trong mạch kín đó? Đáp án: 2000 sin(100 )( ) 3 c t π V ε = − π π + hay 2000 cos(100 5 )( ) 6 c t π V ε = π π +
* Phần lí giải đáp án và cung cấp thông tin bổ sung cho thí sinh (do người dẫn chương trình đọc)
Câu 1:Hai dây dẫn đặt song song nhau, cho vào hai dòng điện cùng chiều thì chúng sẽ hútnhau .Ngược lại, hai dây dẫn đặt song song nhau, cho vào hai dòng điện ngược chiều thì chúng sẽ đẩy nhau. Lực tương tác trên mỗi đơn vị chiều dài giữa
q
Hình 2.18: Hình kèm theo câu hỏi số 18
v
E
chúng được tính bằng công thức: 7 1 2 2.10 .I I F r − =
Với I1 và I2 lần lượt là cường độ dòng điện trong hai dây còn r là khoảng cách giữa hai dây.
Câu 2: Một điện tích bay dọc theo đường sức của một từ trường đều thì không có lực Lo-ren-xơ tác dụng lên nó vì trong trường hợp này góc hợp bởi vectơ vận tốc của điện tích và vectơ cảm ứng từ bằng 00hoặc 1800.Do đó, khi tốc độ của điện tích tăng lên hai lần thì độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên nó cũng bằng 0.
Câu 3: Từ thông được tính bằng công thức Φ =BScosα với α là góc hợp bởi vectơ pháp tuyến của khung và vectơ cảm ứng từ nên trong trường hợp bài này góc
α =600.
Câu 4:Bếp cảm ứng được chế tạo dựa trên nguyên lý từ trường trong cuộn dây và dòng điện Foucault. Người ta đặt một cuộn dây dẫn điện dưới một tấm vật liệu cách điện, cách nhiệt (thường là sứ thủy tinh vì ngoài khả năng cách điện, cách nhiệt, nó còn có tính thẩm mỹ). Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ tạo ngay tức thời từ trường trong khoảng cách vài milimét trên bề mặt bếp. Đáy nồi bằng kim loại (sắt nhiễm từ) nằm trong từ trường này sẽ sinh ra dòng điện Foucault và nóng lên, nấu chín thức ăn như đối với cách đun nấu thông thường.
Câu 5: Joseph Henry chào đời tại Albany, tiểu bang New York, ngày 17 tháng 12 năm 1797, sau Michael Faraday 6 năm. Giống như Faraday, Henry sinh trưởng trong một gia đình nghèo khó nên vào thuở thiếu thời, không được theo học lâu dài mà sớm phải ra đời kiếm sống. Năm 13 tuổi, Henry theo học nghề thợ đồng hồ nhưng khác với Faraday học nghề đóng sách nên đã quan tâm tới sách vở, trong khi Henry không có được may mắn này.
Joseph Henry vừa đi học, vừa đi làm rồi tốt nghiệp từ trường trung học Albany. Henry đã theo học ngành Y khoa một thời gian nhưng cuối cùng chuyển sang ngành kỹ sư. Vào năm 1826, Henry trở thành giáo sư toán học và khoa học của trường trung học Albany. Từ thời gian này, Joseph Henry bắt đầu nghiên cứu điện học và từ
học và cũng vì vậy, các công trình khoa học của Henry luôn luôn tiến song hành với các khảo cứu của Faraday. Henry đã khám phá ra hiện tượng từ cảm (self-induction) có lẽ trước Faraday một năm nhưng Faraday là người phổ biến điều tìm thấy trước tiên vào năm 1831 nên được coi là nhà phát minh.
Câu 6:Khi đóng nhanh khóa K thì từ thông qua vòng nhôm biến thiên nên trong vòng nhôm sinh ra dòng điện cảm ứng. Dòng điện cảm ứng này theo định luật Len-xơ có chiều chống lại nguyên nhân sinh ra nó , do đó lực từ tương tác giữa ống dây và vòng nhôm đẩy nó ra xa ống dây về bên phải.
Câu 7:Đường sức từ của từ trường sinh bởi dòng điện thẳng là những đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện.Do đó, vòng dây (a) và(b) không có từ thông vì đặt vuông góc với dòng điện, mà chỉ có vòng dây (c) và (d) là có từ thông .Khi tăng cường độ dòng điện trong dây dẫn thì từ thông qua vòng dây (c) và (d) biến thiên nên xuất hiện dòng điện cảm ứng.
Câu 8:Nhiên liệu sử dụng ở nhà máy nhiệt điện thường là than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên. Nhiệt lượng sinh ra trong quá trình đốt cháy các nhiên liệu trên làm nước bốc hơi. Hơi nước dưới áp suất cao làm quay tuabin của máy phát điện.Nhà máy điện hạt nhân cũng làm quay tuabin bằng hơi nước nhưng năng lượng làm nước bốc hơi được sinh ra từ các phản ứng hạt nhân.Nhà máy thủy điện thì quay tuabin máy phát điện nhờ thế năng của dòng nước, phong điện thì sử dụng sức gió.
Cùng với các nhà máy thủy điện, hiện nay nước ta cũng đã xây dựng khá nhiều nhà máy nhiệt điện đóng góp đáng kể vào nguồn điện quốc gia.Có thể kể tên một số nhà máy nhiệt điện như : nhà máy nhiệt điện Thủ Đức (TPHCM), nhà máy nhiệt điện Bà Rịa, Phú Mỹ (Vũng Tàu),nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 1, 2 ở Đồng Nai…Miền Trung và miền Bắc thì có nhà máy nhiệt điện như Vũng Áng ở Hà Tĩnh, Uông Bí ở Quảng Ninh,nhiệt điện Công Thanh ở Thanh Hóa…Hiện nay , nhà máy nhiệt điện Kiên Lương ở Kiên Giang đã khởi công và sẽ là nhà máy nhiệt điện lớn nhất Việt Nam với tổng vốn đầu tư 6 tỉ USD công suất 4400MW.
Câu 9:Tương tự câu 6, khi dịch chuyển nhanh nam châm lại gần thì trong vòng dây sinh ra dòng điện cảm ứng, lực từ tương tác giữa nam châm và dòng điện cảm ứng
làm cho vòng dây lệch xa nam châm .Điều này có thể giải thích nhờ định luật Len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng.
Câu 10:Ngày nay, khoa học đã chứng minh được rằng Trái đất là một nam châm khổng lồ luôn luôn sinh ra từ trường xung quanh nó, người ta gọi là địa từ. Các phép đo đặc biệt thu được cường độ từ trường của quả đất từ 30.000nt (nanotesla) đến 70.000nt (nanotesla).Chính từ trường này của quả đất ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Khoa học càng phát triển, con người phát minh ra nhiều thiết bị phát sóng vào không gian, thì từ trường của quả đất bị thay đổi nhiều, gây ảnh hưởng không tốt đối với sức khoẻ con người.
Câu 11:Hendrik Antoon Lorentz (18 tháng 7 năm 1853, Arnhem – 4 tháng 2, 1928, Haarlem) là một nhà vật lý Hà Lan nhận chung Giải Nobel Vật lý với Pieter Zeeman vì đã phát hiện ra cách giải thích lý thuyết hiệu ứng Zeeman. Lorentz đã phát triển các công cụ nhận thức và toán học làm trung tâm của thuyết tương đối mà sau này nhà bác học Albert Einstein đã hoàn thiện.
Câu 12:Năm 1831, Michael Faraday đã chứng tỏ bằng thực nghiệm rằng từ trường có thể sinh ra dòng điện. Thực vậy, khi cho từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch xuất hiện một dòng điện. Dòng điện đó được gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ do Faraday phát hiện năm