Đề tài Dự án nghiên cứu khoa học Thiết kế máy phát điện

 PHÒNG GD & ĐT VĨNH LỢI – BẠC LIÊU
 TRƯỜNG THCS NGUYỄN MINH NHỰT
 CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT
 DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ
 NĂM HỌC 2016-2017
KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU VÀ BẢN TÓM TẮT
 DỰ ÁN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC:
 “THIẾT KẾ MÁY PHÁT ĐIỆN” 
 LĨNH VỰC: ĐIỆN TỪ HỌC
 TÁC GIẢ: TRẦN ĐẠI TÀI
 LỚP 9A1 DỰ ÁN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC:
 “THIẾT KẾ MÁY PHÁT ĐIỆN” 
1. Kế hoạch nghiên cứu
 Khi học về chương II Điện từ học, bản thân em rất tò mò trước vấn đề đặt ra 
của Thầy dạy môn vật lí 9: “ Có cách nào tạo ra dòng điện mà không cần đến 
nguồn điện hay không ?” 
 Từ vấn đề nêu trên đã thôi thúc em mò mẫm, tìm tài liệu kết hợp sự hướng 
dẫn nhiệt tình của Thầy, em đã nảy sinh ra ý định: “Thiết kế máy phát điện”
 Trước khi trình bày mô hình: “Thiết kế máy phát điện”, em xin điểm lại vài nét 
về lịch sử. Như chúng ta đã biết: Trước năm 1820 nguồn điện sử dụng là pin. 
Trước năm đó người ta chưa biết rằng xung quanh dòng điện lại có từ trường 
(tác dụng từ) và các nhà vật lí chỉ nghiên cứu tác dụng nhiệt và hóa của dòng 
điện. Kết quả để ứng dụng vào kĩ thuật chưa phổ biến rộng rãi vì không có 
nguồn phát điện mạnh. Sau khi phát hiện tác dụng từ của dòng điện (thí nghiệm 
Ơ-xtét năm 1820) và hiện tượng cảm ứng điện từ (thí nghiệm Fa-ra- Đây năm 
1831) thì nền văn minh của Nhân loại đã bước sang một giai đoạn mới: chế tạo 
động cơ điện và máy phát điện. 
 Như chúng ta đã biết: “Nhu cầu sử dụng điện” là không thể thiếu trong đời 
sống sinh hoạt của con người. Muốn có điện thì cần phải có một hiệu điện thế 
để duy trì dòng điện. Đó là lý do mà bản thân em chọn dự án nghiên cứu khoa 
học: “Thiết kế máy phát điện”.
2. Cơ sở thiết kế 
 Theo lý thuyết: “ Điều kiện để xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây 
dẫn kín là số đường sức từ xuyên qua tiết diện S của cuộn dây đó biến thiên”.
Dựa trên bộ dụng cụ thí nghiệm vật lí 9: “ Dụng cụ phát hiện ra dòng điện cảm 
ứng”, em đã nghĩ đến tụ đề của xe gắn máy là cơ sở để thiết kế máy phát điện.
Dưới đây em xin được trình bày khâu chuẩn bị thiết kế hai thiết bị phát điện. 
Chuẩn bị thiết kế.
 Thiết bị thứ nhất: Máy phát điện quay tay: gồm hai cuộn dây ốp lại và đặt tì 
sát vào khối trụ thép đường kính 4cm làm bằng các lá thép kĩ thuật ghép lại 
(tương tự như tụ đề của xe gắn máy). Khối trụ thép (có ghép hai cuộn dây) 
được lồng vào một vỏ trụ thép dày 2mm (hai bên trong của thành vỏ trụ có gắn 
nam châm). Một đầu của khối trụ thép có gắn một bạc đạn đường kính 4cm,bạc 
đạn cố định với trục thép thẳng đứng cao 4,5cm. Đầu còn lại của khối trụ thép 
được lắp một vành khuyên đường kính 2,4cm và một tay quay dài 4,8cm. Sợi 
dây đồng cứng (đường kính 1mm,dài 9cm) tì vào vành khuyên được bắt qua hai 
đèn led đỏ,vàng mắc ngược chiều. 
 Thiết bị thứ hai: Máy phát điện động cơ. Gồm một đèn led xanh nối với tụ 
phát điện,tụ phát điện hình trụ đường kính 3cm,cao 2cm được nối với động cơ 
điện một chiều hình trụ đường kính 3cm,cao 4,3cm thông qua sợi dây cua roa 
nhỏ.
3.Tóm tắt dự án nghiên cứu khoa học: “Thiết kế máy phát điện” 
 a)Thuyết minh cách làm - Một miếng gỗ dài 39cm,ngang 19cm,cao (dày) 1,4cm
- Một vỏ hình trụ bằng thép (khoét hai đáy) dày 2mm,cao 8cm,đường kính7cm.
- Hai đáy tròn thép (đường kính 7cm,dày 2mm) có khoan 2 lỗ đường kính 7mm 
(2 lỗ khoan đối xứng qua trục quay của vỏ trụ).
- Hai miếng nam châm hình vành khuyên dài 6cm.
- Hai chai keo dán sắt. 
- Hai ốc dài 9,4cm.
- Một tay quay dài 4,8cm.
- Một khối trụ thép có ghép ba cuộn dây (tụ đề xe gắn máy).
- Một vành khuyên đường kính 2,4cm.
- Một bạc đạn đường kính 4cm.
- Một trụ thép cao 4,5cm hàn dính với bạc đạn và chân đế 6,3cm x 4,3cm. Chân 
đế có khoan 2 lỗ đường kính 5mm.
- Một miếng thép nhỏ 2,7cm x 1cm,phía trên miếng thép có hàn một ống trụ 
nhỏ đường kính 0,5cm,dài 1,2cm (ống trụ nhỏ này dùng để luồn đoạn dây đồng 
cứng có đường kính 1mm,dài 9cm).
- Ba đèn led (xanh,đỏ,vàng)
- Một công tắc (nhỏ) loại dùng tay ấn,khi buông tay,mạch ngắt điện.
- Một đoạn dây đồng cứng có đường kính 1mm,dài 9cm.
- Các đoạn dây dẫn nhỏ.
- Một tụ phát điện hình trụ đường kính 3cm,cao 2cm.
- Một động cơ điện một chiều hình trụ đường kính 3cm,cao (dài) 4,3cm. 
- Một dây cao su nhỏ (dùng làm dây cua roa).
- Một thanh thép (nhỏ) dài 12cm,ở hai đầu của thanh thép có bắt 2 ốc dài 
5cm,đường kính 5mm (thanh thép này dùng làm giá đỡ để đặt tụ phát điện và 
động cơ điện một chiều). 
- Một lá thép mỏng 10,5cm x 4,5cm (lá thép này dùng để nối tụ phát điện và 
động cơ điện một chiều).
- Dán hai miếng nam châm vành khuyên vào hai thành bên của vỏ trụ. 
- Lắp khối trụ thép (có ghép ba cuộn dây) vào bên trong của vỏ trụ.
- Dùng keo dán cố định vành khuyên với một đáy tròn thép của vỏ trụ.
- Bắt cố định một đáy tròn thép còn lại với trụ thép cao 4,5cm hàn dính với bạc 
đạn và chân đế 6,3cm x 4,3cm bằng 2 lỗ khoan đường kính 5mm ở miếng gỗ.
- Lắp vỏ trụ chứa khối thép vào đáy tròn vừa bắt cố định.
- Lắp tay quay dài 4,8cm vào đầu trục quay có chứa vành khuyên.
- Gắn ba đèn led,công tắc vào đế gỗ dài 39cm,ngang 19cm,cao (dày) 1,4cm.
- Bắt cố định miếng thép nhỏ 2,8cm x 1cm vào đế gỗ. 
- Luồn sợi dây đồng cứng vào ống trụ nhỏ đường kính 0,5cm,dài 1,2cm và 
đồng thời cho sợi dây đồng tì vào vành khuyên.
- Gắn thanh thép (nhỏ) dài 12cm vào miếng gỗ bằng cách bắt 2 ốc dài 
5cm,đường kính 5mm vào hai đầu của thanh thép (thanh thép này dùng làm giá 
đỡ để đặt tụ phát điện và động cơ điện một chiều).
- Đặt tụ phát điện,động cơ điện một chiều lên thanh thép vừa gắn đồng thời 
dùng lá thép mỏng 10,5cm x 4,5cm để nối tụ phát điện và động cơ điện một chiều lại (lá thép mỏng này có tác dụng kìm chặt tụ phát điện và động cơ điện 
một chiều khi hệ thống hoạt động).
 b) Cách vận hành
- Máy phát điện quay tay: 
 + Tay trái giữ chặt vỏ trụ đồng thời dùng ngón áp út tì sợi dây đồng cứng vào 
vành khuyên,còn tay phải cho tay quay hoạt động (nam châm đứng yên-cuộn 
dây quay) thì hai đèn led đỏ,vàng sẽ luân phiên sáng.
 + Tay phải giữ chặt tay quay đồng thời dùng ngón trỏ tì sợi dây đồng cứng vào 
vành khuyên,còn tay trái cho vỏ trụ quay (nam châm quay-cuộn dây đứng yên) 
thì hai đèn led đỏ,vàng cũng luân phiên sáng.
 + Tay phải cho tay quay hoạt động,tay trái cho vỏ trụ quay ngược chiều với tay 
quay (cả nam châm và cuộn dây cùng quay) thì hai đèn led đỏ,vàng cũng luân 
phiên sáng.
- Máy phát điện động cơ: 
 Dùng ngón tay ấn công tắc,động cơ điện một chiều hoạt động làm dây cua roa 
chuyển động,dây cua roa truyền chuyển động cho trục quay của máy phát điện.
Kết quả: Đèn led màu xanh sẽ sáng. Khi buông ngón tay ra thì máy phát điện sẽ 
ngưng hoạt động. 
4.Các hình minh họa, minh chứng 
 Các hình minh họa.
 Vành khuyên.
 Bạc đạn
 Máy phát điện tay quay.
 Công tắc. 
 Đèn led xanh của máy phát điện động 
 cơ. 
 Động cơ điện một chiều sử dụng chiếc 
 pin loại 9V. 
 Máy phát điện. 
 Hai bên trong của thành vỏ trụ có gắn 
 nam châm.
 Hai cuộn dây ốp lại và đặt tì sát vào khối 
 trụ thép đường kính 4cm làm bằng các lá 
 thép kĩ thuật ghép lại (tương tự như tụ đề 
 của xe gắn máy). Hình minh họa.
 Miếng thép nhỏ 2,7cm x 1cm có hàn một 
 ống trụ nhỏ đường kính 0,5cm,dài 1,2cm 
 dùng để luồn đoạn dây đồng cứng có đường 
 kính 1mm,dài 9cm.
 Đoạn dây đồng cứng có đường kính 
 1mm,dài 9cm tì vào vành khuyên.
 Lá thép mỏng 10,5cm x 4,5cm để nối tụ 
 phát điện và động cơ điện một chiều lại.
 Thanh thép (nhỏ) dài 12cm dùng làm 
 giá đỡ để đặt tụ phát điện và động cơ 
 điện một chiều.
 Hình minh chứng.
 Hình minh chứng