Giáo án chuyên đề Vật lí 11 kết nối chuyên đề 3 Bài 9: Mạch điện ứng dụng đơn giản (P1)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia HS thành các nhó, hướng dẫn HS lập bảng số liệu

- GV hướng dẫn từng nhóm lắp mạch với R₀, R₁ là biến trở, thiết bị đầu ta là một đèn LED (lưu ý, LED pahri được nối tiếp với điện trở)

Mạch điện tạo tín hiệu điều khiển đèn LED

- HS lắp mạch điện và lập bảng số liệu theo hướng dẫn của GV và tiến hành khảo sát mạch điện theo cách sau:

1. Điều chỉnh biến trở R₀ sao cho U₀ ở giá trị xác định.

2. Điều chỉnh R₁ để thay đổi U_S đồng thời quan sát đèn LED và ghi kết quả vào bảng.

3. Nhận xét hoạt động của mạch điện.

- GV tổng hợp các nhận xét của HS và đưa ra kết luận: với tất cả các giá trị của U_S sao cho Us>U₀ thì đèn sáng và Us <U₀ thì đèn tắt. Do đó U₀ được xem như điện áp ngưỡng để bật – tắt bóng đèn. Vậy, nếu ta thay biến trở R₁ bằng một cảm biến có điện trở thay đổi theo giá trị của đại lượng vật lí mà cảm biến đó nhạy (ví dụ: cảm biến nhiệt, cảm biến ánh sáng) và thiết bị đầu ra là một relay thì chúng ta có thể điều khiển bật – tắt thiết bị điện thông qua cảm biến.

- GV yêu cầu HS thảo luận trả lời câu 1, 2 trong SGK – tr54

1. Vai trò của bộ khuếch đại thuật toán trong sơ đồ Hình 9.1 là gi? Có thể dùng tín hiệu trực tiếp từ cảm biến để điều khiển thiết bị mà không cần mạch khuếch đại được không?

2. Tại sao điện trở của cảm biến trong Hình 9.2 thay đổi lại làm tín hiệu điện áp tới chân vào không đảo của bộ khuếch đại thuật toán thay đổi?

- GV gọi một số HS trả lời câu hỏi, sau đó tổng hợp các ý kiến và đưa ra đáp án cuối cùng.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận nhóm, tìm hiểu mạch điện tạo tín hiệu điều khiển tự động sử dụng cảm biến

- GV quan sát, hỗ trợ HS nếu cần

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS của các nhóm trình bày kết quả thảo luận

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới.

I. MẠCH ĐIỆN TẠO TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG CẢM BIẾN

* Câu hỏi (SGK – tr54)

1. Khuếch đại thuật toán trong trường hợp này đóng vai trò khuếch đại tín hiệu. Tín hiệu từ cảm biến thường rất nhỏ nên không thể dùng để điều khiển trực tiếp thiết bị mà không qua mạch khuếch đại.

2. Nếu thay đổi giá trị điện trở thì điện áp U_S sẽ thay đổi theo sự thay đổi theo điện trở của cảm biến, mỗi khi U_S vượt qua giá trị U₀ thì điện áp đầu ra sẽ thay đổi mức giá trị.

* Kết luận

- Bộ khuếch đại thuật toán kết hợp với cảm biến có thể tạo thành mạch điện đơn giảm để điều khiển thiết bị tự động

- Mỗi khi U_S vượt quá giá trị U₀ thì điện áp đầu ra sẽ thay đổi mức giá trị. Nếu nối đầu ra với một relay hoặc một thiết bị cảnh báo thì ta sẽ có một thiết bị đóng ngắt mạch điện hoặc cảnh bảo ngưỡng tự động.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

'- GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức ở bài trước để vẽ sơ đồ thiết bị với đầu ra là relay điện từ để bật, tắt bóng đèn.

- GV chia lớp thành từng nhóm để chuẩn bị thực hành.

- HS sẽ thảo luận và thiết kế mạch điện trong đó thiết bị đầu ra là một relay được mắc để bật – tắt bóng đèn và R_S là một quang điện trở.

- GV kiểm tra sơ đồ mạch điện và yêu cầu HS mắc mạch điện, đồng thời hướng dẫn HS đặt ngưỡng chiếu sáng: Con chạy của biến trở Ro được đặt ở vị trí sao cho điện áp U₀ chỉ nhỏ hơn điện áp U_S lúc trời tối 1 chút,

- HS mắc mạch điện và thực hành theo hướng dẫn của GV.

- HS giải thích nguyên tắc hoạt động của mạch điện và trả lời câu hỏi tại sao sau khi chỉnh biến trở lại có thể đặt ngưỡng chiếu sáng cho bóng đèn.

- GV yêu cầu HS thảo luận trả lời câu hỏi trong SGK – tr55: Trong sơ đồ mạch điện tử chiếu sáng, tại sao phải đặt điện áp U₀, chỉ cao hơn giá trị điện áp trên cảm biến lúc trời tối một chút?

- GV yêu cầu HS đọc thêm phần “Em có biết” trong SGK – tr55

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận nhóm, nghiên cứu nội dung trong SGK để thiết kế mạch điện chiếu sáng tự động

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS của các nhóm trình bày kết quả thảo luận 

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới.

II. MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN ỨNG DỤNG CẢM BIẾN

1. Mạch điện tự động chiếu sáng

Sơ đồ mạch điện thiết bị tự động chiếu sáng

* Câu hỏi (SGK – tr55)

Điện áp trên cảm biến lúc trời tối tương ứng với ngưỡng chuyển mạch bật, tắt bóng điện mà ta mong muốn, do đó phải đặt điện áp U₀ bằng điện áp này. Nếu đặt điện áp U₀ xa với điện áp này thì sẽ dẫn đến trường hợp trời sáng nhưng đèn vẫn bật hoặc ngược lại trời tối nhưng đèn vẫn tắt.