8. Cấu trúc của luận án
3.3.21. Thí nghiệm biến đổi dòng điện một chiều thành xoay chiều hoặc ngược lại
a. Mục đích sử dụng: TN được sử dụng để tổ chức DH các nội dung sau: nghiên
cứu về máy biến thế, lực điện từ, loa điện động, các tác dụng của dòng điện xoay chiều…
b. Tập hợp vật liệu và thiết bị:
- 01 thanh sắt tròn Φ = 1,0 cm, dài 20 cm; - 01 lá đồng mỏng (20 x 30) cm; - 01 bảng nhựa (20 x 30) cm làm chân đế; - 09 thanh sắt dẹp chữ L;
- 02 ổ bi loại nhỏ (hoặc vòng bạt đỡ trục quay) - 01 buli nhựa Φ = 2,0 cm; - 01 nắp lon kim loại có Φ từ 18 đến 20 cm; - 04 đinh vít;
- 01 dây cao su làm curoa truyền động; - 06 đầu rắc cắm điện;
- 01 giá lắp pin; - 04 đ n LED;
- 01 máy biến thế dùng trong TNVL lớp 9; - 02 pin 1,5 V DC;
- 01 loa điện động; - Các dây dẫn điện.
c. Gia công, lắp ráp TN: Dùng thanh trụ sắt làm trục quay, bọc một đoạn ống nhựa
vào thanh trụ sau đó dùng lá đồng mỏng quấn lên theo hai nửa cách điện, xem hình vẽ 2.26. - Gắn hai ổ bi vào trục quay, một đầu
trục có một buli nhựa để nối với dây curoa truyền động. Dùng hai chiếc nắp lon kim loại có
- 115 -
bằng đinh tán, ở giữa tạo thành một rãnh nhỏ, trên đó có gắn một tay quay). Gắn dĩa và tay quay, trục quay trên chân đế bằng các thanh sắt chữ L sao cho tay quay thẳng hàng với vị trí đặt buli. Cắt 4 lá đồng mỏng để làm chổi quét dẫn điện sau đó gắn chúng trên giá đỡ sắt L sao cho lá đồng chỉ tỳ nhẹ vào trụ đồng, xem các hình 3.27 a và b.
- Lắp các đầu nối điện để đưa điện vào trục quay và lấy điện ra. Gắn hai đ n LED ngược chiều nhau và dùng dây dẫn nối các lá đồng và các đầu nối điện thành mạch điện như hình vẽ biểu diễn trên chân đế dụng cụ. Các đầu nối điện có thể được nối với máy biến thế hoặc loa điện động tùy vào các mục đích TN khác nhau.
d. Tiến hành TN:
- Đánh dấu các vị trí đầu nối điện dùng dẫn điện vào hoặc ra cho các loại dòng điện DC hoặc AC. Nguồn một chiều được đưa vào chổi quét và trục quay thông qua các đầu rắc nối điện. Tại vị trí ban đầu, quan sát thấy chỉ có một trong hai đ n LED phát sáng (chứng tỏ khi chưa quay trục, dòng điện trong mạch là dòng một chiều). Tiến hành quay trục, quan sát thấy lúc này cả hai đ n LED thay nhau sáng liên tục. Điều này chứng tỏ dòng điện lấy ra trong mạch là dòng xoay chiều, khi ngừng quay thì chỉ một đ n LED sáng như ban đầu (xem hình 3.27.c).
- Đưa 2 đầu ra AC gắn vào máy biến thế và quay trục. Với TN này chúng ta có thể khảo sát vận hành máy biến thế (xem hình 3.28.a). Cần lưu ý đảm bảo tốc độ quay đều và đủ lớn để có giá trị ổn định trên thiết bị đo (kim chỉ trên vôn kế xoay chiều).
- Gắn 2 đầu ghi AC với loa điện động rồi quay trục. Với TN này có thể nghiên cứu nguyên tắc hoạt động của loa điện động dòng điện xoay chiều có nhiều tần số
a. b. c.
Hình 3.27.a,b,c. TN biến đổi dòng điện một chiều thành xoay chiểu bằng cơ
a. b.
Hình 3.28.a,b. TN vận dụng bộ biến đổi dòng điện để nghiên cứu máy biến thế, loa điện động
- 116 -
khác nhau, tần số của dòng điện phụ thuộc vào tốc độ quay của trục nên thuận lợi cho việc khảo sát. Quay càng nhanh thì âm thanh phát từ loa ra càng liên tục theo số lần đổi chiều của dòng điện xoay chiều trong mạch (xem hình 3.28.b).
♦ Sử dụng TN trong DH: Bộ TN biến đổi dòng điện một chiều thành dòng xoay
chiều không chỉ được sử dụng ở rất nhiều nội dung DH khác nhau mà còn khắc phục những khó khăn của GV trong việc sử dụng nguồn điện xoay chiều 3 V - 6 V trong các TNVL tại lớp và thực hành TN của HS tại nhà theo nhóm nhỏ (thường sử dụng máy biến thế nguồn 220 V AC). Bộ dụng cụ trên có nhiều ưu thế và thuận lợi cho người sử dụng bởi vì TN được chế tạo đơn giản, thao tác TN nhanh gọn, thành công ngay. Đặc biệt, việc chuyển đổi dòng điện một chiều thành xoay chiều bằng cơ, chúng ta có thể thay đổi tần số dòng xoay chiều tùy ý giúp cho việc khảo sát các hiện tượng rõ ràng.