a) Cần chú ý ở mục 1, ta dùng cuộn cảm có lõi sắt dịch chuyển được để chứng tỏ một cách định tính ảnh hưởng của độ tự cảm tới cường độ hiệu dụng của dòng điện trong mạch khi điện áp hiệu dụng của mạch không đổi. Trong TN này, khi mắc A và B với nguồn điện một chiều, ngay sau khi dóng hay ngắt khóa K, dòng điện trong cuộn cảm day chưa ổn định, dịng điện tự cảm có tác dụng qua đèn khi mở khóa K nhưng chỉ có tác dụng tăng hoặc giảm dịng điện khi đóng hay ngắt mạch. Lúc ổn định, cuộn cảm chỉ có tác dụng như một dây dẫn điện trở nhỏ. Trong TN này, ta quan sát độ sáng của bóng
đèn khi dịng điện đã ổn định. Đối với dịng điện xoay chiều, cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện ngay khi mạch điện đã ổn định. Trong các mục tiếp theo ta dùng cuộn cảm có độ tự cảm khơng đổi.
b) Các cuộn dây trong thực tế đều có điện trở. Nếu ta đặt vào hai đầu cuộn dây có độ tự cảm L và có điện trở thuần R một điện áp xoay chiều u = U0cos(ωt + φ1) rồi đóng mạch lúc t = 0 thì trong mạch có dịng điện cường độ i xác định bởi phương trình: Ri u Ldi
dt
(1). Do hiện tượng tự cảm nên dòng điện qua cuộn dây biến thên liên tục, lúc t = 0 cường độ dòng điện bằng 0.
Nghiệm của phương trình (1) thỏa mãn điều kiện t = 0, i = 0 là:
0cos 1 1 R t L iI t I e trong đó 0 0 2 2 U I R L 1 0cos 1 I I với tan L R
Như vậy, sau thời điểm t = 0 có một q trình chuyển tiếp, trong đó dịng điện tổng hợp qua cuộn dây không biên thiên theo quy luận dạng sin. Tùy theo tỉ số R/L, thành phần 1 Rt
L
I e = I1 có giá trị không đổi theo thời gian. Trong thực tế khơng xảy ra điều đó. Như vậy, tuy mục này học về cuộn cảm có điện trở bằng khơng nhưng ta lại sử dụng kết quả thu được cho cuộn cảm có điện trở nhỏ. Chỉ cần cho HS hiểu cuộn cảm thuần là cuộn dây có điện trở nhỏ khơng đáng kể và dòng điện mà ta đề cập tới ở đây là dịng điện ở chế độ ổn định.
Hình 2.6. Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của UL và IL giữa hai đầu cuộn cảm thuần theo thời gian
Như vậy trong bài này có hai thí nghiệm biểu diễn để học sinh để học sinh có thể quan sát và rút ra nhận xét. Tuy nhiên các bộ thí nghiệm này chưa được trang bị trong các trường học vì vậy khi dạy đến bài này cả giáo viên và học sinh rất khó trong việc dạy và học.
2.1.2. Xác định mục tiêu các bài học. Stt Bài học Mục tiêu 1 Bài 21. Dao động điện từ. a. Kiến thức
IA1. Biết được cấu tạo của mạch dao động LC và hiểu được khái niệm dao động điện từ.
IA2. Thiết lập được công thức về dao động điện từ riêng của mạch LC (các biểu thức phụ thuộc thời gian của điện tích, cường độ dịng điện, hiệu điện thế, năng lượng điện từ).
IA3. Hiểu được nguyên nhân làm tắt dần dao động điện từ và nguyên tắc duy trì dao động.
IA4. Hiểu được sự tương tự giữa dao động điện và dao động cơ. 2 Bài 27. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, cuộn cảm. a. Kiến thức
IIA1. Phát biểu được khái niệm dung kháng, cảm kháng. IIA2. Hiểu được các tác dụng của tụ điện và của cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều.
b. Kĩ năng
IIB1. Biết cách tính dung kháng, cảm kháng.
IIB2. Biết cách biểu diễn u và i bằng vectơ quay cho đoạn mạch chỉ có tụ điện và đoạn mạch chỉ có cuộn cảm.
2.2. Xây dựng thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học phần Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ.
2.2.1. Ý tưởng xây dựng thí nghiệm
Phần Điện học là những nội dung quan trọng trong chương trình Vật lí Trung học cơ sở (lớp 7 và lớp 9) và của chương trình Vật lí phổ thơng (lớp 11 và lớp 12). Các bài thí nghiệm phần Điện học ở THPT cần các thiết bị thí nghiệm chuyên dụng như dao động kí, điện kế, vơn kế, ampe kế, các linh kiện điện tử. Đặc biệt là trong các thí nghiệm biểu diễn của giáo viên, địi hỏi phải có kích cỡ đủ lớn để học sinh có thể quan sát và tham gia thí nghiệm, vì vậy khi giáo viên chuẩn bị thí nghiệm để dạy học trên lớp mất rất nhiều thời gian do di chuyển các thí bị thí nghiệm và chuẩn bị thí nghiệm, nên khi dạy học giáo viên chỉ vẽ sơ đồ thí nghiệm trên bảng và mô tả chúng, thậm trí trong các thí nghiệm thực hành thì học sinh cũng gặp nhiều khó khăn vì mạch điện trên thí nghiệm khác biệt với sơ đồ đã học.
Mặc dù hiện nay các trường phổ thơng đã được trang bị các thiết bị thí nghiệm để phục vụ đổi mới chương trình, sách giáo khoa phổ thơng, tuy nhiên các thiết bị này đắt tiền nên việc trang bị chưa được đầy đủ. Đồng thời, đối với các thiết bị thí nghiệm hiện đại như Dao động kí địi hỏi kĩ năng sử dụng phức tạp, nhiều giáo viên cũng chưa sử dụng thành thạo.
Từ ý tưởng sản phẩm đồ chơi xếp hình LEGO - một bộ đồ chơi bao gồm những thanh nhựa nhiều màu cài được vào nhau, bất cứ thứ gì đều có thể tháo rời sau khi đã lắp ghép và các mảnh ghép sẽ được dùng để tạo ra những cái mới – Ý tưởng xây dựng bộ thí nghiệm Vật lí phần điện học như sau:
1. Các thiết bị thí nghiệm được gắn trên các tấm mạch điện và được minh họa bằng các kí hiệu, có thể đặt trên các bảng từ (loại bảng này rất phổ biến trong các lớp học hiện nay).
2. Giáo viên có thể nối mạch điện theo các sơ đồ như thường được vẽ trên bảng, tiến hành thí nghiệm ngay trên bảng để học sinh quan sát và học
sinh cũng có thể tham gia thí nghiệm với giáo viên. Với các thiết kế gọn nhẹ, dễ sử dụng, chỉ cần mang một hộp nhỏ, giáo viên có thể dạy được rất nhiều bài trong chương trình vật lí phổ thơng.
3. Sử dụng máy vi tính các phần mềm thay thế các thiết bị hiện đại như dao động kí để thu thập tín hiệu vào, ra nhằm tăng sự chính xác và trực quan
của các thí nghiệm. Giáo viên có thể sử dụng thí nghiệm trên bảng kết hợp với máy tính và máy chiếu (hoặc màn hình Tivi LCD) để dạy học trên lớp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các bài thí nghiệm có thể thực hiện
1. Bài 1. Minh họa mạch dao động điện từ LC (Vật lí 12). 2. Bài 2. Khảo sát dao động tắt dần trong mạch LC (Vật lí 12). 3. Bài 3. Mạch điện xoay chiều chỉ có tụ điện, cuộn cảm. (Vật lí 12)
2.2.2. Xây dựng một số thí nghiệm kết nối máy tính trong dạy học các bài phần Dòng điện xoay chiều và Dao động điện từ.
STT Tên thiết bị Số lƣợng
1 Nguồn điện xoay chiều 1V – 12V 01
2 Nguồn điện một chiều (pin 1,5V) 02
3 Nguồn điện một chiều (pin 9 V) 02
4 Điện trở từ 10 03 5 Điện trở từ 50 01 6 Điện trở từ 100 01 7 Biến trở 50 k 01 8 Biến trở 100 k 01 9 Tụ điện 2 µF 01 10 Tụ điện 5 µF 01 11 Tụ điện 10 µF 01 12 Tụ điện 100 µF 01 13 Ống dây 0.5 H 01 17 Đèn LED 3V 02 18 Đèn 6V 01 19 Công tắc điện 04 20 Đồng hồ vạn năng 01 21 Đồng hồ vạn năng hiện số 02 22 Phần mềm Soundcard Oszilloscope 01
23 Các thanh dây nối. 25
Bảng 2.1. Danh mục các thiết bị thí nghiệm
2.2.2.1. Thiết kế thí nghiệm kết nối máy tính hỗ trợ dạy học bài Dao động điện từ
BÀI 1. MINH HỌA MẠCH DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ LC A. Mục đích thí nghiệm
- Chứng minh có sự dao động điện từ trong mạch kín LC - Thí nghiệm ứng dụng trong bài –Dao động điện từ- Vật lí 12
B. Cơ sở lý thuyết
- Khi trong mạch kín LC có sự phóng nạp của tụ điện thì làm cho dịng qua cuộn cảm thay đổi hay dịng trong mạch thay đổi.
- Sự phóng nạp liên tục và theo chu kì phóng nạp của tụ điện làm cho dòng điện trong mạch tăng giảm theo chu kì . Kết quả tạo ra dao động điện từ.
C. Dụng cụ STT Dụng cụ Số lượng 1 Nguồn 1 chiều 12V 1 2 Bóng đèn 2 3 Tụ điện 1 4 Cuộn cảm 1 5 Khóa K 1 D. Sơ đồ mạch điện D2 D1 L C1 K