Sáng kiến kinh nghiệm sáng kiến kinh nghiệm đề tài chế tạo thiết bị nạp từ cho nam châm phục vụ công tác giảng dạy

Phòng GD – ĐT Chợ Mới

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường THCS Thị Trấn Chợ Mới

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

--------

-------------

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Đề tài: CHẾ TẠO THIẾT BỊ NẠP TỪ CHO NAM CHÂM PHỤC VỤ CÔNG TÁC
GIẢNG DẠY
Người viết: Phan Trọng Nghĩa
Đơn vị: Trường THCS Thị Trấn Chợ Mới

I. MỤC ĐÍCH:
- Phần Điện từ học là một nội dung học quan trọng trong chương trình môn Vật Lý. Ở
cấp THCS phần Điện từ học nằm ở chương trình Vật lý 7 và Vật Lý 9. Do đặc trưng bộ
môn, các thí nghiệm biểu diễn của giáo viên hoặc các thí nghiệm của các nhóm học sinh là
thành phần không thể thiếu trong các tiết dạy Vật lý - phần Điện từ trong chương trình Vật lý
THCS cũng không ngoại lệ. Tuy nhiên do chất lượng ban đầu, do quá trình bảo quản sử dụng
nhiều nam châm không giữ được từ tính ban đầu, hoặc bị yếu đi nhiều hoặc bị mất từ tính
thậm chí bị nhiễm từ ngược lại so với ban đầu dẫn đến sự thành công của các thí nghiệm về
điện từ bị đe doạ nghiêm trọng. Đây thật sự là vấn đề cấp thiết cần giải quyết vì thí nghiệm
không thành công hoặc diễn ra không như ý muốn sẽ dẫn đến sự mất tin tưởng vào kiến thức
được cung cấp hoặc không thể tự mình khám phá kiến thức nên mất hứng thú trong học tập
bộ môn, không chỉ chất lượng bộ môn bị ảnh hưởng mà uy tín của giáo viên cũng bị ảnh
hưởng.

- Sau quá trình tìm hiểu thực trạng đồ dùng dạy học được cấp cả cũ và mới, tôi đã tìm
ra giải pháp để phục hồi từ tính, làm mạnh hơn từ tính, điều chỉnh cực từ cho đúng của các
nam châm được cấp đó là chế tạo thiết bị nạp từ dựa trên tác dụng từ của dòng điện bằng các
thiết bị có sẵn ở phòng thiết bị trường học với chi phí không cao, sử dụng dễ dàng, thuận
tiện, lâu dài.
- Việc chế tạo thiết bị nạp từ cho nam châm đã giải quyết một cách chủ động vấn đề
mất từ tính, yếu từ tính... của các nam châm được cấp nhờ thế cũng giải quyết được vấn đề
chất lượng giảng dạy bộ môn ở phần Điện từ học. Cách chế tạo thiết bị nạp từ không quá
phức tạp, nguyên vật liệu rẻ tiền, dễ tìm cùng với việc sử dụng dễ dàng nên tất cả các trường
đều có thể tự làm thiết bị nạp từ cho đơn vị mình. Việc sử dụng thiết bị nạp từ góp phần tiết
kiệm kinh phí mua sắm mới các nam châm bằng cách phục hồi từ tính của các nam châm cũ.
Có thể nói thiết bị nạp từ mang lại nhiều hiệu quả tích cực và lâu dài.
II. CĂN CỨ KHOA HỌC:

1


1. Thực trạng ban đầu của vấn đề:
Trường THCS Thị Trấn Chợ Mới là một trường lớn trong huyện, thiết bị dạy học
cũng được phần nào ưu tiên khi cấp mới nên có thể nói về số lượng thiết bị dạy học thì
trường có khá đầy đủ so với những trường khác trong huyện. Môn Vật lý là một môn khoa
học thực nghiệm, việc sử dụng thiết bị, đồ dùng dạy học trong các tiết dạy là thường xuyên
nên số lượng đồ dùng dạy học môn Vật lý vì thế cũng nhiều hơn các môn khác.
Riêng các loại nam châm, bao gồm la bàn, kim nam châm có đế, nam châm thẳng,
nam châm chữ U cũng được cung cấp khá đầy đủ.
Qua khảo sát:
- Đối với các kim nam châm: Khi mới được cấp từ tính của kim nam châm, màu cực
từ đảm bảo được sự định hướng trong từ trường Trái Đất với tỉ lệ 100% , qua quá trình sử
dụng, bảo quản số kim nam châm đảm bảo được yêu cầu trên sụt giảm còn dưới 30%
- Đối với bộ nam châm thẳng, nam châm chữ U dành cho khối 9: Khi mới được cấp

các nam châm đảm bảo được cực từ đúng theo màu và tên cực từ được in sẵn nhưng từ tính
của các thanh nam châm nhìn chung là yếu đặc biệt là những nam châm chữ U, qua quá trình
sử dụng, bảo quản số nam châm còn giữ được đúng cực từ là khoảng 50%, từ tính của đa số
nam châm là rất yếu, một số nam châm không còn từ tính.
- Đối với bộ nam châm thẳng và nam châm chữ U dành cho khối 7: Khi mới được cấp
chỉ đảm bảo đúng tên cực từ còn từ tính thì rất yếu, qua quá trình sử dụng, bảo quản đa số các
nam châm hoặc đã mất từ tính hoặc đã nhiễm từ ngược lại từ cực được ghi.
Thực trạng trên dẫn đến các giáo viên, học sinh hoặc làm thí nghiệm không thành
công hoặc kết quả thí nghiệm không chính xác. Dần dần giáo viên ngại sử dụng các nam
châm này trong giảng dạy dẫn đến nguy cơ dạy chay, chất lượng bộ môn Vật lý trong phần
điện từ học cũng bị ảnh hưởng xấu.
2. Biện pháp giải quyết:
a) Chế tạo thiết bị nạp từ:
Dựa trên tác dụng từ của dòng điện, ta sẽ tiến hành chế tạo thiết bị nạp từ (thực chất
là một nam châm điện có từ cực xác định) dùng nguồn điện xoay chiều 220V thông qua bộ
chỉnh lưu bằng các điốt được lắp thành mạch cầu để trở thành dòng 1 chiều có hiệu điện thế
220V cung cấp cho cuộn dây có số vòng thích hợp (khoảng 4000-5000 vòng) nhằm tạo ra
một nam châm điện mạnh đủ sức làm nhiễm từ các thanh nam cũ bị mất từ tính.
a1. Các thiết bị, vật tư cần có:
- 2 cuộn dây đồng loại 1000 + 1000 vòng (đây là các cuộn dây đồng thuộc các bộ
thiết bị được cấp trước đây đã lâu )

2


Nếu không, có thể dùng các cuộn dây đồng loại 4000 vòng hoặc nhiều hơn trong bộ
thiết bị máy biến thế (lưu ý 2 cuộn phải có cùng số vòng và cỡ dây).
- 1 lõi sắt non hình chữ U (được ghép bằng những lá sắt non) có thể nằm khít trong
lòng các ống dây (đây là lõi sắt trong bộ thiết bị đã cấp trước đây đã lâu)

Nếu dùng các cuộn dây trong bộ biến thế mới, ta có thể dùng luôn lõi sắt của bộ này.
- 1 công tắc loại 250V - 5A ( công tắc đèn loại thông dụng)

- 1 cầu chì

- 4 điôt loại lớn
- 2 m dây đôi có bọc cách điện
- 1 phích cắm

3


- Chì hàn, băng keo cách điện, ốc vít ...
a2. Lắp thiết bị nạp từ:
- Nối cuộn 1 và cuộn 2 trên mỗi cuộn kép thành một cuộn duy nhất sao cho chúng có
cùng chiều quấn. Nối 2 cuộn kép đã nối nối tiếp nhau một lần nữa sao cho chúng có cùng
chiều quấn. Điều này rất quan trọng vì nếu ta nối không đúng từ trường của cuộn dây sẽ bị
triệt tiêu.
Để phân biệt hai cuộn riêng biệt trong một cuộn dây kép có 4 đầu dây ra ta có thể
dùng đồng hồ vạn năng đặt ở chế độ đo điện trở, hai đầu dây có điện trở nhỏ là chung 1 cuộn.
Để đảm bảo chiều quấn của 2 cuộn ta có thể đánh dấu 1, 2 cho hai đầu cuộn thứ nhất
và 3, 4 cho hai đầu cuộn thứ 2. Nối đầu 2 lần lượt với đầu 3 và 4, dùng 1 kim nam châm
(hoặc la bàn) đặt gần cuộn dây, một bộ nguồn pin được nối với hai đầu còn lại của cuộn dây
sau khi đã nối. Bật công tắc nguồn pin, quan sát độ lệch của kim nam châm, nếu kim nam
châm lệch nhiều là đúng. Để dảm bảo dẫn điện tốt ta hàn chì mối nối này và băng cách điện.
Vị trí nối

Hai
đầu
dây

Tiến hành tương tự với cuộn còn lại ta sẽ được hai cuộn dây mỗi cuộn có 2000 vòng.
Lắp hai cuộn dây này vào lõi sắt non, lần lượt mắc mỗi cuộn với bộ nguồn pin và
kiểm tra cực từ của từng cuộn khi cho dòng điện chạy qua bằng kim nam châm. Đổi đầu nối
dây của một trong hai cuộn để đảm bảo cực từ từng cuộn sau khi lắp vào lõi sắt là nối tiếp
nhau. Nối cuối cuộn thứ nhất vào đầu cuộn thứ hai, hàn chì, băng cách điện ta được một nam
châm điện có tổng số vòng dây quấn là 4000 vòng cùng lõi sắt non có hai đầu lõi sắt cũng là
hai từ cực của nam châm này, sau đó gắn lõi sắt lên bảng gỗ.
Các bước trên sẽ không cần thiết nếu ta tháo hết các vòng dây và quấn lại từ đầu bằng
dây mới có cùng kích cỡ.
- Nối 4 điốt đã chuẩn bị thành mạch cầu như sơ đồ:
1
1

4


3

4

4

3

2

2

Các đầu 1,2 sẽ được nối với nguồn thông qua công tắc và cầu chì, các đầu 3,4 sẽ được

nối với 2 đầu còn lại của cuộn dây đã thực hiện phần trên.
- Nối mạch điện gồm cuộn dây lõi sắt, điôt chỉnh lưu, cầu chì, công tắc, dây dẫn đôi,
phích cắm theo sơ đồ:

220V

- Hàn chì và băng cách điện các mối nối
- Gắn tấm che những vị trí có phần mạch điện hở (vị trí các điốt) và ta có sản phẩm
thiết bị nạp từ sẵn sàng đưa vào sử dụng.

5


a3. Kiểm tra, đánh dấu cực từ của thiết bị nạp từ:
Trước khi đưa vào sử dụng ta cần kiểm tra từ cực của thiết bị nạp từ vừa lắp ta cần
nối thiết bị với bộ nguồn pin, dùng kim nam châm để xác định cực từ của thiết bị, đánh dấu
bằng cách sơn màu xanh đỏ hoặc ghi các chữ cái N, S lên hai đầu của lõi sắt hình chữ U. Để
thuận tiện nạp từ sau này ta lưu ý sơn màu xanh, đỏ hoặc ghi chữ cái ngược lại với từ cực của
thiết bị (sơn màu đỏ, ghi chữ N cho cực từ Nam của thiết bị sơn màu xanh, ghi chữ S cho cực
từ Bắc của thiết bị). Với cách đánh dấu như thế khi nạp từ cho 1 nam châm ta chỉ cần đặt
nam châm lên thiết bị với cực Bắc, Nam như đã đánh dấu trên thiết bị.

b. Sử dụng:
- Chuẩn bị sẵn các nam châm dự tính nạp từ lại, đặt các nam châm nối kín mạch từ
của cuộn dây lõi sắt của thiết bị nạp từ theo đúng cực từ được đánh dấu trên thiết bị nạp từ.
Với kim nam châm có thể đặt một lần khoảng 5 kim, với nam châm thẳng hoặc nam châm
chữ U có thể đặt một lần 2 thanh.
- Cắm phích cắm vào nguồn điện 220V, bật công tắc cho dòng điện chạy qua thiết bị
nạp từ.
- Chờ khoảng 30s, tắt công tắc, lấy các nam châm ra khỏi lõi sắt của thiết bị nạp từ.

- Kiểm tra độ mạnh từ tính của các nam châm bằng cách cho chúng hút, đẩy nhau ta
sẽ thấy chúng mạnh hơn nhiều so với trước khi nạp từ.
- Tương tự ta tiến hành nạp từ cho các nam châm còn lại.

6


- Đối với các la bàn có kim nam châm bị sai từ cực ta phải tháo vỏ la bàn (cần cẩn
thận tránh làm vỡ nắp la bàn bằng nhựa trong), lấy kim nam châm ra và tiến hành điều chỉnh
cực từ theo yêu cầu sau đó lắp lại kim nam châm vào vỏ la bàn.
Công việc nạp từ cho các nam châm có thể thực hiện vào ngày trước khi có tiết dạy,
hoặc vào tiết trống trước đó. Người nạp từ có thể là cán bộ thiết bị có chuyên môn Vật lý
hoặc chính giáo viên giảng dạy.
c. Bảo quản thiết bị:
- Để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định, lâu dài ta không để dòng điện qua thiết bị
vượt quá 3 phút cho mỗi lần nạp từ.
- Sau khi sử dụng cần bảo quản thiết bị trong môi trường thoáng mát, ít bụi.
- Sau thời gian dài không sử dụng cần làm sạch bụi bẩn bằng cọ trước khi sử dụng lại.
3. Hiệu quả khi sử dụng thiết bị nạp từ:
- Đối với cá nhân tôi việc chế tạo được thiết bị nạp từ cho nam châm đã chứng minh
được rằng bằng sự cố gắng tìm tòi, sáng tạo, biết vận dụng kiến thức bộ môn ta hoàn toàn có
thể khắc phục dược những khó khăn trên con đường mang tri thức đến cho học sinh thân yêu
và là cơ sở cho những sáng kiến kinh nghiệm sau này. Với học sinh, việc sử dụng thiết bị nạp
từ giúp cho các em tránh được những tiết dạy chay ở phần Điện từ học từ đó hứng thú hơn
trong học tập, việc thầy cô chế tạo và sử dụng thiết bị nạp từ để nạp từ cho các nam châm cũ
sẽ cho các em thấy rõ hơn rằng kiến thức mà các em được truyền thụ trên lớp đang được ứng
dụng một cách cụ thể như thế nào. Với tổ chuyên môn việc chế tạo và sử dụng thiết bị nạp từ
đã giúp việc giảng dạy các bài có liên quan thuận lợi hơn rất nhiều và là kinh nghiệm quý báu
để các thành viên trong tổ có những cải tiến hoặc chế tạo mới các thiết bị để phục vụ ngày
càng tốt hơn. Sau 1 năm sử dụng, thiết bị nạp từ đã góp phần nâng cao chất lượng bộ môn,

đặc biệt chất lượng các bài kiểm tra có kiến thức liên quan đến nam châm.
Cụ thể:
Ở khối 7
Xếp loại theo số
điểm kiểm tra

GIỎI

KHÁ

Trước khi dùng thiết
bị nạp từ

15%

22%

60%

Sau khi dùng thiết bị
nạp từ

27%

40%

23%

Xếp loại theo số
điểm kiểm tra

GIỎI

KHÁ

Trước khi dùng thiết
bị nạp từ

20%

24%

52%

Sau khi dùng thiết bị

31%

25%

44%

TRUNG
BÌNH

YẾU

KÉM

3%

Ở khối 9

7

TRUNG
BÌNH

YẾU
4%

KÉM