Giáo án Bài 25. Thực hành đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế

HS nhận diện được nhiệm vụ đo $I$ và $U$ của bóng đèn trong mạch pin và nêu được những điều cần lưu ý trước khi đo (an toàn, thang đo, đúng cực).

GV đưa tình huống: “Mạch gồm pin $3\ \mathrm{V}$ và bóng đèn có $U = 3\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}15\ \mathrm{A}$. Em sẽ mắc ampe kế và vôn kế ở đâu để đo?” Đồng thời nêu câu hỏi: “Nếu vôn kế đọc $0\ \mathrm{V}$ khi hai que cùng chạm một nút, có chứng minh pin hỏng không?”. HS suy nghĩ cá nhân, sau đó chia sẻ với bạn cùng bàn.

Nhiệm vụ học tập được xác định: đo $I$ qua bóng đèn bằng ampe kế, đo $U$ giữa hai đầu bóng đèn bằng vôn kế. HS nêu được: ampe kế mắc nối tiếp; vôn kế mắc song song; cần chọn thang đo lớn hơn giá trị dự kiến. Với câu hỏi thứ hai, HS trả lời: “Không; hai que cùng một điểm nên chênh lệch điện thế bằng $0$. Cần kiểm tra đúng hai đầu đoạn cần đo.”

HS nêu được cách chọn thang đo bắt đầu từ mức đủ lớn so với giá trị dự kiến và quy tắc đúng cực khi mắc ampe kế, vôn kế.

Nhóm 4 HS làm việc với Phiếu học tập số 1 và học liệu NeoEdu. Các câu hỏi: (1) Với bóng đèn $U = 3\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}15\ \mathrm{A}$, chọn thang nào của vôn kế và của ampe kế? Vì sao không chọn thang $3\ \mathrm{V}$ cho vôn kế? (2) Khi nối chốt (+) của vôn kế về phía nào của mạch? Vì sao? (3) Nếu chọn thang quá nhỏ thì hiện tượng gì xảy ra với kim chỉ? (4) Vì sao phải ngắt nguồn trước khi đổi kết nối?

Kết quả thảo luận của nhóm: Ampe kế chọn thang $0{,}6\ \mathrm{A}$ (lớn hơn và gần $0{,}15\ \mathrm{A}$ nhất, phù hợp). Vôn kế chọn chốt $6\ \mathrm{V}$ (lớn hơn $3\ \mathrm{V}$). Không chọn $3\ \mathrm{V}$ vì $U = 3{,}0\ \mathrm{V}$ sẽ làm kim chạm vạch cuối, dễ quá tải. Chốt (+) của mỗi dụng cụ nối về phía cực dương của nguồn, tức phía có điện thế cao hơn. Thang quá nhỏ làm kim vượt thang, có thể hỏng dụng cụ. Ngắt nguồn trước khi đổi dây để tránh chập mạch và nguy hiểm.

HS lắp được mạch đo đúng sơ đồ: ampe kế nối tiếp bóng đèn, vôn kế song song hai đầu bóng đèn; đo được $I$ và $U$ của bóng đèn.

Mỗi nhóm lắp mạch theo sơ đồ: công tắc, pin, ampe kế nối tiếp, bóng đèn; vôn kế song song hai đầu bóng đèn. Quy trình: (1) Mở công tắc, chọn thang đủ lớn; (2) nối ampe kế, vôn kế đúng cực; (3) GV kiểm tra mạch; (4) đóng công tắc, đọc số, ghi vào Phiếu học tập số 2; (5) mở công tắc trước khi đổi kết nối. Câu hỏi: Vì sao không thể mắc ampe kế song song với bóng đèn? Vì sao vôn kế phải song song hai đầu đèn mà không nối trên nhánh chính?

Sơ đồ mạch đúng: pin – công tắc – ampe kế – đèn – pin; vôn kế nối hai đầu đèn, chốt 6 V về phía cực dương. Số liệu minh họa từ mô phỏng NeoEdu: $U = 3{,}0\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}15\ \mathrm{A}$, đèn sáng. Nếu mắc ampe kế song song đèn hoặc ngang nguồn, dòng có thể rất lớn, gây chập và hỏng dụng cụ; vôn kế nối trên nhánh chính sẽ không đo đúng hiệu điện thế của bóng đèn.

HS ghi được số liệu đầy đủ (thang, đơn vị, vị trí đo, giá trị ổn định) và nhận xét được ý nghĩa của kết quả đo.

Nhóm hoàn thiện Phiếu học tập số 2: bảng ghi tên mạch, thang đo, đơn vị, vị trí đo, ba lần đọc và giá trị trung bình. Câu hỏi: (1) Vì sao phải ghi thang và đơn vị cùng số đọc? (2) Ba lần đọc có ổn định không? Nếu không, nguyên nhân có thể là gì? (3) Vôn kế đọc $0\ \mathrm{V}$ trong một lần thử có chứng minh pin hỏng không?

Bảng số liệu mẫu (dữ liệu minh họa): lần 1: $U = 3{,}0\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}15\ \mathrm{A}$; lần 2 và lần 3 tương tự. Giá trị trung bình $U = 3{,}0\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}15\ \mathrm{A}$. Nhận xét: số đọc ổn định, phù hợp với đề bài. Ghi số liệu phải có thang ($6\ \mathrm{V}$, $0{,}6\ \mathrm{A}$), đơn vị và vị trí đo. Vôn kế đọc $0\ \mathrm{V}$ không chứng minh pin hỏng vì có thể do hai que cùng một điểm; cần kiểm tra đúng hai đầu đoạn cần đo.

HS vận dụng được quy tắc chọn thang đo, đúng cực, cách mắc dụng cụ và quy trình an toàn để giải các bài tập tình huống.

Kĩ thuật mảnh ghép theo cặp: mỗi cặp nhận một trong các câu, thảo luận rồi trình bày.

• Câu 1: Theo sơ đồ, vị trí của vôn kế so với đèn là gì? A. Song song vì hai cực nối đúng hai đầu đèn; B. Nối tiếp vì mọi dụng cụ cùng một nhánh; C. Trực tiếp nối hai cực nguồn bằng dây không có điện trở.
• Câu 2: Trong bài này, chọn thang đo có đặc điểm nào? A. Không cần xem đơn vị; B. Bắt đầu đủ lớn so dự kiến, tránh quá tải; C. Luôn chọn nhỏ nhất dù chưa biết.
• Câu 3: Có thể chuyển ampe kế từ nối tiếp sang nối ngang nguồn khi mạch đang đóng để thử không? Đúng hay sai?
• Câu 4: Một bạn muốn chuyển ampe kế sang vị trí vôn kế để kiểm tra. Nêu nguy cơ và quy trình an toàn.

Đáp án: Câu 1: A (hai đầu nhánh chứa vôn kế trùng hai đầu đèn; ampe kế nằm trên đường chính, không mắc ngang nguồn). Câu 2: B. Câu 3: Sai; phải ngắt nguồn trước khi thay kết nối, không nối ampe kế ngang nguồn vì có nguy cơ chập mạch. Câu 4: Ampe kế có điện trở nhỏ, nếu mắc ngang đèn hoặc nguồn dòng có thể rất lớn; cần ngắt nguồn, báo giáo viên kiểm tra; giữ ampe kế nối tiếp, chọn thang đủ lớn, đúng cực; chỉ đóng công tắc để đọc sau khi được duyệt.

HS vận dụng quy trình đo, ghi số liệu và an toàn để đo hiệu điện thế của nguồn điện trong thực tế (pin đồ chơi), đồng thời hoàn thành báo cáo thực hành.

Nhóm dùng một pin 1,5 V (hoặc nguồn 3 V của bộ thực hành) và vôn kế để đo hiệu điện thế hai cực pin khi chưa nối mạch. Yêu cầu: (1) Nêu thang đo đã chọn và lí do; (2) xác định chốt (+) của vôn kế nối về cực nào của pin; (3) ghi ba số đọc và nhận xét; (4) lập báo cáo: tên mẫu, điều kiện, sơ đồ, số liệu, nhận xét, điều còn chưa chắc chắn. Hoàn thiện bản báo cáo chung của nhóm.

Báo cáo thực hành gồm: sơ đồ đo; thang đo vôn kế (ví dụ $3\ \mathrm{V}$ đối với pin $1{,}5\ \mathrm{V}$, nếu thang đủ lớn); chốt (+) nối về cực (+) của pin; ba số đọc ghi kèm thang và đơn vị; nhận xét về độ ổn định. Nếu nhóm không thực hiện được phép đo thật, phải ghi rõ “phân tích dữ liệu minh họa” và không nhận đó là số liệu đo của mình. Điều còn chưa chắc chắn: sai số dụng cụ, cách đọc vạch.