Chuyên đề bài toán thực nghiệm phần điện học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÀO CAI Giáo viên: Nguyễn Việt Dũng CHUYÊN ĐỀ: HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC NGHIỆM MƠN VẬT LÍ THPT PHẦN ĐIỆN HỌC NĂM: 2019 - 2020 NỘI DUNG Cơ sở thực tiễn khoa học 1.1 Cơ sở thực tiễn: Vật lý môn khoa học thực nghiệm Hầu hết định luật vật lý phát kiểm nghiệm thực tế khẳng định tính đắn Vì vậy, việc dạy học lý thuyết vật lý gắn liền với dạy học môn thực hành Việc kiểm tra, đánh giá kiến thức vật lý phải gắn kết lý thuyết hệ thống tập thực hành tinh thần đổi Bộ Giáo Dục Đào tạo Trong chương trình vật lý, với đầu tư tương đối lớn nhà nước cố gắng lớn Bộ giáo dục nên thực hành vật lý ý nhiều tất khối lớp, khối có từ đến thí nghiệm thực hành Các tốn thực hành có mục đích giúp học sinh khơng củng cố kiến thức học cách sâu sắc, mà quan giúp em hình thành kỹ năng, thói quen nghiên cứu khoa học, phương pháp nghiên cứu tư sáng tạo q trình làm thực hành Trong q trình làm thí nghiệm hình thành cho học sinh thói quen, kỹ làm thí nghiệm, phương pháp nghiên cứu vật lý hứng thú cho học sinh nghiên cứu mơn Mục đích cao làm cho học sinh tự làm việc độc lập, tự tin phát huy trí tuệ - điều mà lý thuyết sáo rỗng làm Hiện nay, đề tài chuyên đề lý thuyết phong phú, từ đồng nghiệp, đề tài viết vấn đề thực hành vật lý cho học sinh giỏi nhiều hạn chế 1.2 Cơ sở khoa học: Bài toán phương án thực hành hiểu cách đơn giản nghĩ cách (phương án) đo đại lượng vật lý sở số dụng cụ có tiến hành, xử lí số liệu báo cáo kết Học sinh cần phải trình bày cụ thể cách bố trí dụng cụ thí nghiệm, bước làm thí 2/25 nghiệm, xử lý số liệu, nhận xét độ xác, mức độ thực tế, tiện lợi phương án,…Cần ý tốn có nhiều phương án, phương án có cơng thức khác xác định đại lượng cần tìm tùy mức độ xác, phức tạp hay đơn giản Bài tốn phương án thí nghiệm có nhiều loại khác nhau, ví dụ như: phương án kiểm nghiệm định luật vật lý đó, phương án xử lý số liệu đo,… Để giải toán này, ta cần qua số bước sau đây: a Đọc kỹ đề để tìm hiểu ý đồ toán Cụ thể là: yêu cầu toán đo đại lượng vật lý nào; đề cho dụng cụ, thiết bị nào, để làm Trên sở phân tích tác dụng dụng cụ, thiết bị liên hệ chúng với tượng, định luật vật lý liên quan, tìm số phương án chọn phương án khả thi Đây bước quan trọng để giải toán Đặc biệt lưu ý dụng cụ vật liệu cho sử dụng chức thơng thường nó, ngồi cịn sử dụng với chức sáng tạo khác để đạt yêu cầu toán b.Vẽ sơ đồ thí nghiệm với dụng cụ thiết bị tốn Nếu gặp bế tắc khơng thể khắc phục, nghĩ tới phương án khác c Sau lựa chọn phương án “tốt” (với mình), xây dựng cơng thức đo đại lượng vật lý d Các bước tiến hành thí nghiệm: lắp đặt dụng cụ trước, dụng cụ sau, làm trước, đo trước cho thật hợp lý e Xử lý kết đo phương pháp vật lý Thơng thường hay dùng phương pháp tính giá trị trung bình, lập bảng, vẽ đồ thị,…Tính sai số phép đo 3/25 Xây dựng thực nghiệm Bài 1: Xác định suất điện động điện trở pin Cho dụng cụ linh kiện sau: - Hai vơn kế khác có điện trở chưa biết R1 R - Một điện trở mẫu có giá trị R0 cho trước - Một pin điện hóa chưa biết suất điện động điện trở - Dây dẫn điện Yêu cầu: - Thiết lập cơng thức tính suất điện động nguồn điện, có vẽ sơ đồ mạch điện minh hoạ - Nêu phương án đo điện trở nguồn, điện trở R1, R2 hai vơn kế Có vẽ sơ đồ mạch điện minh hoạ E, r GIẢI: Phương án xác định suất điện động: V1 Mắc theo sơ đồ hình vẽ: V2 Đọc số vơn kế U1 U2, suy U1 R1  (1) U R2 Mắc riêng vôn kế theo sơ đồ hình vẽ: E, r E, r V1 V2 Số vôn kế U1’ U2’ Áp dụng định luật ơm cho tồn mạch: E  U1'  U1' U' r E  U 2'  r R1 R2 (2) E  U1' U 1' R2 U1'U 2' (U1  U )  E  suy (3) E  U 2' U 2' R1 U 2' U1  U1'U Phương án xác định điện trở Mắc mạch điện theo sơ đồ: Số vôn kế U1" U 2" U1'' U 2'' U 2''   (4) R0 R1 R2 4/25 Thay (1) vào (4) suy R1 R2, kết hợp với phương trình suy r -(-_-) 5/25 Bài 2: Xác định độ từ thẩm sắt Cho dụng cụ sau: + Một máy biến gồm cuộn sơ cấp có n vịng, cuộn thứ cấp có n vịng (n2 > n1), lõi sắt hình xuyến, tiết diện trịn; + Một điện kế xung kích dùng để đo điện lượng chạy qua nó; + Một nguồn điện; + Các ampe kế, điện trở, thước đo chiều dài; Hãy nêu phương án để đo hệ số từ thẩm  lõi sắt Hướng dẫn: Nối cuộn sơ cấp với nguồn để I1 dịng qua I1 Sau mở K đo điện E lượng q qua điện kế G cuộn n Gọi d đường kính lõi hình k A Sơ đồ đo thơng qua tiết diện lõi hình xuyến có n1I nI S , B    1 d d (coi cảm ứng từ ống dây dài vô hạn, G I2 xuyến Chu vi hình xuyến d Vậy từ diện tích S  BS  0. n22 n1 (  4.10-7 H/m) n1 số vòng đơn vị dài d Cảm ứng từ ống dây dài vô hạn B = 0  nI (n số vòng đơn vị dài) + Khi cuộn thứ hở từ trường giảm đi, thời gian t từ thông giảm  cuộn thứ hai sinh suất điện động cảm ứng: E2  n  E n  � I2   � t R R t Trong thời gian t dịng điện tích qua điện kế là: q  I t  q n2  Tồn điện tích qua cuộn hai q  q R n2 n nn q dR �   �  � 0  I1S suy   � R R  dR n1n2 0 I1S Biết R, n1, n2, đo d, S, I1, q tính  Chọn dụng cụ: Trong thí nghiệm này, dụng cụ cần phải sưu tầm từ thực tế máy biến áp, thiết bị mua cửa hàng điện (nên chọn loại 12V – 3A) tái sử dụng từ đổi nguồn hỏng -(-_-) -6/25 Bài 3: Xác định mật độ electron kim loại Trong thí nghiệm xác định mật độ hạt êlectron tự kim loại, người ta sử dụng dụng cụ thiết bị sau: - Một nam châm vĩnh cửu hình chữ U - Một nguồn điện chiều - Một biến trở - Một vơn kế có nhiều thang đo - Một kim loại đồng, mỏng, đồng chất, tiết diện hình chữ nhật - Thước đo chiều dài - Cuộn - Cân đòn (cân khối lượng) - Dây nối, khoá K a Xây dựng công thức cần sử dụng b Vẽ sơ đồ thí nghiệm Nêu bước tiến hành thí nghiệm c Trình bày cách xây dựng bảng biểu đồ thị xử lý số liệu Cách khắc phục sai số (Biết khe hai cực từ nam châm hình chữ U đủ lớn để đưa dụng cụ cần thiết vào đó) Hướng dẫn giải: a Xây dựng công thức Để xác định mật độ hạt êlectron tự đồng sử dụng r hiệu ứng Hall với hiệu điện Hall I V hai bề mặt theo phương vng d góc với đường sức từ trường dòng điện Giả sử cảm ứng từ khe hai cực từ nam châm B Khi hiệu điện Hall là: r B V IB (1) en o d với: I - cường độ dòng điện B - độ lớn cảm ứng từ khe e - điện tích điện tử (e =1,6.10-19C) d - chiều dày 7/25 V- Hiệu điện Hall no - Mật độ hạt êlectron tự Mặt khác ta xác định cảm ứng từ thông qua việc đo lực từ tác dụng lên (thanh nằm ngang vng góc với đường sức từ) Khi cho dòng I chạy qua thanh, lúc lực điện từ tác dụng lên thay đổi trọng lực để cân thăng bên cánh tay địn khơng treo so với trường hợp khơng có dịng chạy qua Lực điện từ tác dụng lên đặt ngang từ trường có dịng điện I chạy qua F =B.I.L m.g = F => m.g= B.I.L => B  IB m.g g m.g (2) I.L m Từ (1) (2) ta có V  en d  en L.d � n o  e.L.d V o o (3) (Lưu ý: Trong thực nghiệm hiệu điện Hall thu nhỏ so với lý thuyết nên mật độ êlectron tự thực tế khoảng n o  g m ) e.L.d V (4) Do để xác định mật độ hạt êlectron tự đồng cần đo chiều dài L nằm từ trường, chiều dày d xác định mối tương quan thay đổi khối lượng m (khi có dịng điện khơng có dịng điện chạy qua) với hiệu điện V tương ứng b Sơ đồ thực nghiệm (hình vẽ) V d r B r I * Thực nghiệm thu thập số liệu Bước1: Đo chiều dài L phần kim loại nằm ngang từ trường chiều dày d Bước 2: Sử dụng sợi treo kim loại nằm ngang từ trường vng góc với đường sức từ vào cánh tay đòn cân Bước 3: Mắc mạch điện hình vẽ Bước 4: Khố K mở, chỉnh cân thăng bằng, ghi lại giá trị khối lượng 8/25 Bước 5: Đóng khố K - Sử dụng biến trở thay đổi dòng điện chạy qua mạch - Chỉnh cân thăng bằng, ghi lại thay đổi khối lượng m - Ghi lại giá trị vôn kế Bước 6: Lặp lại bước 4và để thu thập khoảng n số liệu ứng với n vị trí khác biến trở c Xây dựng bảng biểu tính tốn * Lập bảng số liệu: Lần đo n Chiều dài L Chiều dày d L d m V no no n - Xác định giá trị trung bình chiều dài đo L  �L i 1 i với n lần đo n n i - Xác định giá trị trung bình chiều dày đo d  � với n lần đo i 1 d n - Xác định giá trị noi tương ứng với cặp giá trị mi Vi theo công thức (3) (4) với L  L ; d  d n oi - Mật độ hạt êlectron giá trị trung bình n  � i 1 o n n * Sai số mắc phải: - Thanh không nằm ngang không vng góc với đường sức từ trường - Đặt cho cạnh dọc theo từ trường d nhỏ dịng qua mạch đủ lớn cho tín hiệu đo vôn kế lớn - Sai số thước đo, cân, ampe kế - Sai số tính tốn Chọn dụng cụ: Trong thí nghiệm này, dụng cụ cần phải sưu tầm từ thực tế kim loại, sử dụng thành nhơm hình dạng đặc mua cửa hàng bán nhơm định hình -(-_-) 9/25 Bài 4: Xác định nhiệt dung riêng, hệ số nhiệt điện trở kim loại Trong thí nghiệm để đo đồng thời nhiệt dung riêng C, hệ số nhiệt điện trở , điện trở R0 00C điện trở kim loại có khối lượng m, người ta sử dụng dụng cụ linh kiện sau: - Hai hộp điện trở R v , R v đọc trị số điện trở; - Hai điện trở R1, R2 biết trị số; - Một tụ điện Ct ; - Một nguồn điện xoay chiều, nguồn điện chiều; - Một ampe kế điện trở nhỏ đo dịng chiều xoay chiều; - Một điện kế có số khơng bảng chia; - Một đồng hồ (đo thời gian); - Một nhiệt lượng kế có nhiệt dung riêng C1, khối lượng m1, chứa lượng chất lỏng khối lượng m2 có nhiệt dung riêng C2; - Các dây nối, đảo mạch a Hãy thiết kế mạch điện để đồng thời đo tham số C, , R0 điện trở nói Vẽ sơ đồ đo b Xây dựng cơng thức cần thiết c Nêu trình tự thí nghiệm, cách xây dựng biểu bảng vẽ đồ thị, cách khắc phục sai số Để đo đồng thời đại lượng nhiệt dung C, hệ u ~ số nhiệt điện trở , điện trở R0 sơ đồ đo, người ta dùng điện trở kim loại R để nung nóng chất lỏng nhiệt lượng kế Hướng dẫn giải: Sơ đồ đo hình vẽ Trong nung nóng điện trở R nguồn xoay chiều, người ta điều chỉnh mạch cầu cho cân bằng, tính giá trị R, đọc giá trị dòng điện Ampe kế a Xây dựng công thức: RV A R1 Ct R G R2 RV E - Nhiệt lượng tỏa R: Q1  RI  - Nhiệt lượng hấp thụ nhiệt lượng kế, nước (kể điện trở R): Q  (C1m1  C m  Cm)(t  t1 ) 10/25 Q1  Q � C  � �RI   (C1m1  C m ) � (1) � m� t  t1 � đây,  : thời gian cấp dòng điện xoay chiều qua điện trở R, I: cường độ dòng điện qua điện trở R, t1, t2: nhiệt độ ban đầu nhiệt độ sau cấp dòng xoay chiều cho điện trở R - Điện trở kim loại xác định bởi: R  R (1  t ) (2) b Trình tự thí nghiệm biểu bảng: - Cho dòng I qua R thời gian , đọc giá trị t - Điều chỉnh cho cầu cân bằng: R  R1 R V  R (1  t ) R2 - Lập bảng: t t2 a b t2 t2 R t2 c n d - Từ bảng trên, vẽ đồ thị: R  R(t ) - Đồ thị đường thẳng, ngoại suy R giá trị R0 (Giao đồ thị R  R(t ) với trục Oy) tg  xác định bởi: tg  R 0 �   R0 Góc  góc nghiêng đồ thị trục Ox R0  t2 - Nhiệt dung C tính trực tiếp từ (1) thay (2) vào (1) để xác định nhiệt dung điện trở kim loại - Sai số mắc phải: Sai số nhiệt dung dây nối, lắc khấy nước không đều, -(-_-) 11/25 Bài 5: Xác định mômen từ thỏi nam châm (QG2014) Để xác định mômen từ thỏi nam châm (bậc 10Am 2), người ta khảo sát dao động thỏi nam châm treo nằm ngang từ trường Cho dụng cụ, thiết bị sau: - Một thỏi nam châm hình trụ bán kính r, dài l , khối lượng m; - Sợi dây nhẹ đủ dài, mềm, không dãn, không đàn hồi; - Một đồng hồ vạn số; - Một đồng hồ đo thời gian; - Một khung dây hình trụ trịn biết trục đối xứng hình học vng góc với thiết diện ngang khung Khung gồm nhiều vịng, bán kính trung bình R (R lớn so với l r); - Một nguồn điện chiều 9V; - Biến trở, đảo mạch, dây nối; - Các giá đỡ, giá treo để bố trí dụng cụ thí nghiệm; - Thước dài, thước kẹp Thành phần nằm ngang từ trường Trái Đất nơi làm thí nghiệm có độ lớn BTĐ ≈ 0,35.104T phương chiều biết Yêu cầu: a) Xây dựng sơ đồ thí nghiệm để xác định mômen từ thỏi nam châm b) Xây dựng sở lí thuyết phương trình cần thiết c) Dẫn biểu thức xác định mômen từ thỏi nam châm d) Nêu nguyên nhân gây sai số Hướng dẫn giải: a) Bố trí thí nghiệm hình vẽ: Cố định vị trí đặt khung dây (thẳng đứng) vị trí treo nam châm trục khung dây I R b) Từ trường vị trí treo nam r r r Nam châm châm gồm: B  Bd  BTD r với Bd ~N&I , viết r dạng Bd  A.I I A số phụ thuộc vào vị trí, số vịng dây bán kính R, I dịng điện chạy qua khung 12/25 Giá đỡ r r Chọn phương Bd / /BTD ta có B  Bd  BTD  A.I  BTD B r r Phương trình dao động M  Iqt  hay B   Iqt  �  '' I   qt Chu kì động T  2 I qt B từ đó:      Bd  BTD   Bd  BTD T 4 I qt 4 I qt 4 I qt y(1/T2) T2 Đặt x = I (cường độ dòng điện) y  β ta có y = ax + b A  a  42 I , b  42 I BTD qt qt tanβ = a b Đồ thị có dạng hình vẽ bên: c) Mô men từ thỏi nam châm   42 Iqt BTD x=I b; hệ số a b xác định phương pháp đồ thị phương pháp bình phương tối thiểu * Biểu thức mơ men qn tính Iqt Mơ men qn tính trục ox: I x  MR Chú ý Iy=Iz Chia thành đĩa mỏng dùng định lí Huyghen-Steiner tính mơ men qn tính đĩa mỏng trục oz oy R dm dI z  dI y   l dm L �R l � Iz  I y  2� dI y  m �  � I qt �4 12 � z y d l d) Nguyên nhân gây sai số - Tùy theo độ lớn Iqt Nếu Iqt lớn, dao động không rõ rệt  cần hỗ trợ Bd l x O khung dây (tăng dịng) - Từ trường TĐ khơng đồng khu vực đo Chọn dụng cụ: Trong thí nghiệm này, dụng cụ cần phải sưu tầm từ thực tế nam châm, lấy từ trống mực hỏng, từ mắt đọc CD hỏng 13/25 -(-_-) 14/25 Bài 6: Xác định điện dung tụ điện theo cách (QG2003) Cho dụng cụ sau: Một hộp điện trở mẫu cho phép tùy chọn điện trở có trị số nguyên từ 10Ω đến vài MΩ Một nguồn điện xoay chiều có tần số f biết có hiệu điện hiệu dụng hai cực không đổi Một nguồn điện chiều Một máy đo điện cho phép đo cường độ dòng điện hiệu điện (một chiều, xoay chiều) Các dây nối, ngắt điện có điện trở khơng đáng kể Một đồng hồ đo thời gian Hãy lập ba phương án xác định điện dung tụ điện Yêu cầu nêu: nguyên tắc lí thuyết phép đo, cách bố trí thí nghiệm, cách tiến hành thí nghiệm, cơng thức tính tốn, điều cần ý để giảm sai số phép đo Hướng dẫn giải: Phương pháp đo điện dung tụ Phương án 1: Mắc tụ với nguồn chiều cho tích điện đầy cho phóng điện qua điện trở lớn Đo hiệu điện U nguồn hiệu điện tụ vôn kế, đo t đồng hồ đọc trị số R hộp điện trở U t t Từ u U e RC ta tính C Nếu chọn u  C  Cần chọn R lớn e R (cỡ MΩ) để thời gian phóng điện đủ lớn (cỡ giây) Phương án 2: Lắp mạch gồm tụ nối tiếp với hộp  điện trở nối với nguồn Lần lượt đo hiệu điện UR điện trở, UC tụ (điều chỉnh cho hai hiệu điện gần nhau), suy ra: U UR RC.2f  R  C  UC 2f R.U C K C A R 15/25 Phương án 3: Dùng máy đo vạn (để nấc đo cường độ dòng điện) I mắc nối tiếp với tụ để đo I qua tụ, tính được: C  2f U Phương án 4: Mắc sơ đồ hình bên Dùng hộp điện trở biến trở điều chỉnh cho chuyển khóa K hai chốt kim ampe kế Lúc đó, dung kháng tụ biền trở R (bỏ qua điện trở dụng cụ đo) Vậy: C  2f R -(-_-) 16/25 Bài 7: Giải hộp đen Một hộp kín H có ba đầu Biết hộp kín sơ đồ mạch điện tạo điện trở Nếu mắc hai chốt vào hiệu điện nguồn khơng đổi U = 15 V hiệu điện cặp chốt 1-2 2-3 U12 = V U23 = V Nếu mắc hai chốt 3 vào hiệu điện U hiệu điện cặp H chốt 2-1 1-3 U21 = 10 V U13 = V Hướng dẫn giải a Hãy vẽ sơ đồ mạch điện hộp kín H với số điện trở Cho điện trở nhỏ mạch điện R, tính điện trở cịn lại mạch b Với sơ đồ mạch điện trên, mắc hai chốt vào hiệu điện U hiệu điện U13 U32 ? Hướng dẫn: - Theo ra, thay đổi cặp đầu vào mạch điện hiệu điện cặp đầu thay đổi, ta suy cặp chốt phải có điện trở khác số điện trở mạch hộp kín H Cách : - Khi U13 = 15(V) U12 = 6(V) U23 = 9(V) R U Ta có : R  U12   3 23 (1) - Khi U23 = 15(V) U21 = 10(V) U13 = 5(V) R U 10 Ta có : R2  U21   13 (2) Từ (1) (2) suy : R1 điện trở nhỏ � R1 = R, R2 = 3R, R3 = 1,5R U R R 13 - Khi U12 = 15(V) Ta có : U  R  3R  32 Mặt khác : U13 + U32 = U12 = 15(V) 17/25 (*) (**) Từ (*) (**) ta có : U13 = 3,75 (V); U32 = 11,25 (V) Cách : - Khi U13 = 15(V) U12 = 6(V) U23 = 9(V) R U Ta có : R  U12   23 R1 (3) R3 - Khi U23 = 15(V) U21 = 10(V) U13 = 5(V) R2 R U 10 Ta có : R  U21   2 13 (4) R Từ (1) (2) suy : R2 điện trở nhỏ � R2 = R, R1 = 3R, R3 = 2R U R R 13 - Khi U12 = 15(V) Ta có : U  R  3R  32 Mặt khác : U13 + U32 = U12 = 15(V) (***) (****) Từ (***) (****) ta có : U13 = 3,75 (V); U32 = 11,25 (V) -(-_-) 18/25 R R Bài 8: Giải hộp đen Cho hai hộp đen, hộp có hai đầu Trong hộp chứa phần tử: điện trở thuần, nguồn điện chiều có điện trở nhỏ, điơt Những phần tử loại hai hộp Trong hộp, phần tử mắc thành hai dãy song song với Trong hộp lại, phần tử mắc không phân nhánh Trên mặt hộp vẽ sẵn cách mắc phần tử (hai nhánh song song không phân nhánh) Dụng cụ dùng gồm có: + Một nguồn gồm pin mắc nối tiếp với biến trở + Hai đồng hồ vạn số + Năm dây nối + Một tờ giấy vẽ đồ thị Nhiện vụ: Vẽ sơ đồ mạch điện hộp Xác định giá trị điện trở, suất điện động nguồn điện hộp và hiệu điện mở điốt Nếu với hộp này, cho biết hộp phần tử mắc thành hai nhánh song song với nhau, hộp lại phần tử mắc khơng phân nhánh cần phải làm để xác định cách mắc phần tử ( phân nhánh/ không phân nhánh) hộp? Hướng dẫn giải Gọi hộp có phần tử mắc song song hộp A, lại hộp B Nối đồng hồ chế độ đo dòng ( Ampe kế) vào hai đầu hộp Hộp mà Ampe kế có số khác khơng hộp B sơ đồ mắc phần tử hình vẽ bên, hộp lại phần tử mắc 19/25 (Hộp B) phân nhánh (Chú ý: đề không cho rõ loại đi-ốt nào) Nếu Ampe kế 0(A) sơ đồ mắc phần tử hình vẽ bên, điốt mắc nối tiếp với nguồn không cho dòng chạy qua (thực (Hộp A) phương án loại trừ để tìm sơ đồ này) * Tìm giá trị R, E Um đi-ốt + Mắc đồng hồ chế độ đo điện trở(Ôm kế) vào đầu hộp A, ta đo điện trở hộp( vào khoảng 2,2 k  Sau để đồng hồ chế độ đo dòng vào đầu hộp B ta đo dòng, số Ampe kế (khoảng 4,6 mA) tính được: E – Um = IR ≈ 1,0 (V) + Nối đồng hồ, chế độ đo thế, chế độ đo dòng vào mạch điện với hộp A sơ đồ hình vẽ Thay đổi giá trị biến trở ta cặp giá trị (I1, U1), (Ij, Uj)… Vẽ đồ thị Điểm mà đồ thị chuyển từ tuyến tính sang gần thẳng đứng ứng với trạng thái đi-ốt mở Khi số von kế U = E + Um( ≈ 2,1 V) Từ suy E ≈ 1,5 V Um ≈ 0,55 V.3 Vẫn mắc đồng hồ chế độ đo dòng để biết V hộp A có đi-ốt ngăn dịng mắc nối tiếp hai hộp với theo sơ đồ hình vẽ bên: lần đầu hai hộp mắc nối tiếp, lần sau đảo đầu hộp( coi A mắc xung đối) Nếu hai lần Ampe kế dịng khác khơng chứng tỏ hộp B có dịng mắc khơng phân nhánh điốt mắc thuận theo sơ đồ ra, hộp A khơng có dịng phân nhánh Lưu ý: Học sinh làm theo A phương án khác, chẳng hạn dùng đồng hồ để chế độ đo mắc vào đầu hộp A( phải đảo đầu lần) thấy (V) Khi vẽ sơ đồ khả thi loại trừ khả sơ đồ vẽ cho vôn kế (V) 20/25 -(-_-) 21/25 Bài 9: Xác định điện tích nguyên tố Thành lập phương án xác định giá trị điện tích nguyên tố với dụng cụ sau: + Một dây đồng dây điện trở mayso + Một đồng hồ vạn + Một acquy xe máy đổ dư axit nạp điện đầy ( lấy axit để dùng) + Một bơm tiêm ( loại cm3 có chia độ đến 0,1 cm3) + Một số điện trở + Một vài pin khô hỏng ( dùng làm nguồn vật liệu cho thí nghiệm) + Đồng hồ bấm giây, nhiệt kế, thước milimet, cốc đong Gợi ý: Bài toán liên quan đến tượng điện nhiệt Quan trọng cho ống tiêm để làm (hãy nghĩ cách sử dụng bình điện phân đo thể tích khí điện phân) Kết Với kiến thức điện phân học sách giáo khoa Vật lí 11 đọc giả dễ dàng xác định giá trị điện tích ngun tố theo cơng thức: e q ItRT  2n pVN A Từ thiết kế phương án thí nghiệm để tính e Chọn dụng cụ: Trong thí nghiệm này, dụng cụ cần phải sưu tầm từ thực tế dây mai so, mua cửa hàng điện -(-_-) 22/25 10 Bài 10: Xác định số điện môi chất lỏng Hãy đề xuất phương án xác định số điện môi chất lỏng với dụng cụ sau đây: + Một máy phát cao tần có tần số khơng đổi MHz mà điện áp điều chỉnh + Một vơn kế có thang chia độ + Một số tụ điện mẫu có tụ điện mà điện dung thay đổi + Một hộp đựng mẫu đo (là hộp có hai điện cực phẳng song song đặt gần nhau) + Chất lỏng cần đo số điện môi + Bộ dây, đầu kết nối dây cần thiết (chú ý làm để việc đo xác) Hướng dẫn giải: - Nguyên tắc đo số điện môi dựa so sánh điện dung tụ điện khơng khí với điện dung tụ có chứa chất lỏng thông qua thị kim điện kế - Để chế tạo máy đo số điện mơi nghĩ đến sơ đồ cầu khơng cân với nhánh tụ điện Cầu gồm tụ Cd giống có điện dung tương đối lớn( C d >> C0, C1) Để giảm điện dung ký sinh ( có chốt nối A, B) ta dùng tụ bù C có điện dung nhỏ  Vì Cd >> C0, C1 nên UAC thay đổi mắc thêm tụ cần đo vào chốt A, B, dịng Cd11 qua điện kế nhỏ bỏ qua Do U0 ;U DA  U AB  U Cd' U C  '  U DA  (1  x ' ) Cd  C x 2Cd U DC  U DA U AB Cd2 C V D Cd3 U U AC  U DC  U DA � 0' C x 4Cd C3 23/25 Cd4 A B Như hiệu điện hai đầu vôn kế tỷ lệ với điện dung cần đo, thỏa mãn yêu cầu toán - Cách làm: Đầu tiên mắc hộp đựng mẫu đo (chưa có chất lỏng) vào mạch điện điều chỉnh cho kim vơn kế số 1- số điện mơi khơng khí Sau đổ chất lỏng vào, kin von kế số giá trị điện mơi chất lỏng Chú ý: + “cầu đo” phận quan trọng nhiều thiết bị đo đại lượng vật lý đo điện trở, điện dung, độ tự cảm, suất điện động (Xem “ cầu đo xoay chiều” (Đề thi HSG quốc gia năm 2002)) + Người ta chế tạo cảm biến phát thay đổi nhỏ đại lượng vật lý, biến đổi, chuyển đổi biến đổi thành tín hiệu thích hợp, đủ lớn để quan sát, đo đạc Chọn dụng cụ: Trong thí nghiệm này, dụng cụ cần phải sưu tầm từ thực tế phẳng làm cực, sử dụng mặt nhơm hộp hợp kim 24/25 11 Bài 11: Một số thí nghiệm khác xây dựng Trong khn khổ viết này, chúng tơi khơng có điều kiện để trình bày hết tất phương án xây dựng Trên sở tương tự xây dựng, xin phép kể thêm tên số thí nghiệm thực hành phần điện học xây dựng như: + Giải loại hộp đen xoay chiều + Giải loại hộp đen phi tuyến + Xác định tốc độ dịch chuyển electron kim loại + Xác định thông số pin quang điện + Xác định số vòng máy biến áp dân dụng (đề ĐH 2014) + Xác định điện dung tụ điện cầu cân điện trở - tụ điện + Xác định vùng cấm bán dẫn phương pháp đo hệ số nhiệt điện trở + Thí nghiệm kiểm nghiệm định luật Cu lông + Xác định từ trường trái đất 25/25 ...NỘI DUNG Cơ sở thực tiễn khoa học 1.1 Cơ sở thực tiễn: Vật lý môn khoa học thực nghiệm Hầu hết định luật vật lý phát kiểm nghiệm thực tế khẳng định tính đắn Vì vậy, việc dạy học lý thuyết vật... dựng thực nghiệm Bài 1: Xác định suất điện động điện trở pin Cho dụng cụ linh kiện sau: - Hai vôn kế khác có điện trở chưa biết R1 R - Một điện trở mẫu có giá trị R0 cho trước - Một pin điện. .. chưa biết suất điện động điện trở - Dây dẫn điện Yêu cầu: - Thiết lập cơng thức tính suất điện động nguồn điện, có vẽ sơ đồ mạch điện minh hoạ - Nêu phương án đo điện trở nguồn, điện trở R1, R2