- Dùng sơ đồ a). Tiến hành điều chỉnh biến trở con chạy để có các giá trị của U và giá trị I tương ứng. Nếu sử dụng biến trở theo các mức thì thay đổi các mức giá trị điện áp 1V, 2V, 3V,[r]
(1)BÀI 1: XÁC ĐỊNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ ĐIỆN TRỞ TRONG CỦA NGUỒN ĐIỆN I - MỤC ĐÍCH
- Áp dụng định luật Ơm với toàn mạch để xác định suất điện động điện trở pin điện hóa
- Sử dụng đồng hồ đo số để xác định thơng số mạch điện - Hiểu tính chất hoạt động pin điện hóa
II - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Để xác định suất điện động điện trở pin, cần áp dụng định luật Ơm cho tồn mạch
Sơ đồ thực hành:
Khi mạch điện hở hiệu điện hai cực nguồn điện suất điện động nguồn Tuy nhiên dùng vôn kế đo cực nguồn điện thực tế có dòng điện mạch đo đồng hồ, tức tạo nên mạch kín Nhưng dịng điện trường hợp nhỏ, điện trở nội vơn kế lớn Theo mức độ xác xem U » E Lúc r =
E U I
-, khó xác định E – U I
Để phép đo xác xác định giá trị sai số, ta vận dụng định luật ơm cho tồn mạch để xác định E r Có thể có phương án thực sau:
a) Phương án 1:
Thực đo giá trị U I tương ứng thay đổi R, ta vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ đó, tức U = f(I)
Áp dụng phương pháp xử lí kết đo đồ thị, ta vẽ đường biểu diễn (Ở dự đoán đường thẳng có dạng y=ax+b) Đường thẳng cắt trục tung U0 cắt trục hoành Im Xác định giá trị U0 Im trục Đồ thị vẽ có dạng hình sau:
Theo phương trình đồ thị, dựa vào cơng thức định luật Ơm cho tồn mạch ta có:
V
A E, r
K R0
R
U
I U0
(2)U = E – I(R0 + r) Khi I = U0 = E
Khi U0 =
0 m E I R r = +
Từ ta tính E
0 m m
E I R r
I -=
b) Phương án 2:
Có thể sử dụng cơng thức định luật Ơm: A
E I
R R R r
=
+ + +
Và viết dạng: 1
(R R RA r
I =E + + + )
Hay
1
( )
y x b
E
= +
với y = 1/I; b = R0 + RA + r; x = R
Như vậy, vào giá trị Rx I đo ta suy giá trị x y để vẽ đồ thị Áp dụng phương pháp xử lí kết đo đồ thị, ta vẽ đường biểu diễn Ở dự đốn đường thẳng có dạng y=ax+b (Xem hình vẽ)
Sau kéo dài đường thẳng đồ thị cắt trục tung y0 trục hoành x0 Xác định toạ độ y0 x0, đưa vào điều kiện phương trình y = f(x), ta có:
y = x = xm = -b x = y = y0 = b/E Như ta xác định E r
Bổ sung phương án 3:
Trong cơng thức định luật Ơm cho tồn mạch: U = E – Ir, U = IRN hiệu điện mạch ngồi, theo sơ đồ RN = R0 + Rx
đã cho thấy mạch điện đo mạch kín có hai đại lượng cần xác định với phương trình Để xác định E r, ta cần thực cặp giá trị U1, I1 U2, I2 lúc ta có có phương trình:
1
2
U E rI
U E rI
ì =
-ùù
ớù =
-ùợ đ E = U1 + rI1
® U2 = U1 + rI1 - rI2 = U1 + r (I1 - I2)
y
x y0
(3)⇒
r =
2 1
U U
I I
và E = U1 + rI1 Mạch điện:
III - DỤNG CỤ CẦN THIẾT
Hộp dụng cụ có bảng lắp rắp khay linh kiện, cần lựa chọn linh kiện sau: - pin 1.5V đế (1 pin pin cũ)
- Điện trở 10W đế tương ứng với R0 sơ đồ.
- Biến trở 100W theo mức thay đổi 10W, tương ứng với Rx sơ đồ. - Bộ dây cắm phích đàn hồi 4mm
2 Hai đồng hồ vạn năng, dùng thang Vôn, dùng thang Ampe IV - GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO (sgk)
V - TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
Mạch điện bảng số liệu cho Phương án 1và 2:
- Dùng dây nối có chốt cắm linh kiện mắc mạch theo sơ đồ (theo bảng lắp ráp mạch điện lớp 11)
- Sau kiểm tra kĩ mạch lắp ráp, chọn vị trí biến trở vị trí 100, đồng hồ Vơn chọn thang DCV 20, cịn đồng hồ Ampe chọn thang 200mA DC (Hai đồng hồ loại vạn số)
- Đóng cơng tắc, đọc giá trị hai đồng hồ tương ứng với vị trí biến trở (Rx) - Tiếp tục với vị trí biến trở 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, xác định giá trị tương ứng đồng hồ Mỗi lần thực sử dụng công tắc để ngắt mạch điện chờ vài giây sau đóng mạch để q trình điện hóa pin ổn định biến trở khơng bị dịng điện làm tăng nhiệt độ liên tục
- Ghi giá trị vào bảng số liệu để xử lí theo phương án
Rx 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 U
I
V
A E, r
K R0
Rx V
A E, r
K R0
(4)Bảng 1 1 Xử lí kết phương án 1:
- Dùng kết bảng để vẽ đồ thị theo hệ trục tọa độ U I Hệ trục tọa độ cần lấy tỷ lệ xích xác để xác định đại lượng U0 Im
Từ phương trình đường thẳng U = E – I(R0 + r)
sẽ cắt hệ trục tọa độ hai điểm:
Khi I = U0 = E giá trị đọc trục tung Khi U0 =
m
E I
R r
=
+ là giá trị đọc trục hoành
Từ ta tính E
0 m m
E I R r
I -=
Đó kết cần thực hành thí nghiệm 2 Xử lí kết phương án 2:
Cũng với bảng số liệu này, thực vẽ đồ thị tính tốn theo phương trình y = f(x)
Các điểm đồ thị là:
X = Rx 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 I
Y =1/I
y = x = xm = -b (xác định đồ thị) x = y = y0 = b/E (xác định đồ thị)
Dùng đồng hồ Vôn đo điện áp hai đầu đồng hồ Ampe để xác định RA = U/I
Với kết thu ta tính r theo biểu thức sau: b = R0 + RA + r Þ r = b – (R0 + RA)
Còn E = b/y0
3 Mạch điện bảng số liệu phương án 3:
V
E
, r
K
R
0
R
x
(5)- Mắc mạch điện theo sơ đồ trên: ý cực tính thang đo đồng hồ Đối với vị trí vơn kế, đồng hồ đặt thang DCV mức 20, với vị trí ampe kế đồng hồ đặt thang DCA mức 10A (cực âm COM, cực dương 10A DC đồng hồ DT 830B)
- Điều chỉnh biến trở Rx vị trí để có giá trị khoảng 50 Đóng cơng tắc, gạt núm bất A V sang vị trí ON Chờ thời gian ngắn giá trị số đo Ampe kế Vôn kế ổn định đọc ghi kết vào bảng Sau gạt cơng tắc đồng hồ OFF
- Ghi kết vào bảng sau:
RN=10 +50 Lần Lần Lần
I1 U1
Bảng
- Điều chỉnh biến trở Rx vị trí tận tức lấy toàn giá trị biến trở 100 Đóng cơng tắc, gạt cơng tắc đồng hồ ON Chờ ổn định đọc ghi kết vào bảng sau Sau gạt cơng tắc đồng hồ OFF ngắt công tắc chạy mạch
RN=10 +100 Lần Lần Lần
I2 U2
Bảng
Với bảng bảng số liệu, dựa theo hệ phương trình sau để tính tốn kết quả:
1
2
U E rI U E rI
ì =
-ùù
ớù =
-ùợ đ E = U1 + rI1
® U2 = U1 + rI1 - rI2 = U1 + r (I1 - I2)
⇒
r =
2 1
U U
I I
và E = U1 + rI1 * Các điểm cần lưu ý
- Đồng hồ số có đặc điểm nhạy với thay đổi điện áp hay dịng điện, đọc giá trị cần chờ thông số ổn định
- Khi thực lấy số liệu theo mức biến trở, nên ý sử dụng cơng tắc hợp lí để tránh dòng điện chạy qua điện trở lâu làm cho trị số thay đổi
- Cần chọn thang đo dòng điện hợp lý, dòng đo lớn mức thang đo làm cho ampe kế ngắt mạch
- Pin pin cũ có điện trở khác nhau, điều làm cho kết pin khác
- Các điểm vẽ đồ thị thực tế khơng đường thẳng, nối dài để cắt trục đồ thị (phương án 2) cần chọn hướng trung bình vài điểm cuối
(6)XÁC ĐỊNH SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ ĐIỆN TRỞ TRONG CỦA MỘT PIN ĐIỆN HÓA Họ tên :………; Lớp:………., ngày thực hành:………
I. MỤC TIÊU
II. BẢNG KẾT QUẢ :
Giá trị : R0 = ……….( Ω); RA = ………… ( Ω)
X = R (Ω) I ( 10-3) A U (V) y = I-1 ( A-1)
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
III. XÁC ĐỊNH ξ VÀ r THEO HAI PHƯƠNG ÁN :
1 PHƯƠNG ÁN : a Vẽ đồ thị U = f(I)
b Nhận xét kết luận :
(7)c Xác định giao điểm đồ thị với trục tung trục hồnh, từ suy giá trị ξ r: I = Þ0 U0 = E = ( )V
0 m E ( )
U I V
R r
= Þ = =
+
Từ suy ra: E=……… (V); r = ……… (W) 2 PHƯƠNG ÁN :
a Vẽ đồ thị y = f(x)
b Nhận xét kết luận :
c Xác định giao điểm đồ thị với trục tung trục hồnh, từ suy giá trị ξ r: y= Þ0 xm=- =-b (RA+R0+ =r) ( )W
0 ( / ) b
x y V
E
= Þ = = W
Từ suy ra: E = ……….(V); r = ……… (W)
III TRẢ LỜI CÂU HỎI :
Câu 1: Tại mắc nối tiếp vơn kế với pin điện hố thành mạch kín để đo hiệu đện U hai cực pin, không mắc nối tiếp miliampe kế với pin thành mạch kín để đo cường độ dòng diện chạy pin?
(8)Câu : Tại phải mắc thêm điện trở bảo vệ R0 nối tiếp với pin điện hoá mạch điện?
BÀI : KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯU CỦA ĐIƠT BÁN DẪN VÀ ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANZITO
(9)I - MỤC ĐÍCH
- Khảo sát đặc tính chỉnh lưu điơt - Vẽ đặc tuyến Vôn-Ampe điôt II - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Chất bán dẫn tính chất
Chất bán dẫn chất có điện trở suất nằm khoảng trung gian kim loại chất điện môi Các chất bán dẫn tinh khiết điển hình gecmani (Ge) silic (Si) Từ sách Vật lí lớp 11 ta biết dịng điện chất bán dẫn, đặc điểm chất bán dẫn tinh khiết bán dẫn có tạp chất, chất bán dẫn loại n, loại p lớp chuyển tiếp p-n tượng vật lí xảy chất bán dẫn
Điôt bán dẫn
Điôt bán dẫn thực chất lớp chuyển tiếp p-n Nó cho dòng điện qua theo chiều từ p sang n Ta nói điơt bán dẫn có tính chỉnh lưu Với tính chất thương dùng để lắp mạch chỉnh lưu, biến đổi dòng điện xoay chiều thành dịng điện chiều Điơt bán dẫn có nhiều loại loại chỉnh lưu, loại tách sóng, loại ổn áp, loại phát quang…, ngun lí chung chúng ứng dụng bán dẫn có lớp chuyển tiếp p-n
Chất bán dẫn nguyên liệu để sản xuất loại linh kiện bán dẫn Diode (điôt), Transistor (Tranzito), IC để dùng thiết bị điện tử ngày
Dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n
Dòngđiện thuận dòng điện ngược qua lớp chuyển tiếp p-n
- Ta mắc hai đầu mẫu bán dẫn ghép p-n vào nguồn điện có hiệu điện U, cho cực dương nguồn nối với bán dẫn p, cực âm nối với bán dẫn n, hình sau Điện trường ngồi En
nguồn điện gây lớp chuyển tiếp p-n ngược chiều với điện trường E lớp chuyển tiếp, làm yếu điện trường Kết dòng chuyển dời hạt mang điện đa số tăng cường Dòng hạt đa số gây nên dịng điện I có cường độ lớn chạy theo chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n Đó dịng điện thuận Dịng điện hiệu điện thuận nguồn điện gây nên tăng nhanh hiệu điện tăng Đây trường hợp lớp chuyển tiếp p-n mắc theo chiều thuận (còn gọi lớp chuyển tiếp p-n phân cực thuận)
-Ta đổi cực nguồn điện mắc vào mẫu bán dẫn, tức mắc cực dương vào bán dẫn n, cực âm vào bán dẫn p Điện trường En
(10)chiều ngược (hay phân cực ngược)
Như vậy, dòng điện qua lớp chuyển tiếp p-n mắc theo chiều thuận (từ p sang n) có cường độ lớn, dịng điện qua lớp chuyển tiếp p-n mắc theo chiều ngược có cường độ nhỏ Lớp chuyển tiếp p-n dẫn điện tốt theo chiều, từ p sang n Lớp chuyển tiếp p-n có tính chất chỉnh lưu.
Kí hiệu số hình dạng điơt bán dẫn
Thơng thường, dụng cụ bán dẫn có hai cực, sử dụng lớp chuyển tiếp p-n, gọi điôt bán dẫn Dưới số hình dạng kí hiệu điơt bán dẫn
Điơt ứng dụng để chỉnh lưu dịng điện xoay chiều, tách sóng, biến điệu… Đối với điôt chỉnh lưu thường làm Si tinh thể, phương pháp khuếch tán tạp chất, người ta tạo nên lớp chuyển tiếp p-n Để điơt làm việc với cường độ dịng điện lớn, lớp chuyển tiếp p-n cần có tiết diện lớn Nhiệt độ cao, tác dụng chỉnh lưu kém, nên để giữ cho điơt khơng nóng lên hiệu ứng Jun-Lenxơ dòng điện, người ta mắc phận tản nhiệt vào điôt Điôt chỉnh lưu dùng loại tiếp mặt, tức lớp tiếp xúc p-n có bề mặt lớn Điơt tách sóng loại điơt dùng để tách tín hiệu khỏi sóng mang cao tần, chẳng hạn máy thu thanh, máy thu hình Điơt tách sóng làm việc với dịng điện nhỏ, tần số cao, nên lớp chuyển tiếp cần có tiết diện nhỏ để giảm điện dung lớp p-n Thường dùng điôt tiếp điểm, tức lớp tiếp xúc p-n có tiết diện nhỏ
Đo kiểm tra điơt
Đặt đồng hồ thang x 1Ω (loại đồng hồ điện động hiển thị kim), thang
điôt (đồng hồ số), đặt hai que đo vào hai đầu điôt, nếu:
Đặt hai que đo đỏ đen vào cực khác điôt (lần 1), làm
nhưng đổi lại cực điôt (lần 2) Nếu hai lần đo mà thấy kim lên có lần điôt tốt
Nếu đo hai lần kim lên gần 0Ω điơt bị chập
Đối với lần kim không lên, để thang 1KΩ mà đo mà kim lên chút
điơt bị rị
Để hiểu kỹ đặc tính điơt, cần khảo sát mối quan hệ dịng điện qua nó, tức khảo sát đường đặc trưng Vôn-Ampe
III - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
Bộ dụng cụ điện lớp 11 THPT, duyệt mua sắm, với chi tiết sau: Hộp gỗ (350 x 200 x 150)mm có bảng lắp ráp mạch điện
2 Điện trở 820 - 0,5 W đế
3 Biến trở loại xoay mức (10 x 10 ) Điôt chỉnh lưu loại D4007
5 Biến nguồn dùng chốt chiều Hai đồng hồ vạn số D 830
(11)7 Bộ dây nối có phích cắm đàn hồi
IV CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 1 Tiến hành mắc sơ đồ khảo sát
Sơ đồ a) dùng để khảo sát tính chất dịng điện thuận qua điơt, cịn sơ đồ b) dùng khảo sát tính chất dịng điện ngược qua điơt Trong đó:
- Nguồn điện U đặt chốt V chiều
- Biến trở R sử dụng kiểu phân áp, tức sử dụng dạng chốt cắm
- Vôn kế V dùng đồng hồ vạn DT 830 đặt thang đo DCV 20 ý cực sơ đồ
- Ampe kế A dùng đồng hồ vạn DT 830 đặt thang DCA 20m ý cực tình sơ đồ
- Trong hai sơ đồ có khác đặc tính kỹ thuật, dịng thuận lớn cịn dịng ngược nhỏ Do ampe kế trường hợp đo dòng điện ngược cần mắc vào nhánh của điôt để tránh đo dịng qua vơn kế.
2 Khảo sát dịng điện thuận qua điôt
- Dùng sơ đồ a) Tiến hành điều chỉnh biến trở chạy để có giá trị U giá trị I tương ứng Nếu sử dụng biến trở theo mức thay đổi mức giá trị điện áp 1V, 2V, 3V, 4V, 5V cách thay đổi vị trí chốt cắm biến trở R Đọc giá trị tương
A
V Đ
R0
R
a) U
K
b)
A V
Đ R0
R U
(12)ứng ampe kế ghi vào bảng sau Chú ý thời gian thao tác nên nhanh chóng tránh để điơt nóng lên nhiều làm thay đổi tính chất
- Vẽ đồ thị theo giá trị bảng, với hai trục tương ứng U I 3 Khảo sát dịng điện ngược qua điơt
Dùng sơ đồ b) Các bước tiến hành tương tự Có thể dùng mức điện áp rộng như: 2V, 4V, 6V, 8V, 10V
- Vẽ đồ thị với hệ trục toạ độ dòng điện thuận qua điôt
- So sánh đường đặc trưng Vơn-Ampe thực nghiệm với đường lí thuyết có dạng sau:
B KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANZITO I MỤC ĐÍCH
- Khảo sát đặc tính khuếch đại tranzito mạch điện đơn giản - Xác định hệ số khuếch đại mạch tranzito
II CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- Tranzito (lưỡng cực) n-p-n dụng cụ bán dẫn, cấu tạo từ tinh thể bán dẫn có miền mang tính dẫn p mỏng kẹp hai miền mang tính dẫn n
- Điện cực nối với miền n có mật độ electron lớn gọi cực eemitơ E, điện cực nối với miền n lại gọi cực colectơ C, điện cực nối với miền p gọi cực bazơ B Tranzito n-p-n ký hiệu hình vẽ:
- Để tranzito hoạt động, ta phải đặt nguồn điện có hiệu điện U1 vào hai cực B-E phải đặt nguồn điện có hiệu điện U2 (với U2>U1) vào hai cực C-E, cho lớp chuyển tiếp B-E phân cực thuận lớp chuyển tiếp C-B phân cực ngược Tranzito có tác
U
I
1V
2V
3V
4V
5V I
U U0
(13)dụng khuếch đại cường độ dòng điện hiệu điện - gọi chung khuếch đại tín hiệu điện
- Trong thí nghiệm này, ta sử dụng đồng hồ đo điện đa số để khảo sát đặc tính khuếch đại dịng điện tranzito n-p-n mạch điện đơn giản
III DỤNG CỤ
Bộ thí nghiệm “Khảo sát đặc tính khuếch đại tranzito” - Tranzito lưỡng cực n-p-n
- Nguồn điện U (AC-DC: 0-3-6-9-12V/3A) - Biến trở núm xoay R
- Điện trở RB=220KW; RC=680W. - đồng hồ đo điện đa số - Bảng lắp ráp mạch điện
- Dây nối, khoá K
IV TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM
1 Mắc tranzito n-p-n đồng hồ đo điện đa số theo hình vẽ, ý đặt đúng:
- Khố K vị trí OFF
- Nguồn điện U vị trí 9V chiều
- Biến trở R nối với hai cực dương âm nguồn điện chiều U theo kiểu phân áp - Micrơampe kế A1 vị trí DCA 200m, mắc nối tiếp với điện trở RB=220kW cực bazơ B tranzito
- Miliampe kế A2 vị trí DCA 20m, mắc nối tiếp với điện trở RC=680W cực colectơ C tranzito
2 Gạt cơng tắc nguồn điện U bên phải Đóng khoá K vặn núm xoay biến trở R đến vị trí cho micrơampe kế A1 cường độ dòng điện IB lớn Ghi giá trị tương ứng dịng điện IB micrơampe kế A1 cường độ dòng điện IC miliampe kế A2 vào bảng thực hành 18.2
3 Thực năm lần động tác trên, lần lại thay đổi vị trí núm xoay biến trở R từ 100W đến 50W (mỗi lần giảm 10W) để giảm dần cường độ dòng điện IB Ghi giá trị tương ứng cường độ dòng điện IB cường độ dòng điện IC vào bảng thực hành 18.2
4 Tắt điện đồng hồ số A1, A2 nguồn điện chiều U thực xong phép đo
BÀI BÁO CÁO
(14)Họ tên :………; Lớp:………., ngày thực hành:……… I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
II NGUYÊN TẮC: ( VẼ CÁC MẠCH ĐIỆN)
A. ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯU CỦA DIODE :
B. ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANSISTOR:
III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
A. ĐẶC TÍNH CHỈNH LƯU CỦA DIODE BÁN DẪN:
DIODE PHÂN CỰC THUẬN DIODE PHÂN CỰC NGƯỢC
U (V) Ith(mA) U (V) Ing (μA)
(15)- Từ đồ thị rút nhận xét kết luận :
B. ĐẶC TÍNH KHUẾCH ĐẠI CỦA TRANSISTOR:
RC = ……….
Lần TN 1 2 3 4 5
IB (μA)
IC (Ma)
β = IC/IB
- Tính giá trị trung bình β sai số lớn phép đo :
b= (Db)max=
- Ghi kết phép đo:
(16)C Câu hỏi:
1 Điốt chỉnh lưu có đặc tính gì? Hãy nói rõ chiều dịng điện chạy qua điốt Giải thích sao?
Tranzito có đặc tính gì? Muốn dùng tranzito n-p-n để khuếch đại dòng điện, ta phải nối cực với nguồn điện nào?
BÀI 3: XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN NẰM NGANG CỦA TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT
(17)- Tìm hiểu cấu tạo hoạt động la bàn tang (điện kế tang)
- Dùng la bàn tang máy đo điện đa số để xác định thành phần nằm ngang từ trường trái đất
II - CƠ SỞ LÍ THUYẾT
- Nếu đặt kim nam châm lòng cuộn dây có dịng điện kim nam châm sẻ chịu tác dụng đồng thời từ trường Trái Đất từ trường cuôn dây
- Kim nam châm sẻ bị định hướng theo phương chiều từ trường tổng hợp từ trường Trái Đất từ trường cuộn dây
- Để xác định thành phần nằm ngang từ trường Trái Đất, ta dùng la bàn tang có nguyên tắc cấu tạo hoạt động hình
Trong đó:
-1: I I Ä: Cuộn dây có dịng điện I với
chiều kí hiệu hình vẽ - 2: Kim nam châm
- 3: Thước đo góc
- 4: Kim thị (gắn vng góc với kim nam châm)
- BT
: Từ trường Trái Đất (thành phần nằm ngang)
- BC
: Từ trường cuộn dây
Khi đặt mặt phẳng cuộn dây trùng với mặt phẳng kinh tuyến từ, ta xác định BT
theo công thức: 10
tan tan C T B NI B d p b b -= =
, đó:
N số vịng dây cuộn dây dẫn, I cường độ dòng điện qua cuộn dây, d đường kính cuộn dây, b góc quay kim nam châm so với vị trí ban đầu chưa có dịng điện chạy qua cuộn dây
III - DỤNG CỤ CẦN THIẾT
+ La bàn tang có N = 100, 200, 300 vịng dây; đường kính d 160 mm
+ Máy đo điện đa số
+ Nguồn điện chiều V– 1250 mA
+ Chiết áp điện tử để thay đổi U
IV - GIỚI THIỆU DỤNG CỤ ĐO 1 La bàn tang
- Khung dây trịn có đầu với bó dây 100, 200, 300 vịng (1-2: 200 vòng, 2-3: 100 vòng, 1-3: 300 vòng)
- Kim nam châm gắn vng góc với kim thị - Hộp la bàn
2 Chiết áp điện tử
-Điện áp xoay chiều – 12 V
(18)V - TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM - Bố trí thí nghiệm hình dưới:
- Điều chỉnh la bàn tang cho mặt thước đo góc thật nằm ngang, kim nam châm nằm mặt phẳng cuộn dây (chưa có dịng điện), kim thị số 00 Giữ nguyên vị trí la bàn suốt q trình thí nghiệm
- Mắc nối tiếp cuộn dây có N12=200 vịng la bàn tang với ampe kế, nối vào nguồn điện - Tăng U để kim b=450 ghi giá trị I’(mA). Giảm U
- Đảo cực nối vào la bàn tang (đổi chiều I qua cuộn dây); tăng U để kim góc b=450, ghi giá trị I’’(mA) Giảm U=0
- Tính giá trị trung bình I = (I’ + I’’)/2 BT= 4π.10-7NI/dtan
b
- Lặp lại q trình lần Tính giá trị trung bình BT; DBT
- Lặp lại bước thí nghiệm với cuộn dây: N13 = 300 vịng, N23 = 100 vòng
BÀI BÁO CÁO
XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN NẰM NGANG CỦA TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT Họ tên :………; Lớp:………., ngày thực hành:……… I MỤC ĐÍCH
(19)II CƠ SỞ LÝ THUYẾT
(Tóm tắt lý thuyết, vẽ hình, viết cơng thức)
II KẾT QUẢ :
- Tiến hành bước thí nghiệm điền vào bảng sau: Bảng 1:
N12 = 200 I’(mA) I’’(mA) ITB(mA) BT (T) DBT(T)
2 TB
T T T
B =B ±DB =
Bảng 2:
N13 = 300 I’(mA) I’’(mA) ITB(mA) BT (T) DBT(T)
(20)TB
T T T
B =B ±DB =
Bảng 3:
N23 = 100 I’(mA) I’’(mA) ITB(mA) BT (T) DBT(T)
2 TB
T T T
B =B ±DB =
( Tính giá trị trung bình theo cơng thức sau:
1
3
T T T
T
B B B
B = + +
;
ax
2
m
T T
T
B B
B
-D =
)
- Nhận xét:
+ So sánh kết ba bảng rút kết luận
III TRẢ LỜI CÂU HỎI :
Câu 1: Tại dùng la bàn tang, ta xác định thành phần thẳng đứng từ trường Trái Đất?
Câu : Có thể dùng nguồn điện xoay chiều để tạo từ trường cuộn dây la bàn tang khơng? Vì Sao?
(21)
BÀI : XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA NƯỚC VÀ TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH PHÂN KỲ I MỤC ĐÍCH
- Xác định chiết suất nước tiêu cự thấu kính phân kì
- Rèn luyện kĩ sử dụng, lắp ráp, bố trí linh kiện quang kĩ tìm ảnh vật cho thấu kính
II CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1 Xác định chiết suất nước
Hình mơ tả khúc xạ tia tới SI mặt phẳng cắt vng góc với thành cốc nước
Hình 1
(22)Trong đó: i góc tới, r góc khúc xạ Các tam giác DS IM' DI IM' tam giác
vng nội tiếp đường trịn đường kính IM Do
'
sini S M
IM =
'
sinr I M
IM = Ta tính chiết suất nước:
'
'
' '
sin sin
S M
i IM S M
n
I M
r I M
IM
= = =
(1) 2 Xác định tiêu cự thấu kính phân kì
Để xác định tiêu cự thấu kính phân kì, ta ghép đồng trục với thấu kính hội tụ cho vị trí ảnh thật A1B1 vật AB cho thấu kính hội tụ nằm phía sau thấu kính phân kì
nằm tiêu cự vật thấu kính phân kì Khi đó, ta thu ảnh thật A2B2
vật A1B1 cho thấu kính phân kì
Sau đo khoảng cách d d’ từ ảnh thật A1B1 ảnh thật A2B2 đến quang tâm O2 của thấu kính phân kì (hình 2), tiêu cự ƒ thấu kính phân kì xác định theo cơng thức:
' '
dd f
d d
= +
(23)III Dụng cụ thí nghiệm
1) Xác định chiết suất nước Phương án 1:
- Một cốc thủy tinh hình trụ thành mỏng dung tích 500 ml, đường kính 80 mm - Băng dính sẫm màu, rộng 50 mm
- Dao có lưỡi mỏng - Nến diêm
- Thước đo độ dài chia đến milimét - Bút chì giấy trắng
Phương án 2:
- Bộ dụng cụ xác định chiết suất nước gồm: +Giá quang học
+ Đèn chiếu sáng
+Cốc thuỷ tinh có dán bìa sẫm màu có khe hở nhỏ + Bút chì, giấy trắng
+ Thước đo độ dài chia đến milimét + Nguồn 6V
2) Xác định tiêu cự thấu kính phân kì • Dụng cụ thí nghiệm
- Một băng quang học dài 000 mm, có gắn thước thẳng chia đến milimét - Một thấu kính hội tụ
- Một thấu kính phân kì
- Một đèn chiếu sáng V – W dây dẫn - Một nguồn điện V – A
- Vật AB có dạng hình số nằm lỗ tròn nhựa - Màn ảnh
- Năm đế trượt để cắm đèn, vật, hai thấu kính ảnh IV Các bước tiến hành thí nghiệm
1) Xác định chiết suất nước
Tìm hiểu kĩ dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm
*Phương án 1:
Bước 1 Lắp đặt thí nghiệm
- Dán băng dính sẫm màu bao quanh thành cốc rạch băng dính khe hẹp rộng khoảng mm, dọc theo đường sinh cốc Đổ nước vào chừng nửa cốc
(24)- Đặt nến cháy cốc nước lên tờ giấy mặt bàn, cách 20 cm Vẽ đường viền chu vi đáy cốc lên tờ giấy Trong q trình thí nghiệm, vị trí nến khơng thay đổi, xoay cốc nước đường viền chu vi đáy cốc
Điều quan trọng cần phải dựng điểm I, S’, M, I’ đường viền chu vi đáy cốc vẽ để tính chiết suất theo cơng thức (1)
Bước Dựng điểm I, S’, M, I’ đường viền chu vi đáy cốc tờ giấy
- Xác định điểm M đáy cốc (điểm đối diện với khe I qua tâm đường trịn): Xoay cốc nước cho có vết sáng băng dính đối diện với khe hẹp Khi vị trí nến, khe hẹp I tâm O vết sáng M nằm đường thẳng (IM đường kính đường trịn) Đánh dấu hình chiếu M vết sáng chu vi đáy cốc
- Xác định điểm I, S’, M, I’ đường viền chu vi đáy cốc giấy: Xoay cốc một góc khoảng 30O Đánh dấu vị trí I, M hình chiếu S’, I’ hai vết sáng thành cốc lên đường viền chu vi đáy cốc tờ giấy
- Bỏ cốc nước nến Đo đoạn S’M, I’M tương ứng dựng tờ giấy ghi vào bảng số liệu
Bước 3 Lặp lại hai lần bước thí nghiệm cách tiếp tục xoay cốc chút Đánh dấu vị trí I, M, S’, I’ đường viên chu vi đáy cốc tờ giấy, tương ứng lần thí nghiệm Đo cặp đoạn S’M, I’M dựng tờ giấy ghi vào bảng số liệu
- Tính ghi giá trị chiết suất nước (vào bảng số liệu 1) theo công thức '
'
sin sin
i S M n
r I M
= =
- Tính n Dn
- Tính giá trị n Dn công thức:
1
3
n n n
n= + +
;
1
3
n n n n n n
n - + - +
-D =
n= +Dn n
- Nhận xét kết thí nghiệm *Phương án 2:
(25)- Bật đèn lên đặt cốc nước lên tờ giấy mặt bàn xoay, cách 20 cm Vẽ đường viền chu vi đáy cốc lên tờ giấy Trong q trình thí nghiệm, vị trí đèn khơng thay đổi, xoay bàn xoay có cốc nước
Điều quan trọng cần phải dựng điểm I, S’, M, I’ đường viền chu vi đáy cốc vẽ để tính chiết suất theo cơng thức (1)
Bước Dựng điểm I, S’, M, I’ đường viền chu vi đáy cốc tờ giấy
- Xác định điểm M đáy cốc (điểm đối diện với khe I qua tâm đường tròn): Xoay bàn xoay cho có vết sáng băng dính đối diện với khe hẹp Khi vị trí đèn, khe hẹp I tâm O vết sáng M nằm đường thẳng (IM đường kính đường trịn) Đánh dấu hình chiếu M vết sáng chu vi đáy cốc
- Xác định điểm I, S’, I’ đường viền chu vi đáy cốc giấy: Xoay bàn xoay một góc khoảng 30O Đánh dấu vị trí I hình chiếu S’, I’ hai vết sáng thành cốc lên đường viền chu vi đáy cốc tờ giấy
- Bỏ cốc nước Đo đoạn S’M, I’M tương ứng dựng tờ giấy ghi vào bảng số liệu
Bước 3 Lặp lại hai lần bước thí nghiệm cách tiếp tục xoay bàn xoay chút Đánh dấu vị trí I, M, S’, I’ đường viên chu vi đáy cốc tờ giấy, tương ứng lần thí nghiệm Đo cặp đoạn S’M, I’M dựng tờ giấy ghi vào bảng số liệu
- Tính ghi giá trị chiết suất nước (vào bảng số liệu 1) theo công thức '
'
sin sin
i S M n
r I M
= =
- Tính n Dn
- Tính giá trị n Dn công thức:
1
3
n n n
n= + +
;
1
3
n n n n n n
n - + - +
-D =
n= +Dn n
- Nhận xét kết thí nghiệm
(26)Hình 4: Bộ thí nghiệm xác định tiêu cự thấu kính phân kì Tìm hiểu kĩ dụng cụ để lắp đặt, bố trí thí nghiệm
Bước 1 Lắp đặt thí nghiệm
- Bố trí đèn, vật AB (là hình số lỗ trịn nhựa), thấu kính hội tụ ảnh cho thu ảnh rõ nét có kích thước nhỏ vật Đánh dấu vị trí A1 ảnh thật A1B1 băng quang học
- Đặt thấu kính phân kì vào trước cách khoảng d = 50 mm Vị trí thấu kính phân kì đánh dấu điểm O2 băng quang học Dịch dần xa thấu kính phân kì thu ảnh rõ nét Đánh dấu vị trí A2 băng quang học, vị trí ảnh A2B2
Khoảng cách O2A1 = d, khoảng cách O2A2 = d’ Đo ghi vào bảng số liệu khoảng cách
d, d’ Tính tiêu cự thấu kính phân kì theo cơng thức
' ' dd f
d d
=
+ ghi vào bảng số
liệu
Bước 2 Lặp lại bước thí nghiệm hai lần cách dịch vị trí thấu kính phân kì ứng với giá trị d gần với giá trị đo Đo cặp giá trị d d’, sau tính ƒ từng lần thí nghiệm Ghi kết nhận vào bảng số liệu
- Tính f Df
- Tính giá trị f Df công thức:
3
f f f
f = + +
;
1
3
f n f n f n
f - + - +
-D = f = +Df f
- Nhận xét kết thí nghiệm V Các vấn đề cần ý
1) Xác định chiết suất nước
Về nguyên tắc độ xác kết thí nghiệm phụ thuộc vào yếu tố:
- Độ rộng tia sáng (điều liên quan tới kích thước nguồn sáng) chiếu tới khe I Để giảm ảnh hưởng kích thước nguồn sáng (ngọn nến), cần phải đặt nến xa cốc, đặt q xa cường độ ánh sáng tới khe yếu, khó quan sát tia khúc xạ vết sáng thành cốc
- Kích thước khe I cần đủ nhỏ, bề dày thành cốc phải đủ mỏng, đường kính cốc đủ lớn sau khúc xạ, vết sáng đủ hẹp, rõ thành cốc, dễ quan sát
- Cần ý điểm I, S’, M, I’ dựng đường viền chu vi đáy cốc giấy phải thực sự hình chiếu thẳng đứng vết sáng thành cốc xuống mặt phẳng tờ giấy
(27)- Cần phải lắp đặt tất phụ kiện (đèn, thấu kính, vật, ) đảm bảo đồng trục, nghĩa trục quang học chúng trùng song song với băng quang học
- Lựa chọn vị trí thích hợp nguồn sáng, vật AB, thấu kính hội tụ để hứng rõ nét ảnh thật A1B1 nhỏ AB Sau vặn vít để chốt chặt vị trí nguồn, vật AB, thấu kính hội tụ
- Các yếu tố ảnh hưởng đến kết thí nghiệm như: tính đồng trục hệ, xác định vị trí đặt thấu kính phân kì, vị trí ảnh A1B1, vị trí ảnh để hứng ảnh A2B2 (để xác định d, d’). VII BÁO CÁO THỰC HÀNH
(28)XÁC ĐỊNH TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH PHÂN KỲ
Họ tên :………; Lớp:………., ngày thực hành:……… 1 MỤC ĐÍCH
2 TĨM TẮT LÍ THUYẾT
a Xác định chiết suất nước Hình vẽ
Cơng thức tính
b Xác định tiêu cự thấu kính phân kì
(29)Công thức tính
3 KẾT QUẢ
a Xác định chiết suất nước
Bảng 1: Xác định chiết suất nước
Lần thí nghiệm S’M (mm) I’M (mm)
' ' S M n
I M =
…
2
- Tính giá trị n Dn công thức:
1
3
n n n
n= + + =
1
3
n n n n n n
n - + - +
-D = =
n= +Dn n=………
(dùng quy tắc làm tròn số liệu)
(30)
b Xác định tiêu cự thấu kính phân kì
Lần thí nghiệm d (mm) d’ (mm) ƒ (mm)
1 Trung bình - Cơng thức sử dụng
' ' dd f
d d
= +
Tính f Df
- Tính giá trị f Df công thức:
3
f f f
f = + +
=………
1
3
f n f n f n
f - + - +
-D =
= Tính sai số tỉ đối d
f
f d=D = Kết luận
f = ±Df f = (dùng quy tắc làm tròn số liệu)
.……… ……… ………
4 CÂU HỎI
- Có thể xác định tiêu cự thấu kính hội tụ L0 tiến hành thí nghiệm khơng? Nếu biết em nói rõ nội dung thuộc phần thí nghiệm
(31)
- Có thể thực phép đo tiêu cự f thấu kính phân kỳ L cách ghép đồng trục với thấu kính hội tụ L0, vật thật đặt gần thấu kính hội tụ so với thấu kính phân kỳ khơng? Nếu được, em nói rõ bươc tiến hành vẽ hình minh hoạ