Luận án Dạy học phần “ điện học” Vật lý 11 trung học phổ thông góp phần bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

iện tự do nữa. Tương tự, dòng khuếch tán từ phía n sang p chủ yếu là electron, nên ở phía p gần mặt phân cách hai mẫu, có ion tạp chất mang điện âm. Kết quả là ở mặt phân cách có xuất hiện một điện trường trong tE hướng từ n sang p, có tác dụng ngăn cản sự khuếch tán của các hạt mang điện đa số, sự khuếch tán này dựng lại khi điện trường này đạt giá trị ổn định. Ta nói rằng ở chỗ tiếp xúc hai bán dẫn khác loại đã hình thành lớp chuyển tiếp p-n, lớp này có điện trở lớn vì hầu như không có hạt tải điện tự do (lớp nghèo). Khi mắc hai đầu bán dẫn p-n một nguồn điện có hiệu điện thế U, sao cho cực dương nối với p thì điện trường ngoài nE ngược chiều với tE , làm yếu điện trường trong, do đó dòng chuyển dời của các hạt tải điện đa số được tăng cường, tạo ra dòng điện có cường độ lớn chạy trong bán dẫn từ p sang n, đó là dòng điện thuận (Ith), được gây nên bởi hiệu điện thế thuận của nguồn điện; dòng này tăng nhanh khi hiệu điện thế U tăng. Đây là trường hợp lớp chuyển tiếp p-n mắc theo chiều thuận ( được phân cực thuận). Nếu mắc ngược lại, cực dương của nguồn điện nối với bán dẫn n, thì điện trường nE cùng chiều với tE , làm ngăn cản hoàn toàn sự chuyển dời của các hạt tải điện đa số, chỉ còn dòng các hạt tải điện thiểu số, gây nên dòng điện ngược (Ing) có cường độ rất nhỏ chạy từ phía n sang phía p (do hiệu điện thế ngược của nguồn gây nên, Ing gần như không làm thay đổi U). đây là trường hợp lớp chuyển tiếp p-n mắc theo chiều ngược (phân cực ngược). Như vậy lớp chuyển tiếp p-n dẫn điện tốt theo một chiều từ p sang n. Nên lớp p-n có tính chỉnh lưu. 2.1.4.2. Ứng dụng của một số linh kiện bán dẫn 1) Điôt Điôt bán dẫn hay còn gọi là điôt, là một linh kiện điện tử bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều duy nhất mà không chạy ngược lại. điôt 204 bán dẫn thường đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối p ghép với một khối bán dẫn loại n và được nối với 2 chân ra là anôt và catôt Mạch chỉnh lưu là một mạch điện điện tử chứa các linh kiện điện tử có tác dụng biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu được dùng trong các bộ nguồn một chiều hoặc mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến trong các thiết bị vô tuyến. Trong mạch chỉnh lưu thường chứa các điôt bán dẫn để điều khiển dòng điện và các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác. 2) Phôtôđiôt Ánh sáng có bước sóng thích hợp chiếu vào lớp chuyển tiếp p-n tạo thêm cặp electron - lỗ trống. Nếu mắc vào hiệu điện thế ngược, thì dòng ngược qua lớp chuyển tiếp p-n tăng lên rõ rệt khi có ánh sáng. Ánh sáng càng mạnh thì cường độ dòng ngược càng lớn. Ứng dụng tính chất này người ta chế tạo ra Phôtôđiôt, dùng làm cảm biến ánh sáng, có chức năng chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện, do đó được ứng dụng nhiều trong thông tin quang học, trong kĩ thuật tự động hóa. 3) Pin mặt trời Khi ánh sáng chiếu vào điôt làm phát sinh cặp electron-lỗ trống ở lớp chuyển tiếp p-n, thì điện trường trong tại lớp chuyển tiếp có tác dụng đẩy các lỗ trống sang phía bán dẫn p và các electron sang phía bán dẫn n. Giữa hai đầu điôt có một hiệu điện thế. Đó chính là suất điện động quang điện. Nếu ta nối hai đầu của điôt với một điện trở thì trong mạch có dòng điện. Điôt được chiếu sáng trở thành một nguồn điện, phía p là cực dương, n là cực âm. Đó là pin quang điện. Hiện nay ứng dụng này được dùng để sản xuất Pin mặt trời với chất bán dẫn Si dùng rộng rãi và phổ biến. 4) Điôt phát quang Điôt phát quang được chế tạo từ những bán dẫn thích hợp, khi có dòng điện thuận chạy qua điôt, ở lớp chuyển tiếp p-n có ánh sáng phát ra. Đó là điôt phát quang. Màu sắc phát ra tùy thuộc vào cách pha tạp chất vào các bán dẫn đó. Do đó điôt phát quang được ứng dụng nhiều trong các bộ hiển thị như đèn báo, màn hình quãng cáo và làm nguồn sáng. 5) Điôt Zener Ở lớp chuyển tiếp p-n nếu điện áp ngược đặt vào quá lớn, dẫn đến điện trường 205 trong ở lớp chuyển tiếp quá lớn thì xẩy ra hiện tượng đánh thủng lớp chuyển tiếp và dòng điện tăng lên mạnh khi đó lớp chuyển tiếp bị hỏng, điôt loại này gọi là điôt Zener, ứng dụng sự đánh thủng không làm hỏng lớp chuyển tiếp khi đó dòng điện tăng, điện áp lại ít thay đổi. Tính chất này được sử dụng vào việc giữ điện áp ổn định. Người ta chế tạo các diode có điện áp đánh thủng khác nhau để ổn định ở giá trị điện áp khác nhau. 6) Pin nhiệt điện bán dẫn Cặp pin nhiệt điện được làm từ hai thanh bán dẫn khác loại (n và p) có thể tạo ra nhiệt điện động lớn gấp hàng trăm lần so với pin nhiệt điện bằng kim loại. Do đó trong các pin nhiệt điện dùng trong thực tế được sử dụng làm bằng chất bán dẫn như BiTe, BiSe... Các cặp nhiệt điện làm từ thanh bán dẫn loại p và n nối xen kẽ nhau xẩy ra nhiệt điện ngược còn gọi là Tế bào nhiệt điện Peltier là linh kiện điện tử có các mối tiếp xúc hai bán dẫn p-n được nối nối tiếp với nhau, có chức năng thực hiện sự hoá chuyển điện năng thành nhiệt năng, và ngược lại, nhiệt năng thành điện năng. Khi cho dòng điện một chiều chạy qua hai mối tiếp xúc p-n thì nhiệt lượng một mối tiếp xúc tăng lên, một mối tiếp xúc bị lạnh đi. Ngược lại, khi tạo nhiệt độ chênh lệch giữa hai mối tiếp xúc khác nhau thì có một dòng điện chạy qua đoạn mạch và tạo ra một suất điện động tạo thành nguồn điện một chiều. được ứng dụng để chế tạo các thiết bị làm lạnh nhỏ gọn hiệu quả cao được sử dụng trong khoa học, y học và đời sống hàng ngày. 7) Tranzito + Tranzito là một dụng cụ có hai lớp chuyển tiếp p-n, tranzito được tạo thành từ một mẫu bán dẫn, trên đó bằng cách khuyếch tán các tạp chất, người ta tạo thành ba khu vực bán dẫn, theo thứ tự p-n-p hoặc n-p-n khu vực ở giữa có bề dày rất nhỏ (vài micromet) và có mật độ tải điện thấp. + Ba cực của tranzito được nối với ba khu vực và được gọi là cực phát E 206 (Emitter), cực gốc B (Base) và cực góp C (Collector). + Về hoạt động của tranzito ngược n-p-n: Khi xuất hiện dòng IB, tranzito cho phép dòng điện đi từ Collector đến Emitter. Trong lúc xuất hiện dòng IB, tranzito mở với: IC tăng giảm tỉ lệ thuận với IB. IE = IB + IC; UB luôn gần bằng UE. Chênh lệch UB – UE càng lớn khi dòng điện qua tranzito càng lớn. + Về hoạt động của tranzito thuận p-n-p: Tương tự loại n-p-n, nhưng có một số điểm ngược lại như sau: Dòng điện được điều khiển qua tranzito p-n-p là dòng điện đi từ Emitter sang Collector. Dòng IE và IB tỉ lệ nghịch với nhau, IB đạt cực đại thì IE = 0A; IB = 0A thì IE đạt cực đại. + Các thông số cần quan tâm Các kí hiệu ở đây được sử dụng cho tranzito loại n-p-n, tranzito loại p-n-p cũng có những thông số hoàn toàn tương tự. Chúng được nhà sản xuất ghi rất cụ thể trong tài liệu kĩ thuật của mỗi loại tranzito. Mỗi loại tranzito có các mức dòng IB cực đại khác nhau, đừng nghĩ rằng tranzito càng to và hầm hố thì IB cực đại sẽ càng lớn hay ngược lại. Nếu dòng điện qua cực Base của tranzito vượt quá mức IB cực đại, nó có thể làm hỏng tranzito. Do vậy người ta luôn mắc nối tiếp với cực Base một điện trở hạn dòng. Tỉ số  = C B I I đặc trưng cho khả năng khuếch đại dòng điện của tranzito. Mỗi loại tranzito có một mức hệ số khuếch đại khác nhau. Trong những điều kiện làm việc khác nhau,  cũng khác nhau. Với các transistor có  lớn, bạn chỉ cần một dòng IB nhỏ là đã có thể kích cho nó mở hoàn toàn.  thường có trị số từ vài chục đến vài ngàn. Cường độ dòng điện cực đại IC là dòng điện tối đa mà tranzito có thể mở cho nó đi vào ở cực Collector. Các loại tranzito lớn nhất thường chỉ có IC tối đa khoảng 5A và đòi hỏi phải có quạt tản nhiệt. 207 UCE: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Collector và Emitter của tranzito. UCE thường chỉ có trị số từ vài chục đến vài trăm volt. UCB: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Collector và Base của tranzito. UCB thường chỉ có trị số từ vài chục đến vài trăm volt UBE: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Base và Emitter của tranzito (là hiệu UB – UE). Với dòng hoạt động nhỏ, UBE gần bằng 0V. Với dòng lớn hơn, UBE sẽ tăng lên lên khá nhanh, với đa phần tranzito có UBE hiếm khi vượt quá 5V. Một trong nhiều ứng dụng của tranzito chính là kiểm soát nguồn điện cho phần khác trong mạch điện. Thường thì tranzito này được sử dụng để đóng ngắt hoặc chế độ bão hòa. Bằng việc bật tắt của mọt chuyển mạch, các bóng bán dẫn có thể tạo tín hiệu nhị phân. Các nhà khoa học từ xưa đã xây dựng các khối vi mạch bằng các bộ chuyển mạch sử dụng tranzito. Chúng tạo ra các cổng logic và từ những nguyên lý này, điều khiển và các bộ vi xử lý được ra đời. 208 PHỤ LỤC 4: Chủ đề “Linh kiện bán dẫn” 1) Xác định vấn đề cần giải quyết Đèn led, tranzito,linh kiện bán dẫn, vi mạch điện tử, điôt được dùng làm các công tắc điện tử được chế tạo từ chất liệu nào ? Các nhà máy chế tạo, công trình xây dựng, đóng tàu và các ngành kỹ thuật liên quan đến công nghệ bán dẫn, linh kiện điện tử được ứng dụng như thế nào ? Cơ chế dẫn điện của chất bán dẫn ? Các loại chất bán dẫn ? Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn ? 2) Mục tiêu a. Kiến thức: Nêu được bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn; Hiểu được ứng dụng của chất bán dẫn và biết nguyên lý hoạt động của một số linh kiện điện tử bán dẫn như đèn led, điôt, tranzitor. Hiểu được đường đặc trưng Vôn - Ampe là một đường cong. b. Kĩ năng: Giải thích được các vấn đề đặt ra theo yêu cầu bài học về sự dẫn điện của chất bán dẫn ; trả lời được các câu hỏi trong phiếu học tập; biết lắp đặt một số mạch điện tử đơn giản sử dụng linh kiện bán dẫn. c. Thái độ: Quan tâm đến các vấn đề tạo ra đèn led và các linh kiện bán dẫn và IC; hứng thú, chủ động nhận nhiệm vụ học tập khi đến tìm hiểu tại các cơ sở sản xuất đèn led và các linh kiện bán bẫn; chia sẻ, hợp tác trong quá trình hoạt động nhóm; tuân thủ quy định về an toàn lao động tại nơi tham quan hoạt động trải nghiệm. d. Các thành tố NLGQVĐ được bồi dưỡng Năng lực phát hiện vấn đề, vì sao bán dẫn tinh khiết dẫn điện điện kém, hạt tải điện của chất bán dẫn, các ứng dụng của dòng điện trong chất bán dẫn; đề xuất giải pháp để giải thích hạt tải điện nào trong chất bán dẫn; thực hiện giải pháp, đưa ra mô hình giả định chất bán dẫn, liên kết nguyên tử trong tinh thể bán dẫn là liên kết cộng hóa trị bền vững; thí nghiệm kiểm chứng sự phụ thuộc điện trở của kim loại và chất bán dẫn vào nhiệt độ; kiểm tra điôt bán dẫn p-n chỉ dẫn điện một chiều, đường đặc trưng Vôn-Ampe là một đường cong; đánh giá giải pháp, vận dụng: Điều chỉnh được các giải pháp khi thực hiện và vận dụng kiến thức vào tình huống mới. 3)Tiến trình dạy học chủ đề linh kiện bán dẫn 209 3b. Thực hiện giải pháp Giải pháp 1: : Phân tích tài liệu, mô hình giả định và kết hợp kết quả trải nghiệm rút ra kết luận về dòng diện trong chất bán dẫn Phương án 1: đọc tài liệu, dựa vào mô hình, thảo luận và rút ra bản chất dòng điện trong chất bán dẫn - Ở nhiệt độ thấp, gần 0K tinh thể chất bán dẫn có các electron liên kết, không có các hạt tải điện nên bán dẫn không dẫn điện - Ở nhiệt độ phòng, một số electron dao động mạnh, có động năng lớn, làm đứt liên kết. Electron ở mối lien kết trở thành elctron tự do tham gia vào quá trình dẫn điện, Chỗ vừa mất electron thành lỗ trống mang điện tích dương. Cặp lỗ trống và electron luôn bằng nhau và làm cho bán dẫn dẫn điện. - Có thể thay đổi mật độ hạt tải điện (thay đổi tính điện trở) của bán dẫn tinh khiết bằng cách pha tạp chất tạo thành bán dẫn loại n và loại p. - Lớp tiếp xúc p-n cho dòng điện đi một chiều. Phương án 2: Tiến hành 02 thí nghiệm: Sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại và chất bán dẫn; Đo dòng điện chạy qua Điôt bán dẫn p-n, chứng tỏ dòng điện đi một chiều. Đường đặc tuyến Vôn-Ampe là là một đường cong Giải pháp 2: Tìm hiểu các linh kiện bán dẫn qua internet và thực tiễn 3c. Hợp thức hóa kiến thức + Tiến hành thảo luận, đánh giá các giải pháp, việc thực hiện các giải pháp về: - Cấu tạo tinh thể bán dẫn tinh khiết; sự dẫn điện của chất bán dẫn; làm thế nào để thay đổi sự dẫn điện của chất bán dẫn - Bán dẫn loại n, p và tính chất của lớp tiếp xúc p-n - Những loại linh kiện bán dẫn được sử dụng phổ biến hiện nay 4. Vận dụng kiến thức + Trả lời các VĐ chưa giải quyết khi hoạt động trải nghiệm + Luyện tập, vận dụng các kiến thức về đặc điểm của chất bán dẫn vào GQVĐ thực tiễn (trả lời câu hỏi khái quát) 5. Mở rộng kiến thức vào thực tiễn + Thực hiện một báo cáo về ứng dụng của các loại linh kiện bán dẫn hiện nay + Thiết kế bộ đèn giới thiều tên lớp hoặc tên mình bằng cách sử dụng các linh kiện bán dẫn + Thiết kế một căn nhà thông minh có sử dụng kết hợp giữa mạch điều khiển và các thiết bị trong nhà 1. Hoạt động trải nghiệm a. Tìm kiếm kiến thức mới: tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của một số linh kiện bán dẫn trong các thiết bị điện tử - Linh kiện bán dẫn được ứng dụng như thế nào trong đời sống và sản xuất kinh doanh. - Làm thế nào để chế tạo được một đèn quãng cáo, cách đo linh kiện bán dẫn của thợ sửa chữa tivi - Các linh kiện bán dẫn được sử dụng phổ biến trong sản xuất tivi, radio, quảng cáo, tự động, điện thoại di động b. Vận dụng kinh nghiệm cá nhân: + Kiến thức về linh kiện điện tử qua mạng internet + Kiến thức về sửa chữa điện tử tại xưởng trường, tiệm điện tử + Ứng dụng phổ biến của các thiết bị điện tử trong đời sống hàng ngày + Thành phần cấu tạo của chất bán dẫn. 3a. Đề xuất giải pháp Giải pháp 1: Phân tích tài liệu, đưa ra mô hình giả định và kết hợp kết quả trải nghiệm rút ra kết luận về dòng diện trong chất bán dẫn - Tính dẫn điện của chất bán dẫn; sự dẫn điện của chất bán dẫn tinh khiết; bán dẫn loại p và n - Lớp chuyển tiếp p-n; đường đặc tuyến vôn-ampe của lớp chuyển tiếp p-n - Thí nghiệm sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại và chất bán dẫn - Thí nghiệm tính dẫn của diode chỉnh lưu Giải pháp 2: Tìm hiểu cấu tạo, đặc điểm một số linh kiện bán dẫn ứng dụng phổ biến hiện nay như: Phôtôđiôt; Pin mặt trời; Điôt phát quang; Pin nhiệt bán dẫn; Tranzito. 3. Hình thành và hợp thức hóa kiến thức 2. Nhận diện và phát biểu vấn đề Các thiết bị điện tử hiện nay được chế tạo bằng chất liệu nào? Tại sao bán dẫn tinh khiết dẫn điện kém ? 210 Kế hoạch dạy học Tiến trình dạy học Nội dung hoạt động Hình thức tổ chức Thời gian 1. Hoạt động trải nghiệm Tìm hiểu các ứng dụng thực tiễn Hoạt động theo nhóm, tham quan và tìm hiểu thực tiễn 1 tuần 2. Nhận diện và phát biểu vấn đề Tìm hiểu về dòng điện trong chất bán dẫn + Đại diện nhóm báo cáo kết quả trải nghiệm + Thảo luận để tìm ra các vấn đề cần giải quyết 20 phút 20 phút 3. Hình thành và hợp thức hóa kiến thức Đề xuất các giải pháp để tìm hiểu kiến thức lý thuyết về dòng điện trong chất bán dẫn Thực hiện các giải pháp cụ thể để xác định bản chất, đặc điểm của dòng điện trong chất bán dẫn + Phân tích tài liệu + Thực hiện thí nghiệm Hoạt động theo nhóm 20 phút 4.Vận dụng Hệ thống hóa kiến thức và luyện tập Hoạt động cá nhân 10 phút 5. Mở rộng vào thực tiễn Tự thiết kế một mạch quảng cáo về tên lớp, một ngôi nhà thông minh Tìm hiểu thêm về ứng dụng của chất bán dẫn liên quan đến ứng dụng gia đình như: bếp từ, Dạy học dự án, làm việc nhóm 5 phút trên lớp 1 tuần ở nhà 211 điện thoại, tivi, cầu dao an toàn, camera... • Hoạt động dạy học cụ thể theo tiến trình Hoạt động 1: Tìm hiểu ứng dụng của Linh kiện bán dẫn Mục tiêu Trải ngiệm tìm hiểu về các mạch điện tử, linh kiện điện tử như điôt, tranzito, pin mặt trời, trong thực tiễn để thu thập thông tin, sắp xếp các thông tin và đặt câu hỏi nghiên cứu Đảm bảo an toàn trong quá trình tham quan trải nghiệm Tìm hiểu một số ứng dụng khác trong cuộc sống hàng ngày Nội dung Tham quan trải nghiệm thực tế tại các cơ sở kinh doanh (nếu có) như cơ sở sửa chữa điện tử, cơ sở làm đèn quãng cáo, cửa hàng điện máyphân tích tài liệu để thu thập thông tin Xây dựng báo cáo dựa trên các nhiệm vụ của phiếu học tập số 1 (giao trước khoảng 4 ngày đến 1 tuần) và các kết quả trải nghiệm Đề xuất và lựa chọn những câu hỏi có liên quan Kết quả mong đợi Hồ sơ học tập chứa sản phẩm về tìm hiểu thực tiễn và các câu hỏi nghiên cứu của các nhóm Chuẩn bị HS: Tìm hiểu qua các kênh thông tin khác nhau thực tiễn về quy trình như cách đo linh kiện điện tử, cách thiết kế một mạch điện tử cụ thể, công dụng của các linh kiện ghi lại những thông tin quan sát được và ghi nhận những thông tin tìm hiểu qua internet, video, SGK, tài liệu khác, cụ thể Video, hình ảnh về các linh kiện điện tử, các bo mạch, một số ứng dụng thực tiễn như: bếp từ, camera, đèn led, điều khiển tivi, pin mặt trời GV: Tìm hiểu các điều kiện về cơ sở vật chất, các tài liệu cần thiết cho HS trải nghiệm; phiếu học tập số 1 Hoạt động GV Hoạt động HS Biểu hiện của 212 NLGQVĐ -Tổ chức giới thiệu về chủ đề trải nghiệm, nhằm tạo những sự kiện chứa đựng những hiện tượng vật lí cần khảo sát - Chia nhóm từ 6 đến 8 HS. phổ biến kế hoạch tham quan trải nghiệm, đến các cơ sở kinh doanh thiết bị điện tử, các cơ sở sửa chữa điện tử, làm quảng cáo.., nghề điện tử; trao nhiệm vụ cho HS như phiếu học tập số 1 - Hướng dẫn HS cách thu thập thông tin, cách thức báo cáo, thảo luận nhóm để giới thiệu, trình bày về các thông tin; cách thức sắp xếp thông tin; cung cấp các nguồn tư liệu và hoàn thành báo cáo - Nhắc HS chú ý an toàn: +Tuân thủ các quy định của cơ sở, người hướng dẫn + Khi đến cơ sở liên quan đến điện, không được lại gần hoặc sờ tay vào các thiết bị - Trao đổi, chia sẽ để phát hiện hay xác lập các nhiệm vụ cần thực hiện - Thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu như suy luận, lựa chọn, chế tạo, thử nghiệm, biện luận kết quả liên quan nghề điện dân dụng; ứng dụng khác của linh kiện bán dẫn trong các thiết bị điện - Xây dựng báo cáo sản phẩm trải nghiệm -Thu thập thông tin bằng các nguồn phương tiện khác nhau - Phân tích, xử lí thông tin và sắp xếp dưới dạng các sơ đồ, bảng biểu, báo cáo - Phối hợp nhóm đề hoàn thành nhiệm vụ được giao và có sản phẩm cụ thể 213 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 TÌM HIỂU ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LINH KIỆN BÁN DẪN Trường THPT:Lớp. Họ và tên:Nhóm.. Câu 1: Tìm hiểu về điôt, đèn led từ các thiết bị bán dẫn tại các cơ sở sản xuất kinh doanh thiết bị điện tử, mạch điện tử, trên internet và trả lời các câu hỏi sau: 1. Cấu tạo và công dụng của điôt bán dẫn ? Được ứng dụng để sản xuất các dụng cụ điện tử nào ? 2. Để kiểm tra hoạt động của điôt cần sử dụng dụng cụ gì ? kiểm tra như thế nào ? 3. Có mấy loại điôt ? Ứng dụng của mỗi loại ? Câu 2: Tìm hiểu về tranzito từ các thiết bị bán dẫn tại các cơ sở sản xuất kinh doanh các thiết bị điện tử, mạch điện tử, trên internet và trả lời các câu hỏi sau: 1. Nêu cấu tạo và công dụng của tranzito ? Được ứng dụng để sản xuất các dụng cụ điện tử nào ? 2. Có mấy loại tranzito ? Ứng dụng của mỗi loại ? 3. Dùng đồng hồ vạn năng đo điện trở thuận và điện trở ngược của tranzito ? Cho biết cực B ở đâu ? tranzito dẫn điện hay không dẫn điện ? ghi lại kết quả khi đo điện trở thuận và điện trở ngược của tranzito và cho biết tranzito thuộc loại nào ? Câu 3: Từ thực tế, tìm hiểu các ứng dụng linh kiện bán dẫn trong các mạch điện tử và trả lời các câu hỏi sau: 1. Cấu tạo sơ đồ mạch điều khiển đèn tín hiệu giao thông ? 2. Cấu tạo sơ đồ mạch điều khiển hàng chữ chạy trên biển quảng cáo ? 3. Nêu các biện pháp an toàn khi rắp ráp mạch điều khiển ? Câu 4: Các vấn đề chưa được giải quyết là gì ? 214 HS cần lưu ý: + Tuân thủ các quy định của cơ sở, của người hướng dẫn + Khi đến các cơ sở không được tự ý, lại gần hoặc sờ vào các thiết bị khi chưa được phép + Hoàn thành phiếu cá nhân sau hoạt trải nghiệm, sau đó làm việc nhóm tại nhà để xây dựng báo cáo sản phẩm nhóm về các VĐ trên để trình bày tại lớp vào buổi học chủ đề Linh kiện bán dẫn mỗi nhóm trình bày từ 7 đến 10 phút, sản phẩm là báo cáo, các video clip, power point, hình ảnh, Hoạt động 2: Báo cáo kết quả trải nghiệm Mục tiêu -Trình bày báo cáo, chia sẻ thảo luận về các điều thu được từ trải nghiệm về một số ứng dụng dòng điện trong chất bán dẫn - Phát biểu được một số đặc điểm về dòng điện trong chất bán dẫn - Phát biểu được bản chất dòng điện trong chất bán dẫn Nội dung - Trình bày báo cáo, trao đổi kết quả trải nghiệm - Trình bày, thảo luận để thống nhất các câu hỏi nghiên cứu: tìm hiểu về tính chất dòng điện trong chất bán dẫn, một số ứng dụng Kết quả mong đợi - HS tiến hành trình bày được báo cáo và thảo luận theo kế hoạch Các câu hỏi mong muốn: 1. Trong thực tiễn để chế tạo pin mặt trời, dụng cụ hiển thị bằng điôt phát quang... người ta đã ứng dụng những đặc điểm của chất bán dẫn để chế tạo các thiết bị kỹ thuật ? 2. Điều kiện xuất hiện các hạt mang điện trong chất bán dẫn ? Các hạt tải điện phụ thuộc yếu tố nào ? 3. Tại sao chất bán dẫn được điện ? chất bán dẫn khác điện môi và kim loại ở đặc điểm nào ? 4. Ứng dụng của các thiết bị được chế tạo từ chất bán dẫn có đặc điểm gì chung ? 215 Chuẩn bị + Nhóm nộp báo cáo cho GV và chuẩn bị bài báo cáo trước lớp. + Các điều kiện về thiết bị phục vụ cho dạy học (phòng, bàn nghế, máy chiếu) Hoạt động GV Hoạt động HS Biểu hiện của NLGQVĐ - Tổ chức, hướng dẫn theo dõi các nhóm báo cáo kết quả hoạt động trải nghiệm (mỗi nhóm trình bày 5-7 phút) - Làm trọng tài trong quá trình HS thảo luận - Đặt thêm các câu hỏi để làm rõ vấn đề - Đánh giá kết quả - Nêu vấn đề cần phải giải quyết tiếp theo - Đại diện các nhóm HS báo cáo, các nhóm khác theo dõi và thảo luận - Các thành viên nhóm phối hợp trình bày, minh họa hoặc bổ sung, làm rõ kết quả trải nghiệm - Các nhóm khác nêu câu hỏi hoặc có ý kiến nhận xét - Trả lời các câu hỏi của các nhóm khác - Phát biểu được vấn đề để tiếp tục nghiên cứu lí thuyết và thí nghiệm đối với dòng điện trong chất bán dẫn - Phối hợp nhóm, trong báo cáo hoặc trình bày sản phẩm - Tích cực trả lời câu hỏi của nhóm hoặc bổ sung làm rõ ý tưởng từ kết quả thu được - Đánh giá hoạt động qua việc theo dõi sự đóng góp của cá nhân với nhóm, sản phẩm nhóm, qua trình bày, thảo luận - Phát hiện và phát biểu được vấn đề theo quan niệm của cá nhân về chất bán dẫn; sự dẫn điện của chất bán dẫn Hoạt động 3: Tìm hiểu dòng điện trong chất bán dẫn Mục tiêu Nghiên cứu tìm hiểu và trình bày các kiến thức từ sách giáo khoa Nội dung Đọc sách giáo khoa, lựa chọn và ghi chép các kiến thức về dòng điện trong chất bán dẫn ở mức độ sách giáo khoa theo chuẩn kiến thức kỹ năng Thực hiện các thí nghiệm Sắp xếp kiến thức thành sản phẩm nhóm để báo cáo 216 Kết quả mong đợi Các báo cáo, bản ghi chép của nhóm HS đầy đủ nội dung, đạt các yêu cầu: 1. So sánh điện trở suất của bán dẫn với điện trở suất của kim loại và điện môi (thông qua thí nghiệm biểu diễn) 2. So sánh sự phụ thuộc điện trở suất trong kim loại vào nhiệt độ với sự phụ thuộc điện trở suất trong bán dẫn vào nhiệt độ ? 3. Điện trở suất của bán dẫn thay đổi thế nào khi được pha thêm một lượng nhỏ tạp chất ? 4. Sự dẫn điện của bán dẫn tinh khiết (Si) + Nguyên tử Silic có mấy electron ở lớp ngoài cùng khi liên kết ? các nguyên tử Silic liên kết nhau bằng loại liên kết nào ? + Nhận xét tính bền vững của liên kết giữa các nguyên tử Si trong mạng tinh thể ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao ? + Khi có điện trường đặt vào, electron và lỗ trống chuyển động như thế nào ? Độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết như thế nào khi nhiệt độ thay đổi ? 5. Sự dẫn điện của bán dẫn có tạp chất + Thế nào là bán dẫn loại p, loại n ? + Thế nào tạp chất cho (tạp chất đôno) ? tạp chất nhận (tạp chất axepto) ? + Tại sao gọi lớp chuyển tiếp p-n là lớp nghèo hạt tải điện ? dòng điện qua lớp p-n có đặc điểm gì ? + Ứng dụng của lớp p-n trong chế tạo điôt, pin mặt trời, điôt phát quang, điôt zener, tranzito + Cách đo một số linh kiện điện tử Thực hiện báo cáo và trao đổi về các kiến thức thu được từ hoạt động nhóm để xác nhận các kiến thức đúng và đủ (phiếu học tập số 2) 217 Chuẩn bị GV: Tài liệu bổ trợ cho HS, phiếu học tập số 2 HS: đọc trước sách giáo khoa, tìm hiểu về một số thí nghiệm thực tiễn để biểu diễn Hoạt động GV Hoạt động HS Biểu hiện của NLGQVĐ Đặt VĐ: - Tại sao chất bán dẫn có thể dẫn điện ? điện trở kim loại và chất bán dẫn phụ thuộc nhiệt độ như thế nào ? Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn ? những loại hạt tải điện ? Có những đặc điểm gì ? -Tổ chức cho HS làm việc theo nhóm với phiếu học tập số 2 -Yêu cầu HS thực hiện thí nghiệm theo nhóm - Cung cấp thêm tài liệu liên quan đến linh kiện bán dẫn - Đánh giá quá trình, đánh giá sản phẩm, đánh giá kết quả - Làm việc nhóm, đọc sách giáo khoa kết hợp với các tài liệu bổ trợ đã nghiên cứu từ buổi trải nghiệm trước để tìm hiểu dòng điện trong chất bán dẫn để trả lời các câu hỏi - Nhận xét về sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại và điện trở chất bán dẫn - Đề xuất các phương án thí nghiệm về tính dẫn điện của điôt - Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng. Rút ra kết luận về đường đặc trưng Vôn-Ampe -Thảo luận, lựa chọn các kiển thức quan trọng để xây dựng sản phẩm nhóm để báo cáo trước lớp - Đề xuất được phương án thực hiện. phân tích lựa chọn phương án phù hợp -Thực hiện được các thí nghiệm như phương án đặt ra - Biết cách tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau 218 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 TÌM HIỂU BẢN CHẤT DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN Trường THPT:Lớp. Họ và tên:Nhóm.. Tiến hành làm thí nghiệm, đọc tài liệu, thảo luận nhóm và báo cáo kết quả, gồm các nội dung sau: Đặc điểm của chất bán dẫn tinh khiết ? Bán dẫn loại n, loại p ? Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn ? Lớp chuyển tiếp p-n ? Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n ? Bán dẫn p-n-p và bán dẫn n-p-n Cấu tạo của điôt và tranzito Hoạt động 4: Hệ thống hóa kiến thức và luyện tập Mục tiêu Nhận xét, bình luận, khen ngợi động viên và giao nhiệm vụ tìm tòi, nghiên cứu cho các HS Củng cố được kiến thức đã học Nội dung Các kiến thức đã được trình bày, bổ sung. Vận dụng giải một số bài tập đơn giản, một số tình huống thường gặp trong cuộc sống Kết quả mong đợi Trả lời được các vấn đề chưa trả lời trong hoạt động trải nghiệm và trong phiếu học tập Vở ghi hoàn thiện của HS Chuẩn bị Phiếu học tập số 3 Tài liệu bỗ trợ (nếu có). 219 Hoạt động GV Hoạt động HS Biểu hiện của NLGQVĐ - Yêu cầu HS tổng kết kiến thức về dòng điện trong chất bán dẫn - Yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ theo phiếu học tập số 3 - Đưa ra ý kiến đánh giá (nhận xét, khen ngợi, phê bình, chia sẻ) về kết quả, tinh thần làm việc của các nhóm - Bổ sung thêm các kiến thức chưa đầy đủ (nếu cần) - Hoàn thiện kiến thức về dòng điện trong chất bán dẫn -Hoàn thành phiếu học tập số 3 - Tự đánh giá kết quả học tập - Phát hiện và đề xuất được ý tưởng liên quan đến kiến thức đã học - Đề xuất phương án giải quyết vấn đề và lựa chọn được phương án phù hợp - Thu thập thông tin, phân tích, xử lí thông tin để thực hiện các phương án đề ra - Vận dụng kiến thực mới và cũ đề giải quyết các vấn đề đặt ra PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 VẬN DỤNG KIẾN THỨC VỀ DÒNG ĐIỆN LINH KIỆN BÁN DẪN Trường THPT:Lớp. Họ và tên:Nhóm.. Hoàn thành các nội dung sau: 1. Dùng đồng hồ đa năng đo điện trở thuận và điện trở ngược của điôt ? Cho biết cực anốt ở đâu? Điôt dẫn điện hay không dẫn điện ? ghi lại kết quả khi đo điện trở thuận và điện trở ngược của điôt ? 2. Dùng đồng hồ vạn năng đo điện trở thuận và điện trở ngược của tranzito ? Cho biết cực B ở đâu ? Tranzito dẫn điện hay không dẫn điện ? Ghi lại kết quả khi đo điện trở thuận và điện trở ngược của tranzito ? Cho biết tranzito loại n-p-n hay loại p-n-p ? 3. Cách nhận biết cực anốt, cực catốt đèn led ? 220 Hoạt động 5: Mở rộng vào thực tiễn Mục tiêu Tìm tòi mở rộng kiến thức về các ngành liên quan đến “Dòng điện trong chất bán dẫn, linh kiện điện tử” Thiết kế được bảng hiệu quãng cáo; đèn ngủ cảm biến Nội dung Một số hiểu biết về ngành nghề có ứng dụng dòng điện trong chất bán dẫn như điện tử, chế tạo đèn led, bếp từ, pin mặt trời Thiết kế một số sản phẩm như bảng hiệu quảng cáo, nhà thông minh.. Kết quả mong đợi Sản phẩm tự thiết kế, báo cáo, video clip, power point, hình ảnh, về theo các nội dung Trình bày trước lớp kết quả thực hiện được Chuẩn bị GV: Hướng dẫn HS tìm kiếm tại liệu, cách trình bày báo cáo, chia nhóm và giao nhiệm vụ. Chuẩn bị học liệu (sách giáo khoa, vở ghi, tư liệu), thiết bị dạy học (tranh ảnh, mô hình, thí nghiệm thực/ảo/mô phỏng, video, slide) Phiếu học tập (nếu có) HS: Chuẩn bị báo cáo Hoạt động GV Hoạt động HS Biểu hiện của NLGQVĐ - Trao nhiệm vụ cho nhóm HS: 1. Tìm hiểu cấu tạo, ứng dụng của một số linh kiện bán dẫn 2. Thiết kế một biển quảng cáo; một căn nhà thông minh có kết nối bằng các mạch tự động - Cung cấp thêm thông tin, - Tiếp nhận nhiệm vụ, phân công nhiệm vụ trong nhóm - Lập kế hoạch thực hiện - Nhóm HS thực hiện nhiệm vụ ở nhà, xây dựng sản phẩm là bài giới thiệu trước lớp hoặc trước toàn trường; được hỗ trợ giúp đỡ khi cần thiết - Báo cáo sản phẩm theo - Giải thích được các hiện tượng thông qua vận dụng nhiều kiến thức về dòng điện trong chất bán dẫn - Đề xuất được các giải pháp và vận dụng kiến thức để thực hiện các giải pháp để như thiết kế một biển quảng cáo; nhà thông minh... 221 tài liệu và cách tìm kiếm nội dung liên quan đến vấn đề cần tìm hiểu - Tiến hành đánh giá sản phẩm thời gian quy định - Đánh giá sản phẩm theo nhóm - Tham giá đánh giá các sản phẩm * Kiến thức bổ trợ: HS tìm hiểu trên một số Website 1. Tìm hiểu về đèn Led: https://denledsang.vn/den-led-la-gi.htm 2. Ứng dụng của chất bán dẫn: cuoc-song-hang-ngay.html 3. Linh kiện bán dẫn: https://vatlypt.com/linh-kien-ban-dan-ung-dung-vat-lieu-ban- dan.t133.html 4.https://www.bachkhoadientu.com/2017/08/diode-la-gi-ung-dung-cua-diode-trong- thuc-te.html 5. thiet-bi-su-dung-te-bao-nhiet-dien-theo-hieu-ung-Peltier-seebck-60414.html 5) Kiểm tra đánh giá 1. Đánh giá NLGQVĐ trong bài học thông qua bảng kiểm (sử dụng bảng 1.4), thể hiện qua nội dung bài học như sau: Trường THPT:.............................................. ..............Tỉnh...................................... Họ tên HS: ..........................................................Lớp............................................... Tên GV đánh giá:..................................................................................................... Tên chủ đề: Linh kiện bán dẫn Xuất hiện NLGQVĐ theo tiêu chí Thể hiện qua nội dung bài học Tiêu chí chất lượng Điểm TB M1 ( dưới 5) M2 ( dưới 8) M3 ( 8-10) 1.1 Phân tích, làm rõ thông tin Tìm hiểu thực tiễn, làm rõ những thông tin về những ứng dụng và 222 nội dung vấn đề ngành nghề liên quan đến linh kiện bán dẫn 1.2. Nhận ra mâu thuẫn giữa vấn đề mới nảy sinh với kiến thức đã có (từ trải nghiệm, từ kiến thức đã học) +Tại sao chất bán có thể dẫn điện ? +Có thể thay đổi mật độ hạt dẫn điện của chất bán dẫn hay không ? +Tại sao điôt bán dẫn chỉ dẫn điện một chiều ? 1.3. Phát hiện và diễn đạt được vấn đề bằng ngôn ngữ chuyên môn Phát hiện được vấn đề cần giải quyết + Chuyển động của hạt tải điện trong chất bán dẫn ? + Hạt tải điện trong chất bán dẫn phụ thuộc yếu tố nào ? 2.1. Đề xuất các giải pháp Đề xuất được các giải pháp chứng minh chất bán dẫn dẫn điện và giải thích được tính dẫn điện một chiều của điôt 2.2. Phân tích, so sánh các giải pháp Phân tích so sánh được ưu, nhược điểm của các giải pháp đã đề xuất 2.3. Chọn ra giải pháp khả thi Chọn ra giải pháp khả thi, phù hợp 3.1. Đề xuất các phương án để thực hiện giải Đưa ra được các phương án để tìm hiểu bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn 223 pháp 3.2. Thực hiện giải pháp theo phương án đã chọn Lập kế hoạch và thực hiện có hiệu quả các phương án: 1. Tìm hiểu thêm tài liệu về cấu tạo tinh thể bán dẫn 1. Tiến hành hai thí nghiệm về tính dẫn điện của điôt 3.3. Đưa ra kết kết quả, giải thích, làm rõ nguyên nhân và rút ra kết luận Rút ra kết luận: 1. Tính dẫn điện của chất bán dẫn 2. Đặc điểm của dòng điện trong chất bán dẫn, lớp chuyển tiếp p-n 4.1. Đánh giá, điều chỉnh từng bước thực hiện giải pháp Điều chỉnh giải pháp + Điều chỉnh phù hợp cho các giá trị đo khi thực hiện thí nghiệm + Điều chỉnh kết quả phù hợp với kết quả trải nghiệm, kết quả thí nghiệm, kết quả nghiên cứu tài liệu 4.2. Xác nhận những kiến thức, rút ra kinh nghiệm thu nhận được + Hạt dẫn điện trong chất bán dẫn là sự chuyển dời có hướng của các electron tự do và lỗ trống + Sự dẫn điện của chất bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ; mức độ pha tạp để tạo thành bán dẫn loại n, p 224 4.3. Vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn mới Thực hiện các nhiệm vụ mới tại lớp theo phiếu học tập và nhiệm vụ về nhà 2. Ngoài ra khi học xong chủ đề “Linh kiện bán dẫn”, GV cho HS tự đánh giá thông qua Phiếu hỏi (bảng 1.5); Phiếu GV đánh giá sản phẩm của HS (bảng 1.6); Phiếu HS tự đánh giá sản phẩm (bảng 1.7). 225 PHỤ LỤC 5: ĐỀ KIỂM TRA ĐỀ KIỂM TRA 45 PHÚT CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG I. Phần trắc nghiệm (12 câu – mỗi câu 0,25 điểm) Câu 1. Cầu chì được lắp ở vị trí nào trong mạch điện sinh hoạt của gia đình em ? A. Trước nguồn điện tổng và sau các thiết bị điện của gia đình. B. Sau nguồn điện tổng và trước các thiết bị điện của gia đình. C. Trước nguồn điện tổng và các thiết bị điện trong gia đình. D. Sau nguồn điện tổng và các thiết bị điện trong gia đình. Câu 2. Bảng dưới đây cho biết điện trở suất của một số kim loại. Dựa vào bảng này em hãy cho biết, kim loại dẫn điện tốt nhất: Kim loại ρ0 (Ωm) Kim loại ρ0 (Ωm) Bạc 1,62.10-8 Sắt 9,68.10-8 Bạch kim 10,6.10-8 Constantan 5,21.10-8 Đồng 1,69.10-8 Vonfram 5,25.10-8 Nhôm 2,75.10-8 .. A. bạc. B. đồng. C. nhôm. D. sắt. Câu 3. Người thợ cần tạo ra một điện trở có giá trị 100 Ω. Người đó chỉ có một sợi dây nicrom có đường kính 0,4 mm, điện trở suất 110.10−8 Ωm, người thợ đó cần dùng một đoạn dây nicrom có chiều dài là: A. 8,93 m. B. 10,05 m. C. 11,42 m. D. 12,61 m. Câu 4. Xi mạ Crom được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy hiện nay vì nó có rất nhiều ưu điểm. Ta có thể thấy chúng xuất hiện ở khắp nơi và trong hầu hết các sản phẩm máy móc bằng kim loại. Ưu điểm nào sau đây không phải của công nghệ xi mạ crom? A. sản phẩm mạ crom chống mài mòn rất tốt. B. tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm xi mạ. 226 C. ngăn chặn quá trình ôxi hóa đối với sản phẩm. D. tăng tính dẫn điện cho sản phẩm xi mạ. Câu 5. Để tiến hành các phép đo cần thiết cho việc xác định đương lượng điện hóa của một kim loại nào đó, ta cần phải sử dụng các thiết bị A. cân, ampe kế, đồng hồ bấm giây. B. cân, vôn kế, đồng hồ bấm giây. C. ôm kế, vôn kế, đồng hồ bấm giây. D. vôn kế, ampe kế, đồng hồ bấm giây. Câu 6. Để mạ đồng một tấm sắt có diện tích tổng cộng 200 cm2, người ta dùng tấm sắt làm catôt của một bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 và anôt là một thanh đồng nguyên chất, rồi cho dòng điện có cường độ 10 A chạy qua trong thời gian 2h40 min 50s. Cho biết đồng có khối lượng mol nguyên tử A = 64g/mol; hóa trị n = 2 và có khối lượng riêng D = 8,9.103 kg/m3. Bề dày lớp đồng bám trên mặt tấm sắt sau thời gian trên là: A. 0,196 mm. B. 0,285 mm. C. 0,180 mm. D. 0,145mm. Câu 7. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa khối lượng chất giải phóng ra ở điện cực của bình điện phân và điện lượng tải qua bình. Đương lượng điện hóa của chất điện phân trong bình này là: A. 11,18.10−6 kg/C. B. 1,118.10−3 kg/C. C. 1,118. 10−6 kg.C. D. 11,18.10−3 kg.C. O 2 2,236 200 Q(C) 4m(10 kg)− Câu 8. Chọn một đáp án sai: A. Ở điều kiện bình thường không khí là điện môi. B. Khi bị đốt nóng không khí dẫn điện. C. Những tác nhân bên ngoài gây nên sự ion hóa chất khí gọi là tác nhân ion hóa. D. Dòng điện trong chất khí tuân theo định luật Ôm. Câu 9. Trong buổi cắm trại ngoài trời, bạn gặp một cơn giông ập đến với sấm sét dữ dội. Cách nào dưới đây là đúng để phòng tránh sét? A. Chạy tới dưới cây cao để trú mưa. 227 B. Ngay lập tức nằm dán người xuống đất. C. Tìm chỗ khô ráo, ngồi xuống sao cho phần tiếp xúc của người với mặt đất là ít nhất. D. Cứ ở nguyên trong trại chờ cho đến khi hết cơn giông. Câu 10. Để tạo ra hồ quang điện giữa hai thanh than trong hàn điện, lúc đầu người ta cho hai thanh than tiếp xúc với nhau, sau đó tách chúng ra. Tác dụng của việc làm đó là A. để tạo ra sự phát xạ nhiệt electron. B. để các thanh than nhiễm điện trái dấu. C. để các thanh than trao đổi điện tích. D. để tạo ra hiệu điện thế lớn gây ra sự phóng điện. Câu 11. Với cùng một hiệu điện thế ngược đặt vào một điôt chỉnh lưu thì khi nhiệt độ tăng, cường độ dòng điện ngược thay đổi như thế nào? A. Dòng điện ngược tăng vì mật độ hạt tải điện đa số tăng do sự sinh cặp electron - lỗ trống tăng. B. Dòng điện ngược giảm vì mật độ hạt tải điện thiểu số tăng do sự sinh cặp electron - lỗ trống giảm. C. Dòng điện ngược tăng vì mật độ hạt tải điện thiểu số tăng do sự sinh cặp electron - lỗ trống tăng. D. Dòng điện ngược giảm vì mật độ hạt tải điện thiểu số giảm do sự sinh cặp electron - lỗ trống tăng. Câu 12. Cho đặc tuyến vôn − ampe của lớp tiếp xúc p − n như hình vẽ. Ở đoạn OA xẩy ra hiện tượng A. phân cực ngược. B. dòng điện chủ yếu do hạt mang điện cơ bản tạo ra. C. phân cực thuận. D. lớp tiếp xúc bị “đánh thủng”. I UA B O 228 II. Phần tự luận (10 câu-7 điểm) Câu 1 (0,5 điểm): Khi xe gắn máy bị sự cố không nổ máy được, người ta thường kiểm tra những yếu tố nào trước tiên để tìm nguyên nhân? Vì sao? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 2 (1,0 điểm): Em hãy đề xuất một phương án để tính được một cách tương đối chính xác khoảng cách từ vị trí bị sét đánh đến vị trí hiện tại em đang đứng, biết rằng tốc độ của ánh sáng trong không khí khoảng 300.000 km/s, tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m/s. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 3 (0,5 điểm): Nếu dây chì trong cầu chì bị đứt, ta bằng sợi dây đồng thì có được không? Giải thích ? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 4 (1,0 điểm): Khi “Khảo sát hiện tượng nhiệt điện”, các kết quả đo giá trị suất điện động nhiệt điện và hiệu nhiệt độ (T1 − T2) tương ứng giữa hai mối hàn của cặp nhiệt điện sắt - constantan được ghi trong bảng số liệu dưới đây: ( )1 2T T K− 0 10 20 30 40 50 ( )mV 0 0,52 1,05 1,56 2,07 2,62 Dựa vào bảng số liệu này, hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của suất điện động nhiệt điện vào hiệu nhiệt độ giữa hai mối hàn của cặp nhiệt điện sắt - constansan được khảo sát ở trên, từ đồ thị đó xác định hệ số nhiệt điện động của cặp nhiệt này. 229 ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 5 (0,5 điểm): Cho các dụng cụ và linh kiện sau, em hãy thiết kế mạch điện (vẽ sơ đồ mạch điện) để chứng minh tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn: + 1 điôt bán dẫn thông thường + 1 bóng đèn pin 6V – 3W + 1 bộ nguồn điện không đổi. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 6 (0,5 điểm): Có thể dùng ôm kế để xác định một điôt còn tốt hay đã hỏng được không ? Vì sao ? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 7 (0,5 điểm). Điện phân nhôm bằng công nghệ Hall-Héroult tiêu hao nhiều điện năng, nhưng các công nghệ khác luôn luôn có khuyết điểm về mặt kinh tế hay môi trường hơn công nghệ này. Tiêu chuẩn tiêu hao năng lượng phổ biến là khoảng 14,5-15,5 kWh/kg nhôm được sản xuất. Các lò hiện đại có mức tiêu thụ điện năng khoảng 12,8 kWh/kg. Dòng điện để thực hiện công việc điện phân này đối với các công nghệ cũ là 100.000-200.000 A. Các lò hiện nay làm việc với cường độ dòng điện khoảng 350.000 A. Các lò thử nghiệm làm việc với dòng điện khoảng 500.000 A. Em hãy cho biết vì sao khi sản xuất nhôm bằng phương pháp điện phân lại tiêu hao nhiều điện năng ? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 8 (1,0 điểm): Khi điện phân dung dịch nhôm ôxit Al2O3 nóng chảy, người ta cho dòng điện cường độ 20 kA chạy qua dung dịch này tương ứng với hiệu điện thế 230 giữa các điện cực là 5,0 V. Nhôm có khối lượng mol nguyên tử là 27 g/mol và hóa trị bằng 3. Tính thời gian điện phân và lượng điện năng đã tiêu thụ (ra đơn vị kWh) để thu được 1 tấn nhôm. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 9 (0,5 điểm): Giả thiết rằng một tia sét giải phóng một điện tích 25 C được phóng từ đám mây giông xuống mặt đất, khi đó hiệu điện thế giữa đám mây và mặt đất 1,4.108 V. Năng lượng của tia sét này làm bao nhiêu kilôgam nước ở 1000 C bốc thành hơi nước? Biết nhiệt hóa hơi của nước bằng 2,3.106 J/kg. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Câu 10 (0,5 điểm): Chúng ta thường thấy các ổ cắm điện đều có một đèn báo là bóng đèn led. Bóng đèn led phát ra ánh sáng màu đỏ, làm thế nào thắp sáng nó với điện áp 220V xoay chiều. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... HƯỚNG DẪN CHẤM I. Phần trắc nghiệm CÂU ĐÁP ÁN 1 B. Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng và trước các bộ phận của mạch điện, mạng điện cần được bảo vệ 2 A. Bạc có điện trở suất bé nhất nên dẫn điện tốt nhất 3 C. 2 3 8 0,4 100. .10 RS 2 R 11,42m S 110.10 − −      =   = = =  (m) 231 4 D. tăng tính dẫn điện cho sản phẩm xi mạ không phải là ưu điểm của xi mạ Crom 5 A. m m k q It = = do đó cần có cân để đo m, ampe kế để đo I và đồng hồ đo thời gian t 6 C. m VD dSD 1 A 1 A m It dSD It F n F n = == ⎯⎯⎯⎯→ = ( ) 3 4 3 41 64.10h.200.10 .8,9.10 . .10.9650 h 1,8.10 m 96500 2 − − − =  = 7 C. 4 6m 2,236.10k 1,118.10 kg / C q 200 − −= = = 8 D. dòng điện trong chất khi không tuân theo định luật Ôm nên phương án C là phương án sai 9 C. Tìm chỗ khô ráo, nếu xung quanh có cây cao hơn thì nên tìm chỗ thấp, tìm vị trí cây thấp. Người ở vị trí càng thấp càng tốt, tay ôm cổ. Phần tiếp xúc của người với mặt đất là ít nhất. Nhón chân, không được nằm xuống đất 10 A. Cho hai thanh than tiếp xúc với nhau sau đó tách chúng ra sẽ tạo ra sự phát xạ nhiệt electron 11 C. Khi nhiệt độ tăng, sự sinh cặp electron – lỗ trống tăng, làm cho các hạt tải điện thiểu số tăng, dẫn đến dòng điện ngược tang 12 A. Ở đoạn OA có hiện tượng phân cực ngược II. Phần tự luận CÂU ĐÁP ÁN ĐIỂM 1 + Thường kiểm tra xăng, ăc quy, bugi (hoặc nêu được 2/3) + Vì đây là các yếu tố liên quan đến hệ thống khởi động của xe 0,25đ 0,25đ 2 + Vì ánh sáng có tốc độ lớn hơn rất nhiều âm thanh nên ta thấy tia chớp lóe lên trước sau đó mới nghe được tiếng sấm + Khi tia chớp lóe lên, nghĩa là tiếng sấm (âm thanh) bắt đầu 0,25đ 0,25đ 232 truyền từ nơi phát sinh sét đến vị trí bạn đang đứng + Khi bạn đếm thời gian từ lúc nhìn thấy tia sét đến khi nghe thấy tiếng sấm thì chính là thời gian cần thiết để âm thanh truyền từ nơi có sét đến nơi bạn đang đứng + Âm thanh di chuyển được cỡ 1 km trong vòng 3 giây. Do đó, nếu bạn muốn tính khoảng cách từ bạn tới tia sét, hãy chia số giây bạn đếm được cho 3 0,25đ 0,25đ 3 + Khi cầu chì bị đứt (gọi là cầu chì bị cháy), người dùng nên nhanh chóng thay cầu chì mới. Không nên vì tiếc rẻ mà thay dây cầu chì bị đứt bằng các loại dây dẫn điện khác như đồng, kẽm, thiếc + Vì các kim loại này khó nóng chảy hơn chì, cho nên nguy cơ gây cháy nổ bất ngờ là rất lớn 0,25đ 0,25đ 4 +Vẽ đúng đồ thị +Từ đồ thị: tan= =T MH OH   ( ) 3 6 T 2,6.10 52.10 V / K 50 − − = = (Nếu HS tính bằng công thức ( )1 2= −TE T T thì chỉ cho điểm phần kết quả nếu tính đúng) 0,25đ 0,5đ 0,25đ 233 ( )mV 2,0 1,0 0 10 20 30 40 50 ( )( )1 2T T K−  H M 5 + Vẽ được sơ đồ 1 và nêu được trong trường hợp này đèn sáng + Vẽ được sơ đồ 2 và nêu được trong trường hợp này đèn không sáng 0,25đ 0,25đ 6 + Được. Ta dùng ôm kế để đo điện trở thuận và điện trở ngược của điôt + Nếu điôt có điện trở thuận và điện trở ngược càng cách xa nhau thì càng tốt 0,25đ 0,25đ 7 + Theo công thức Fa – ra – đây 1 = A m It F n + Khối lượng nhôm tỉ lệ với cường độ dòng điện cho nên chúng ta cần sử dụng dòng điện có cường độ lớn dẫn đến việc tiêu thụ nhiều điện năng trong quá trình sản xuất nhôm 0,25đ 0,25đ 8 + ( ) ( ) 6 3 1 ngay1 A 1 27 4825000 m It 10 .20.10 t t . 6,2 F n 96500 3 9 86400 s =  =  = = (ngày) 0,5đ 234 + ( ) ( )3 10 4825000 A UIt 5.20.10 . 5,36.10 J 14892 kWh 9 = = = = 0,50đ 9 + Năng lượng của tia sét tương ứng với công của lực điện dịch chuyển các điện tích q trong hiệu điện thế U 8E A qU 35.10 J.→ = = = + Lượng nước hóa hơi tương ứng 8 6 E 35.10 E m m 1521,7 kg. 2,3.10 =   = = =  0,25đ 0,25đ 10 + Đèn led là một kiểu điôt phát quang, điện áp và dòng tiêu thụ của đèn led phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng chúng phát ra. Với đèn led phát ra ánh sáng màu đỏ thì nó hoạt động ổn định với điện áp khoảng 1.8 V và dòng chảy qua nó khoảng 10mA. + Muốn thắp sáng nó với điện áp 220V AC thì ta sẽ cần một điện trở hạn dòng cho nó gọi là Rs, điện trở này sẽ được mắc nối tiếp với bóng led. Vì led cũng là một điôt lên chỉ cho một nửa chu kỳ dòng điện đi qua --> điện áp hiệu dụng ở đầu vào sẽ bằng 220/2 =110V. Mạch điện hạn dòng cho led được mắc như hình dưới đây 0,5đ 0,5đ 235 PHỤ LỤC 6: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM 1. Một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm 236 2. Một số sản phẩm của học sinh `` Máy tạo bọt khí bằng năng lượng mặt trời Thiết kế bảng quảng cáo Thiết kế ngôi nhà thông minh 237 Nhà chống Sét Pin nhiệt điện Máy sưởi mini Bếp đa năng