THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG ĐIỆN TỪ-QUANG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG ĐIỆN TỪ-QUANG Họ Và Tên : Thái Nguyễn Nghĩa GV hướng dẫn : Lê Vũ Trường Sơn MSSV: 106200136 Lớp sinh hoạt : 20DTCLC2 Lớp học phần : Nhóm 99B BÁO CÁO CÁ NHÂN BÀI : ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẦU WHEATSTONE Trả lời câu hỏi chuẩn bị 1) Mục đích thí nghiệm : - Giải thích hoạt động mạch cầu Wheatstone - Sử dụng mạch cầu Wheatstone để đo giá trị điện trở với độ xác cao - Kiểm chứng cơng thức tính tổng trở cho mạch có hai điện trở mắc nối tiếp song song Để đạt mục đích đó, ta sử dụng phương pháp mạch cầu Wheatstone 2) Cơ sở lý thuyết: Ta có sơ đồ mạch gồm ACB ADB mắc song song nối với nguồn điện Hai đoạn mạch có hai điện trở biết trị số , biến trở , điện trở cần đo Điểm C D nối với điện kế nhạy G Đoạn mạch CGD gọi cầu Nguồn điện sử dụng nguồn xoay chiều, lấy từ máy phát âm tần (phát dòng điện có tần số nằm dãy tần số âm thanh) Khi đóng khóa K, điện thể hai điểm C D khác Khi đó, mạch cầu có dòng điện chạy qua, kim điện kế lệch khỏi vị trí cân (vị trí số 0) Cầu cân : 𝑈𝐴𝐷 = 𝑈𝐴𝐶 𝑈𝐷𝐵 = 𝑈𝐶𝐵 => 𝐼1 𝑅1 = 𝐼2 𝑅2 𝐼1 𝑅𝑥 = 𝐼2 𝑅𝑚 𝑅 => 𝑅𝑥 = 𝑅1 𝑅𝑚 3) Nêu rõ chức dụng cụ thí nghiệm sử dụng : - Bảng đục lỗ chế tạo với lỗ bố trí đối xứng - Máy phát âm tần chọn tín hiệu xoay chiều từ máy phát nút Tần số sóng phát chỉnh nút (2) (3) Nút (4) để chỉnh biên độ Sóng âm lấy qua lỗ số - Tai nghe thay cho điện kế để dòng lớn chạy qua điện kế mạch cầu chưa cân - Điện kế xác: xác định điện điểm C D cân hay chưa (cân 0) - Biến trở điều chỉnh điện trở Rm 6) Trình tự : - Chọn giá trị cho 𝑅2 > 𝑅1 Đưa 𝑅𝑚 = (Ω) - Lắp mạch điện - Điều chỉnh Rm cho độ âm giảm dần - Ngắt mạch điện cách chuyển khóa K sang vị trí - Cấp lại điện cách chuyển khóa K sang - Ghi số liệu tính tốn BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 1,Kết thí nghiệm tính tốn Mẫu đo 𝑅𝑥1 Lần đo 100 100 150 200 420 500 280 250 15,8 14,2 150 200 350 262,5 1,7 𝑅1 𝑅2 𝑅𝑚 𝑅𝑥 ∆𝑅𝑥 100 100 150 100 150 200 200 150 100 130 90 470 66,6 65 67,5 313,3 0,2 1,7 1,1 23,6 𝑅𝑥1 𝑛𝑡𝑅𝑥2 𝑅// 𝑅𝑥1 // = 𝑅𝑥2 100 150 100 200 200 150 690 470 70 345 352,5 46,67 8,1 15,6 4,31 100 150 200 200 100 75 50 56,25 6,98 5,28 𝑅𝑥2 𝑅𝑛𝑡 = 2) Sai số kết quả: a ) ̅̅̅̅̅ 𝑅𝑥1 = 264,2 (Ω) ̅̅̅̅̅ 𝑅𝑥2 = 66,4 (Ω) ̅̅̅̅̅ 𝑅𝑛𝑡 = 336,9 (Ω) ̅̅̅̅̅ 𝑅𝑠𝑠 = 50,98 (Ω) b,c ) ̅̅̅̅̅̅̅ ∆𝑅𝑥1 = 10,57 (Ω) ̅̅̅̅̅̅̅ ∆𝑅𝑥2 = 1(Ω) ̅̅̅̅̅̅̅ ∆𝑅𝑛𝑡 = 15,7 (Ω) ̅̅̅̅̅̅̅ ∆𝑅𝑠𝑠 = 3,52 (Ω) 3) Kết : ̅̅̅̅̅ 𝑅𝑥1 = 264,2 ± 10,57 (Ω) ̅̅̅̅̅ 𝑅𝑥2 = 66,4 ± (Ω) ̅̅̅̅̅ 𝑅𝑛𝑡 = 336,9 ± 15,7 (Ω) ̅̅̅̅̅ 𝑅𝑠𝑠 = 50,98 ± 3,52 (Ω) 4) Nhận xét: ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ Qua kết ta thấy giá trị ̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝑅1 , ̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝑅2 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝑅𝑛𝑡 , ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ 𝑅𝑠𝑠 tương ứng giống công thức chứng minh từ cho Độ xác phép đo tương đối Nguyên nhân dẫn đến sai số : +Cách gắn lỏng, dụng cụ lâu ngày nên ảnh hưởng tới giá trị đo +Dụng cụ sau thời gian dài sử dụng khơng cịn xác +Do người thực nhìn giá trị chưa chuẩn BÀI 3: KHẢO SÁT TỪ TRƯỜNG TRONG ỐNG DÂY DẪN THẲNG TRẢ LỜI CÂU HỎI CHUẨN BỊ BÀI 1) Mục đích thí nghiệm : Đo từ trường dây dẫn thẳng Phương pháp đo từ trường ống dây dẫn thẳng hiệu ứng Hall 2) Cơ sở lý thuyết: * Từ trường ống dây hình xuyến : ⃗ 𝑑𝑠⃗⃗ = 𝜇𝜇0 𝑁𝐼 ∮𝐵 ⃗ 𝑑𝑠 = ∮ 𝐵𝑑𝑠 = 𝐵 ∮ 𝑑𝑠 = 𝐵2𝜋𝑅 ∮𝐵 B =μ μ0 NI⁄2πR * Mở rộng cho ống dây dẫn thẳng : 𝑁 Gọi 𝑛0 = 2𝜋𝑅 mật độ vịng dây hình xuyến Ta lại có: ⟹ B = μμ0 n0 I Ống dây dẫn thẳng dài xem đoạn cuộn dây hình xuyến có bán kính ngồi vơ lớn: 𝑅1 = 𝑅2 =∞ Do đó, cảm ứng từ ống dây dẫn thẳng xác định theo biểu thức : B = μμ0 n0 I Trong : n0 = N/l , với l chiều dài ống dây thẳng N số vòng dây ống dây *Hiệu ứng Hall: ⃗ hướng theo phương y có - Đầu đo Hall đặt từ trường 𝐵 dòng điện 𝐼𝐻 chạy theo phương x Các hạt mang điện e ngược chiều với 𝑣 Δv = va − vc : Hiệu điện Hall Điện trường 𝐸⃗ tạo điện tích trái dấu: v −v Ε = a d c bên đầu đo hướng từ lên Điện trường tác dụng lên lực điện trường 𝐹𝐸 = 𝑒𝐸 = 𝑉 −𝑣 𝑒 𝑎 𝑑 𝑐 hướng xuống Khi cân bằng: eVB=e E hay 𝑉𝑎 − 𝑉𝑐 = 𝑣𝑑𝐵 Cường độ dòng điện chạy qua đầu đo Hall :𝐼𝐻 = 𝑡𝑑𝑛𝑒𝑣 IH B => Va − Vc = ne t Các thông số n t đầu đo Hall cho trước Nếu giữ nguyên trị số dịng điện 𝐼𝐵 , thơng qua việc đo hiệu điện 𝑉𝑎 − 𝑉𝑐 , ta tính giá trị cảm ứng từ B 3) Nêu rõ chức dụng cụ thí nghiệm sử dụng : + Ống dây biết số vòng → Khảo sát từ trường + Ống dây chưa biết rõ số vịng → Tìm mật độ vịng dây + Giá đỡ : Đỡ ống dây + Máy đo từ trường : để đo từ trường + Đầu đo từ trường dây nối kín mạch đo từ trường + Nguồn điện : phát điện 4) Tiến hành thí nghiệm theo trình tự: * Khảo sát phân bố từ trường ống dây Trình tự thí nghiệm sau: a Điều chỉnh chốt để ống dây có chiều dài cực đại 40 cm b Nối ống dây với nguồn điện c Điều chỉnh nguồn điện để có cường độ dòng điện I = A Chuẩn máy đo từ trường d Điều chỉnh nguồn điện để có cường độ dịng điện I = A e Đo giá trị véctơ cảm ứng từ ⃗⃗⃗ 𝐵 mép bên trái ống dây, ứng với vị trí = ⃗ vào cường độ dòng điện * Khảo sát phụ thuộc véctơ 𝐵 I Trình tự thí nghiệm sau: a Điều chỉnh chốt để chiều dài ống dây vừa 30 cm Rải vòng dây trải ống dây b Đặt đầu đo Hall vào điểm ống dây c Điều chỉnh nguồn điện để có cường độ dòng điện I = A Chuẩn máy đo từ trường d Điều chỉnh nguồn điện để cường độ dòng điện tăng từ đến ⃗ vào A Với bước nhảy A, ta ghi giá trị cảm ứng từ 𝐵 bảng e Lặp lại phép đo thêm lần * Tính mật độ vịng dây ống dây Trình tự thí nghiệm sau: a Thay ống dây nói ống dây khác khơng rõ mật độ vịng dây b Lặp lại bước đo đạc mục Ghi kết thí nghiệm vào bảng BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 1)Sự phân bố từ trường ống dây: Bảng 3.1: Đồ thị biến thiên B(mT) theo X(cm): 2)Phân bố từ trường theo cường độ dòng điện: 4) Xác định mật độ vòng dây: BÀI 4: ĐO CHIẾT SUẤT CỦA BẢN THUỶ TINH BẰNG KÍNH HIỂN VI Trả lời câu hỏi chuẩn bị 1) Nội dung định luật phản xạ ánh sáng Đề : - Chiếu tia đơn sắc SI truyền qua mơi trường suốt,đồng tính,đẳng hướng(1) (2), tới điểm I nằm mặt phân cách AB hai mơi trường đó, tia sáng SI bị tách thành tia khác tra phản xạ tia khúc xạ -Chiết suất tuyệt đối môi trường quang học chiết suất tỉ đối môi trường chân không 𝑉1 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 = 𝑛21 𝑉2 Trong đó:𝑉1, 𝑉2 vận tốc ánh sáng môi trường (1) (2) -Chiết suất phụ thuộc bước sóng ánh sáng đơn sắc tính chất môi trường truyền qua 2) Khi quan sát vật qua thủy tinh phẳng thấy vị trí dịch lại gần phía người quan sát vì: - Vì chiết suất thủy tinh khơng khí khác gây tượng khúc xạ ánh sáng khúc xã lệch phía gương làm cho ảnh gần gương, ta quan sát thấy ảnh gần người quan sát 3) Phương pháp đo chiết suất thủy tinh kính hiển vi Cơng thức tính chiết suất thủy tinh: Cho thủy tinh có bề dày d chiết suất n, xét tia sáng 𝑆𝐼1 𝑣à 𝑆𝐼2 chiếu tới I 𝑆2 𝐼2 vng góc với nên khơng bị khúc xạ , truyền thẳng qua ló điểm K Cịn tia 𝑆1 𝐼1 bị khúc xạ , ló ngồi M theo phương MR//𝑆1 𝐼 MR tạo nên góc khúc xạ r lớn góc tới I M Nếu đặt mắt R, ta thấy MR ∩ IK = 𝐼1 Do độ dày bị giảm K𝐼1 Công thức tính chiết suất thủy tinh : 𝑑 n= 𝑑1 Với d : độ dày thực 𝑑1 : độ dày biểu kiến Công thức ta quan sát tia sáng truyền qua theo phương vng góc với 4) Cấu tạo đường tia sáng kính hiển vi: Cấu tạo Kính hiển vi gồm: đế cố định, giá đỡ mang thị kính 𝐿1 , giá đỡ mang vật kính 𝐿2 ,một mâm đặt vật, đèn chiếu sáng, kính tụ quang, vít tiến ngang,1 vít tiến dọc BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 4,1.Bảng số liệu: 4,7.Nhận xét: - Nguyên nhân dẫn đến sai số : đo khoảng chia chưa xác BÀI 5-A: KHẢO SÁT HIỆU TƯỢNG GIAO THOA VÀ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG Trả lời câu hỏi chuẩn bị 1) Mục đích thí nghiệm : Đo bước sóng Laze Hene phương pháp giao thoa lưỡng lăng kính Fresnel Để đo bước sóng ta cần phải đo khoảng vân I khoảng cách l hai nguồn kết hợp , khoảng cách D từ nguồn đến ảnh 2) Cơ sở lý thuyết phương pháp đo : Giả thuyết, ta có nguồn kết hợp 𝑆1 𝑆2 , có bước sóng λ phát sóng phía trước Trong vùng gặp ánh sáng ta đặt E song song với 𝑆1 𝑆2 vng góc với 𝑆1 𝑆2 khoảng D Trên D ta quan sát hình ảnh giao thoa 3) Vai trị, chức dụng cụ: - Laze máy phát sóng ánh sáng, laze có độ đơn sắc cao, tần số ổn định, độ định hướng cao nên sử dụng laze thí nghiệm việc đo đạc trở nên dễ dàng - Thấu kính để tia laze qua tụ lại thành nguồn sáng, tăng tiết diện tia laze - Lưỡng lăng kính Fresnel để tạo vùng giao thoa ảnh -Thấy kính 𝑓2 giúp có ảnh rõ nét 4)Tiến hành thí nghiệm theo trình tự sau : * Lắp đặt dụng cụ a Nối nguồn điện 220 V để cung cấp cho lade b Vặn chìa khóa phía sau nguồn lade theo chiều kim đồng hồ để phát tia lade c Đặt thấu kính f1 = mm vào đỡ, sau cửa chắn sáng khoảng cm d Điều chỉnh lade thấu kính để tia lade qua tâm thấu kính cho vệt sáng tròn ảnh (đặt cách thấu kính khoảng m) Cố định vị trí nguồn lade thấu kính e Lắp hệ giá đỡ có gắn lưỡng lăng kính vào đỡ, nằm sau thấu kính cách thấu kính khoảng cm Ta lắp đặt cho mặt có lưỡng lăng kính hướng phía lade, mơ tả hình 5.3 Dùng kẹp cố định giá đỡ lưỡng lăng kính lại f Dịch chuyển nhẹ nhàng lưỡng lăng kính theo chiều vng góc với tia lade cho chùm sáng lade qua phân bố hai nửa lưỡng lăng kính Lúc ảnh xuất hình ảnh giao thoa Khi đến gần màng ảnh ta thấy vân sáng tối xen kẽ * Đo khoảng vân i a Kẻ đường thẳng vng góc lên tờ giấy trắng b Đặt tờ giấy lên ảnh cho đường thẳng trùng với vân sáng (tối) c Trên đường thẳng kia, ta dùng bút chì đánh dấu khoảng cách có 10, 20, 30 khoảng vân kể từ giao điểm hai đường thẳng d Sau đánh dấu, dùng thước kẹp đo độ rộng 30 khoảng vân Cách sử dụng thước kẹp hướng dẫn Phần phụ lục, cuối sách hướng dẫn thí nghiệm e Từ kết trên, tính khoảng vân i Ghi giá trị thu vào bảng f Lặp lại bước thêm lần Đo khoảng cách L d’ a Giữ nguyên vị trí thấu kính f1 lưỡng lăng kính, đặt thấu kính f2 = 200 mm phía sau lưỡng lăng kính b Di chuyển thấu kính f2 dọc theo đỡ ảnh thu hai chấm sáng có đường kính bé Đó ảnh hai nguồn ảo S1 S2 c Đánh dấu vị trí hai chấm sáng tờ giấy trắng d Dùng thước kẹp để đo khoảng cách ^ hai ảnh hai nguồn ảo S1 S2 Ghi giá trị thu vào bảng e Dùng thước dây đo khoảng cách d’ từ thấu kính f2 đến ảnh Ghi giá trị thu vào bảng BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 5-A III.Kết thí nghiệm tính tốn: -Độ xác thước kẹp: 0.05 (mm) -Độ xác thước dây: 1.00 (mm) Lần Lần Lần Trung bìn h Sai số trung bìn h i(mm) 1,9 1,8 1,9 0,1 d’(cm) 479,1 479,2 479,1 479,13 0,033 d(cm) 22,5 0,1 22,4 22,6 22,5 L(mm) 36 37,1 36,5 36,53 0,53 l(mm) 1,57 1,6 1,59 1,587 0,016 D=d+d ’ 501,6 501,6 501,7 501,63 0,033 Tính 𝑙 ̅ 𝑣à̅̅̅̅ ∆𝑙 Sai số tương đối :𝜀𝑙 = ̅̅̅ ∆𝑙 𝑙̅ = ̅̅̅̅ ∆𝐿 𝐿̅ + ̅̅̅̅̅ ∆𝑑’ ̅ −𝑓2 ) (𝑑’ = 0,015 𝑓2 ̅ ̅ Với 𝑙 ̅ = 𝐿̅ 𝑑’ ̅ −𝑓 = > ∆𝑙 = 𝜀𝑙 𝑙 = 0,02381(𝑚𝑚) => l = 1,587 ± 0,02381(𝑚𝑚) Tính 𝑑̅ 𝑣à̅̅̅̅ ∆𝑑 ̅̅̅̅ ∆𝑑 𝑆𝑎𝑖 𝑠ố 𝑡ươ𝑛𝑔 đố𝑖 ∶ 𝜀𝑑 = = ̅ 𝑑 −4 = 1,41 10 (𝑚𝑚) Do : ̅̅̅̅ ∆𝑑 = 𝜀𝑑 𝑑̅ = 0,032(𝑚𝑚) => d = 225 ± 0,032 (𝑚𝑚) Tính 𝜆̅ 𝑣à̅̅̅̅ ∆𝜆 ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ∆𝑑’ ∆𝑑’ + ̅ ̅ − 𝑓2 ) 𝑑’ (𝑑’ ... mạch điện - Điều chỉnh Rm cho độ âm giảm dần - Ngắt mạch điện cách chuyển khóa K sang vị trí - Cấp lại điện cách chuyển khóa K sang - Ghi số liệu tính tốn BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 1,Kết thí nghiệm. .. trường + Nguồn điện : phát điện 4) Tiến hành thí nghiệm theo trình tự: * Khảo sát phân bố từ trường ống dây Trình tự thí nghiệm sau: a Điều chỉnh chốt để ống dây có chiều dài cực đại 40 cm b Nối... trường