Phạm vi: Toàn HK2 (Bài 11–20: Tai nạn điện; Biện pháp an toàn điện; Sơ cứu người bị tai nạn điện; Khái quát về mạch điện; Cảm biến và mô đun cảm biến; Mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến; Ngành nghề trong lĩnh vực kĩ thuật điện; Giới thiệu về thiết kế kĩ thuật; Các bước cơ bản trong thiết kế kĩ thuật; Dự án: Thiết kế hệ thống tưới cây tự động)
Phần 1: Cơ bản (18 bài)
Bài 1. Mạch điện là gì? Kể tên các thành phần cơ bản của mạch điện.
Bài 2. Nêu chức năng của nguồn điện, dây dẫn, thiết bị tiêu thụ điện, thiết bị đóng cắt và bảo vệ trong mạch điện.
Bài 3. Aptomat có tác dụng gì? Nêu 2 trường hợp aptomat tự động ngắt mạch.
Bài 4. Cảm biến là gì? Cho 3 ví dụ về cảm biến và ứng dụng của mỗi loại.
Bài 5. Mô đun cảm biến gồm những thành phần chính nào? Nêu chức năng từng thành phần.
Bài 6. Vẽ sơ đồ khối mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến.
Bài 7. Nêu 3 nguyên nhân gây tai nạn điện và cách phòng tránh tương ứng.
Bài 8. Nêu các bước sơ cứu người bị điện giật theo đúng thứ tự.
Bài 9. Thiết kế kĩ thuật là gì? Nêu các bước cơ bản trong thiết kế kĩ thuật.
Bài 10. Nêu bước đầu tiên và bước cuối cùng trong quy trình thiết kế kĩ thuật. Giải thích ý nghĩa của mỗi bước.
Bài 11. Kể tên 3 ngành nghề trong lĩnh vực kĩ thuật điện và mô tả ngắn gọn công việc của mỗi ngành nghề.
Bài 12. Người làm nghề thợ điện cần có những phẩm chất và năng lực nào?
Bài 13. Trình bày nguyên lí hoạt động của hệ thống tưới cây tự động sử dụng cảm biến độ ẩm đất.
Bài 14. Nêu 3 lợi ích của hệ thống tưới cây tự động so với tưới thủ công.
Bài 15. Kể tên các linh kiện, vật liệu chính cần chuẩn bị để thiết kế hệ thống tưới cây tự động đơn giản.
Bài 16. Nêu 3 biện pháp an toàn điện trong gia đình.
Bài 17. Kể tên 3 vật dẫn điện và 3 vật cách điện. Nêu ứng dụng của vật cách điện trong an toàn điện.
Bài 18. Nêu tác hại của việc cắm quá nhiều thiết bị điện vào cùng một ổ cắm.
Phần 2: Nâng cao (10 bài)
Bài 19. Trình bày nguyên lí hoạt động của mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến. Lấy ví dụ minh họa với hệ thống đèn đường tự động và hệ thống tưới cây tự động.
Bài 20. So sánh mạch điện đơn giản và mạch điện điều khiển sử dụng mô đun cảm biến về thành phần, nguyên lí hoạt động và mức độ tự động hóa.
Bài 21. Một nhóm học sinh muốn thiết kế hệ thống tưới cây tự động cho vườn rau của trường. Hãy nêu các bước thiết kế mà nhóm cần thực hiện theo quy trình thiết kế kĩ thuật.
Bài 22. Liệt kê các linh kiện, vật liệu cần chuẩn bị cho hệ thống tưới cây tự động ở Bài 21 và nêu chức năng của từng linh kiện.
Bài 23. Một hộ gia đình lắp cảm biến độ ẩm đất để tưới cây tự động nhưng cây vẫn bị úng nước. Nêu các nguyên nhân có thể và cách khắc phục.
Bài 24. Một mạch điện gồm pin, công tắc, dây dẫn và bóng đèn không sáng khi đóng công tắc. Nêu 4 nguyên nhân có thể và cách kiểm tra, khắc phục từng nguyên nhân.
Bài 25. Đề xuất một sản phẩm thiết kế kĩ thuật đơn giản giúp tiết kiệm điện trong gia đình hoặc trường học. Nêu vấn đề cần giải quyết, giải pháp, các bước thiết kế và lợi ích của sản phẩm.
Bài 26. Phân tích tình huống: Bạn An thấy dây điện trong nhà bị sờn vỏ nhưng vẫn dùng băng keo quấn tạm rồi tiếp tục sử dụng. Đánh giá cách xử lí của bạn An và đề xuất cách xử lí đúng.
Bài 27. So sánh nghề kĩ sư điện và nghề thợ điện về trình độ đào tạo, công việc chính và nơi làm việc. Nêu 2 điểm giống nhau và 2 điểm khác nhau.
Bài 28. Viết một đoạn văn ngắn (7–10 câu) trình bày suy nghĩ của em về vai trò của thiết kế kĩ thuật và các hệ thống điều khiển tự động đối với đời sống con người.
Đáp án
Phần 1:
- Mạch điện là hệ thống gồm nguồn điện, dây dẫn, thiết bị tiêu thụ điện và các thiết bị đóng cắt, bảo vệ nối với nhau thành vòng kín để dòng điện chạy qua.
- Nguồn điện cung cấp năng lượng điện; dây dẫn truyền điện; thiết bị tiêu thụ biến điện năng thành dạng năng lượng khác; thiết bị đóng cắt đóng/ngắt mạch; thiết bị bảo vệ bảo vệ mạch khi quá tải, ngắn mạch.
- Aptomat tự động ngắt mạch khi quá tải hoặc ngắn mạch, bảo vệ mạch điện và thiết bị.
- Cảm biến là thiết bị cảm nhận và biến đổi các tín hiệu từ môi trường thành tín hiệu điện. Ví dụ: cảm biến ánh sáng — đèn đường tự động; cảm biến nhiệt độ — điều hòa; cảm biến độ ẩm đất — tưới cây tự động.
- Cảm biến (thu nhận tín hiệu môi trường); mạch xử lí (so sánh tín hiệu với ngưỡng, ra lệnh); đầu ra điều khiển/rơ le (đóng/ngắt thiết bị chấp hành).
- Cảm biến → Mạch xử lí (mô đun cảm biến) → Thiết bị chấp hành (rơ le, động cơ, đèn...) ← Nguồn điện.
- Dây hở vỏ cách điện → thay dây mới; tay ướt chạm thiết bị → lau khô tay; quá tải ổ cắm → không cắm nhiều thiết bị, lắp aptomat.
- (1) Ngắt nguồn điện; (2) Dùng vật cách điện tách nạn nhân; (3) Kiểm tra hô hấp, mạch; (4) Hô hấp nhân tạo/ép tim nếu ngừng thở; (5) Gọi cấp cứu 115, đưa đến cơ sở y tế.
- Thiết kế kĩ thuật là quá trình sáng tạo, đề xuất giải pháp kĩ thuật để tạo ra sản phẩm đáp ứng nhu cầu con người. Các bước: xác định vấn đề, nhu cầu → tìm hiểu thông tin → đề xuất và lựa chọn giải pháp → thiết kế chi tiết → chế tạo mô hình/sản phẩm → thử nghiệm, đánh giá và cải tiến.
- Bước đầu tiên: xác định vấn đề, nhu cầu — làm rõ cần giải quyết vấn đề gì, cho ai. Bước cuối cùng: thử nghiệm, đánh giá và cải tiến — kiểm tra sản phẩm có đáp ứng yêu cầu không, sửa chữa, hoàn thiện.
- Kĩ sư điện — thiết kế, giám sát hệ thống điện; thợ điện — lắp đặt, sửa chữa hệ thống điện, thiết bị điện; kĩ thuật viên tự động hóa — vận hành, bảo trì hệ thống điều khiển tự động.
- Cẩn thận, tỉ mỉ, tuân thủ quy trình an toàn điện, có sức khỏe tốt, hiểu biết về mạch điện, khả năng giải quyết vấn đề kĩ thuật.
- Cảm biến độ ẩm đất đo độ ẩm của đất; đất khô → mô đun cảm biến ra lệnh cho rơ le đóng mạch, máy bơm chạy; đất đủ ẩm → ngắt mạch, máy bơm dừng.
- Tiết kiệm nước, tiết kiệm công sức, tưới đúng lúc, cây phát triển tốt, hoạt động được khi vắng nhà.
- Cảm biến độ ẩm đất, mô đun cảm biến, rơ le, máy bơm nước mini, nguồn điện (pin/adapter), dây dẫn, ống dẫn nước, béc tưới.
- Ngắt điện trước khi sửa chữa; lau khô tay trước khi dùng thiết bị điện; lắp aptomat chống rò điện; kiểm tra dây dẫn định kỳ.
- Vật dẫn điện: đồng, nhôm, sắt. Vật cách điện: gỗ khô, nhựa, cao su. Vật cách điện dùng làm vỏ dây dẫn, tay cầm dụng cụ điện, gậy tách nạn nhân khỏi nguồn điện.
- Gây quá tải, nóng dây, chập điện, cháy nổ.
Phần 2:
- Cảm biến thu nhận tín hiệu môi trường, biến đổi thành tín hiệu điện; mạch xử lí so sánh với ngưỡng đặt trước; nếu vượt ngưỡng, mạch ra lệnh cho thiết bị chấp hành đóng/ngắt. Ví dụ đèn đường: cảm biến ánh sáng → trời tối bật đèn, trời sáng tắt đèn. Ví dụ tưới cây: cảm biến độ ẩm đất → đất khô bật máy bơm, đất đủ ẩm tắt máy bơm.
- Mạch đơn giản: gồm nguồn, dây dẫn, thiết bị tiêu thụ, công tắc; hoạt động do người đóng/ngắt trực tiếp; mức độ tự động hóa thấp. Mạch điều khiển bằng mô đun cảm biến: thêm cảm biến và mạch xử lí; hoạt động tự động theo tín hiệu môi trường; mức độ tự động hóa cao.
- Các bước: xác định nhu cầu (tưới vườn rau tự động) → tìm hiểu thông tin (loại rau, nhu cầu nước, cảm biến, máy bơm) → đề xuất và lựa chọn giải pháp → thiết kế chi tiết (sơ đồ mạch, bố trí đường ống) → chế tạo, lắp ráp → thử nghiệm, đánh giá, cải tiến.
- Cảm biến độ ẩm đất (đo độ ẩm); mô đun cảm biến (xử lí tín hiệu); rơ le (đóng/ngắt máy bơm); máy bơm nước mini (bơm nước); nguồn điện (cung cấp năng lượng); dây dẫn, ống dẫn nước, béc tưới (dẫn nước đến cây).
- Nguyên nhân: ngưỡng độ ẩm đặt quá cao; cảm biến đặt sai vị trí (chỗ trũng, gần nguồn nước); cảm biến hỏng; hệ thống tưới quá mạnh. Khắc phục: điều chỉnh ngưỡng độ ẩm, đặt cảm biến đúng vị trí, kiểm tra/thay cảm biến, giảm lưu lượng tưới.
- Pin hết điện (thay pin); dây dẫn đứt (kiểm tra, nối lại); công tắc hỏng (thay công tắc); bóng đèn cháy (thay bóng mới); tiếp xúc kém (siết chặt đầu nối).
- Bài tập mở: chấm theo tính hợp lí — nêu rõ vấn đề, giải pháp khả thi, các bước thiết kế theo quy trình, lợi ích tiết kiệm điện rõ ràng.
- Cách xử lí của bạn An chưa an toàn: băng keo dễ bong, cách điện kém, dễ gây rò điện, chập điện, cháy nổ. Cách đúng: ngắt điện, ngừng sử dụng dây sờn, báo người lớn, thay dây mới đúng tiêu chuẩn.
- Giống nhau: đều làm việc trong lĩnh vực kĩ thuật điện, đều cần hiểu biết về mạch điện và an toàn điện. Khác nhau: kĩ sư điện cần trình độ đại học, chủ yếu thiết kế, giám sát; thợ điện thường qua đào tạo nghề, chủ yếu lắp đặt, sửa chữa trực tiếp.
- Đoạn văn tự do, đúng nội dung: thiết kế kĩ thuật giúp tạo ra sản phẩm đáp ứng nhu cầu con người; hệ thống điều khiển tự động giúp tiết kiệm điện, nước, công sức, tăng tiện nghi, an toàn và hiệu quả trong đời sống.