8. Cấu trúc của luận án
3.3.15. Thí nghiệm lực điện từ – Quy tắc bàn tay trái
a. Mục đích sử dụng: Sử dụng TN để nghiên cứu lực điện từ và xác định chiều
của lực điện từ tác dụng lên khung dây mang dòng điện theo quy tắc bàn tay trái khi DH bài Lực điện từ (SGK VL 9, trang 73).
b. Tập hợp vật liệu và thiết bị:
- 02 tấm sắt (6 x 15) cm; - 01 chai nhựa trong suốt; - 01 đoạn dây đồng dài 60 cm, Φ = 1 mm; - 01 tấm xốp dày 1 cm; - 02 nam châm vĩnh cửu có từ tính mạnh; - 01 nguồn điện 6 V DC; - 01 tấm nhựa (20 x 30) cm để làm chân đế; - 01 khóa K;
- Các dây dẫn điện.
c. Gia công, lắp ráp TN:
- Sơn 2 tấm sắt màu xanh và đỏ tương ứng với các màu qui ước của nam châm vĩnh cửu. Sau đó uốn các tấm sắt theo hình bán nguyệt sao cho chúng có thể áp sát vào thành chai nhựa. Gắn các tấm sắt đó vào thân vỏ chai bằng các đinh găm hoặc keo dán.
- 105 -
và nam ngược nhau (theo màu của tấm sắt). Các nam châm cùng với tấm sắt sẽ trở thành hai cực của một nam châm có từ tính mạnh.
- Dùng dây đồng uốn thành một khung dây hình chữ nhật có kích thước (15 x 4) cm. Hai đầu dây của khung được gập lại để làm tăng diện tích điểm tiếp xúc với cổ góp khi đưa điện vào khung dây.
- Uốn cong 2 đoạn dây đồng theo một hình bán nguyệt để làm cổ góp dẫn điện vào khung dây, 2 đầu dây này sẽ được nối với nguồn điện 3 V DC khi sử dụng. Lưu ý: cổ góp dẫn điện chỉ được tì nhẹ lên dây dẫn điện vào khung, cần tránh lực cản làm khung khó quay khi lực từ nhỏ (xem hình 3.18.a).
- Cắt 2 tấm xốp tròn có Φ = 5 cm để định vị khung dây đồng thời làm chỉ thị cho biết sự quay của khung (xem hình 3.18.b).
- Trục quay của khung được xuyên qua 2 tấm xốp định vị khung dây ở đáy và nắp chai. Có thể hướng dẫn HS tự làm TN và cần lưu ý: để dễ thao tác TN ta có thể cắt thành chai nhựa làm 2 sau đó dùng băng keo trong dán lại. Vì khi tiến hành TN HS sẽ quan sát khung dây bên trong chai nên chai nhựa phải trong suốt và được cố định trên chân đế, tránh rung động làm khung dây tự quay khi chưa có tác dụng của lực từ.
- Hình 3.18.c là TNTT được làm tương tự nhưng sử dụng một số vật liệu đơn giản khác. Phương án TNTT đơn giản hơn, dễ tiến hành, do đó có nhiều ưu điểm. Phương án TN được chế tạo trên ý tưởng, góp ý của các GV ở các trường phổ thông tiến hành TNg sư phạm lần 1.
d. Tiến hành TN:
- Nối hai đầu khung dây với nguồn điện và quan sát khung dây. Xác định chiều của cặp lực tác dụng lên 2 cạnh bên của khung dây bằng quy tắc bàn tay trái.
- Kiểm tra chiều quay của khung dây có phù hợp với mômen quay do cặp lực từ sinh ra hay không. Đổi chiều dòng điện hoặc đổi cặp cực nam châm làm lại TN và rút ra kết luận. Lưu ý, mỗi lần tiến hành TN cần phải xoay khung dây về vị trí tiếp xúc với cổ góp điện thì dòng điện mới đi vào khung dây.
♦ Sử dụng TN trong DH: TNTT trên không những kích thích hứng thú học tập
a. b. c.
- 106 -
của HS bởi tính mới lạ mà còn là phương tiện hỗ trợ tốt nhất để tổ chức DH nhóm khi phân tích lực điện từ và vận dụng quy tắc bàn tay trái trong các trường hợp thay đổi chiều dòng điện, cực từ của nam châm… Ngoài ra, có thể dùng TN để kiểm tra vận dụng quy tắc bàn tay trái trong các bài tập hoặc trong DH các bài Động cơ điện một chiều (SGK VL 9, trang 76), Bài tập vận dụng quy tắc nắm tay phải và quy tắc bàn tay trái (SGK VL 9, trang 82) hoặc hướng dẫn HS tự làm TN ở nhà để củng cố luyện tập các kiến thức trên.