Sáng kiến kinh nghiệm: hướng dẫn thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm phần từ trường dạy học vật lý thpt

Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Vật lí học là môn khoa học thực nghiệm nên một trong những khâu quan
trọng của quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vật lí là phải tăng cường các
hoạt động thực nghiệm của học sinh trong quá trình học tập. Vì vậy, việc đưa thí
nghiệm vào dạy học để học sinh tiếp cận với con đường nghiên cứu khoa học và
hiểu sâu sắc các kiến thức Vật lí là hết sức cần thiết và có ý nghĩa vô cùng to
lớn. Bởi thông qua thí nghiệm, học sinh sẽ được rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, giáo
dục tổng hợp, hình thành tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể.
Trong chương trình vật lí phổ thông, chương từ trường được đưa vào
giảng dạy ở lớp 11. Tuy nhiên, các thí nghiệm ở chương này chỉ được trang bị ở
mức độ tối thiếu, còn rất nhiều ứng dụng khác mà sách giáo khoa không đưa vào
hoặc đưa vào chỉ ở mức độ thông báo. Việc dạy học theo phương pháp truyền
thống làm cho học sinh chưa hiểu được con đường thành kiến thức một cách
đúng đắn, chính điều này làm cho việc hiểu kiến thức của học sinh chưa sâu sắc
và thiếu bền vững.
Chính vì những lý do trên, với mong muốn góp phần vào việc đổi mới,
nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học môn Vật lí ở trường phổ thông, tôi
chọn đề tài: “Hướng dẫn thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm dùng để dạy học
phần từ trường trong chương trình vật lí phổ thông”.
1.2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu để hướng dẫn thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm dùng để
dạy học chương từ trường trong chương trình vật lí phổ thông. Qua đó, giúp giáo
viên chủ động đưa thí nghiệm vào giảng dạy để nâng cao chất lượng dạy học.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
- Một số dụng cụ thí nghiệm dùng để dạy học trong chương từ trường.
1.4. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết.
- Phương pháp thực hành thí nghiệm.
1


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Là cơ sở khoa học để định hướng việc đưa thí nghiệm vào giảng dạy
trong chương trình vật lí mạnh mẽ và hiệu quả hơn.
- Giúp giáo viên có một nguồn tài liệu tham khảo về cách thiết kế, chế tạo
thí nghiệm dùng để dạy học vật lí trong chương từ trường.

2


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

PHẦN 2: NỘI DUNG
2.1. Đánh giá tình trạng thiết bị thí nghiệm chương từ trường
- Hiện nay, các trường trung học phổ thông đều được trang bị các dụng cụ
thí nghiệm tối thiểu cho việc dạy học chương này, gồm có bộ thí nghiệm về xác
định lực từ, bộ thí nghiệm xác định thành phần nằm ngang của trái đất (la bàn
tang) và một số dụng cụ thí nghiệm khác. Nhìn chung, các dụng cụ thí nghiệm
phục vụ cho việc dạy học chương này còn rất thiếu. Ngoài hai bộ thí nghiệm
trên thì các trường cũng chỉ có một số thanh nam châm thẳng, chữ U và kim

nam châm, các mạt sắt.
- Nhiều thí nghiệm quan trọng như: thí nghiệm tương tác giữa hai dòng
điện thẳng song song cùng chiều và ngược chiều, tương tác giữa nam châm và
dòng điện, máy phát điện một chiều... thì hầu hết các trường đều không được
trang bị.
- Từ việc phân tích, đánh giá tình trạng thiết bị thí nghiệm trên, tôi nhận
thấy rằng, để giảng dạy chương này tốt hơn, hấp dẫn và đạt hiệu quả hơn thì
chúng ta cần thiết kế, chế tạo thêm một số dụng cụ thí nghiệm biểu diễn khác
như thí nghiệm tác dụng của nam châm lên dòng điện, thí nghiệm tương tác giữa
hai dòng điện thẳng...Chính vì vậy, tôi đề xuất phương án để thiết kế, chế tạo
một số dụng cụ thí nghiệm từ những vật liệu đơn giản, rẻ tiền, dễ tìm trong đời
sống nhằm giảng dạy hiệu quả hơn.
2.2. Hướng dẫn thiết kế, chế tạo một số dụng cụ thí nghiệm chương từ
trường
2.2.1. Thí nghiệm tác dụng dòng điện lên kim nam châm
- Mục đích thí nghiệm:
Kiểm nghiệm sự tác dụng của dòng điện lên kim nam châm.
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Bước 1: Cắt bỏ phần đáy của chai nhựa 1,5l và lấy phần còn lại của chai.
Dùng khoan để khoan hai lỗ trên đường kính của chai, hai lỗ này cách mép chỗ
cắt đi khoảng 1cm.

3


Sáng kiến kinh nghiệm

Bước 2:

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

Luồn sợi dây đồng

khoảng 50cm vào hai lỗ trên, bẻ phần hai
bên sợi dây đồng dọc theo thân chai và
dùng băng dính cố định lại. Hai đầu sợi
dây được nối với hai dây dẫn qua máy
biến thế (cắm vào nguồn một chiều).
Bước 3: Cắt hai miếng xốp thành
hình chữ V và đặt chai nhựa lên hai khối

Hình 1: Thí nghiệm dòng điện
xốp này theo hướng Bắc - Nam, đảm bảo tác dụng lên kim nam châm
chai ở vị trí nằm ngang cố định. Đặt kim nam châm nằm song song phía dưới
dây dẫn sao cho cách dây khoảng 1cm.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:
Bật công tắc của biến thế nguồn DC, quan sát thí nghiệm ta thấy kim nam
châm bị lệch khỏi vị trí ban đầu. Nếu tăng cường độ dòng điện lên thì góc lệch
của kim nam châm càng lớn. Nếu đổi chiều dòng điện thì kim sẽ lệch theo chiều
ngược lại. Vậy, dòng điện qua dây dẫn đã tác dụng lực lên kim nam châm làm
kim nam châm bị lệch khỏi vị trí ban đầu.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
Khi cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì xung quanh dây dẫn sẽ có một từ
trường. Từ trường của dòng điện xung quanh dây dẫn đã tác dụng lên kim nam
châm, lực tương tác từ này đã làm kim nam châm bị lệch đi khỏi vị trí ban đầu.
Kim nam châm sẽ định hướng theo hướng của từ trường tổng hợp giữa từ trường
của dòng điện và từ trường trái đất. Khi dòng điện càng lớn thì lực tương tác từ
lớn nên góc lệch càng lớn. Nếu đổi chiều dòng điện thì chiều từ trường dòng
điện cũng thay đổi, dẫn đến hướng lực tác dụng lên nam châm cũng thay đổi
theo, điều này làm cho kim nam châm sẽ quay theo chiều ngược lại.

- Lưu ý:
Do dây dẫn có điện trở nhỏ nên trong quá trình làm thí nghiệm không nên
để dòng điện qua dây trong thời gian dài.
2.2.2. Thí nghiệm tác dụng của nam châm lên dòng điện
4


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

- Mục đích thí nghiệm:
Kiểm nghiệm sự tác dụng của nam châm lên dòng điện.
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Bước 1: Đục một lỗ trên nắp chai
nhựa và luồn qua nó đoạn dây đồng dài
10cm. Đoạn dây đồng phía trong nắp chai
nhựa bẻ lại thành vòng tròn nhỏ, đầu còn
lại nối với dây dẫn qua biến thế nguồn. Lấy
một đoạn dây đồng dài khoảng 20cm, một
đầu để tự do đầu còn lại móc vào vòng tròn
trên và cũng uốn thành vòng tròn để nó có
thể chuyển động tự do trên vòng tròn thứ
nhất.

Hình 2: Thí nghiệm nam châm
tác dụng lên dòng điện trong
dung dịch CuSO4

Bước 2: Trên chai nhựa này, đục một

lỗ cách đáy chai nhựa khoảng 7cm. Luồn một đoạn dây đồng vào bên trong lỗ
này dài khoảng 5cm, sau đó bẻ cong phần dây còn nằm ngoài chai và nối nó với
dây dẫn qua máy biến thế.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:
Cho 250ml dung dịch

CuSO4

vào chai nhựa sao cho nó ngập hai đoạn dây

đồng trên. Bật công tắc nguồn điện và cho dòng điện qua dây dẫn, quan sát
thấy: nếu không đưa nam châm lại gần dây dẫn thì dây dẫn vẫn nằm yên, còn
nếu cho nam châm chuyển động lại gần hoặc đưa ra xa dòng điện thì thấy dây
dẫn cũng chuyển động bên trong dung dịch. Vậy, nam châm đã tác dụng lực lên
dòng điện làm cho dây dẫn chuyển động qua lại bên trong chai nhựa.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
Khi đóng mạch điện thì có một dòng điện chạy qua sợi dây đồng, dòng
điện này đặt trong từ trường của nam châm (khi đưa nam châm lại gần dây dẫn).
Chính vì vậy, dòng điện sẽ chịu tác dụng của lực từ làm cho dây dẫn chuyển
động qua lại (một đầu sợi dây đồng để tự do).
- Lưu ý:
5


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

- Có thể thay nam châm loa bằng thanh nam châm thẳng.
- Từ trường nam châm phải mạnh mới có thể làm dây dẫn chuyển động.

2.2.3. Thí nghiệm tạo từ phổ trong không gian của thanh nam châm thẳng
- Mục đích thí nghiệm:
Minh họa hình ảnh từ phổ của thanh nam châm thẳng trong không gian
ba chiều.
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Bước 1: Cho 1g mạt sắt vào trong chai
nhựa, sau đó cho 0,5l dầu ăn vào trong chai
(không đổ dầu ăn đầy chai nhựa mà chiếm
khoảng 80% thể tích của chai).
Bước 2: Lồng thanh nam châm vào
trong ống nhựa và đưa ống nhựa vào trong
chai. Ở đầu trên của ống nhựa dùng cây kim
xỏ qua đường kính ống nhựa để giữ cho ống
nhựa ở vị trí thẳng đứng cách đáy chai Hình 3: Hình ảnh từ phổ
trong không gian
khoảng 5 cm.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:
Lắc nhẹ chai nhựa để cho các mạt sắt chuyển động bên trong chai. Quan
sát các mạt sắt thấy chúng sắp xếp thành những đường cong bên trong chai. Ở
hai đầu thanh nam châm các mạt sắt định xứ là nhiều nhất, còn ở giữa thanh nam
châm là ít nhất. Sự sắp xếp của các hạt mạt sắt như trên gọi là hình ảnh từ phổ
của thanh nam châm thẳng trong không gian.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
Khi các hạt mạt sắt đặt trong từ trường thì dưới tác dụng của từ trường
các mạt sắt bị từ hóa và chúng biến thành những nam châm nhỏ. Các nam châm
này sẽ định hướng dọc theo các đường sức từ của thanh nam châm. Sự sắp xếp
của các mạt sắt cho ta biết hình ảnh đường sức từ của thanh nam châm. Hình
ảnh đó gọi là từ phổ.
- Lưu ý:
6

Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

+ Có thể thay dầu ăn bằng glycerin.
+ Nếu không có thanh nam châm ta có thể dùng các viên nam châm, rồi
ghép lại với nhau.
2.2.4. Thí nghiệm tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song
- Mục đích thí nghiệm:
Kiểm nghiệm sự tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song với tính
chất: hai dòng điện thẳng song song cùng chiều thì hút nhau, hai dòng điện
thẳng song song ngược chiều thì đẩy nhau.
 Phương án 1: Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song được tạo ra
từ hai nguồn điện
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Bước 1: Dùng dùi sắt có đường kính
1mm đã nung đỏ để dùi vào mỗi chai nhựa 4
lỗ, 2 lỗ ở gần miệng chai và 2 lỗ ở gần đáy
chai sao cho khoảng cách giữa chúng khoảng
20cm và đường nối 2 lỗ vuông góc với chai.
Đổ hạt ngô vào bên trong chai để chai luôn ở
vị trí thẳng đứng.
Bước 2: Cắt dây điện từ thành 4 đoạn,
mỗi đoạn dài khoảng 30cm, cạo bỏ lớp cách Hình 4: Thí nghiệm tương tác
giữa hai dòng điện thẳng song
điện ở đầu mỗi đoạn, tiếp tục tạo 2 đoạn dây
song (phương án 1)
điện nhỏ dài khoảng 30cm. Sau đó, ta nối 6 đoạn dây trên thành 2 dây dẫn theo

thứ tự: dây điện từ - dây điện – dây điện từ.
Bước 3: Luồn 2 dây dẫn trên vào 4 lỗ của mỗi chai nhựa.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:
+ Sau khi luồn hai dây dẫn vào hai chai nhựa, ta sẽ điều chỉnh dây dẫn để
tạo ra một đoạn dây dẫn dài 30cm song song với trục chai nhựa và cách trục của
chai khoảng 7cm. Hai đầu của dây được nối với máy biến thế, ta cũng làm tương
tự đối với chai nhựa còn lại.

7


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

+ Đặt hai chai nhựa trong mặt phẳng thẳng đứng sao cho hai đoạn dây dẫn
song song cách nhau 1cm và hai đoạn dây này cùng đồng phẳng.
+ Bật công tắc nguồn của hai máy biến thế và cho dòng điện vào dây dẫn, ta
có thể điều chỉnh cách cho chiều dòng điện chạy vào dây dẫn và độ lớn dòng
điện mà hai dây dẫn có thể hút nhau hoặc đẩy nhau. Nếu cho chiều dòng điện
chạy từ trên xuống thì thấy hai dòng điện hút nhau, nếu đổi một trong hai chiều
dòng điện thì hai dòng điện đẩy nhau.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
Khi đặt 2 dây dẫn song song nhau rồi
cho dòng điện chạy qua thì mỗi dây dẫn sẽ

ur
F1

tạo ra một từ trường có như hình bên. Dòng

điện này đặt trong từ trường của dòng kiện
kia nên hai dòng điện tương tác với nhau.
Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định lực từ

Hình 5: Minh họa TN sự
tác dụng lên mỗi dòng điện, thấy rằng khi hai tương tác giữa hai dòng điện
thẳng
dòng điện cùng chiều thì lực từ tác dụng lên hai dòng điện sẽ hướng vào nhau
hay hai dòng điện cùng chiều thì hút nhau. Còn khi hai dòng điện ngược chiều
thì lực từ tác dụng lên mỗi dòng điện hướng ra xa nhau hay hai thì hút nhau.
 Phương án 2: Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song được tạo ra
từ một nguồn điện
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Cách chế tạo DCTN ở phương án
này cũng tương tự như cách chế tạo
DCTN ở phương án 1. Tuy nhiên, Ở
phương án này, vì ta chỉ sử dụng một
nguồn điện nên ta phải nối hai đầu tự do
của dây dẫn ở mỗi chai lại với nhau, sau
đó ta nối với nguồn điện.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí
Hình 6: Thí nghiệm tương tác giữa
8


Sáng kiến kinh nghiệm

nghiệm:

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

hai dòng điện thẳng song song
+ Khi cho dòng điện vào hai dây dẫn thì tùy theo cách nối mà hai dòng

điện có thể hút nhau hoặc đẩy nhau
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
Cách giải thích thí nghiệm ở phương án này cũng tương tự như trong
phương án 1 đã nêu trên.
 Phương án 3: Tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song trong mặt
phẳng nằm ngang
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Trong phương án này, ta cũng chỉ sử
dụng một nguồn điện. Ở đây ta sử dụng
một dây dẫn dài khoảng 1m. Vì vậy, cách
nối để tạo thành một dây dẫn theo thứ tự:
dây điện từ - dây diện – dây điện từ - dây
điện – dây điện từ và phải bố trí sao cho
hai đoạn dây diện phải nằm song song cách
Hình7: Thí nghiệm tương tác
giữa hai dòng điện thẳng song
- Tiến hành TN và kết quả thí nghiệm:
song (phương án 3)
+ Nối hai đầu của dây dẫn trên vào nguồn điện và cho dòng điện tăng dần

nhau 1cm trong mặt phẳng nằm ngang.

lên thì ta thấy hai dòng điện đẩy nhau.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
Cách giải thích thí nghiệm ở phương án này cũng tương tự như trong
phương án 1 đã nêu trên.

- Lưu ý:
+ Do đoạn dây dẫn được chọn làm thí nghiệm ngắn nên điện trở dây rất
nhỏ. Vì vậy, trước khi thực hiện thí nghiệm cần xác định điện trở của dây trước
để đảm bảo dòng điện không làm cháy cầu chì của máy biến thế.
+ Vì thí nghiệm này rất khó quan sát do lực tương tác giữa hai dây dẫn
quá nhỏ (công thức lực tương tác F = 2.10−7

9

I1.I 2
l ). Vì vậy, khi cường độ dòng
r


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

điện qua dây nhỏ thì hiện tượng hầu như không xảy ra nên trong quá trình làm
thí nghiệm ta cần phải tăng cường độ dòng điện lên và chính điều này dễ làm
cháy cầu chì máy biến thế. Để hạn chế điều này ta cần mắc thêm ampe kế để
theo dõi độ lớn dòng điện qua máy biến thế.
+ Việc giữ để chai nhựa luôn ở vị trí thẳng đứng có nhiều cách, có thể cố
định vị trí chai, hoặc cho đất hoặc cát biển vào bên trong chai. Trong các thí
nghiệm này, tôi dùng hạt ngô là vì nó sạch và không bị rơi ra ngoài qua các lỗ
luồn dây dẫn.
+ Việc chọn loại dây dẫn để làm thí nghiệm là cực kỳ quan trọng, quyết
định nhất trong thí nghiệm này. Bởi nếu chọn dây không phù hợp thì hiện tượng
không xảy ra. Vì vậy, nên chọn hai loại dây dẫn sao cho đoạn dây được chọn để
quan sát hiện tượng xảy ra phải mảnh và nhẹ (chọn loại dây điện không vỏ ở

trong các ruột dây điện) còn đoạn còn lại thì có thể dùng dây điện từ loại
Φ 0,5mm .

+ Khi thao tác với dòng điện lớn thì ta phải thao tác rất nhanh chóng để
giảm thiểu cháy cầu chì của máy biến thế.
2.2.5. Thiết kế, chế tạo mạch chuông điện
- Mục đích thí nghiệm:
Chỉ ra ứng dụng của nam châm điện trong việc chế tạo mạch chuông điện
trong đời sống và kỹ thuật.
 Phương án 1: Mạch được thiết kế trên bảng gỗ
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Bước 1: Cố định dải sắt lên khối gỗ có
kích thước 3cm x 1cm x 2cm bằng ốc vít. Sau
đó, cố định khối gỗ này lên bảng gỗ nhờ keo
dính sao cho khối gỗ này lệch

300 so

với

phương nằm ngang trong mặt phẳng khối gỗ.
Bước 2: Khoan một lỗ nhỏ chính giữa
trên khối gỗ thứ hai và luồn qua lỗ này là một
ốc vít sao cho phần nhô ra khoảng 1,5cm và
10


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

tiếp xúc với dải kim loại bằng sắt. Sau đó, đặt

Hình 8: Thí nghiệm mạch
chuông điện (phương án 1)

nó song song với khối gỗ thứ nhất, cách khối gỗ thứ nhất khoảng 1cm và cố định
nó trên bảng gỗ bằng keo dính. Trên ốc vít này ta nối một đoạn dây dẫn dài
10cm.
Bước 3: Tương tự, khoan một lỗ nhỏ trên khối gỗ thứ ba và luồn qua nó
là một ốc vít, để phần nhô ra khoảng 2cm. Sau đó, dùng dây điện từ quấn nhiều
vòng trên phần nhô ra của ốc vít này để làm nam châm điện. Làm sạch lớp cách
điện ở hai đầu dây, một đầu để tự do, đầu còn lại nối với ốc vít của bảng gỗ thứ
nhất. Cố định khối gỗ này trên bảng gỗ bằng keo dính sao cho nó cách khối thứ
nhất khoảng 5cm và lệch

300 so

với khối gỗ thứ nhất.

Bước 4: Đặt vỏ lon lên bảng gỗ, cách khối gỗ thứ ba khoảng 3cm, uốn
cong dải kim loại sao cho nó cách 1cm so với đáy của vỏ lon.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:
Dùng hai dây dẫn kẹp cá sấu, một dây nối với dây dẫn trên ốc vít thứ hai,
một dây nối với đầu tự do của nam châm điện, tất cả nối với nguồn điện một
chiều. Bật công tắc nguồn của máy biến thế và điều chỉnh độ lớn dòng điện,
quan sát thấy dải kim loại dao động qua lại và đập vào đáy vỏ lon làm phát ra
âm thanh, đó chính là nguyên lý làm việc của mạch chuông điện.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:

11


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

Khi bật công tắc nguồn điện lên thì trong
mạch xuất hiện một dòng điện, lúc đó cuộn dây
có lõi sắt là nam châm điện nên nó hút lá kim loại

Lá kim loại

về phía nam châm và đập vào vỏ lon làm phát ra
âm thanh. Đồng thời, khi đó mạch điện bị hở nên
nam châm không hút là kim loại nữa. Khi lá kim
loại trở về vị trí ban đầu thì mạch điện lại được

Vỏ lon

đóng kín, quá trình này diễn ra rất nhanh chóng

Hình 9: Sơ đồ mạch chuông
và cứ lặp đi lặp lại làm đầu gõ đập vào vỏ lon làm điện
chuông kêu liên tục.
 Phương án 2: Mạch được thiết kế nằm trên đáy vỏ lon
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Bước 1: Khoan 3 lỗ thẳng hàng
trên cùng một khối khối, phần giữa khối
gỗ ta đục một lỗ nhỏ vừa đủ để luồn vào

đó là một sợi dây kẽm. Sau đó uốn sợi
kẽm theo hình lưỡi câu.
Bước 2: Cố định dải kim loại bằng
một ốc vít trên lỗ khoan thứ nhất, trên ốc
vít này ta nối một đoạn dây dẫn dài
Hình 10: Thí nghiệm mạch
chuông điện (phương án 2)

khoảng 10cm.

Bước 3: Trên lỗ khoan thứ ba, luồn một ốc vít để phần nhô ra khoảng 3cm.
Quấn nhiều vòng lên phần này để làm nam châm điện, một đầu để tự do còn đầu
còn lại nối với sợi dây kẽm.
Bước 4: Cố định khối gỗ trên đáy vỏ lon bằng một ốc vít ở lỗ khoan
chính giữa. Sau đó, điều chỉnh sao cho dải kim loại vừa đủ tiếp xúc với sợi kẽm.
Cũng điều chỉnh sao cho dải kim loại này cách nam châm điện khoảng 2mm và
phần đầu của nó thì uốn lại cách đáy vỏ lon khoảng 1cm.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:

12


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

Dùng hai dây dẫn kẹp cá sấu, một dây nối với dây dẫn trên ốc vít ở lỗ
khoan thứ nhất, một dây nối với đầu tự do của nam châm điện, tất cả nối với
nguồn điện một chiều. Bật công tắc nguồn của máy biến thế và điều chỉnh độ
lớn dòng điện, quan sát thấy dải kim loại dao động lên xuống và đập vào đáy vỏ

lon làm phát ra âm thanh.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
Cách giải thích nguyên lý làm việc của mạch chuông điện trong trường
hợp này cũng tương tự như cách giải thích nguyên lý làm việc của mạch chuông
điện ở phương án 1 đã nêu trên.
- Lưu ý:
+ Phải đặt nam châm điện đối diện với lá kim loại ở khoảng cách gần thì
nam châm mới hút được lá kim loại, đồng thời có thể tăng từ tính của nam châm
điện bằng cách quấn nhiều vòng lên lõi của nó.
+ Cách bố trí chỗ tiếp điểm cũng phải điều chỉnh sao cho không để lá kim
loại đè mạnh lên chỗ tiếp điểm mà vừa đủ tiếp xúc là được.
+ Không nên đặt nam châm điện ở gần chỗ tiếp điểm vì khi đó nó rất khó
hút lá kim loại.
+ Đầu gõ của lá kim loại điều chỉnh sao cho khi nó đập vào đáy vỏ lon thì
mạch điện phải hở.
+ Vì dây điện từ dùng làm nam châm điện có điện trở nhỏ. Do vậy trong
quá trình chuông hoạt động nam châm nóng lên rất nhanh, để giảm thiểu dây bị
cháy, ta không nên cho chuông hoạt động trong thời gian dài.
2.5.6. Thiết kế, chế tạo động cơ điện một chiều
- Mục đích thí nghiệm:
Minh họa nguyên tắc hoạt động của động cơ điện nhờ ứng dụng lực từ tác
dụng lên khung dây dẫn mang dòng điện.
 Phương án 1: Khung dây được quấn trên vỏ lon
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:

13


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

Bước 1: Dùng băng keo dính gắn chặt hai miệng vỏ lon lại. Sau đó đục
hai lỗ nhỏ đi qua đường kính chỗ nối hai vỏ lon và luồn vào đó là thanh kim loại
nhỏ, tiếp tục dùng băng keo quấn chặt thanh kim loại để nó cố định trên lon.
Bước 2: Dùng dây điện từ quấn xung
quanh 2 vỏ lon, sao cho các vòng dây khít
vào nhau. Hai đầu cuộn dây được làm sạch
để loại bỏ lớp cách điện.
Bước 3: Cắt hai mảnh kim loại hình
chữ nhật từ vỏ lon sữa bò, dùng keo dán 2
miếng kim loại này lên hộp nhựa sao cho 2
mảnh kim loại này không tiếp xúc nhau và Hình 11: Động cơ điện một
cách nhau khoảng 0,5cm. Đục hai lỗ trục đối chiều từ vỏ lo (phương án 1)
xứng của hộp nhựa và lồng hộp nhựa vào thanh kim loại, nối hai mảnh kim loại
với hai đầu dây dẫn.
Bước 4: Khoan hai lỗ

Φ1cm lên

hai thanh gỗ và cố định đầu còn lại vào gỗ

bằng keo hoặc đinh sao cho khoảng cách từ hai lỗ này đến khối gỗ khoảng
10cm.
Bước 5: Cắt hai dải kim loại từ lon sữa bò, mỗi dải dài dài 15cm và dùng
hai ốc vít gắn chặt hai dải kim loại này lên tấm gỗ. Mỗi ốc vít sẽ nối với một
đoạn dây đồng dài 30cm đã được loại bỏ lớp cách điện ở hai đầu.
Bước 6: Đặt thanh kim loại làm trục quay của động cơ vào 2 lỗ trên
thanh gỗ sao cho 2 mảnh kim loại trên hộp nhựa tiếp xúc với hai dải kim loại.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:

+ Đặt 2 viên nam châm loa lên khối gỗ sao cho khoảng cách từ phần trên
của viên nam châm đến phần dưới của đáy vỏ lon, khi vỏ lon ở vị trí thẳng đứng
là 1cm. Điều chỉnh hai dải kim loại trên khối gỗ sao cho hai dải kim loại này
luôn tiếp xúc với hai miếng kim loại gắn trên hộp nhựa (hai dải này không được
tiếp xúc trên cùng một miếng kim loại trên hộp nhựa).
+ Nối hai dây dẫn với nguồn điện một chiều và đầu còn lại nối với hai dây
dẫn trên hai ốc vít. Bật công tắc của máy biến thế và tăng dần dòng điện qua
14


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

cuộn dây quấn trên vỏ lon, vỏ lon sẽ quay tròn. Nếu nam châm có từ tính mạnh
thì vỏ lon sẽ quay nhanh hơn và ngược lại.
+ Nếu đổi chiều dòng điện hoặc đổi vị trí các mặt của nam châm loa thì
vỏ lon sẽ quay theo chiều ngược lại.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
+ Sự hoạt động của động cơ điện là kết

A

quả của lực từ tác dụng lên khung dây dẫn có
dòng điện, chính lực từ tác dụng lên hai cạnh
của khung dây dẫn tạo ra momen ngẫu lực từ
làm quay khung, cụ thể như sau:

IB

+ Khi cho dòng điện chạy qua khung
dây, momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung

I
Bộ góp điện gồm hai bán
khuyên và hai chổi quét

làm khung quay quanh trục AB. Bộ góp điện Hình 12: Sơ đồ hoạt động
động cơ điện một chiều
gồm hai bán khuyên và hai chổi quét làm cho
mỗi khi mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ, thì dòng điện trong
khung đổi chiều. Vì vậy khung dây quay liên tục. Tuy dòng điện trong khung
đổi chiều nhưng dòng điện từ nguồn đưa vào khung vẫn là dòng điện một chiều,
nên động cơ nói trên là động cơ điện một chiều.
 Phương án 2: khung dây được quấn trên chai nhựa
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:
Bước 1: Khoan hai lỗ có kich thước
Φ1cm đi

qua trục chai nhựa (một lỗ ở nắp và

một lỗ ở đáy chai nhựa).
Bước 2: Tạo ra hai khung dây kích
thước 12cm x 10cm, mỗi cuộn dây khoảng
60 vòng dây (hai khung dây này phải quấn
cùng một sợi dây dẫn). Sau đó đặt hai khung
Hình 13: Động cơ điện một
chiều (phương án 2)
định nó trên vỏ chai nhựa bằng băng dính. Ở đây, phải hết sức chú ý đặt hai
dây đối xứng nhau lên vỏ chai nhựa và cố

cuộn dây phải theo cùng một hướng theo chiều dòng điện chạy qua.
15


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

Bước 3: Cắt hai miếng kim loại hình chữ nhật từ lon sữa bò, dùng keo
dán cố định trên nắp chai nhựa (kích thước vừa bằng nắp chai nhựa). Nối hai
đầu dây dẫn của hai khung dây với hai miếng kim loại này (hai miếng kim loại
này phải không tiếp xúc nhau, cách nhau 0,5cm và và đặt đối xứng trên thân nắp
chai).
Bước 4: Đặt chai nhựa vào bên trong khối gỗ, sao cho hai lỗ trên chai
nhựa và hai lỗ trên thanh gỗ nằm trên một đường thẳng; lấy bulông luồn qua hai
lỗ trên để giữ chai nhựa ở vị trí nằm ngang. Điều chỉnh chai nhựa để hai miếng
kim loại trên nắp chai nhựa tiếp xúc với hai dải kim loại đã cố định trên khối gỗ.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:
+ Với phương án này cũng tương tự như phương án 1. Ở đây ta thay vỏ
lon bằng chai nhựa, điều chỉnh khoảng cách từ nam châm đến thành của chai
nhựa là 1cm.
+ Điều chỉnh lại sao cho dải kim loại luôn tiếp xúc với hai miếng kim loại
gắn trên nắp chai nhựa (hai dải này không được tiếp xúc trên cùng một miếng
kim loại trên nắp chai nhựa).
+ Nối hai dây dẫn với nguồn điện một chiều và đầu còn lại nối với hai dây
dẫn trên hai ốc vít. Bật công tắc của máy biến thế và tăng dần dòng điện qua hai
khung dây đặt trên thân chai nhựa, chai nhựa sẽ quay tròn. Nếu nam châm có từ
tính mạnh thì chai nhựa sẽ quay nhanh hơn và ngược lại. Cũng tương tự nếu
dòng điện qua các khung dây càng lớn thì chai nhựa cũng quay nhanh hơn.

+ Nếu đổi chiều dòng điện hoặc đổi vị trí các mặt của nam châm loa thì
chai nhựa cũng quay theo chiều ngược lại.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
+ Cách giải thích nguyên lý làm việc của động cơ điện ở phương án này
cũng tương tự như cách giải thích nguyên lý làm việc của động cơ điện ở
phương án 1 đã nêu trên.
 Phương án 3: Khung dây được gắn trên trục quay
- Chế tạo dụng cụ và bố trí thí nghiệm:

16


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

Bước 1: Cắt bỏ phần trên của chai nhựa
1.5 lít, giữ lại phần đáy chai nhựa cao khoảng
6cm.
Bước 2:

Cắt hai đoạn dây đồng dài

khoảng 8cm, một đầu uốn thành vòng tròn có
Φ 0, 4cm ,

một đầu uốn thành hình chữ V, phần

còn lại thẳng dài khoảng 5cm. Cố định 2 đoạn
dây đồng vào chai nhựa bằng băng dính sao

Hình 14: Động cơ điện một
cho: phần vòng tròn của hai đoạn dây đồng
chiều (phương án 3)
cách mép trên về phía trên của chai nhựa khoảng 0,5cm, hai đoạn dây đồng này
phải đối xứng qua trục chai nhựa.
Bước 3: Để tạo ra cuộn dây khoảng 30 vòng, quấn xung quanh cục pin
30 vòng dây điện từ, sau đó tháo cục pin ra. Dùng băng dính cố định các vòng
dây lại với nhau, hai đầu cuộn dây được loại bỏ lớp cách điện.
Bước 4: Để làm trục quay cho động cơ này ta lấy hai đoạn dây đồng có
Φ1mm ,

mỗi đoạn dài khoảng 4cm, sau đó nối hai đoạn này lại với nhau sao cho

chỗ nối này phải cách điện với nhau. Luồn sợi dây đồng này đi qua đường kính
của vòng dây sao cho các vòng dây nhận trục này là đối xứng.
Bước 5: Nối hai đầu cuộn dây với hai đầu trục quay của động cơ. Đặt trục
quay lên hai vòng tròn mà ta đã tạo ra ở phần trên.
- Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:
+ Đặt 2 cục nam nam loa vào trong chai nhựa, sao cho khoảng cách từ
phần trên nam châm đến mặt phảng nằm ngang của vòng dây khoảng 3cm.
+ Dùng hai kẹp cá sấu cắm vào hai phần hình chữ V của đoạn dây đồng
được gắn vào thân chai nhựa, hai đầu còn lại nối với nguồn điện một chiều, bật
công tắc nguồn của máy biến thế, quan sát thấy các vòng dây sẽ quay tròn.
+ Nếu nam châm có từ tính mạnh thì các vòng dây sẽ quay nhanh hơn và
ngược lại. Cũng tương tự, nếu dòng điện qua các vòng dây càng lớn thì các vòng
dây cũng quay nhanh hơn.

17

Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

+ Nếu đổi chiều dòng điện hoặc đổi vị trí các mặt của nam châm loa thì
các vòng dây quay cũng đổi chiều.
- Giải thích kết quả thí nghiệm:
+ Giả sử mặt trên của cục nam châm là cực
Bắc và lúc đầu dòng điện trong khung có chiều

M

từ M→N→P→Q. Trong khung dây sẽ xuất hiện
r

r

cặp ngẫu lực từ FMN , FPQ và chính momen ngẫu lực
từ này làm khung dây quay.

Q

ur
B ur

F MN

ur
B

ur
F PQ

N

P

N
S

+ Khi khung dây qua mặt phẳng trung hoà
(mặt phẳng khung dây nằm ngang), do quán tính
nên khung dây tiếp tục quay. Sau khi quay được

Hình 15: Giải thích nguyên
lý hoạt động động cơ điện
một chiều

một phần hai chu kỳ, dòng điện trong khung dây lại có chiều Q→P→N→M.
r

r

Trong khung xuất hiện cặp ngẫu lực từ FQP , FNM có momen ngẫu lực làm khung
dây tiếp tục quay.
+ Như vậy, khi dòng điện chạy qua khung dây, momen ngẫu lực tác dụng
lên khung làm khung dây quay, hai thanh đồng vừa là giá đỡ vừa làm bộ góp
điện làm dòng điện trong khung dây liên tục đổi chiều nhưng dòng điện từ
nguồn đưa vào khung dây vẫn là dòng điện một chiều nên gọi đây là động cơ

điện một chiều.
- Lưu ý:
 Phương án 1
+ Phải nối hai vỏ lon cho thật chặt và trục quay của động cơ gắn trên hai
vỏ lon phải đối xứng với hai lon.
+ Khi quấn dây điện từ lên vỏ lon ta phải quấn theo cùng một chiều nhất
định, đồng thời phải phân bố sao cho các vòng dây nằm cách đều nhau ở hai
phía của nhau trên hai lon.
+ Phải điều chỉnh sao cho hai dải kim loại luôn tiếp xúc với hai miếng
kim loại trên hộp nhựa, phải hết sức chú ý không để hai dải kim loại dùng làm

18


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

chổi quét tiếp xúc trên cùng một miếng kim loại trên hộp nhựa vì như thế sẽ làm
cháy cầu chì của máy biến thế và động cơ sẽ không hoạt động.
+ Trong quá trình chế tạo vì một lý do nào đó ta không quấn các vòng dây
đều nhau về hai phía hoặc trục quay của động cơ chưa thật sự đối xứng với hai
vỏ lon thì động cơ cũng rất khó làm việc. Để khắc phục điều này ta nên gắn
thêm một vật nặng trên vỏ lon, khi đó động cơ có thể hoạt động.
 Phương án 2
+ Để tạo ra được khung dây có kích thước phù hợp với chai nhựa ta có thể
dùng các miếng xốp có kích thước đã chọn để quấn, sau đó bỏ miếng xốp ra ta
sẽ được các khung dây phù hợp với thí nghiệm.
+ Phải khoan hai lỗ trên nắp chai nhựa và đáy chai nhựa thật tròn và đi
qua trục đối xứng của chai.

+ Phải đặt hai khung dây lên thân chai nhựa sao cho hai cạnh đối điện của
khung dây khi có dòng điện chạy qua phải theo cùng một chiều, nếu bố trí mà
hai cạnh này có dòng điện chạy ngược chiều thì động cơ không hoạt động.
+ Phải điều chỉnh sao cho hai dải kim loại luôn tiếp xúc với hai miếng
kim loại trên nắp chai nhựa, phải hết sức chú ý không để hai dải kim loại dùng
làm chổi quét tiếp xúc trên cùng một miếng kim loại trên nắp chai nhựa vì như
thế sẽ làm cháy cầu chì của máy biến thế và động cơ sẽ không hoạt động.
 Phương án 3
+ Chỗ nối hai thanh đồng dùng làm trục quay phải cách điện nhau.
+ Khi luồn thanh đồng qua vòng dây thì phải điều chỉnh sao cho trục này
đối xứng với vòng dây.
+ Cũng có thể không phải làm trục quay như trên mà lấy hai đầu ra của
vòng dây làm trục quay nhưng nếu các vòng dây nhiều và nặng sẽ làm chùng
các vòng dây xuống dưới.

19


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

PHẦN 3: KẾT LUẬN
Vật lí là môn khoa học thực nghiệm nhưng hiện nay chưa được giảng dạy
đúng với tên gọi của nó. Việc đổi mới phương pháp dạy học thành công hay
không là nhờ một phần không nhỏ từ việc đưa thí nghiệm vào giảng dạy một
cách thường xuyên và có hệ thống. Chính vì lẽ đó, việc đưa thí nghiệm vào
giảng dạy để nâng cao hiệu quả bài dạy hết sức cần thiết, để làm được điều này
thì ngoài việc giáo viên phải sử dụng những thí nghiệm hiện có của trường thì
cần phải chủ động nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thí nghiệm khác để tăng thêm

tính hấp dẫn của bài học.
Qua thực tế dạy học chương từ trường ở lớp 11, tôi nhận thấy rằng việc
đưa thêm những thí nghiệm trên vào dạy học là hết sức khả thi, học sinh thích
thú, sôi nổi và hứng thú hơn. Như vậy có thể khẳng định, chính thí nghiệm là
yếu tố góp phần vào thành công của một tiết dạy, nó giúp học sinh có khả năng
phát huy tính tích cực, sáng tạo và hình thành năng lực nghiên cứu khoa học.
20


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

Trong đề tài này, tôi đã xây dựng được 6 thí nghiệm với 11 phương án thí
nghiệm khác nhau. Qua đó, đưa ra hướng dẫn cách thiết kế, chế tạo từng thí
nghiệm cụ thể. Với sáng kiến kinh nghiệm này, các giáo viên có thể tham khảo
để thiết kế, chế tạo thí nghiệm phục vụ dạy học cho trường mình. Qua đó, góp
phần hạn chế tình trạng dạy chay mà hiện vẫn còn phổ biến ở nhiều trường.
Mặc dù đã cố gắng nhiều trong quá trình nghiên cứu đề tài này, nhưng với
năng lực chuyên môn có hạn cũng như sự hạn chế về thời gian. Rất mong nhận
được sự trao đổi, góp ý chân thành từ phía đồng nghiệp và các em học sinh. Hy
vọng sáng kiến kinh nghiệm này sẽ góp phần nâng cao được chất lượng dạy và
học vật lí ở trường THPT hiện nay.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Xuân
Chi, Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Hinh (2006), Sách giáo
khoa Vật lí 11, NXB Giáo dục, Hà Nội.
2. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Xuân
Chi, Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Hinh (2007), Sách giáo

viên Vật lí 11, NXB Giáo dục, Hà Nội.
3. Phạm Đình Cương (2002), Thí nghiệm vật lí ở trường trung học phổ thông,
NXB giáo dục, Hà Nội.
4. Nguyễn Ngọc Hưng (2009), Thí nghiệm vật lí với dụng cụ tự làm từ chai
nhựa và vỏ lon, tập 1,2, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.

21


Sáng kiến kinh nghiệm

Giáo viên: ThS. Tạ Hồng Sơn

5. Nguyễn Ngọc Hưng, Thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm đơn
giản trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, Đại học sư phạm – Đại học
Quốc gia Hà Nội.
6. Nguyễn Ngọc Hưng, Thí nghiệm Vật lí ở nhà của học sinh, trường Đại học Sư
phạm Hà Nội.
7. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ biên), Nguyễn
Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn
Trần Trác, Sách giáo khoa Vật lí 11 nâng cao, NXB Giáo dục, Hà Nội.
8. Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên), Nguyễn Phúc Thuần (Chủ biên), Nguyễn
Ngọc Hưng, Vũ Thanh Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn
Trần Trác, Sách giáo viên Vật lí 11 nâng cao, NXB Giáo dục, Hà Nội.
9. Tạ Hồng Sơn (2012), Tổ chức hoạt động ngoại khóa chương “Từ trường” ở
lớp 11 theo hướng phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo
của học sinh, Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục, trường Đại học Sư phạm
Hà Nội, Hà Nội.

22