Luận văn Xây dựng bản đồ khái niệm và vận dụng thiết kế website hỗ trợ dạy học chương Dòng điện trong các môi trường lớp 11 ban cơ bản

05), Các phương pháp dạy học hiệu quả, Nhà xuất bản Giáo dục 21. Tăng Thị Ngọc Thắm (2006), Dạy học theo chủ đề và việc vận dụng vào thiết kế giảng dạy phần “Từ trường và Cảm ứng điện từ” trong chương trình Vật lý 11 Trung học phổ thông, Luận văn thạc sị khoa học giáo dục, Đại học sư phạm TPHCM 22. Lê Thị Thanh Thảo (2006), Những cơ sở lý luận của dạy học hiện đại và việc vận dụng vào thực tiễn dạy học Vật lý ở trường phổ thông Việt Nam, Bài giảng chuyên đề Sau Đại học, Đại học Sư phạm TPHCM 23. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp giảng dạy Vật lý ở trường phổ thông, Nhà xuất bản Đại học sư phạm Hà Nội 24. Bùi Gia Thịnh ( Chủ biên), Lương Tất Đạt, Vũ Thị Mai Lan, Ngô Diệu Nga, Đỗ Hương Trà (2007), Thiết kế bài giảng Vật lý 11 theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, Nhà xuất bản giáo dục. 84 25. Huỳnh Thị Kim Thoa (2006), Phát huy tính tích cực, tự lực của sinh viên trong dạy học chương “ Dòng điện trong các môi trường” thuộc chương trình Vật lý Cao đẳng sư phạm thông qua việc thiết kế Website hỗ trợ dạy học, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Đại học Sư phạm TPHCM 26. Trung Tín, Kiều Hoa (2002), Tự học FrontPage 2000 trong 10 tiếng đồng hồ, Nhà xuất bản thanh niên. 27. Lê Công Triêm (2005), Sử dụng máy vi tính trong dạy học Vật lý, Nhà xuất bản Giáo dục 28. Mai Văn Trinh (2003), Thiết kế Website hỗ trợ dạy học Vật lý, Bài giảng cho học viên cao học, Đại học Vinh. 29. Lâm Minh Xuân Trường (2006), Nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường Trung học phổ thông thông qua việc xây dựng và sử dụng Website hỗ trợ dạy học phần Dao động và Sóng cơ học lớp 12, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Đại học Sư phạm TPHCM 30. Lưu Thanh Tú (2006), Thiết kế Website hỗ trợ dạy học chương “ Tính chất sóng của ánh sáng” Vật lý 12 Trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Đại học Sư phạm TPHCM *Tiếng Anh 31. Novak J.D & Gowin (1984), Learning how to learn, New York, Cambridge University Press 32. The Theoy Underlying Concept Map and How to Construct Them, 85 * Website 33. 34. 35. Nguồn hình ảnh: 36. Nguồn hoạt hình mô phỏng các quá trình vật lý: 37. Nguồn các phần mềm thí nghiệm ảo: 38. Nguồn video clips các thí nghiệm hay: phy.org/resources/mak_video/index_e.html 39. Nguồn Visual Basic Animation: 40. Bản đồ khái niệm: 41. 42. 43. Nave, Carl Rod, HyperPhysics, Georgia State University, 44. 45. Thư viện tài liệu: 46. 47. Bách khoa toàn thư mở: P1 PHỤ LỤC Phụ lục 1 HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG WEBSITE WebSite hỗ trợ DH chương “Dòng điện trong các môi trường” được ghi trên đĩa CD Rom. 1. Sử dụng đĩa CD Để sử dụng WebSite cần thực hiện các thao tác sau: 1. Cho đĩa CD vào ổ đĩa cứng của máy vi tính 2. Nhấp chuột vào My computer hoặc Windows Explorer để mở đĩa CD 3. Sau khi đĩa CD được mở ra nhấp đúp chuột vào thư mục WebSite “DONG DIEN TRONG CAC MOI TRUONG” Sau đó nhấp đúp chuột vào file index.htm. Trang chủ của WebSite được mở ra, từ trang chủ với các liên kết trong WebSite đã được thiết lập tạo điều kiện cho người đọc dễ dàng chuyển đổi giữa các nội dung trên WebSite. 2. Sử dụng WebSite WebSite được xây dựng với mục đích hỗ trợ của hoạt động dạy của GV và học của HS. Để sử dụng WebSite thì GV và HS cần lưu ý những điểm sau: - WebSite được thiết kế để chạy tốt nhất với: Màn hình có độ phân giải 800x600. Trình duyệt Internet Explorer 5.5 trở lên, hoặc trình duyệt Mozilla 1.3 trở lên. - WebSite sử dụng font chữ theo mã Unicode dựng sẵn (Precompound Unicode), định dạng UTF8, có thể hiển thị tốt trong hầu hết các phiên bản IE và Mozilla. - Một số trang Web có chứa các hoạt hình theo định dạng Macromedia Flash 7.0, do đó sẽ cần phải tải phiên bản Flash mới nhất về để hiển những nội dung này. P2 - Khi bạn Double – Click lên index.htm, nếu trang chủ hiện lên Giao diện trang chủ không đầy đủ Bạn hãy Click chuột phải lên dòng chữ Sau đó Click chuột chọn “ Allow Blocked Content ” Æ Chọn Yes. Hình ảnh trang chủ của WebSite sẽ được hiển thị đầy đủ như trên hình sau Trang chủ của WebSite P3 Phụ lục 2: HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM IHMC CMAPTOOL 1. Cài đặt phần mềm IHMC CmapTool Phần mềm CmapTool( download tại được phát triển tại học viện Human and Machine Cognition, kết hợp sở trường của việc làm BĐKN và sức mạnh của kỹ thuật . Phần mềm không chỉ giúp đỡ người sử dụng ở mọi lứa tuổi xây dựng và sửa đổi bản đồ giống như máy tính dùng để đánh văn bản mà còn cho phép người sử dụng kết nối các nguồn (hình ảnh, đồ thị, videos, bảng vẽ, các trang Web và các BĐKN khác) ở mọi nơi trên Internet từ các khái niệm và các từ nối trong 1 BĐKN . 2. Sử dụng phần mềm IHMC CmapTool 2.1. Khởi động phần mềm IHMC CmapTool Từ màn hình Desktop, Double Click lên biểu tượng . Phần mềm IHMC CmapTool có giao diện như sau P4 2.2. Tạo một Cmap _ Từ cửa sổ “View - CMapTool”, ta chọn File / NewCmap _ Một Cmap mới với "Untitled 1" sẽ được hiện ra như hình P5 2.3. Thêm một khái niệm mới Từ cửa sổ Cmap, ta Double – Click lên bất cứ chỗ nào trên Cmap ( hoặc Right-click – chọn New Concept). Sau đó nhập khái niệm mới để thay đổi dấu “?” 2.4. Tạo quan hệ từ một khái niệm Click chuột lên khái niệm ta muốn tạo quan hệ. Click chuột trái rê mũi tên từ đỉnh của khái niệm này lên đỉnh khái niệm kia. Giữa hai khái niệm lúc này có một mối liên kết ngang. 2.5. Lưu một Cmap Từ cửa sổ, chọn File / Save Cmap. Hoặc nếu ta muốn lưu với các định dạng khác, ta chọn File / Save Cmap As P6 Phụ lục 3 TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ MỘT SỐ BÀI CỦA CHƯƠNG “ DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG ” LỚP 11 BAN CƠ BẢN ™ BÀI 14. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN Bài này được dạy trong hai tiết. Tiết thứ nhất: I – Thuyết điện li II – Bản chất dòng điện trong chất điện phân Tiết thứ hai: III – Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan IV – Các định luật Fa-ra-đây V – Ứng dụng của hiện tượng điện phân * MỤC TIÊU _ Kiến thức + Trả lời được câu hỏi thế nào là chất điện phân, hiện tượng điện phân, nêu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân và trình bày được thuyết điện li. + Phát biểu được các định luật Fa-ra-đây về điện phân. + Mô tả được hiện tượng dương cực tan + Phát biểu và viết được công thức của các định luật Fa-ra-đây. + Mô tả được ứng dụng của hiện tượng của hiện tượng điện phân trong việc luyện nhôm và mạ điện. _ Kỹ năng Vận dụng được kiến thức để giải thích các ứng dụng cơ bản của hiện tượng điện phân, và làm bài tập có vận dụng định luật Fa-ra-đây. P7 _ Thái độ + Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập, tinh thần hợp tác trong hoạt động nhóm * CHUẨN BỊ Giáo viên + Dụng cụ để làm thí nghiệm vẽ ở hình 14.1 SGK. Dùng dung dịch muối ăn làm chất điện phân. + Dụng cụ để làm thí nghiệm vẽ ở hình 14.3 SGK. Dùng than chì (lấy từ các pin đã sử dụng) thay cho đồng, làm điện cực + Dụng cụ để làm thí nghiệm về dương cực tan. + Chuẩn bị bài giảng điện tử, máy tính, máy chiếu. Học sinh + Ôn lại các kiến thức về dòng điện trong kim loại. + Ôn lại các kiến thức về hóa học có liên quan tới cấu tạo của axit, bazơ, muối và liên kết ion. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN + Nêu nội dung của thuyết điện li? …………………………………………………………………………… + Định nghĩa hiện tượng điện phân? Chất điện phân ? …………………………………………………………………………… + Hiện tượng gì xảy ra trong chất điện phân khi có dòng điện chạy qua? …………………………………………………………………………… + Chuyển động của các ion sau khi phân li khi chưa có điện trường ngoài? và khi có điện trường ngoài? …………………………………………………………………………… P8 + Bản chất dòng điện trong chất điện phân là gì? …………………………………………………………………………… + Hiện tượng gì xảy ra ở các điện cực trong hiện tượng điện phân ? …………………………………………………………………………… + Trong trường hợp nào thì định luật Ôm nghiệm đúng cho dòng điện trong chất điện phân? …………………………………………………………………………… + Suất phản điện là gì? …………………………………………………………………………… + Nêu nội dung định luật Fa-ra-đây thứ nhất ? …………………………………………………………………………… + Nêu nội dung định luật Fa-ra-đây thứ hai ? …………………………………………………………………………… + Nêu công thức định luật Fa-ra-đây ? Ý nghĩa các đại lượng trong công thức đó ? …………………………………………………………………………… + Hãy liệt kê một số ứng dụng của hiện tượng điện phân? …………………………………………………………………………… + Cho biết cơ chế hoạt động trong đúc và mạ điện? …………………………………………………………………………………. P9 * TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 9 Hoạt động 1: Tìm hiểu về thuyết điện li Hoạt động của Gv Hoạt động của HS - Nêu vấn đề học tập Bài trước chúng ta đã nghiên cứu dòng điện trong môi trường kim loại. Bài này chúng ta sẽ tìm hiểu dòng điện trong một môi trường cũng rất quan trọng là môi trường điện phân. Bản chất của dòng điện trong chất điện phân cũng được xác định dựa trên một lí thuyết tổng quát gọi là thuyết điện li. *Tìm hiểu thí nghiệm 14.1 SGK - Giới thiệu mạch điện dùng trong thí nghiệm - Tiến hành thí nghiệm với nước tinh khiết và với dung dịch muối (dùng ống nhỏ giọt nhỏ từng giọt dung dịch muối ăn vào nước cất để theo dõi sự tăng cường độ dòng điện trong mạch điện). - Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm, nhận xét và trả lời câu hỏi: Có nhận xét gì về cường độ dòng điện trong mạch khi trong cốc là nước tinh khiết và khi cốc là dung - Theo dõi bài giảng của GV - Quan sát thí nghiệm do Gv làm. Nhận xét về cường độ dòng điện khi trong cốc nước là nước tinh khiết và khi trong cốc nước lag dung dịch muối có nồng độ muối tăng dần. + Khi trong cốc là nước tinh khiết, cường độ dòng điện trong mạch rất nhỏ, gần như bằng 0. P10 dịch muối có nồng độp tăng dần? + Thí nghiệm chứng tỏ: trong nước tinh khiết có rất ít hạt tải điện; trong dung dịch muối, có rất nhiều hạt tải điện; từ đó suy ra dung dịch muối là nguồn tạo ra các hạt tải điện. *Tìm hiểu thuyết điện li - Nêu câu hỏi. thí nghiệm trên cho thấy dung dịch muối là nguồn tạo ra hạt tải điện. vậy: + các hạt tải điện này là hạt gì? Chúng có phải là các êlectron như trong kim loại không? + Cụ thể trong thí nghiệm vừa làm các hạt tải điện là các hạt gì? - Hiện tượng trên không phải chỉ là xẩy ra với dung dịch muối và xảy ra với cả dung dịch axit và bazơ. Yêu cầu HS xác định các hạt tải điện đối với một số dung dịch axit và bazơ cụ thể, giải thích tại sao có hiện tượng phân li trong các dung dịch muối, + Khi trong cốc là dung dịch muối, cường độ dòng điện tăng mạnh. Càng cho nhiều muối, cường độ dòng điện càng tăng. - Đọc SGK phần nội dung của thuyết điện li. Trả lời các câu hỏi của GV và thảo luận về các câu hỏi + Vì dung dịch muối là nguồn tạo ra các hạt mang điện nên các hạt này không phải là êlectron như trong kim loại. + các hạt này là các ion do các phân tử muối trong dung dịch phân li tạo thành. + Trong thí nghiệm trên các hạt mang điện là các ion Na+ và Cl-. - Các ion vốn tồn tại trong các phân tử muối, axit, bazơ. Chúng kiên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện. khi tan vào dung môi, lực tĩnh điện yếu đi, một số phân tử bị chuyển động P11 axit, bazơ. - Nhận xét các câu trả lời của HS. Tóm tắt nội dung cơ bản của thuyết điện li bằnh nọi dung đầu ở phần tóm tắt nội dung của bài trong SGK. nhiệt tách thành các ion chuyển động tự do. 9 Hoạt động 2: Tìm hiểu về bản chất của dòng điện trong chất điện phân Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nêu vấn đề học tập: Trong phần này chúng ta sẽ xác định bản chất của dòng điện trong chất điện phân và so sánh nới với dòng điện trong kim loại. - Dựa vào thuyết điện li ở trên, ta có thể nói gì về bản chất của dòng điện trong chất điện phân? - Nhận xét các câu trả lời * Tìm hiểu về bán chất của dòng điện trong chất điện phân. - Kết luận trên được rút ra từ lý thuyết nên cần có thí nghiệm để khẳng định. Vẽ hình 14.3 SGK và giới thiệu mạch điện trong hình. - Yêu cầu HS dựa vào thuyết điện li để dự đoán hiện tượng xảy ra trong dung dịch CuSO4 khi đóng mạch - Trả lời: Thuyết điện li cho thấy dòng điện trong chất điện phân là dòng các ion. - Theo dõi hình vẽ của GV. - Dự đoán hiện tượng xảy ra khi đóng mạch điện và trao đổi với các bạn cùng bàn về dự đoán của mình P12 điện. Có thể đưa ra các câu hỏi gợi ý sau: 1. Trong dung dịch có những hạt tải điện nào? 2. Khi chưa đóng mạch điện (chưa có điện trường) thì các hạt tải điện chuyển dộng như thế nào? 3. Khi đóng mạch điện (có điện trường) thì các hạt chuyển động như thế nào? Tại sao? 4. Ở Catôt sẽ có hiện tượng gì xảy ra? - Yêu cầu HS khẳng định bản chất của dòng điện trong chất điện phân. - So sánh dòng điện trong chất điện phân và dòng điện trong kim loại về. + Hạt tải điện + Tính dẫn điện tốt hay không tốt + Tải điện và tải vật chất. dựa trên các câu hỏi của GV. 1.Trong dung dịch có các ion : Cu2+ và 2-4SO 2. Khi chưa đóng mạch điện thì các ion chuyển động nhiệt hỗn loạn 3. Khi đóng mạch điện thì trong dung dịch xuất hiện điện trường có chềiu hướng từ anôt sang catôt. Dưới tác dụng của điện trường này, các ion dương Cu2+ chuyển động theo chiều điện trường đến ca tôt; các ion âm 2-4SO chuyển động ngược chiều điện trường đến anôt. 4. Ở catôt các ion dương Cu2+ nhận êlectron trở các nguyên tử đồng. - Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau. P13 9 Hoạt động 3 : Tìm hiểu hiẹn tượng dương cực tan Hoạt động của GV Hoạt động của HS Trong phần trước, chúng ta đã làm thí nghiệm về điện phân dung dịch CuSO4 với hai điện cực bằng graphit. + Khi đóng mạch điện thì trong dung dịch xuất hiện điện trường có chiều hướng từ anôt sang catôt. Dưới tác dụng của điện trường, các ion Cu2+ chuyển động theo chiều điện trường đến catôt, các ion 24SO − chuyển động ngược chiều điện trường đến anôt. + Ở catôt các ion dương Cu2+ nhận êlectron trở thành các nguyên tử đồng. - Nếu thay graphit bằng đồng thì có hiện tượng gì xảy ra ở hai cực? - Theo dõi hoạt động của các nhóm HS. GV có thể gợi ý: các êlectron chuyển động từ anôt về cực dương của nguồn điện tạo điều kiện để hình thành ion nào? Các ion 2-4SO sẽ có tác dụng gì với các ion trên ? - Nếu dùng hai cực bằng đồng thì: + Ở catôt vẫn xảy ra hiện tượng như với cực bằng graphit: 2 2Cu e Cu+ −+ → + Ở anôt các êlectron bị kéo về cực dương của nguồn điện tạo điều kiện hình thành các ion Cu2+: 2 2Cu Cu e+ −→ + Khi 24SO − đến anôt, nó kéo Cu 2+ của cực đồng vào dung dịch. Vậy, đồng ở anôt sẽ tan dần trong dung dịch. Đó là hiện tượng dương cực tan. P14 * Tìm hiểu về suất phản điện của bình điện phân. - GV trình bày về sự thu và tỏa năng lượng trong điện phân dung dịch CuSO4 với hai cực bằng đồng để đi đến kết luận bình điện phân loại này (bình điện phân với dương cực tan) hoạt động như một điện trở thuần. - GV trình bày về hiện tượng điện phân dung dịch H2SO4 với các điện cực bằng graphit để đi đến kết luận bình điện phân loại này hoạt động như một máy thu và có suất phản điện. - Theo dõi bài giảng của GV 9 Hoạt động 3: Tìm hiểu về các định luật Fa-ra-đây Hoạt động của GV Hoạt động của HS *Tìm hiểu về các nhận xét của Faraday về khối lượng chất đi đến điện cực. Các định luật Fa-ra-đây xác định quan hệ giữa khối lượng chất đi đến điện cực với cường độ dòng điện và thời gian dòng điện chạy qua chất điện phân. Fa-ra-đây xây dựng các định luật bày dựa trên nhận xét khối lượng chất đi đến điện cực: + Tỉ lệ thuận với điện lượng chạy - Theo dõi bài giảng của GV P15 qua chất điện phân. + Tỉ lệ thuận với khối lượng của ion (hay khối lượng của ion (hay khối lượng mol nguyên tử A của nguyên tố tạo thành ion). + Tỉ lệ nghịch với điện tích của ion (hay với hóa trị của nguyên tố tạo thành ion), - Dựa trên nhận xét của Fa-ra-đây về sự phụ thuộc của khối lượng chất đến điện cực m vào q, A và n, GV giới thiệu các định luật Fa-ra-đây và công thức Fa-ra-đây như trình bày trong SGK. 9 Hoạt động 4 : Tìm hiểu về ứng dụng của hiện tượng điện phân GV yêu cầu HS về nhà tự học phần này trong SGK và Site “Vật lý ứng dụng” để biết thêm thông tin về các ứng dụng của “Dòng điện trong chất điện phân” 9 Hoạt động 5: Tổng kết bài – Củng cố - Dặn dò - GV yêu cầu HS dựa trên bảng tóm tắt nội dung của bài trong SGK - Bài tập về nhà : Các câu hỏi và bài tập 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (SGK) - GV giao nhiệm vụ học tập cho HS: sử dụng Site “Bản đồ khái niệm ”, Site “ Bài giảng PowerPoint ” và Site “Bài tập” để ôn luyện, củng cố kiến thức đã học; Site “Danh nhân Vật lí” để đọc thêm về cuộc đời và quá trình nghiên cứu khoa học của nhà bác học Michael Faraday;. P16 ™ Bài 16. DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG * MỤC TIÊU _ Kiến thức + Nêu được bản chất của dòng điện trong chân không + Nêu được bản chất và tính chất của tia catôt + Nêu được ứng dụng của tia catôt trong ống phóng điện tử. _ Kỹ năng Rèn luyện kĩ năng lắp đặt, bố trí và thao tác các thí nghiệm chứng minh trong các bài học. Liên hệ các ứng dụng trong thực tế. _ Thái độ Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập, lòng ham hiểu biết, tinhh thần đoàn kết, hợp tác thông qua việc tự giác hoạt động nhóm. * CHUẨN BỊ Giáo viên + Dụng cụ làm thí nghiệm + Sưu tầm một số đèn hình, linh kiện điện tử cũ, hỏng để làm giáo cụ trực quan cho phần ứng dụng của tia catôt. + Chuẩn bị bài giảng điện tử, máy tính, máy chiếu. Học sinh + Ôn lại khái niệm dòng điện, là dòng chuyển dời có hướng của các hạt tải điện. + Ôn bản chất của dòng điện trong kim loại, trong chất điện phân và nhất là trong không khí. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG + Điều kiện để có dòng điện? …………………………………………………………………………… P17 + Chân không là gì? …………………………………………………………………………… + Bản chất dòng điện trong chân không là gì? …………………………………………………………………………… + Dòng điện trong chân không có tuân theo định luật Ohm không ? …………………………………………………………………………… + Bản chất của tia catốt là gì? …………………………………………………………………………… + Hãy nêu những tính chất của tia catốt? …………………………………………………………………………… + Hãy nêu các ứng dụng của tia catốt? …………………………………………………………………………… * TỐ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 9 Hoạt động 1: Tìm hiểu về dòng điện trong chân không. Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu vấn đề học tập: Chúng ta thường nghĩ chân không là môi trường trong đó không có một phân tử khí nào nghĩa là không có vật chất, do đó không thể nói tới dòng điện trong chân không. Thực ra không phải như vậy, người ta có thể tạo ra dòng điện trong chân không và dòng điện trong chân không là dòng điện hết sức quen thuộc với mỗi chúng ta. Bài này sẽ giúp chúng ta tìm hiểu vấn - Theo dõi bài giảng của GV P18 đề trên. * Tìm hiểu về bản chất của dòng điện trong chân không: - Nêu vấn đề: Trong thực tế, khi ta giảm áp suất chất khí trong bình tới mức các phân tử khí có thể chuyển động từ thành bình nọ sang thành bình kia và không va chạm vào nhau thì ta coi trong bình là chân không. Vậy, ở điều kiện bình thường chân không có phải là môi trường dẫn điện không ? Để chân không không dẫn điện được phải làm như thế nào ? * Tìm hiểu về các hạt tải điện trong chân không : - Thí nghiệm sau đây giúp chúng ta hiểu cách người ta dùng để tạo ta hạt tải điện trong chân không. Vẽ một phần của hình 16.1 SGK Hình 16.1 - Giới thiệu cấu tạo của đèn điôt chân - Theo dõi bài giảng của GV lời câu hỏi của GV và thảo luận các câu trả lời khi được yêu cầu. Trả lời: + Chân không ở điều kiện thường không phải là môi trường điện vì trong có hạt tải điện. + Để chân không dẫn điện được tìm cách liên tục đưa các hạt tải điện vào chân không. - Quan sát hình vẽ thí nghiệm trên bảng. - Theo dõi bài giảng của GV P19 không, chức năng của từng thiết bị dùng trong mạch điện. - Nêu câu hỏi: Khi chưa đóng K, điện kế chỉ số 0. Tại sao ? - Dự đoán hiện tượng xảy ra khi đóng K và giải thích dự đoán của nhóm. - Nhận xét và hướng dẫn HS thảo luận. Kết luận. - Yêu cầu HS nêu bản chất của dòng điện trong chân không - Yêu cầu HS lập bảng so sánh với dòng điện trong các môi trường khác. - Khi chưa đóng K, điện kế chỉ số 0 vì chưa có dòng điện chạy qua khoảng chân không trong đèn điôt. Đó là vì trong khoảng chân không này chưa có hạt tải điện. - Khi đóng K có dòng điện chạy qua catôt (được làm bằng vonfam) là catôt nóng đỏ và gây ta hiện tượng phát xạ nhiệt êlectron. Các êlectron do catôt tạo ra chuyển động về anôt dưới tác dụng của điện trường, tạo ra dòng điện. Kim của điện kế G quay chỉ cuờng độ dòng điện trên. + Dòng điện trong chân không là dòng điện chuyển dời có hướng của các êlectron được đưa vào khoảng chân không đó. + So Sánh bản chất dòng điện trong các môi trường khác nhau: Môi trường Hạt tải điện Nguồn gốc Kim loại e- Vốn có Điện phân Ion+, Ion- Điện li Khí Ion+, Tác nhân P20 * Tìm hiểu về đặc điểm của dòng điện trong chân không Dùng phương pháp diễn giảng theo SGK - Nêu vần đề: Dòng điện trong chân không cũng là dòng êlectron như dòng điện trong kim loại. Vậy dòng điện này có tuân theo định luật Ôm không ? Sau đây là thí nghiệm dùng để tìm hiểu tính chất của dòng điện trong chân không. - Giới thiệu thí nghiệm tìm hiểu tính chất của dòng điện trong chân không. Vẽ tiếp vào hình vẽ đã có, phần dưới của mạch điện để có hình hoàn chỉnh của hình 16.1 SGK. + Nêu tác dụng của hai bộ nguồn và biến trở ở đoạn mạch dưới. + Giới thiệu quá trình làm thí nghiệm và kết quả. + Giới thiệu đường biển diễn vẽ ở hình 16.2 SGK. - Yêu cầu HS về nhà tự đọc phần chữ nhỏ ở cột phụ trang 96 SGK để giải Ion, e- ion hóa Chân không e- Do phát xạ - Theo dõi bài giảng của GV. Trả lời các câu hỏi của GV về tác dụng của từng bộ phận trong mạch điện dùng để tìm hiểu tính chất dòng điện trong chân không. - Tự học SGK ở nhà để trả lời câu hỏi của GV. P21 thích tại sao: 1. Khi UAK âm thì vẫn có dòng điện 2. Khi UAK dương thì vẫn có dòng mạnh 3. Dòng điện lại bão hòa 9 Hoạt động 2: Tìm hiểu tia Catôt Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Nêu vấn đề học tập: Trong phần trên chúng ta đã tìm hiểu cách tạo ra hạt tải điện trong chân không bằng phát xạ nhiệt êlectron. Ngoài cách trên người ta còn sử dụng các cách khác để tạo ra dòng điện trong chân không. Sau đây là cách thường dùng và có nhiều ứng dụng trong thực tế nhất. * Thí nghiệm về tia Catôt: - GV giảng giải và dùng hình vẽ 16.3 SGK để minh họa những nội dung trình bày trong phần thí nghiệm. * Tìm hiều tính chất và bản chất của tia catôt - Mô tả thí nghiệm dùng để tìm hiểu tính chất của tia catôt và những tính chất của tia này trình bày trong sách giáo khoa. - Yêu cầu HS dựa vào các kết qủa thu được từ thí nghiệm trên để kết luận về - Theo dõi bài giảng của GV - Theo dõi bài giảng của GV - Theo dõi bài giảng của GV - Thảo luận trong nhóm bản chất của tia catôt. Hiện tượng tia catôt lệch trong từ P22 bản chất của tia catôt. Kết luận: Các thí nghiệm định tính về sự lệch của tia catôt trong từ trường và điện trường cho phép kết luận tia catôt là dòng điện tích âm. Dựa vào việc đo độ lệch của quỹ đạo tia catôt người ta xác định quan hệ giữa điện tích và khối lượng của các hạt trong tia catôt. Từ đó khẳng định tia Catôt là dòng các Êlectron. * Tìm hiểu ứng dụng của tia catôt - Yêu cầu HS về nhà tự học mục ứng dụng của tia catôt. Tự đọc thêm phần chữ nhỏ ở trang 98 SGK và phần “ em có biết” trường theo phương vuông góc với phương lan truyền và phương của từ trường, lệch trong điện trường theo chiều nguợc với chiều của điện trường chỉ cho thấy tia catôt là dòng các điện tích âm. - Thực hiện yêu cầu của GV. Nếu có đèn hình hỏng có thể mở ra để quan sát cấu tạo bên trong. 9 Hoạt động 3 :Tổng kết bài - Dựa vào phần tóm tắt nội dung của bài trong SGK để tổng kết - Bài tập về nhà : 1, 2, 3, 4, 8, 9(SGK). - GV giao nhiệm vụ học tập cho HS: sử dụng Site “Bản đồ khái niệm ”, Site “ Bài giảng PowerPoint ” và “Bài tập” để ôn luyện, củng cố kiến thức đã học; Site “Danh nhân Vật lí” để đọc thêm về cuộc đời và quá trình nghiên cứu khoa học của các nhà bác học; Site “Vật lý ứng dụng” để biết thêm thông tin về các ứng dụng của “Dòng điện trong chân không”. P23 Phụ lục 4 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TIÊU BIỂU VỀ NỘI DUNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA BÀI GIẢNG POWERPOINT † Bài 13: Dòng điện trong kim loại BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THẾ DÂN NGƯỜI THỰC HIỆN: VŨ QUỐC DŨNG DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI TÌM HIỂU THUYẾT ELECTRON 1. Mô tả cấu trúc của mạng tinh thể kim loại. ƒ Trong kim loại các ion dương lien kết với nhau, sắp xếp, một cách trật tự tạo nên mạng tinh thế. MÔ HÌNH MẠNG TINH THỂ DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 2. Các êlectron tự do trong kim loại có những tính chất nào? ‰ Các êlectron tự do trong kim loại là các ion hóa trị tách khỏi nguyên tử. TÌM HIỂU THUYẾT ELECTRON ‰ Các êlectron tự do chuyển động hỗn loạn, không thoát ra khỏi khối kim loại. Ion Electron tự do Electron trong nguyên tử DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI TÌM HIỂU THUYẾT ELECTRON 2. Tại sao lại gọi chúng là khí êlectron tự do? Các êlectron tự do được gọi là khí êlectron tự do chuyển động vì chúng chuyển động hỗn loạn như các phân tử khí Mô hình sợi dây đồng và các Electron tự do bên trong 9 Điện trở suất ρ của kim loại tăng theo hàm bậc nhất đối với nhiệt độ ρ = ρ0 [1+α(t – t0)] Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI II – SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA KIM LOẠI THEO NHIỆT ĐỘ 9 Khi nhiệt độ tăng, điện trở của kim loại tăng + ρ0 : điện trở suất ở t00C (thường lấy là 200C) + α : hệ số nhiệt điện trở, đơn vị đo là K-1 + ρ: điện trở suất ở t0C Sự biến thiên điện trở suất theo nhiệt độ. Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI III – ĐIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP – HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN 9 Khi nhiệt độ càng giảm, ĐIệN TRở SUấT của kim loại giảm liên tục. 9Khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn TC Click chuột: Ứng dụng HIỆN TƯỢNG SIÊU DẪN Tàu chạy trên đệm từ trường Đến gần 0K, điện trở của các kim loại sạch đều rất bé. CT T≤ Æ ĐIệN TRở SUấT đột ngột giảm xuống bằng 0. Các vật liệu ấy đã chuyển sang trạng thái siêu dẫn. P24 Nhiệt kế điện tử ™ỨNG DỤNG: cặp nhiệt điện được dùng phổ biến để đo nhiệt độ Click chuột để xem thêm ỨNG DỤNG Bài 13 DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI IV – HIỆN TƯỢNG NHIỆT ĐIỆN Cặp nhiệt điện DÒNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI HỌC ™ Cặp nhiệt điện là hai dây kim loại khác bản chất, hai đầu hàn vào nhau. Khi nhiệt độ hai mối hàn T1, T2 khác nhau, trong mạch có suất điện động nhiệt điện E = αT (T1 – T2), αT là hệ số nhiệt điện động. ™Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron tự do dưới tác dụng của điện trường. ™ Hạt tải điện trong kim loại là ÊLECTRON Tự DO. Mật độ của chúng rất cao nên kim loại dẫn điện tốt. ™ Chuyển động nhiệt của mạng tinh thể cản trở chuyển động của hạt tải điện làm cho điện trở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ. Đến gần 0K, điện trở của kim loại rất nhỏ. ™Vật liệu siêu dẫn có điện trở đột ngột giảm đến bằng 0 khi nhiệt độ T ≤ TC. † Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN TÌM HIỂU THUYẾT ĐIỆN LI Dung dịch muối là nguồn tạo ra hạt tải điện. Vậy: ™ Các hạt tải điện này là hạt gì? DD NaCl ClNa Na+ Cl-+ ++ -+ ANOD CATOD ĐÈN ™ Chúng có phải là các êlectron như trong kim loại không? 0 2 4 6 8 10 12V 0:12 V 0 2 4 6 8 10 12V 0:12 V POWER10 DC 0 6 4 8 +- Khoa vËt lÝ ®hsp tn AC 0 6 4 8 +- 10 A = 1 ┴ Khoa vËt lÝ Tr−êng §hsp Tn VËt lÝ kÜ thuËt 0 1 2 3 4 4CuSO 0:4 A 0 100 200 300 400 500 600 + - TÌM HIỂU BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN III. CÁC HIỆN TƯỢNG DIỄN RA Ở ĐIỆN CỰC. HIỆN TƯỢNG DƯƠNG CỰC TAN Bài 14 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN ‰Các ion tới điện cực, trao đổi điện tích với các điện cực trở thành các nguyên tử hay phân tử trung hòa bám vào điện cực hay bay lên khỏi dung dịch hoặc gây ra các phản ứng phụ. ‰Khi chất điện phân là dung dịch muối kim loại mà Anôt được làm bằng chính kim loại đó thì có hiện tượng dương cực tan. Lúc này bình điện phân xem như điện trở thuần. ‰Dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật OHM. Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta được công thức Fa-ra-đây: =KL dp1 Am . .I .tF n KL dp 1 Am = . I t 96 500 nÆ + m: khối lượng kim loại (gam) + A: là khối lượng mol nguyên tử của chất + Idp: dòng điện qua bình điện phân ampe + t: thời gian dòng điện qua bình điện phân (giây) + F = 9, 65.107 C/kg: số Fa-ra-đây + n : hoá trị của kim loại Bài 14 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN IV. CÁC ĐỊNH LUẬT FARADAY P25 V. Ứng dụng của hiện tượng điện phân Click chuột: Ứng dụng HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN Bài 14 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN 2. Mạ điện Để tăng vẻ đẹp và chống gỉ cho các đồ dùng thường ngày bằng kim loại, người ta thường mạ lên chúng một lớp kim loại trơ. 1.Luyện nhôm Công nghệ luyện nhôm chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy. TÓM TẮT BÀI HỌC DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN ™ Trong dung dịch, các axit, bazơ và muối bị phân li thành ion (thuyết điện li): Anion mang điện âm là gốc axit hoặc nhóm (OH)- , cation mang điện dương là ion kim loại, ion H+ hoặc một số nhóm nguyên tử khác. ™ Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường. ™ Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anôt kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch. ™ Khối lượng của chất được giải phóng ra ở điện cực khi điện phân cho bởi công thức ™ Hiện tượng điện phân được áp dụng trong các công nghệ luyện kim, hoá chất, mạ điện… KL dp 1 Am = . I t 96 500 n † Bài 15: Dòng điện trong chất khí BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THẾ DÂN NGƯỜI THỰC HIỆN: VŨ QUỐC DŨNG DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Để tiết kiệm năng lượng điện dùng để thắp sáng, người ta khuyên không nên dùng đèn dây tóc nóng đỏ. Trong gia đình nên dùng đèn ống, ngoài đường phố thì dùng đèn thuỷ ngân và đèn natri (đèn vàng). Các loại đèn này hoạt động theo nguyên lý nào mà lại tiết kiệm được điện? ĐÈN ỐNG ĐÈN COMPAC ĐÈN LED DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ TÌM HIỂU CHẤT KHÍ LÀ MÔI TRƯỜNG CÁCH ĐIỆN ™ Nếu không khí dẫn điện trong điều kiện bình thường thì: 9Mạng điện trong gia đình không an toàn và không hoạt động được vì điện từ nguồn điện cung cấp chạy đi khắp nơi, không thể ngắt điện cũng như nối điện vào các thiết bị. 9Ô tô, xe máy không hoạt động được vì nguồn điện để đánh lửa ở bugi bị nối tắt. 9Nhà máy điện sẽ bị chập mạch và cháy… Chất khí không dẫn điện vì các phân tử khí đều ở trạng thái trung hoà điện, do đó trong chất khí không có hạt tải điện. 0,1:0,2 mA mA = 1 ┴ Khoa vËt lÝ Tr−êng §hsp Tn VËt lÝ kÜ thuËt 0 1 2 3 4 0:4 mA - + 0 10 20 30 40 50 60V 0:60 V 0 2 4 6 8 10 1 2V 0:12 V POWER40 DC 0 20 10 30 -+ Khoa vËt lÝ ®hsp tn AC 0 6 4 8 +- 10 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ TÌM HIỂU SỰ DẪN ĐIỆN CỦA CHẤT KHÍ Ở ĐIỀU KIỆN THƯỜNG P26 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ TÌM HIỂU BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ ™ Ngọn lửa ga (nhiệt độ rất cao), tia tử ngoại của đèn thuỷ ngân gọi là các TÁC NHÂN ION HOÁ. Các phân tử khí trung hòa Tia tử ngoại làm phân tử biến thành ion+ và e-. ion + e- e- e- kết hợp với phân tử trung hoà thành ion-. ion + ion - e- DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ SO SÁNH BẢN CHẤT CỦA DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG KHÁC NHAU Tác nhận ion hóaIon+, ion-, e-Khí Điện liIon+, ion-Điện phân Vốn cóe-Kim loại Nguồn gốcHạt tải điệnMôi trường Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 3. Hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí trong quá trình dẫn điện không tự lực III – BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 9 Hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua gây ra gọi là HIệN TƯợNG NHÂN Số HạT TảI ĐIệN. 9 Chất khí trở nên dẫn điện tốt hơn, dòng điện chạy qua chất khí tăng, nhưng vẫn phụ thuộc vào số hạt tải điện mà tác nhân ion hóa từ bên ngoài đã sinh ra trong chất khí + E + ++ 0 1 2 3 Quá trình nhân số hạt tải điện theo kiểu thác lũ (tuyết lở) Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ V – TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN 3. Ứng dụng Bộ phận tạo tia lửa điện trong động cơ (BUGI) Cấu tạo của bugi dùng trong động cơ nổ (ô tô, xe máy) Click chuột: Ứng dụng TIA LỬA ĐIỆN MÁY GIA CÔNG KIM LOẠI Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ V – TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN 3. Ứng dụng Sét là tia lửa điện khổng lồ. Nó hình thành giữa đám mây mưa tích điện âm và mặt đất tích điện dương nên thường đánh vào các mô đất cao, ngọn cây… Click chuột: Ứng dụng TIA LỬA ĐIỆN Bài 15 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ V – TIA LỬA ĐIỆN VÀ ĐIỀU KIỆN TẠO RA TIA LỬA ĐIỆN 3. Ứng dụng Click chuột: Ứng dụng TIA LỬA ĐIỆN CỘT THU LÔI Tiểu sử Benjamin Franklin ( 1706 – 1790 ) P27 † Bài 16: Dòng điện trong chân không BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 16 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THẾ DÂN NGƯỜI THỰC HIỆN: VŨ QUỐC DŨNG TÌM HIỂU VỀ HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG ĐÈN ĐIÔT CHÂN KHÔNG TÌM HIỂU VỀ HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG K A ee ee ee ee e e Các êlectron do catôt tạo ra chuyển động về anôt dưới tác dụng của điện trường, tạo ra dòng điện. ™ So sánh dòng điện trong chân không với dòng điện trong các môi trường khác TÌM HIỂU VỀ HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG Do phát xạe-Chân không Tác nhân ion hóaIon+, Ion-, e-Khí Điện liIon+, Ion-Điện phân Vốn cóe-Kim loại Nguồn gốcHạt tải điệnMôi trường DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG Bài 16 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG I – CÁCH TẠO RA DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG + UAK < 0: IA rất nhỏ + UAK > 0: IA Tăng nhanh theo U + UAK = 15V: IA Max 2. Tính chất của dòng điện trong chân không Đồ thị biểu diễn IA theo UAK: a) Khi dây tóc không được đốt nóng. b) Khi dây tóc được đốt nóng đỏ. c) Khi dây tóc được đốt nóng ở nhiệt độ cao hơn. b. Khi đóng K: IA ≠ 0 Æ Chân không dẫn điện. TÌM HIỂU VỀ TIA CATÔT DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG Khoảng tối catôt pống = 10mmHg K A 9Côt khí phát sáng kéo dài từ anôt đến gần catôt (cột sáng anôt) 9Ở gần catôt có khoảng tối (khoảng tối catôt). P28 9Nó phát ra từ catôt, theo phương vuông góc với bề mặt catôt. Gặp vật cản, nó bị chặn lại và làm cho vật đó tích điện âm. 9Nó mang năng lượng lớn: làm đen phim ảnh, làm huỳnh quang một số tinh thể, làm kim loại phát ra tia X, làm nóng các vật mà nó rọi vào và tác dụng lực lên các vật đó. Bài 16 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG II – TIA CATÔT 2. Tính chất của dòng điện trong chân không E2 K A Ứng dụng phổ biến nhất là để làm ống phóng điện tử, đèn hình. Ống phóng điện tử Click chuột: Ứng dụng tia Catôt Bài 16 DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG II – TIA CATÔT 3. Bản chất của tia Catôt Để tạo được tia catôt mạnh và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, ta không dùng phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp, mà dùng một điôt chân không với catôt được nung nóng và anôt có lỗ thủng để cho dòng êlectron bay ra . Súng êlectron được sử dụng trong ống phóng điện tử và đèn hình. Súng êlectron TÌM HIỂU VỀ SÚNG ELECTRON Click chuột: Ứng dụng tia Catôt DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG TÓM TẮT BÀI HỌC ‰ Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron. ‰ Chân không chỉ dẫn điện khi ta đưa êlectron vào trong đó. ‰ Điôt chân không với catôt nóng đỏ có tính chỉnh lưu. ‰ Tia catôt là dòng các êlectron phát ra từ catôt, có năng lượng lớn và bay tự do trong không gian, được sinh ra khi phóng điện qua chất khí ở áp suất thấp. Nó có thể tạo ra bằng một súng êlectron. ‰ Tia catôt có khả năng làm huỳnh quang các chất và bị làm lệch bằng điện trường và từ trường. Nó được dùng trong đèn hình và ống phóng điện tử. DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG † Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM CHƯƠNG III DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS PHẠM THẾ DÂN NGƯỜI THỰC HIỆN: VŨ QUỐC DŨNG 9 Các vật liệu như gemani và silic, được gọi là chất bán dẫn hoặc gọi tắt là bán dẫn. Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I – CHẤT BÁN DẪN VÀ TÍNH CHẤT 9 Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn siêu tinh khiết rất lớn. BD 0<α 9 Điện trở suất của bán dẫn nằm giữa kim loại và điện môi: bán dẫn dẫn điện kém hơn kim loại nhưng tốt hơn điện môi KL BD DMρ < ρ < ρ 9 Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm Đây là sự dẫn điện riêng của chất bán dẫn. P29 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN TÌM HIỂU TÍNH CHẤT CỦA CHẤT BÁN DẪN So sánh tính dẫn điện của bán dẫn và kim loại. 9 Điện trở suất của bán dẫn nằm giữa kim loại và điện môi: bán dẫn dẫn điện kém hơn kim loại nhưng tốt hơn điện môi KL BD DMρ < ρ < ρ 1015 1020 105 1010 100 10-10 10-5 ρ Kim loại Bán dẫn Điện môi Si Si Si Si Si Si Si Si Si - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- ---- -- -+-- -- ---- -- ---- + - - CẤU TRÚC MẠNG TINH THỂ SILIC DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN TÌM HIỂU HẠT TẢI ĐIỆN CỦA CHẤT BÁN DẪN Liên kết giữa các nguyên tử Si là liên kết cộng hóa trị. Liên kết giữa các nguyên tử Si bền vững Æ Ở nhiệt độ gần O0K, Si không có êlectron và không dẫn điện. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN Si Si Si Si Si Si Si Si Si - + - - - + + - - + - - - + - - - - + - - - + - -- --+- -+ -+-- ++ ++++ ++ --++ - -- + - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - E G E G TÌM HIỂU BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN ™ Khi có điện trường: 9 Electron chuyển động ngược chiều điện trường. 9 Lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường. Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN I – HẠT TẢI ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN. BÁN DẪN LOẠI n và BÁN DẪN LOẠI p 2. Êlectron và lỗ trống ™ Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện là electron và lỗ trống ™ Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng các êlectron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường và dòng các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trường. Thực chất dòng điện trong các chất bán dẫn là do chuyển động của êlectron sinh ra. Chuyển động của lỗ trống chỉ là hệ quả của chuyển động của êlectron. n p+ + + + + + + + - - - - - - - - Et 9Chỗ tiếp xúc hai loại bán dẫn đã hình thành lớp chuyển tiếp p – n. 9Lớp này còn được gọi là lớp nghèo hạt tải điện, gọi tắt là lớp nghèo. DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN TÌM HIỂU LỚP CHUYỂN TIẾP p - n DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN TÌM HIỂU TÍNH CHẤT CHỈNH LƯU CỦA LỚP CHUYỂN TIẾP ™ Trường hợp 1: cực dương nối với bán dẫn n, cực âm nối với bán dẫn p. n p ( - )(+) Et En Ing Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN IV – ĐIOT BÁN DẪN VÀ MẠCH CHỈNH LƯU DÙNG ĐIOT BÁN DẪN DIOD Bài 17 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN V – TRANZITO LƯỠNG CỰC n – p - n ƒ Tranzito n – p – n cấu tạo gồm một lớp bán dẫn loại p rất mỏng kẹp giữa hai lớp bán dẫn loại n thực hiện trên một tinh thể bán dẫn ( Ge, Si, …) ƒ Tranzito có ba cực: - Cực góp hay colectơ, kí hiệu là C. - Cực đáy hay cực gốc, hoặc bazơ, kí hiệu là B. - Cực phát hay êmitơ, kí hiệu là E. Tranzito lưỡng cực: a) Mô hình. b) Cấu trúc thực. c) Kí hiệu của tranzito n-p-n. P30 Phụ lục 5 CÁC BÀI KIỂM TRA „ BÀI KIỂM TRA 15 PHÚT Gồm 10 câu trắc nghiệm có nội dung như sau Câu 1 Chọn phát biểu đúng về điện trở của kim loại? A. Nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại giảm. B. Nhiệt độ tăng thì điện trở kim loại tăng (*) C. Nhiệt độ giảm thì điện trở kim loại tăng. D. Điện trở của kim loại tỉ lệ thuận với nhiệt độ. Câu 2 Nếu gọi ρ0 là điện trở suất của kim loại ở nhiệt độ ban đầu t0 thì điện trở suất ρ của kim loại phụ thuộc nhiệt độ t theo công thức nào dưới đây? A. ρ = ρ0 + α(t – t0) ; với α là một hệ số có giá trị dương. B. ρ = ρ0 [1 + α(t – t0)] ; với α là một hệ số có giá trị âm. C. ρ = ρ0 [1 + α(t – t0)] ; với α là một hệ số có giá trị dương. (*) D. ρ = ρ0 + α(t – t0) ; với α là một hệ số có giá trị âm. Câu 3 Hạt tải điện trong kim loại là A. các êlectron của nguyên tử. B. êlectron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử. C. các êlectron hoá trị đã bay tự do ra khỏi tinh thể. D. các êlectron hoá trị chuyển động tự do trong mạng tinh thể. (*) Câu 4 Chọn câu đúng. Hiện tượng phân li các phân tử hoà tan trong dung dịch điện phân A. là kết quả chuyển động của dòng điện chạy qua chất điện phân. B. là nguyên nhân chuyển động của dòng điện chạy qua chất điện phân. C. là dòng điện trong chất điện phân. D. tạo ra các hạt tải điện trong chất điện phân. (*) P31 Câu 5 Câu nào dưới đây nói về bản chất dòng điện trong chất điện phân là đúng? A. Là dòng êlectron chuyển động ngược hướng điện trường. B. Là dòng chuyển động có hướng đồng thời của các ion dương theo chiều điện trường và dòng ion âm cùng với các êlectron ngược chiều điện trường. C. Là dòng chuyển động có hướng đồng thời của các ion dương theo chiều điện trường và của các êlectron ngược chiều điện trường. D. Là dòng chuyển động có hướng đồng thời của các ion dương theo chiều điện trường và của các ion âm ngược chiều điện trường. (*) Câu 6 Câu nào dưới đây nói về quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là đúng? A. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí, không cần liên tục tạo ra các hạt tải điện trong khối khí. B. Đó là quá trình dẫn điện của chất khí nằm trong một môi trường đủ mạnh. C. Đó là quá trình dẫn điện được ứng dụng trong bugi của động cơ nổ. D. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí chỉ tồn tại khi liên tục tạo ra các hạt tải điện trong khối khí. (*) Câu 7 Câu nào dưới đây nói về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I vào hiệu điện thế U trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là không đúng? A. Với mọi giá trị của U: cường độ dòng điện I luôn tăng tỉ lệ thuận với U. * B. Với U nhỏ: cường độ dòng điện I tăng theo U. C. Với U đủ lớn: cường độ dòng điện I đạt giá trị bảo hoà. D. Với U quá lớn: cường độ dòng điện I tăng nhanh theo U. P32 Câu 8 Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực của chất khí, hình thành do A. phân tử khí bị điện trường mạnh làm ion hoá. B. catôt bị nung nóng phát ra êlectron. (*) C. quá trình nhân số hạt tải điện kiểu thác lũ trong chất khí. D. chất khí bị tác dụng của các tác nhân ion hoá. Câu 9 Câu nào dưới đây nói về tính chất của điôt bán dẫn là không đúng? A. Điôt bán dẫn là linh kiện bán dẫn được tạo bởi một lớp chuyển tiếp p-n. B. Điôt bán dẫn chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo chiều từ miền p sang miền n. C. Điôt bán dẫn bị phân cực thuận khi miền n được nối với cực dương và miền p được nối với cực âm cúa nguồn điện ngoài. (*) D. Điôt bán dẫn thường được dung để biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Câu 10 Câu nào dưới đây nói về các hạt tải điện trong chất bán dẫn là đúng? A. Các hạt tải điện trong bán dẫn loại n chỉ là các electron dẫn. B. Các hạt tải điện trong bán dẫn loại p chỉ là các lỗ trống. C. Các hạt tải điện trong các chất bán dẫn luôn bao gồm cả hai loại: electron dẫn và lỗ trống.(*) D. Êlectron dẫn và lỗ trống đều mang điện tích âm và chuyển động ngược chiều điện trường. P33 „ BÀI KIỂM TRA 1 TIẾT Gồm 15 câu trắc nghiệm và 2 bài tập tự luận có nội dung như sau * PHẦN TRẮC NGHIỆM (6đ) Câu 1 Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của A. các ion dương dưới tác dụng của điện trường. B. các ion âm dưới tác dụng của điện trường. C. các ion dương và ion âm dưới tác dụng của điện trường. D. các electrôn tự do dưới tác dụng của điện trường. (*) Câu 2 Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của : A. các iôn dương và các electrôn tự do B. các iôn âm và các electrôn tự do. C. các iôn dương, iôn âm. (*) D. các iôn dương, iôn âm và electrôn tự do. Câu 3 Khi nhiệt độ của dây dẫn kim loại tăng lên , điện trở của nó sẽ A. giảm đi B. không thay đổi C.tăng lên (*) D. ban đầu tăng lên theo nhiệt độ nhưng sau đó lại giảm dần Câu 4 Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là A. Do sự va chạm của các electron tự do với các ion (+) ở các nút mạng (*) B. Do sự va chạm của các ion dương ở các nút mạng với nhau C. Do sự va chạm của các electron tự do với nhau D. Do sự va chạm của các hạt nhân nguyên tử với nhau P34 Câu 5 Khi vật dẫn ở trạng thái siêu dẫn, điện trở của nó A. bằng không (*) B. có giá trị âm C. vô cùng lớn D. không thay đổi. Câu 6 Phát biểu nào sau đây về dòng điện trong kim loại là không đúng? A. Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electrôn tự do. B. Nhiệt độ của kim loại càng cao thì dòng điện qua nó bị cản trở càng nhiều. C. Nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại là do sự mất trật tự trong mạng tinh thể. D. Dưới tác dụng của điện trường ngoài, electrôn chuyển động cùng chiều điện trường sinh ra dòng điện. (*) Câu 7 Khi nhiệt độ tăng thì điện trở suất của kim loại cũng tăng là do A. chuyển động vì nhiệt của các electron tăng lên B. chuyển động định hướng của electron cũng tăng lên C. biên độ dao động của các ion quanh nút mạng tăng lên (*) D. biên độ dao động của các ion quanh nút mạng giảm đi Câu 8 Hai thanh kim loại được nối với nhau bởi 2 đầu mối hàn tạo thành một mạch kín , dòng nhiệt điện xuất hiện khi A. hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở 2 đầu mối hàn bằng nhau B. hai thanh kim loại có bản chất khác nhau và nhiệt độ ở 2 đầu mối hàn khác nhau (*) C. hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở 2 đầu mối hàn bằng nhau D. hai thanh kim loại có bản chất giống nhau và nhiệt độ ở 2 đầu khác nhau P35 Câu 9 Suất điện động nhiệt điện phụ thuộc vào A. hiệu nhiệt độ giữa 2 đầu mối hàn (*) B. hệ số nở dài vì nhiệt α C. khoảng cách giữa 2 mối hàn D. điện trở của mỗi mối hàn Câu 10 Khi dòng điện qua bình điện phân có cực dương tan giảm đi 2 lần, thời gian điện phân tăng 4 lần thì khối lượng của kim loại thu được ở catốt bình điện phân A. không thay đổi B. tăng 2 lần (*) C. giảm 2 lần D. tăng 8 lần. Câu 11 Phát biểu nào sau đây là đúng ? A. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển động có hướng của các ion âm electron đi về anốt và ion dương đi về catốt B. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các electron đi về anốt và ion dương đi về catốt C. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các ion âm đi về anốt và ion dương đi về catốt (*) D. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dịch có hướng của các electron đi từ catốt về anốt khi catốt bị đun nóng Câu 12 Chọn câu đúng. Hiện tượng phân li các phân tử hoà tan trong dung dịch điện phân A. là kết quả chuyển động của dòng điện chạy qua chất điện phân. B. là nguyên nhân chuyển động của dòng điện chạy qua chất điện phân. C. là dòng điện trong chất điện phân. D. tạo ra các hạt tải điện trong chất điện phân. (*) P36 Câu 13 Câu nào dưới đây nói về quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là đúng? A. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí, không cần liên tục tạo ra các hạt tải điện trong khối khí. B. Đó là quá trình dẫn điện của chất khí nằm trong một môi trường đủ mạnh. C. Đó là quá trình dẫn điện được ứng dụng trong bugi của động cơ nổ. D. Đó là quá trình dẫn điện trong chất khí chỉ tồn tại khi liên tục tạo ra các hạt tải điện trong khối khí. (*) Câu 14 Câu nào dưới đây nói về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện I vào hiệu điện thế U trong quá trình dẫn điện không tự lực của chất khí là không đúng? A. Với mọi giá trị của U: cường độ dòng điện I luôn tăng tỉ lệ thuận với U. (*) B. Với U nhỏ: cường độ dòng điện I tăng theo U. C. Với U đủ lớn: cường độ dòng điện I đạt giá trị bảo hoà. D. Với U quá lớn: cường độ dòng điện I tăng nhanh theo U. Câu 15 Câu nào dưới đây nói về hiện tượng nhân số hạt tải điện trong chất khí là không đúng? A. Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do giữa hai điện cực có điện trường đủ mạnh để làm ion hoá chất khí. B. Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí chỉ bằng cách dùng ngọn lửa ga để đốt nóng khối khí ở giữa hai điện cực. (*) C. Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí do dòng điện chạy qua. D. Đó là hiện tượng tăng mật độ hạt tải điện trong chất khí theo kiểu “tuyết lở”, tức là mỗi êlectron, sau khi va chạm với phân tử khí, sẽ nâng số hạt lên thành 3 (gồm 2 êlectron và 1 ion dương). P37 * PHẦN TỰ LUẬN (4đ) Câu 1 Điện phân dung dịch AgNO3 với cực dương là Ag thì trong 1 giờ có 27g Ag bám vào cực âm của bình điện phân. Tính cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân. Cho bạc có khối lượng mol là A = 108, hoá trị n = 1. (1đ) Câu 2 Cho mạch điện như hình vẽ: Các nguồn giống nhau, mỗi nguồn có suất điện động E = 4V, điện trở trong r = 0,5Ω . Đèn Đ loại 6V – 12W, bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có anốt bằng đồng. Biết đèn sáng bình thường. Tính : a) Khối lượng đồng bám vào catốt trong thời gian 32 phút 10 giây. (1,5đ) b) Điện trở RB của bình điện phân. (1,5đ) Cho biết đồng có : A = 64 ; n = 2 Ñ RB