báo cáo thí nghiệm vật lý 2

Vận tốc ánh sáng trong môi trường không khí...13Bảng 2... Mục đích thí nghiệm: Khảo sát chuyển động của electron trong điện trường và từ trường Xác định điện tích riêng của electron -e

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN

⸎⸎⸎⸎⸎

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 2 Lớp: Vật Lý 2-1-2-22(N07.TH2) Nhóm: 3

Các thành viên trong nhóm:

1. Bùi Xuân Thắng 22010562

2. Nguyễn Văn Mạnh 22010765

4. Đinh Nguyên Đạt 22010792

5. Nguyễn Quốc Bảo 22010825

6. Nguyễn Đình Dũng 22010610

7. Nguyễn Việt Hoàng 22010845

MỤC LỤC

BÀI 10: ĐO ĐIỆN TÍCH RIÊNG CỦA ĐIỆN TỬ 2

I Mục đích thí nghiệm: 2

II Cơ sở lý thuyết: 2

III Kết quả thực nghiệm: 4

BẢNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 4

IV Nhận xét : 4

BÀI 12: ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG CẦU WHEATSTONE 5

I Mục đích thí nghiệm: 5

II Cơ sở lý thuyết: 5

III Kết quả thí nghiệm: 6

BẢNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆN 7

Bảng 1 Kết quả đo 7

Bảng 2 kết quả đo 8

Bảng 3 Kết quả đo R nt R1 2 9

Bảng 4 Kết quả đo R // R1 2 10

IV Nhận xét: 10

BÀI 18: ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNG 11

I Mục đích thí nghiệm: 11

II Cơ sở lý thuyết: 11

III Kết quả thí nghiệm: 13

BẢNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM 13

Bảng 1 Vận tốc ánh sáng trong môi trường không khí 13

Bảng 2 Vận tốc ánh sáng trong thủy tinh Acrylic 14

IV Nhận xét: 14

BÀI 10: ĐO ĐIỆN TÍCH RIÊNG CỦA ĐIỆN TỬ

I Mục đích thí nghiệm:

 Khảo sát chuyển động của electron trong điện trường và từ trường

 Xác định điện tích riêng của electron (-e/m)

II.Cơ sở lý thuyết:

Nếu một electron có khối lượng và điện tích e được gia tốc trong hiệu điện thế U, thì động năng của nó đạt được:

Trong đó v là vận tốc của electron

Trong từ trường, có cảm ứng từ , lực Lorentz tác dụng lên electron với vận tốc là:

Từ trường đều được tạo ra bằng cuộn Helmholtz Electron sẽ chuyển động theo đường xoắn ốc dọc theo đường sức từ Nhưng trong tường hợp đặc biệt vuông góc với thì nó sẽ chuyển động trên đường tròn bán kính r

 Khi đó, lực hướng tâm chính là lực Lorentz, và ta thu được:

(3)

 Kết hợp (1) và (3), ta suy ra được điện tích riêng của electron:

Đối với các cuộn Helmholtz, với mỗi cuộn có n vòng dây, thì từ trường đều ở trung tâm giữa hai cuộn là:

Trong đó R là bán kính cuộn dây, I là cường độ dòng điện chạy qua các cuộn, và µ = 4.10 là hằng số từ, R = 0,2 m, n = 154 vòng.0 -7

Hình 1: Thiết lập thí nghiệm xác định điện tích riêng của electron

Hình 2: Sơ đồ các cuộn Helmholtz

Hình 3: Sơ đồ ống phóng chùm e hẹp

III Kết quả thực nghiệm:

BẢNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM r=0,03 (m) r=0,04 (m) r=0,05 (m)

U (V) I (A) e/m0 I (A) e/m0 I (A) e/m0

180 2,14 1,82.1011 1.54 1,97.1011 1.2 2,08.1011

200 2,3 1,75.1011 1.66 1,89.1011 1.3 1,97.1011

220 2,42 1,74.1011 1.76 1,85.1011 1.39 1,90.1011

240 2,54 1,72.1011 1.85 1,82.1011 1.46 1,87.1011

260 2,64 1,73.1011 1.94 1,80.1011 1.53 1,85.1011 Điện tích riêng trung bình = 1,85.1011

Giá trị sai số tuyệt đối: Δ = = 0,08

Giá trị sai số tỷ đối: = = 4,3 %

Kết quả đo: = = 1,85 ± 0,08

= = 1,85 ± 4,3%

IV Nhận xét :

 Kết quả thí nghiệm tương đối chính xác chỉ có sai số nhỏ không đáng kể Có thể do tác nhân bên ngoài môi trường gây ra trong quá trình đó

 Do máy móc và dụng cụ đo chưa có độ chính xác cao

Do người đo hạn chế về kỹ thuật và tay nghề

 Cần cải thiện máy móc chính xác hơn và nâng cao tay nghề trong quá trình thí nghiệm

BÀI 12: ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG CẦU WHEATSTONE

I Mục đích thí nghiệm:

 Nghiên cứu cầu WHEATSTONE

 Ứng dụng cầu WHEATSTONE để đo các điện trở

II Cơ sở lý thuyết:

 Cầu WHEATSTONE gồm 3 điện trở đã biết

Ro, R1, R2, một điện trở chưa biết R , mộtx

nguồn nuôi một chiều và một ampe kế A được

nối như sơ đồ hình 1

 Khi cấp nguồn, dòng điện từ nguồn sẽ phân

nhánh vào điện trở R & R Ta có thể điều0 1

chỉnh các điện trở R , R và R sao cho không0 1 2

có dòng đi qua điện kế V, lúc đó:

1 Cường độ I của dòng điện trong nhánh AC 1

bằng cường độ I của dòng điện trong nhánh 2

CB: tương tự, cường độ I trong nhanh AD 3

bằng cường độ I trong nhánh DB4 Hình 1: Sơ đồ cơ bản của

mạch cầu Wheatstone

2.Các điểm C và D ở cùng điện thế ( = 0), ta có:I G

VA - V = V - VC A D và V - V = V - VC B D B (1) Hay: R = RoI1 1I3 (2)

RxI2 = R2 4I (3)

- Chia phương trình (3) cho phương trình (2), ta có:

1 2 1

2

R

R R R R

R R

R

o x o

(4)

- Từ phương trình (4), nếu biết R và tỷ số o R /R 2 1 thì ta xác

định được Rx

+ Nếu phần , được làm bằng đây kim loại đồng R 1 R 2

chất thì

l R S





(5) + Sử dụng (4) và (5) ta được:

2 2

Tức là có thể tính tỉ số chiều dài thay cho tỉ số điện trở khi tìm điện trở chưa biết

Hình 2: Thiết bị thí nghiệm đo điện trở bằng cầu WHEATSTONE

III Kết quả thí nghiệm:

Từ công thức (6) ta rút ra công thức cho bài thí nghiệm như sau:

ln( = ln() = ln() + ln() – ln()

 d(ln( = d(ln()) + d(ln()) – d(ln())

Vậy

BẢNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆN Bảng 1 Kết quả đo

Lần

đo

Rc=100 Ω

Trung

bình = 59,94 = 0,128 = 40,06 = 0,128 = 150,128

Công thức sai số tuyệt đối: Δ × = = 0,7997506576

Công thức sai số tỷ đối: = = 5,330675991.10-3

Kết quả đo: = = 150,1 0,8

= =150,1 0,53%

Bảng 2 kết quả đo

Lần

đo

Rc=100 Ω

Trung

bình = 31,8 = 0,08 = 68,2 = 0,08 = 46,626

Công thức sai số tuyệt đối: Δ × = = 0,1719913683

Công thức sai số tỷ đối: = = 3,688743798.10-3

Kết quả đo: = = 46,63 ± 0,17

= = 46,63 ± 0,37%

Bảng 3 Kết quả đo Rx1nt x2R

Lần

đo

Rc=100 Ω l1 (cm) Δl1 (cm) l2 (cm) Δl2 (cm) R x1 Ω

Trung

bình = 66,48 = 0,064 = 33,52 = 0,064 = 198,334

Công thức sai số tuyệt đối: Δ × = = 0,5696159269

Công thức sai số tỷ đối: = = 2,872003423.10-3

Kết quả đo: = = 198,3 0,6

= =198,3 0,29%

Bảng 4 Kết quả đo R // R1 2

Lần

đo

Rc=100 Ω l1 (cm) Δl1 (cm) l2 (cm) Δl2 (cm) R x1 Ω

Trung

bình = 26,18 = 0,064 = 73,82 = 0,064 = 35,468

Công thức sai số tuyệt đối: Δ × = = 0,1174554007

Công thức sai số tỷ đối: = = 3,311587929.10-3

Kết quả đo: = = 35,47 0,12

= =35,47 0,33%

IV Nhận xét:

Nguyên nhân sai số:

 Do máy móc và dụng cụ đo thiếu chính xác

 Do người đo với trình độ tay nghề chưa cao, khả năng các giác quan

bị hạn chế

 Do điều kiện ngoại cảnh bên ngoài tác động tới

 Do người thực hành không thao tác đúng, quan sát không chính xác

BÀI 18: ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNG

I Mục đích thí nghiệm:

 Xác định vận tốc ánh sáng trong không khí

 Xác định vận tốc ánh sáng trong nước và tính chiết suất

 Xác định vận tốc ánh sáng trong thuỷ tinh acrylic và tính chiết suất

II Cơ sở lý thuyết:

Để đo vận tốc ánh sáng trong phòng thí nghiệm, ta sử dụng phương pháp

đo thời gian di chuyển của ánh sáng Ta cần chuẩn bị thiết bị đầu đo, một nguồn tín hiệu để đồng hóa các đầu đo và gương được thiết lập sao cho tia laser chiếu vào gương ở vị trí bất kì dọc theo đế đặt gương

1 Vận tốc ánh sáng trong không khí:

Để đo vận tốc ánh sáng, người ta đi tính:

Trong đó Δt là thời gian ánh sáng cần để truyền đi được quãng đường Δs Khoảng các Δs là 2 Δx vì quãng đường cộng thêm gấp đôi độ dịch chuyển của gương do tia laser phải truyền đến gương và phản xạ lại

2 Vận tốc ánh sáng trong thủy tinh acrylic

Vận tốc ánh sáng trong thuỷ tinh acrylic, được đo bằng cách so sánh nócm với vận tốc ánh sáng trong không khí

Trong phép đo đầu tiên với môi trường thuỷ tinh, ánh sáng truyền đi một khoảng trong thời gian l1 t1(l1 = 2.x1)

Trong phép đo thứ hai (không có môi trường), ánh sáng truyền đi một khoảng l2 = l + 2.Δx1 trong thời gian tương tự

Điều này có nghĩa là ánh sáng mất cùng một khoảng thời gian để truyền qua quãng đường 2.Δx + 2.lmtrong không khí khi nó truyền qua được quãng đường 2.lmtrong môi trường

 Từ điều này và định nghĩa về chiết suất, ta thu được:

 Ta được vận tốc ánh sáng trong thủy tinh acrylic:

Hình 1: Sơ đồ thiết bị đo ánh sáng

Hình 2: Thiết bị thí nghiệm đo vận tóc ánh sáng

III Kết quả thí nghiệm:

BẢNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM Bảng 1 Vận tốc ánh sáng trong môi trường không khí

8 ) (m/s.10 ) 8

Kết quả đo và sai số :

= 2,95.108 ± 0,0164.108

± 0,65%

= 2,95.108 Với được tính theo công thức : sau đó ta cộng tổng lại và chia trung bình cho n)

( là một số nguyên )

Với được tính theo công thức : = x 100%

Bảng 2 Vận tốc ánh sáng trong thủy tinh Acrylic

Để tính được Cm ta sử dụng công thức : (1)

 2,26.108 (m/s)

= 2.64%

Từ ta suy ra được theo công thức :

0,026 2,25.108 = 0,06.108 (m/s)

2,25.10 ± 2,64%

IV Nhận xét:

Vận tốc của ánh sáng trong không khí đo được trong thí nghiệm trên còn khá trênh lệch với vận tốc ánh sáng mà các nhà khoa học đã đo được là 299792458 m/s

Nguyên nhân sai số:

 Do máy móc và dụng cụ đo thiếu chính xác

 Do người đo với trình độ tay nghề chưa cao, khả năng các giác quan bị hạn chế

 Do điều kiện ngoại cảnh bên ngoài tác động tới

 Do người thực hành không thao tác đúng, quan sát không chính xác