ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG ĐỐI

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN QUANG HKII 2021 2022 BÀI 2 ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG ĐỐI Hiện diện Điểm 1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Xác định giá trị suất điện động của một ngu.

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG HKII 2021 - 2022 BÀI 2: ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG ĐỐI Hiện diện Điểm MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Xác định giá trị suất điện động nguồn điện chiều chưa biết phương pháp xung đối CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Bước 1: Mắc mạch điện hình 2.2 (chú ý cực dương nguồn nối phía điểm A suất điện động nguồn E khơng thay đổi suốt q trình thí nghiệm) Bước 2: Tìm lỗ cắm Thay đổi lỗ cắm từ đến 10 Mỗi lần thay đổi lỗ cắm ta chạm chạy C vào hai đầu A, B quan sát chiều lệch kim điện kế Nếu thấy kim lệch theo hai chiều ngược lỗ cắm lỗ cần tìm Bước 3: Giữ nguyên lỗ cắm, di chuyển chạy C điện kế G số Đọc giá trị Giả sử vị trí hình 2.2 Bước 4: Thay pin Bước 5: Tìm Ex Ex LA 'C = 2m ± 0, 75m pin mẫu E0 Lưu ý: Đo chiều dài L1 L1 L2 lần lặp lại thí nghiệm để đo E x = E0 theo công thức , đo L1 L1 L2 , đo L2 lần ứng với nguồn Ex chiều dài để kết thu xác đảm bảo L2 ứng với nguồn E0 xen kẽ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG BỐ TRÍ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Trước thực thí nghiệm, cần kiểm tra nguồn: 3.1 Bố trí thí nghiệm Đo L1 nguồn Ex : HKII 2021 - 2022 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG L2 Đo pin mẫu E0 HKII 2021 - 2022 : 3.2 Dụng cụ thí nghiệm Tên dụng cụ Hình ảnh minh họa Dây dẫn Pin mẫu Nối điện Dùng để so sánh suất điện động E0 Xác định vị trí M để Điện kế IG = Nguồn cần đo suất điện động Công dụng Nguồn cần đo Ex Dây dẫn AB có 10 chốt cắm Dây điện trở BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG HKII 2021 - 2022 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Nguồn E = 3,5 ( V ) , pin mẫu E0 = 1,54 ± 0, 01( V ) Ex E0 Lần đo L1 ( cm ) ∆L1 ( cm ) L2 ( cm ) ∆L2 ( cm ) Trung bình 378,0 381,9 377,8 378,9 377,1 378,74 0,74 3,16 0,94 0,16 1,64 1,328 266,9 265,8 266,7 266,6 267,4 266,68 0,22 0,88 0,02 0,08 0,72 0,384 L1 = L1 ± ∆L1 = ( 378, 74 ± 1, 438 ) cm L2 = L2 ± ∆L2 = ( 266, 68 ± 0, 484 ) cm  Xử lý số liệu: Ex = E0 ε= L1 378, 74 = 1,54 ≈ 2,187 ( V ) 266, 68 L2 ∆Ex ∆E0 ∆L1 ∆L2 0, 01 1,328 0,384 = + + = + + ≈ 0, 011 = 1,1% E0 1,54 378, 74 266, 68 Ex L1 L2 ⇒ ∆Ex = ε E x = 0, 011.2,187 ≈ 0, 024 ( V ) Vậy Ex = Ex ± ∆Ex = ( 2,187 ± 0, 024 ) V KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - Bằng phương pháp xung đối, ta đo suất điện động nguồn điện chiều Độ xác phép đo phụ thuộc vào: + Độ nhạy kim điện kế + Sự xác đọc số liệu vị trí chạy C + Sự ổn định nguồn E suốt q trình làm thí nghiệm - Những lưu ý làm thí nghiệm để đạt độ xác cao: + Kiểm tra kĩ độ dẫn điện dây dẫn, chốt cắm BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG HKII 2021 - 2022 + Kiểm tra độ nhạy kim điện kế, chỉnh kim điện kế ban đầu vị trí + Mắc mạch điện, chỉnh nguồn có giá trị ổn định, thao tác xác, cẩn thận làm thí nghiệm, lấy số liệu TRẢ LỜI CÂU HỎI Nhiệm vụ học tập 1: Hãy chứng minh điều kiện áp dụng phương pháp xung đối để đo suất điện động nguồn điện chiều E > Ex Áp dụng định luật Kirchhoff, ta được: − E + I1 ( r + RAM ) + ( I1 + I ) RMC =    − Ex + I rx + ( I1 + I ) RMC =  I1 ( R + r ) + I RMC = E  ⇒   I1 RMC + I ( RMC + rx ) = Ex ⇒ I2 = Mặt khác Ex ( R + r ) − ERMC ( RMC + rx ) ( R + r ) − R MC I = IG = Do đó: Ex ( R + r ) − ERMC = R E ⇒ MC = x ( 1) R+r E Mà RMC < R ⇒ RMC < R + r ⇒ nên RMC Ex chiều Nhiệm vụ học tập 2: Sinh viên quan sát dụng cụ thí nghiệm thực u cầu sau đây: Trình bày cơng dụng dụng cụ bảng 2.1 Xác định giới hạn đo độ chia nhỏ điện kế Trình bày cấu tạo cách sử dụng dây dẫn AB với 10 chốt cắm Trình bày công dụng dụng cụ bảng 2.1 Tên dụng cụ Hình ảnh minh họa Dây dẫn Pin mẫu Nối điện Dùng để so sánh suất điện động E0 Xác định vị trí M Điện kế để Nguồn cần đo suất điện động Công dụng IG = Nguồn cần đo Ex Dây dẫn AB có 10 chốt cắm Dây điện trở BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG HKII 2021 - 2022 Xác định giới hạn đo độ chia nhỏ điện kế Giới hạn đo: thang hai phía vạch có giới hạn 50 (đơn vị) Độ chia nhỏ nhất: đơn vị Trình bày cấu tạo cách sử dụng dây dẫn AB với 10 chốt cắm Dây điện trở AB dài căng gỗ thành nhiều đoạn thẳng song song Mỗi chỗ tiếp giáp hai đoạn có lỗ để cắm chốt (có 10 chốt) Bằng cách di chuyển chốt cắm A’ đồng thời di chuyển chạy C ta dễ dàng thay đổi độ dài đoạn dây LA 'C Nhiệm vụ học tập 3: Sinh viên thao tác dụng cụ thí nghiệm thực yêu cầu sau đây: Trình bày mục đích hoạt động học tập Ex Để xác định , sinh viên cần đo đại lượng nào? Vẽ sơ đồ mạch điện Trình bày ngắn gọn bước tiến hành thí nghiệm Chứng minh cơng thức sai số Ex Trình bày mục đích hoạt động học tập Trình bày cách bố trí nghiệm thực thao tác thí nghiệm xác định giá trị suất điện động Ex Trình bày kết thí nghiệm xử lý số liệu Để xác định Để xác định Ex Ex , sinh viên cần đo đại lượng nào? , ta cần đo đại lượng sau: Vẽ sơ đồ mạch điện L1 , L2 nguồn E0 biết trước giá trị BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG HKII 2021 - 2022 Hình 2.2 Gợi ý sơ đồ mạch điện thực tế Trình bày ngắn gọn bước tiến hành thí nghiệm - Bước 1: Mắc mạch điện hình 2.2 (chú ý cực dương nguồn Ex E nối phía điểm A suất điện động nguồn E khơng thay đổi suốt q trình thí nghiệm) - Bước 2: Tìm lỗ cắm Thay đổi lỗ cắm từ đến 10 Mỗi lần thay đổi lỗ cắm ta chạm chạy C vào hai đầu A, B quan sát chiều lệch kim điện kế Nếu thấy kim lệch theo hai chiều ngược lỗ cắm lỗ cần tìm - Bước 3: Giữ nguyên lỗ cắm, di chuyển chạy C điện kế G số Đọc giá trị L1 Giả sử vị trí hình 2.2 - Bước 4: Thay pin - Bước 5: Tìm Ex Ex LA 'C = 2m ± 0, 75m pin mẫu E0 theo công thức L1 ứng với nguồn L1 L2 Ex L2 , đo L2 lần chiều dài để kết thu xác đảm bảo Chứng minh cơng thức sai số lần lặp lại thí nghiệm để đo Ex = E0 Lưu ý: Đo chiều dài , đo L1 Ex L2 ứng với nguồn E0 xen kẽ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG Ex = E0 Ta có: Lấy ln hai vế: HKII 2021 - 2022 L1 L2 ln Ex = ln E0 + ln L1 − ln L2 Lấy vi phân hai vế: dEx dE0 dL1 dL1 = + − Ex E0 L1 L1 Lấy tổng giá trị tuyệt đối vi phân riêng phần, thay dấu “-” dấu “+”, thay dấu vi ∆ phân “d” dấu “ ” thay đại lượng đo trực tiếp giá trị trung bình chúng: ε= ∆Ex ∆E0 ∆L1 ∆L2 = + + E0 Ex L1 L2 ⇒ ∆Ex = ε Ex E Nhiệm vụ học tập 4: Hãy nhận xét ảnh hưởng đến kết đo suất điện động E > Ex E Nguồn cần nguồn chiều, có suất điện động lớn suất điện động cần đo lấy khoảng 3V → 7V Bởi lấy E < 3V , dịng điện yếu khơng đủ để kim điện kế bị lệch nên khó quan sát cho kết xác Cịn lấy E > 7V , E lớn dẫn đến I lớn, dây điện trở bị nóng lên Mặt khác, tay ta trực tiếp chạm để điều chỉnh chạy C, điều ảnh hưởng đến an toàn điện làm bỏng da Nhiệm vụ học tập 5: Hãy phân tích ưu điểm hạn chế phương pháp xung đối đo suất điện động so với phương pháp sử dụng Vôn kế Khi dùng Vôn kế mắc song song với nguồn điện cần đo, hiệu điện hai đầu Vôn kế xác định qua công thức nguồn lượng Ir U = E − Ir Như số Vôn kế sai lệch với suất điện động Hơn nữa, điện trở Vơn kế nhỏ I lớn dẫn đến sai số tăng Trong phương pháp xung đối, vào sai số nguồn mẫu → Ex xác định khơng phụ thuộc vào Chính xác I , mà phụ thuộc BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Thanh Khiết (Chủ biên) (2001) Điện học NXB giáo dục Giáo trình thí nghiệm vật lý đại cương 10 HKII 2021 - 2022 ... VÀ THẢO LUẬN - Bằng phương pháp xung đối, ta đo suất điện động nguồn điện chiều Độ xác phép đo phụ thuộc vào: + Độ nhạy kim điện kế + Sự xác đọc số liệu vị trí chạy C + Sự ổn định nguồn E suốt... Nối điện Dùng để so sánh suất điện động E0 Xác định vị trí M để Điện kế IG = Nguồn cần đo suất điện động Cơng dụng Nguồn cần đo Ex Dây dẫn AB có 10 chốt cắm Dây điện trở BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN... R+r ( 2) BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN - QUANG Từ (1) (2) suy HKII 2021 - 2022 Ex < E Vậy điều kiện áp dụng phương pháp xung đối để đo suất điện động nguồn điện E > Ex chiều Nhiệm vụ học tập 2: Sinh