Skkn hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm điện vật lý lớp 11 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN
Kính gửi: Sở GD&ĐT Ninh Bình
Chúng tơi gồm:
Ngày
STT

Họ và tên

tháng năm
sinh

1

2

3

4

5

Vũ Đắc
Tồn
Nguyễn
Ngọc Dư
Trần Thị
Thanh
Hồng Văn
Phương

Đinh Thứ
Cơ

Nơi cơng
tác
Trường

19/8/1981

THPT Kim
Sơn A
Trường

18/10/1979

THPT Kim
Sơn A

Trình độ

Tỷ lệ % đóng góp

chun

vào việc tạo ra

mơn

sáng kiến

Thạc sĩ

15%

Thạc sĩ

15%

Giáo viên

Cử nhân

15%

Giáo viên

Cử nhân

15%

Giáo viên

Thạc sĩ

40%

Chức vụ

Phó Hiệu
trưởng

Tổ trưởng
CM

Trường
01/12/1980

THPT Kim
Sơn A
Trường

23/02/1982

THPT Kim
Sơn A
Trường

15/8/1984

THPT Kim
Sơn A

I. TÊN SÁNG KIẾN, LĨNH VỰC ÁP DỤNG
Nhóm tác giả đề nghị xét cơng nhận sáng kiến: Hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo các
dụng cụ thí nghiệm điện - Vật lý lớp 11 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học
sinh.
- Lĩnh vực áp dụng: Giáo dục.
II. NỘI DUNG
1. Giải pháp cũ
* Giải pháp cũ
Trong Sách giáo khoa Vật lý 11, phần chương I: Điện tích, điện trường và Chương 3: Dịng

điện trong các mơi trường được thiết kế theo kiểu đồng tâm với chương trình cấp THCS; Vì
1

skkn


vậy các thí nghiệm và thiết bị trang bị kèm theo được xem nhẹ. Khi giảng dạy các nội dung
này giáo viên thường dạy chay, cho xem các Video về hiện tượng điện hoặc trình diễn các thí
nghiệm biểu diễn với các thiết bị có sẵn.
* Ưu điểm
- Với cách dạy cũ giúp giảm công sức của giáo viên, tiết kiệm thời gian, đảm bảo tiến độ
chương trình.
- Học sinh thường có nhiều thời gian cho việc làm bài tập và luyện thi.
* Nhược điểm
Về trang thiết bị thí nghiệm sẵn có phần điện
Hiện nay trong phòng thí nghiệm của các trường phổ thông phục vụ cho dạy học nội dung
này chỉ có những thiết bị thí nghiệm cơ bản mang tính biểu diễn, đó là:
- Điện nghiệm
- Máy phát tĩnh điện Winshert.
- Bộ thí nghiệm sự phân bố điện tích (SGK nâng cao)
- Bộ thí nghiệm biểu diễn sự dẫn điện của chất khi khi bị đốt nóng.
Các thiết bị thí nghiệm này còn nhiều hạn chế:
- Chỉ cho thấy được kết quả của hiện tượng mà không thấy được bản chất của các hiện
tượng tĩnh điện.
- Áp dụng trong dạy học 1 số bài nên phạm vi áp dụng cịn ít.
- Chưa thấy được những ứng dụng to lớn, rộng rãi của tĩnh điện cũng như nhiều tính chất,
hiện tượng liên quan đến tĩnh điện học.
- Trong các hiện tượng về tĩnh điện, cần một máy phát tĩnh điện điện áp cao, có thể duy trì
trong thời gian dài. Loại máy phát tĩnh điện Winshert trang bị trong trường phổ thơng chỉ có
thể duy trì điện áp cao trong thời gian ngắn nên chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong

thực hành thí nghiệm.
- Chưa có thí nghiệm biểu diễn sự phóng điện trong chất khí.
- Điện nghiệm khơng xác định được dấu điện tích của các vật nhiễm điện.
Về phương pháp dạy học
- Chỉ chú trọng trang bị kiến thức cho học sinh, chưa quan tâm đến phát triển năng lực thực
nghiệm của học sinh.
- Học sinh chỉ nhận biết được các hiện tượng điện thông qua một số thí nghiệm được giáo
viên cho xem video hoặc trình diễn trước lớp. Vì vậy học sinh chưa hiểu bản chất các hiện
tượng điện.
- Học sinh không được tiếp xúc, làm việc với thiết bị nên khó liên hệ kiến thức khoa học
với những ứng dụng thực tiễn.
2

skkn


- Khơng khơi dậy sự tị mị, sáng tạo, niềm say mê trong học tập và nghiên cứu khoa học.
2. Giải pháp mới
2.1. Thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm điện
Để HS hệ thống kiến thức đầy đủ, phát huy tính tự học, tự tìm tịi khám phá khoa học thông
qua hoạt động học, tránh nhàm chán và thụ động trong việc tiếp thu kiến thức và đặc biệt là
đảm bảo học phải đi đôi với hành, giáo viên có thể tổ chức cho các nhóm học sinh nghiên cứu
cấu tạo, công dụng, nguyên tắc hoạt động, tự thiết kế và chế tạo một số sản phẩm ứng dụng
phần tĩnh điện ở nhà, tạo cơ hội rèn luyện kĩ năng, thao tác thí nghiệm, kĩ năng tổ chức và lập
kế hoạch làm việc nhóm, biết ứng dụng kiến thức vào trong đời sống và kĩ thuật, điều này làm
cho việc hiểu kiến thức của học sinh trở nên sâu sắc và bền vững. Trong sáng kiến này chúng
tôi tổ chức cho HS thiết kế chế tạo 6 sản phẩm chính, với mỗi sản phẩm có mục tiêu khác
nhau liên quan đến nội dung phần điện - Vật lí 11, gồm:
1. Tĩnh điện kế điện tử
Giải pháp cũ: Tĩnh điện kế đang

Giải pháp mới: Tĩnh điện kế điện tử

sử dụng trong trường phổ thơng

- Cấu tạo: Các bộ phận chính gồm

Nhược điểm: Chỉ phát hiện được một vật tranzitor, điện trở, nguồn điện.
có nhiễm điện hay khơng mà chưa phân biệt

- Nguyên lý hoạt động: Dựa vào tác dụng

được một vật nhiễm điện dương hay nhiễm của tranzitor hiệu ứng trường.
điện âm

- Ưu điểm: Đơn giản, dễ làm, gọn nhẹ.
- Tính mới: Phát hiện một vật nhiễm điện
dương hay nhiễm điện âm một cách chính
xác.

(Phụ lục 1)
2. Máy phát tĩnh điện Vandegraaff
Giải

pháp

cũ:

Máy

phát

tĩnh

điện
3

skkn

Giải pháp mới: Máy phát tĩnh điện


Wumshurst

Vandegraaff

Nhược điểm: Sử dụng các chai layden để

- Cấu tạo: Gồm các con lăn, dây đai cao

tích điện nên sự phóng điện tạo thành các su, mơ tơ điện, quả cầu kim loại và các dây
xung có cường độ mạnh, gây nguy hiểm cho dẫn.
học sinh.

- Hoạt động: Dựa vào hiện tượng nhiễm
điện do cọ xát và hưởng ứng.
- Ưu điểm: Vật liệu đơn giản, dễ làm, phù
hợp với nhiệm vụ giao cho học sinh thiết kế,
chế tạo.

(Phụ lục 2)

3. Tụ điện cao áp
Giải pháp cũ: Học sinh tìm hiểu qua hình

Giải pháp mới: Tụ điện cao áp tự làm

ảnh, mô tả ở SGK

- Cấu tạo: Vật dẫn là giấy bạc, lớp điện

Hiệu quả dạy học thấp, không gây hứng mơi là giấy bóng kính A4, băng dính.
thú cho học sinh.

- Hoạt động: Tích điện dựa trên sự nhiễm
điện do hưởng ứng.
- Ưu điểm: Học sinh được thực hành
những kiến thức trong bài học qua trải
nghiệm thực tế, dễ dàng hiểu được cấu tạo,
hoạt động tích điện và giải phóng điện tích
của tụ điện. Từ đó thấy vai trị quan trọng
của linh kiện này trong các loại mạch điện
tử đang sử dụng ngày nay.

4

skkn


(Phụ lục 3)

4. Cuộn dây tesla

Giải

pháp

cũ:

Máy

phát

tĩnh

điện

Giải pháp mới: Cuộn dây Tesla

Wumshurst

- Cấu tạo: Nguồn cao áp, tụ điện cao áp,

Nhược điểm: Hoạt động theo nguyên tắc: các cuộn dây, giá đỡ và quả cầu kim loại.
Khi lượng điện tích đủ lớn mới xảy ra hiện

- Hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm

tượng phóng điện, dẫn đến điện tích chỉ tích ứng điện từ và cộng hưởng điện.
được những lượng gián đoạn. Khơng phù

- Ưu điểm: Có thể tạo ra hiệu điện thế đủ

hợp với những thí nghiệm cần hiệu điện thế lớn để phóng thành tia sét trong khơng khí,
cao giữa hai điện cực trong thời gian dài.

là nguồn phát tĩnh điện khơng thể thiếu để
thực hiện thí nghiệm giải thích tác dụng
chống sét của cột thu lơi.

(Phụ lục 4)
5. Hệ thống lọc bụi tĩnh điện
Giải pháp cũ: Học sinh tìm hiểu qua phần
đọc thêm SGK

Giải pháp mới: Hệ thống lọc bụi tĩnh điện
tự làm

5

skkn


Hiệu quả dạy học thấp, không gây hứng
thú cho học sinh.

- Cấu tạo: hai tấm lưới kim loại, nguồn
phát tĩnh điện.
- Hoạt động: Sử dụng lực hút tĩnh điện để
giữ lại các hạt bụi trong khơng khí ơ nhiễm.
- Ưu điểm: Giúp học sinh thấy rõ cấu tạo,

hoạt động của hệ thống lọc bụi tĩnh điện,
một ứng dụng quan trọng của tĩnh điện đang
sử dụng trong các nhà máy để giảm khói bụi
thải ra mơi trường. Từ đó cải thiện kỹ năng
thực hành thí nghiệm, nâng cao ý thức bảo
vệ mơi trường.

(Phụ lục 5)
6. Mơ hình: Ngơi nhà an tồn khi có cột thu lơi
Giải pháp cũ: Học sinh tìm hiểu qua phần
đọc thêm SGK

Giải pháp mới: Thí nghiệm giải thích tác
dụng chống sét của cột thu lơi

Hiệu quả dạy học thấp, không gây hứng
thú cho học sinh.

- Cấu tạo: Mơ hình ngơi nhà, cột thu lơi,
cuộn dây tesla.
- Hoạt động: Cuộn dây tesla đóng vai trị
là đám mây nhiễm điện, phóng ra tia lửa
điện giống tia sét. Cột thu lôi hấp thụ tia sét
dẫn truyền xuống đất.
- Ưu điểm: Qua thí nghiệm, học sinh giải
thích được cấu tạo, hoạt động của cột thu
lơi. Từ đó nâng cao kiến thức thực tiễn, biết
lựa chọn giải pháp đúng khi gặp thời tiết
mưa giơng phù hợp với điều kiện hồn cảnh

6

skkn


để đảm bảo an toàn cho bản thân.

(Phụ lục 6)
2.2. Hướng dẫn học sinh thực hiện
2.2.1. Xây dựng kế hoạch
Chia lớp học thành các nhóm, mỗi nhóm nghiên cứu chế tạo một sản phẩm. Mỗi sản phẩm
được thiết kế, chế tạo qua 5 giai đoạn:
+ Giai đoạn tìm kiếm thơng tin
Trong giai đoạn này HS thảo luận thống nhất những từ khố cần thiết cho việc tìm kiếm
thơng tin, dựa trên các từ khố liên quan đến thơng tin HS tìm kiến những thơng tin cần thiết
cho việc thiết kế, chế tạo mỗi sản phẩm.
+ Giai đoạn xử lí thơng tin
HS họp nhóm thống nhất thơng tin mà mỗi cá nhân đã tìm kiếm để đi đến thống nhất chung
về nội dung kiến thức cần thiết. Tổng hợp kết qủa dưới hình thức sơ đồ tư duy trên khổ giấy
A3. Trong sơ đồ tư duy phải thể hiện được các bộ phận chính của mỗi sản phẩm làm bằng vật
liệu gì, ngun lí hoạt động của chúng.
+ Giai đoạn xây dựng ý tưởng cho các sản phẩm, thiết kế sản phẩm
Lựa chọn mơ hình, bố cục cho từng sản phẩm.
Tính tốn thiết kế chi tiết cho mỗi sản phẩm.
Tìm kiếm vật liệu chế tạo, chuẩn bị công cụ cần thiết, dự trù kinh phí.
+ Giai đoạn thực hiện chế tạo và lắp ráp sản phẩm
HS tham gia chế tạo theo sự phân cơng điều hành của trưởng nhóm vận hành thử sản phẩm.
Chỉ ra những nhược điểm và sự cố gặp phải khi vận hành, tìm cách khắc phục để hoàn thiện
sản phẩm. Giáo viên giám sát, hỗ trợ khi cần.
+ Giai đoạn hồn thiện và trình bày báo cáo sản phẩm

7

skkn


Đây là hình thức đánh giá và tiêu chí đánh giá tôi đã xây dựng và cho HS nghiên cứu trước
khi tổ chức hoạt động, để mỗi HS đều cố gắng nỗ lực tìm tịi và nghiên cứu để đưa ra phương
án tối ưu cho sản phẩm của mình. Cụ thể:
2.2.2. Xây dựng tiêu chí và hình thức đánh giá kết quả làm việc của các nhóm
Xây dựng cách đánh giá bằng 2 hình thức: học sinh tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng với
nhau và giáo viên đánh giá.
Học sinh đánh giá: Tổ chức, hướng dẫn học sinh đánh giá dựa vào các bảng tiêu chí cụ thể
của từng nội dung, vì đây là hình thức đánh giá mới nên tơi có thể hỗ trợ giải thích cụ thể các
tiêu chí cho các em nếu các em cịn thấy băn khoăn. Sau đó tiến hành việc đánh giá, có thể
trên lớp hoặc ở nhà theo bảng tiêu chí và các mẫu đánh giá.
Điểm của mỗi cá nhân sẽ được tính thơng qua 4 phiếu đánh giá cụ thể như sau:
Hình thức

Cá nhân tự

Cá nhân

Cá nhân

Các nhóm

GV đánh

Kết quả

đánh giá

đánh giá

đánh giá

đánh giá

đánh giá

giá q

hội thi

trong

nhóm mình báo cáo

nhóm

(chéo

trình thực
hiện chủ đề

nhóm)
Tỉ lệ %

10%

10%

10%

20%

30%

20%

2.2.3. Q trình thực hiện
Buổi 1: Gặp gỡ học sinh, giao nhiệm vụ cho học sinh
GV giao nhiệm vụ cho HS, phân chia nhóm. HS các nhóm tiến hành họp phiên thứ nhất để
bầu nhóm trưởng , thư kí, lập kế hoạch sơ bộ cho kì hoạt động.
Thống nhất từ khóa và phân cơng tìm kiếm thơng tin liên quan đến các sản phẩm.

8

skkn


Buổi 2: Họp nhóm thống nhất thơng tin và xử lí thơng tin tìm kiếm được
Sau thời gian gia hạn cho các nhóm, giáo viên hẹn gặp và làm việc cụ thể với từng nhóm.

Buổi 3: Thống nhất ý tưởng cho các sản phẩm, thiết kế sản phẩm
Theo đúng lịch hẹn, giáo viên tổ chức cho các nhóm họp bàn kế hoạch thống nhất ý tưởng
lựa chọn hình thức, kiểu dáng, vât liệu, dự trù kinh phí…cho từng sản phẩm một.

9

skkn


Buổi 4: Các nhóm tham gia chế tạo sản phẩm
Các nhóm tập hợp mang theo dụng cụ, vật liệu… để bắt đầu chế tạo sản phẩm.

Buổi 5: Tổ chức hội thi vật lí theo kế hoạch

10

skkn


GV lập kế hoạch chi tiết cho cuộc thi, chuyển kế hoạch cho các nhóm trước khi diễn ra hội
thi 3 dến 4 ngày để các nhóm chuẩn bị sẵn sàng về sản phẩm, cử người thuyết trình,…chuẩn
bị cho cuộc thi.
* Cuộc thi: "Tĩnh điện và ứng dụng"
Thể lệ cuộc thi: Các sản phẩm được chế tạo không đúng qui định sẽ bị loại. Các nhóm sẽ
tiến hành trình bày sản phẩm theo sự điều hành của ban tổ chức. Cuộc thi gồm 2 phần:
+ Đại diện các nhóm lên thuyết trình về ngun lí hoạt động tại vị trí gian trưng bày sản
phẩm.
+ Các thành viên nhóm khác nghe và đặt câu hỏi liên quan đến sản phẩm.
Sau khi hội thi kết thức tơi u cầu các nhóm nộp bản nhận xét đánh giá sản phẩm của các
nhóm, yêu cầu HS về hoàn thiện các phiếu đánh giá cá nhân, các nhóm hồn thành phiếu đánh
giá trong nhóm, chéo nhóm để tổng hợp kết quả cho mỗi thành viên.

11

skkn

Học sinh trình bày

Giáo viên nhận xét
(Phụ lục 7)
III. HIỆU QUẢ KINH TẾ, HIỆU QUẢ XÃ HỘI DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
1. Hiệu quả kinh tế
Việc tính tốn để đưa ra một con số cụ thể về lợi ích kinh tế của sáng kiến ngành giáo dục
nói chung và sáng kiến này riêng thực sự rất khó khăn. Với chương trình Vật lý THPT thì
năng lực thực nghiệm là một năng lực quan trọng nhất cần hình thành và phát triển ở học sinh,
xong nhiều thầy cô chưa biết phải tổ chức như thế nào, hoặc vì lý do phương tiện dạy học
chưa đáp đầy đủ, tự đó gặp nhiều khó khăn trong cơng tác giảng dạy… Bộ thí nghiệm được
thiết kế, chế tạo từ những nguyên liêu có sẵn, giá thành rẻ, và đặc biệt học sinh hồn tồn có
thể sưu tầm, chế tạo thành cơng, đảm bảo tính thẩm mỹ, chính xác về mặt khoa học, hiệu quả
về mặt giáo dục. Qua đó cũng góp phần làm giảm áp lực ngân sách để trang bị những thiết bị
thí nghiệm đắt tiền.

12

skkn


Năng lực thực nghiệm có vai trị rất quan trọng trong việc hình thành và phát triển nhân
cách của HS. Ngoài việc củng cố, bổ sung vào hệ thống tri thức, kỹ năng, thái độ được HS
lĩnh hội thông qua học ở trên lớp, còn tạo điều kiện cho HS vận dụng những điều đã học vào
thực tiễn cuộc sống, rèn luyện các phẩm chất, nhân cách và học hỏi thêm nhiều tri thức ngoài
sách vở, luyện tập được nhiều kỹ năng, thói quen cần thiết cho cuộc sống. Quá trình tham gia
chế tạo dụng cụ thí nghiệm làm tăng hứng thú đối với mơn học vật lí nói chung và phần cơ
học vật lí lớp 11 nói riêng, làm cho mơn học vẫn được xem là khơ khan đó trở nên hấp dẫn

hơn, ý nghĩa hơn và thiết thực hơn. Đó thực sự là những hiệu quả vơ cùng to lớn mà khơng
thể tính bằng tiền.
2. Hiệu quả xã hội
a. Đối học sinh: Dễ tiếp thu bài và hiểu bài nhanh hơn, gây hứng thú học tập cho học sinh.
Qua đó học sinh thêm yêu thích môn học, thích tìm hiểu, khám phá kiến thức khoa học một
cách tự nhiên và tự giác. Khi học sinh được học với thiết bị thí nghiệm, được quan sát hiện
tượng thực tế thì kiến thức nhớ lâu hơn.
b. Đối giáo viên: Qua q trình theo dõi, tơi nhận thấy các thầy cơ giáo sử dụng bộ thí
nghiệm để phục phục bài giảng của mình một cách chủ động. Điều đó chứng tỏ sự cần thiết
cũng như hiệu quả của bộ thí nghiệm mang lại. Giúp tiết kiệm công sức mô tả, thời gian trình
bày, tránh hiện tượng dạy chay, góp phần đổi mới phương pháp dạy học.
c. Đối với phụ huynh và xã hội: Tạo được tâm lí tự tin cho phụ huynh và học sinh trước mỗi
kì thi quan trọng. Gây dựng được dư luận tốt đẹp trong lòng nhân dân trong công cuộc đổi
mới phương pháp dạy học hiện nay. Góp phần đưa nhà trường là địa chỉ giáo dục tin cậy nhất
của địa phương.
IV. ĐIỀU KIỆN VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
Sáng kiến được áp dụng ở tất các các trường THPT và cũng áp dụng được cho mọi đối
tượng học sinh có thể theo quy mơ lớp học, khối học hoặc tồn trường. Thậm chí sáng kiến
cịn là mơ hình gợi mở cho GV để tổ chức dạy học phát triển năng lực thực nghiệm cho HS
các khối lớp thiết kế, chế tạo các sản phẩm nội dung khác như cơ học, quang học, nhiệt
học… Nó cịn là mơ hình chung áp dụng cho các mơn học thực nghiệm khác như hóa học,
sinh học, cơng nghệ…
Hiện nay hầu hết các trường THPT đều phân lớp theo năng lực của học sinh, ở các lớp khá,
có thể áp dụng ln sáng kiến, cịn với các lớp học sinh trung bình giáo viên có thể linh động
giảm bớt mức độ khó của một số yêu cầu trong các hoạt động, các em vẫn có thể tiếp cận và
đạt được các mục tiêu như mong muốn.
Sáng kiến cịn có thể mở rộng tổ chức trên quy mơ tồn trường hoặc thành chun đề hoạt
động cho học sinh, tham gia vào hoạt động học sinh vẫn đảm bảo được lượng kiến thức, kĩ
13

skkn


năng và đáp ứng được yêu cầu về hình thức kiểm tra đánh giá hiện nay. Bên cạnh đó sáng
kiến đảm bảo yêu cầu phát triển đầy đủ năng lực, kĩ năng cần thiết cho cuộc sống, giáo dục
lòng say mê khoa học và có thể nó sẽ là tiền đề cho các em lựa chọn nghiên cứu khoa học cho
tương lai. Đặc biệt trong năm tới tôi dự kiến sẽ mở rộng sáng kiến trong quy mơ tịan trường
để các em học sinh khối 11, 12 có thể chuẩn bị cho mình một lượng kiến thức vững vàng
trong kì thi THPT Quốc gia nhất là với yêu cầu đề thi của bộ đang tiến tới nội dung thi toàn
cấp hiện nay.
Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật và hoàn toàn chịu
trách nhiệm trước pháp luật.
 XÁC NHẬN CỦA LÃNH ĐẠO
ĐƠN VỊ CƠ SỞ

Kim Sơn, ngày 5 tháng 6 năm 2020
Nhóm tác giả
1. VŨ ĐẮC TOÀN

2. NGUYỄN NGỌC DƯ

3.TRẦN THỊ THANH

4. HOÀNG VĂN PHƯƠNG

5. ĐINH THỨ CƠ

14

skkn

PHỤ LỤC 1: TĨNH ĐIỆN KẾ
1. Đặc tính kỹ thuật
- Thiết bị tĩnh điện kế đã được trang bị cho các trường phổ thông, tuy nhiên gặp phải vấn đề
sau: Các tĩnh điện kế này chỉ giúp phát hiện được một vật có bị nhiễm điện hay khơng, mà
chưa nhận biết được vật đó nhiễm điện âm hay nhiễm điện dương.
- Bộ tĩnh điện kế mới ứng dụng kỹ thuật điện tử để nhận biết một vật nhiễm điện hay khơng,
đồng thời cũng phân biệt được vật đó nhiễm điện âm hay nhiễm điện dương.
2. Nguyên lý hoạt động
- Dựa trên đặc tính dẫn điện của tranzitor trường: Lớp chuyển tiếp P-N dẫn điện hay cách điện
phụ thuộc vào điện trường đặt vào nó. Từ đó sử dụng như một cơng tắc đóng ngắt mạch điện
để điều khiển bóng đèn LED báo hiệu một vật bị nhiễm điện tích hay khơng. Tranzitor lưỡng
cực NPN và PNP có tính cảm ứng khác nhau đối với điện tích dương và điện tích âm; do đó
sử dụng hai loại tranzitor NPN và PNP để nhận biết hai loại điện tích âm và dương.

Sơ đồ nguyên lý tĩnh điện kế
3. Chế tạo
- Vật liệu:
+ 2 viên pin tiểu 1,5V
+ 2 điện trở 100Ω
+ 2 công tắc nút nhấn thường mở
+ 1 tranzitor trường FDS8958A
15

skkn


+ 1 bóng led màu xanh, 1 bóng led màu đỏ
+ Dây dẫn, keo nến, hộp chứa linh kiện

Các linh kiện và dụng cụ cần chuẩn bị

Hàn chân các linh kiện

16

skkn


Sau khi kết nối các linh kiện

Sản phẩm hoàn thiện

17

skkn


PHỤ LỤC 2: MÁY PHÁT TĨNH ĐIỆN VAN DE GRAAFF
1. Cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo
1. Quả cầu kim loại tích điện dương
2. Chổi kim loại trên
3. Con lăn trên bằng thủy tinh
4. Dây đai cao su nhiễm điện dương
5. Dây đai cao su nhiễm điện âm
6. Con lăn dưới bằng nhựa toflon
7. Chổi kim loại dưới

8. Quả cầu kim loại tích điện âm
9. Tia lửa điện giữa hai quả cầu
2. Nguyên lý hoạt động
Môtơ làm quay con lăn 6 theo chiều kim đồng hồ, nhờ hiệu ứng điện ma sát, chổi kim
loại 7 làm quả cầu 8 tích điện âm, cịn phần dây dây cao su 4 tích điện dương. Chổi kim loại 2
tích điện và làm quả cầu kim loại 1 tích điện dương.
Như vậy, khi dây cao su quay trên các con lăn, đã hình thành hai nửa nhiễm điện trái dấu
nhau. Điện tích được các chổi kim loại thu gom và chứa tại hai quả cầu kim loại.

18

skkn


Hình ảnh sản phẩm

PHỤ LỤC 3: TỤ CAO ÁP
Tụ cao áp mới trên thị trường có giá thành rất đắt, đồng thời thông số không phù hợp cho
việc chế tạo dụng cụ. Chúng tôi sử dụng các nguyên vật liệu có sẵn, rẻ tiền gồm giấy bạc bọc
thức ăn dùng làm điện cực, lớp điện môi được làm từ giấy bóng kính ảnh. Qua thử nghiệm đã
chế tạo thành cơng các tụ cao áp có thơng số điện áp định mức, điện dung phù hợp với nhu
cầu thực tiễn.

Giấy bạc làm điện cực

Giấy cách điện làm điện môi

19

skkn

Ghép các điện cực và điện môi của tụ điện

Làm các điện cực

Tạo độ phẳng cho các điện cực

20

skkn


Cuộn lại để giảm kích thước cho tụ điện

Tụ điện cao áp hoàn chỉnh

21

skkn


PHỤ LỤC 4: CUỘN DÂY TESLA
1. Cấu tạo
Một cuộn Tesla bao gồm 2 phần: một cuộn sơ cấp và một cuộn thứ cấp, mỗi dây đều có tụ
điện riêng (tụ điện lưu trữ năng lượng điện giống như pin). Hai cuộn dây và các tụ điện được
nối với nhau bằng một khe đánh lửa là khoảng cách khơng khí giữa hai điện cực để tạo ra tia
lửa điện. Về cơ bản, cuộn dây Tesla là hai mạch điện hở kết nối với một khe đánh lửa. Cuộn
Tesla cần một nguồn điện cao áp. Nguồn điện thông thường đi qua một biến áp có thể sản
xuất ra dịng điện với cường độ cần thiết (ít nhất là hàng ngàn vơn). Trong trường hợp này,

máy biến áp có thể chuyển đổi điện áp thấp của mạch điện chính thành điện áp cao.
Quả cầu
kim loại

Tiếp điểm
đánh lửa
Tụ
cao
áp

Cuộn
sơ
cấp

Cuộn
thứ
ấp

Nối đất

Khối tạo cao áp

Sơ đồ nguyên lý của cuộn dây Tesla
2. Nguyên lý hoạt động
Nguồn điện được nối với cuộn sơ cấp. Tụ điện của cuộn dây sơ cấp hoạt động như một
miếng bọt biển thấm hút các điện tích. Cuộn dây sơ cấp phải có khả năng chịu đựng điện tích
rất lớn và nhiều sóng điện. Vì thế cuộn dây này thường được làm bằng đồng. Cuối cùng, tụ
điện tích tụ được nhiều điện tích đến nỗi nó phá vỡ mức kháng cự khơng khí trong khe đánh
lửa. Sau đó, tương tự như việc ép một miếng bọt biển ướt, dòng điện đi ra khỏi tụ điện xuống
cuộn dây sơ cấp và tạo ra từ trường.

Một khối năng lượng lớn khiến từ trường sụt nhanh chóng, tạo ra một dịng điện trong cuộn
thứ cấp. Điện áp nén qua khơng khí giữa hai cuộn dây tạo ra tia lửa ở khe đánh lửa. Năng
lượng bao phủ giữa hai cuộn dây, tích tụ trong các cuộn dây thứ cấp và tụ điện. Cuối cùng,
điện tích trong tụ điện thứ cấp lên cao đến mức nó đã thốt ra dưới dạng hồ quang điện. Điện
áp tần số cao có thể thắp sáng các bóng đèn huỳnh quang cách xa vài bước chân mà không
cần dây điện kết nối.
Nguyên tắc cơ bản đằng sau cuộn dây Tesla chính là hiện tượng cộng hưởng. Cộng hưởng
sẽ xảy ra khi cuộn dây sơ cấp bắn dòng điện vào cuộn dây thứ cấp đúng thời điểm để tối đa
hóa năng lượng chuyển vào các cuộn dây thứ cấp.
3. Chế tạo
3.1. Nguồn cao áp
22

skkn


Để có nguồn điện cao áp cung cấp đủ điện áp tạo ra hồ quang điện giữa hai quả cầu sắt với
cơng suất phù hợp cho việc làm thí nghiệm, đồng thời đảm bảo mức độ an toàn cho học sinh,
chúng tôi sử dụng cuộn flyback cũ của TV, kèm theo bộ điều khiển (drive) sử dụng điện 1
chiều 12V của bình Acquy.

Cuộn flyback và drive tạo nguồn cao áp
3.2. Cuộn sơ cấp và thứ cấp
- Cuộn sơ cấp: Cần tiết diện lớn, số vịng ít nên chúng tơi sử dụng loại ống đồng bán sẵn
trên thị trường, được uốn thành 8 - 12 vòng tròn đồng tâm.
- Cuộn thứ cấp: Gồm dây đồng cách điện đường kính D = 1mm, quấn sát nhau trên ống
nhựa PVC đường kính D = 20cm, dài 90cm. Hai đầu dây để hở phía trên và phía dưới của ống
dây.

23

skkn


Cuộn sơ cấp

Cuộn thứ cấp

3.3. Quả cầu tích điện và tiếp điểm đánh lửa
- Chất liệu: Làm từ inox, đường kính 2m - 20cm

3.4. Lắp ráp và bố trí thí nghiệm
- Khi sử dụng, cần đảm bảo khoảng cách an tồn, tránh bị xung điện giật có thể gây nguy
hiểm.
- Cần nối đất đầu dây phía dưới của cuộn thứ cấp để tăng hiệu suất hoạt động của thiết bị.

24

skkn


Cuộn dây Tesla hồn chỉnh
PHỤ LỤC 7: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CỦA CÁC NHÓM
1. Sự nhiễm điện của các vật, hai loại điện tích
- Nếu sử dụng tĩnh điện kế, chỉ phát hiện một vật bị nhiễm điện hay không, không thể phân
biệt được một vật bị nhiễm điện âm hay nhiễm điện dương.
- Sử dụng tĩnh điện kế trong bộ thí nghiệm mới có thể sử để nhận biết từng loại điện tích. Cọ
xát thanh thủy tinh với len, ta đã biết thanh thủy tinh nhiễm điện tích dương, đưa tĩnh điện kế
lại gần thanh thủy tinh, đèn màu đỏ sáng lên ứng với vật nhiễm điện tích dương. Đưa tĩnh
điện kế lại gần mảnh dạ, đèn màu xanh sáng lên ứng với nhiễm điện tích âm.

- Thí nghiệm với máy phát tĩnh điện Vandergraaff: Khi máy hoạt động, quả cầu nhiễm điện
dương, phần nối đất nhiễm điện âm. Có thể dùng tĩnh điện kế để thử lại kết quả này.

25

skkn