Giáo án chuyên đề Vật lí 12 kết nối Bài 4: Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

BÀI 4: CHỈNH LƯU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Thực hiện thí nghiệm, vẽ được đồ thị biểu diễn quan hệ giữa dòng điện chạy qua diode bán dẫn và điện áp giữa hai cực của nó.

• Vẽ được mạch chỉnh lưu nửa chu kì sử dụng diode.

• Vẽ được mạch chỉnh lưu cả chu kì sử dụng cầu chỉnh lưu.

• So sánh được đồ thị chỉnh lưu nửa chu kì và chỉnh lưu cả chu kì.

2. Năng lực

Năng lực chung: 

• Năng lực tự học: Tự chủ và hợp tác thực hiện thí nghiệm khảo sát mối quan hệ giữa dòng điện chạy qua diode bán dẫn và điện áp giữa hai cực của nó.

• Năng lực giải quyết vấn đề: Xác định và tìm hiểu về chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.

• Năng lực giao tiếp hợp tác: Thảo luận và trao đổi ý kiến để tìm hiểu về diode bán dẫn và chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.

Năng lực vật lí:

• Nêu được cấu tạo của diode bán dẫn.

• Thực hiện được thí nghiệm và vẽ được đồ thị biểu diễn quan hệ giữa dòng điện chạy qua diode bán dẫn và điện áp giữa hai cực của nó.

• Vẽ được mạch chỉnh lưu nửa chu kì sử dụng diode.

• Vẽ được mạch chỉnh lưu cả chu kì sử dụng cầu chỉnh lưu.

• So sánh được đồ thị chỉnh lưu nửa chu kì và chỉnh lưu cả chu kì.

3. Phẩm chất

• Trung thực trong báo cáo số liệu thực nghiệm khảo sát mối quan hệ giữa dòng điện chạy qua diode bán dẫn và điện áp giữa hai cực của nó.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:

1. Đối với giáo viên:

• SGK, SGV Chuyên đề học tập Vật lí 12, Kế hoạch bài dạy.

• Hình ảnh trong SGK: hình ảnh diode bán dẫn và kí hiệu, hình ảnh diode mắc phân cực thuận và mắc phân cực ngược trong mạch điện một chiều, hình ảnh sơ đồ mạch điện chỉnh lưu,…

• Máy chiếu, máy tính (nếu có).

• Phiếu học tập.

2. Đối với học sinh:

• HS mỗi nhóm: Dụng cụ thí nghiệm: 1 diode bán dẫn, 1 điện trở loại 10 W, 1 biến trở loại 0 – 100 W, 1 công tắc, 2 đồng hồ đo điện đa năng; 1 biến áp nguồn, 2 bảng lắp mạch điện và các dây nối.

• HS cả lớp:

+ SGK Chuyên đề học tập Vật lí 12.

+ Hình vẽ liên quan đến nội dung bài học và các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: Dựa vào tình huống trong thực tế, HS nhận biết được yêu cầu thực tiễn của việc sử dụng dòng điện xoay chiều trong một số thiết bị điện tử.

b. Nội dung: GV cho HS thảo luận về nội dung mở đầu trong SGK, HS phát biểu ý kiến của bản thân về cách chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, từ đó GV định hướng HS vào nội dung của bài học.

c. Sản phẩm học tập: HS bước đầu phát hiện vấn đề và thảo luận về câu hỏi khởi động.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh sạc pin điện thoại, sạc pin máy tính, tai nghe không dây cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Dòng điện được truyền từ nhà máy đến nơi tiêu thụ là dòng điện xoay chiều, nhưng một số thiết bị điện tử lại sử dụng dòng điện một chiều. Làm thế nào chuyển từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS làm việc cá nhân, quan sát hình ảnh và suy nghĩ, trả lời câu hỏi khởi động.

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

- GV mời 1 – 2 bạn ngẫu nhiên đứng dậy trình bày câu trả lời của mình.

Gợi ý đáp án:

Để chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều cần dùng thiết bị chỉnh dòng điện, bộ chuyển đổi,…

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

- Sau khi HS trao đổi, phát biểu ý kiến, GV nhận xét và dẫn dắt vào bài mới: Dòng điện được truyền từ nhà máy đến nơi tiêu thụ là dòng điện xoay chiều nhưng một số thiết bị điện tử lại sử dụng dòng điện một chiều. Để chuyển từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều ta cần chỉnh lưu dòng điện, sử dụng linh kiện điện tử gọi là diode bán dẫn. Để tìm câu trả lời chính xa cho câu hỏi vừa nêu, chúng ta cùng tìm hiểu bài học mới: Bài 4: Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu diode bán dẫn

a. Mục tiêu: 

- HS nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của diode bán dẫn.

- HS thực hiện thí nghiệm, vẽ được đồ thị biểu diễn quan hệ giữa dòng điện chạy qua diode bán dẫn và điện áp giữa hai cực của nó.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về diode bán dẫn và nguyên tắc hoạt động của diode.

c. Sản phẩm: 

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để tìm hiểu diode bán dẫn.

- HS hoàn thành Phiếu học tập số 1.

d. Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV chiếu hình ảnh diode bán dẫn và kí hiệu (hình 4.1) và diode mắc phân cực thuận và mắc phân cực ngược trong mạch điện một chiều (hình 4.2) cho HS quan sát. - GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và nêu cấu tạo của diode bán dẫn và nguyên tắc hoạt động của diode khi cho dòng điện đi qua theo phân cực thuận, phân cực ngược. - GV yêu cầu HS đọc nội dung Em có biết (SGK – tr19) để tìm hiểu về diode bán dẫn. - GV chia lớp thành 6 – 8 nhóm. - GV phát dụng cụ thí nghiệm, phiếu học tập cho các nhóm và hướng dẫn HS thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn trong nội dung Hoạt động (SGK – tr20). - Sau khi HS thảo luận và hoàn thành các nhiệm vụ trong Phiếu học tập, GV nhận xét và kết luận về đường đặc trưng I – U của diode bán dẫn. Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS đọc thông tin SGK, tiến hành thí nghiệm, thảo luận về kết quả thí nghiệm và rút ra kết luận. - GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết). Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận: *Trả lời Phiếu học tập  1. HS tự hoàn thành bảng kết quả thí nghiệm. 2. HS tự vẽ đường đặc trưng I – U của diode bán dẫn. (Đường đặc trưng I – U có dạng như sau) 3. Nhận xét: + Khi diode mắc thuận: cường độ dòng điện có giá trị tăng rất nhanh khi điện áp tăng. + Khi diode mắc ngược: cường độ dòng điện gần như bằng 0 và gần như không đổi. - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.  Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV thực hiện: + Nhận xét chung về kết quả làm việc của các nhóm. + Chỉ ra những điểm cần lưu ý trong quá trình thực hiện thí nghiệm của các nhóm. + Chốt kiến thức về đường đặc trưng I – U của diode bán dẫn. - GV kết luận về nội dung Tìm hiểu diode bán dẫn. - GV chuyển sang nội dung Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.

I. DIODE BÁN DẪN - Diode bán dẫn là linh kiện bán dẫn cho dòng điện đi qua theo một chiều. - Cấu tạo của diode bán dẫn có hai cực là anode (A) và cathode (K). - Đối với dòng điện một chiều, khi mắc diode có anode nối với cực dương và cathode nối với cực âm của nguồn thì nó cho dòng điện chạy qua, gọi là dòng điện thuận. Nếu mắc diode theo chiều ngược lại thì dòng điện đi qua có cường độ rất nhỏ, gọi là dòng điện ngược.

Hoạt động 2. Tìm hiểu về chỉnh lưu dòng điện xoay chiều

a. Mục tiêu: 

- HS nêu được mạch chỉnh lưu nửa chu kì sử dụng diode.

- HS nêu được mạch chỉnh lưu cả chu kì sử dụng cầu chỉnh lưu.

- HS so sánh được đồ thị chỉnh lưu nửa chu kì và chỉnh lưu cả chu kì.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện theo các hoạt động trong SGK để tìm hiểu về chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.

c. Sản phẩm: 

- Kết quả HS thực hiện các yêu cầu, gợi ý, dẫn dắt của GV để tìm hiểu chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.

d. Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS	DỰ KIẾN SẢN PHẨM
Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu về chỉnh lưu nửa chu kì Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV đặt vấn đề: Chỉnh lưu dòng điện là chuyển từ dòng điện xoay chiều sang dòng điện một chiều. - GV chiếu hình ảnh và giới thiệu cho HS về sơ đồ mạch điện chỉnh lưu nửa chu kì (hình 4.6). - GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK, thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Hoạt động (SGK – tr22) Quan sát Hình 4.7a và Hình 4.7b, thực hiện các yêu cầu sau: 1. Nêu sự khác nhau về hình dạng đồ thị điện áp vào và điện áp ra theo thời gian. 2. Mô tả dòng điện chạy trong mạch khi hiệu điện thế giữa another và cathode của diode là âm hoặc dương. - Sau khi HS trả lời, GV kết luận về nội dung chỉnh lưu nửa chu kì. Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS đọc thông tin SGK, thực hiện nhiệm vụ học tập và rút ra kết luận. - GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết). Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - GV mời đại diện các nhóm báo cáo kết quả thảo luận: *Trả lời Hoạt động (SGK – tr22) 1. Điện áp vào là đường liên tục, hình sin, có cả chiều âm và dương. Điện áp đầu ra là đường gián đoạn, không còn chiều âm, chỉ còn chiều dương. Điện áp đầu ra có phần dương đồng pha với điện áp đầu vào. 2. Từ đồ thị cho thấy, điện áp từ anode đến cathode không bị ảnh hưởng về pha qua diode, còn theo chiều ngược lại bị chặn, giá trị cường độ dòng điện bằng 0 hay diode chỉ cho dòng điện theo chiều thuận từ anode đến cathode, chiều ngược lại bị chặn. - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.  Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập - Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ. - GV kết luận về nội dung Tìm hiểu về chỉnh lưu nửa chu kì. - GV chuyển sang nội dung Tìm hiểu về chỉnh lưu cả chu kì.	II. CHỈNH LƯU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 1. Chỉnh lưu nửa chu kì - Nếu chỉ sử dụng một diode bán dẫn trong mạch điện xoay chiều thì ta sẽ chỉnh lưu được nửa chu kì dòng điện.
Nhiệm vụ 2. Tìm hiểu về chỉnh lưu cả chu kì  …………….	2. Chỉnh lưu cả chu kì

--------------- Còn tiếp ---------------