Các bài thí nghiệm lớp 9

3.1. BÀI 1: THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ CỦA DÂY DẪN BẰNG VÔN KẾ VÀ AMPE KẾ (Bài 3, trang 9, SGK)

1. Mục đích thí nghiệm

- Xác định điện trở của dây dẫn bằng vôn kế và ampe kê dựa vào công thức

I U

R

- Biết cách sử dụng vôn kế, ampe kế

- Vẽ và mắc đƣợc sơ đồ mạch điện để đo điện trở của dây dẫn bằng ampe kế và vôn kế.

2. Dụng cụ thí nghiệm

- 1dây dẫn có điện trở chƣa biết giá trị - 1 nguồn điện 6V

- 1 vôn kế có giới hạn đo 3V và độ chia nhỏ nhất 0,06V

- 1 ampe kế có giới hạn đo 3A và độ chia nhỏ nhất 0,02A

- 7 đoạn dây nối, mỗi đoạn khoảng 30cm

- 1 công tắc

- 1 biến trở có giá trị tối đa 20Ω

3.Tiến trình thí nghiệm

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 35 - Vẽ sơ đồ mạch điện để đo điện trở của một dây dẫn bằng vôn kế và ampe kế, đánh dấu chốt (+) và chốt (–) của ampe kế và vôn kế.

- Mắc mạch điện theo sơ đồ hình 9.1.

- Lần lƣợt đặt các giá trị hiệu điện thế khác nhau tăng dần từ 0 đến 5V vào 2 đầu dây dẫn. Đọc và ghi cƣờng độ dòng điện chạy qua dây dẫn ứng với mỗi hiệu điện thế vào bảng số liệu.

4. Kết quả thí nghiệm:

Kết quả đo đƣợc tiến hành với dây Constantan đƣờng kính d = 0,3mm, chiều dài L = 900mm.

Bảng 9.1:

Lần đo Hiệu điện thế (V) Cƣờng độ dòng điện (A) Điện trở (Ω) 1 U1 = 1,0 I1 = 0,11 R1 = 9,09 2 U2 = 2,0 I2 = 0,23 R2 = 8,69 3 U3 = 3,0 I3 = 0,33 R3 = 9,09 4 U4 = 4,0 I4 = 0,43 R4 = 9,30 5 U5 = 5,0 I5 = 0,55 R5 = 9,09

a. Giá trị trung bình cộng của điện trở:

1 2 3 4 59,098,699,099,309,09 5 5 9,05 RRRRR R R     

b. Nguyên nhân gây ra sự khác nhau trong các lần đo:

- Do ngƣời đọc nhìn đồng hồ dƣới các góc khác nhau trong các lần đo dẫn đến đọc không chính xác giá trị Von kế và Ampe kế.

- Do kim đồng hồ ma sát với trục quay lớn nên kém nhạy.

------

3.2. BÀI 2: KIỂM TRA SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀO CHIỀU DÀI DÂY DẪN (Bài 7, trang 19, SGK)

1. Mục đích thí nghiệm

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 36 - Xác định hiệu điện thế, cƣờng độ dòng điện của dây dẫn có chiều dài khác nhau rồi từ đó xác định

- So sánh giá trị điện trở để tìm ra mối quan hệ giữa điện trở của dây dẫn với độ dài dây dẫn.

2. Dụng cụ thí nghiệm

- 1 bảng lắp điện - 1 Ampe kế - 1 Vôn kế

- 1 nguồn điện 1 chiều - 1 công tắc - Các dây nối - 1 dây Constantan đƣờng kính mm d0,3 , chiều dài L3 900mm - 1 dây Constantan đƣờng kính mm d0,3 , chiều dài L3 1800mm - 1 dây Constantan đƣờng kính mm d0,3 , chiều dài L3 2700mm 3. Tiến trình thí nghiệm Hình 9.2

- Xác định và ghi giá trị U1, I1 và R1 đối với dây dẫn dài l = 900mm vào bảng số liệu.

- Lần lƣợt thay dây dẫn có chiều dài bằng 2l và 3l và làm thí nghiệm tƣơng tự. Ghi giá trị của hiệu điện thế và cƣờng độ dòng điện vào bảng 9.2.

4. Kết quả thí nghiệm:

Bảng 9.2:

Chiều dài dây dẫn Hiệu điện thế (V) Cƣờng độ dòng điện (A) Điện trở (Ω) L1 = 900mm U1 = 2,4 I1 = 0,24 R1 = 10 L2 = 1800mm U2 = 2,5 I2 = 0,13 R2 = 19,2 L3 = 2700mm U3 = 2,4 I3 = 0,08 R3 = 30

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 37 Từ bảng 9.2, ta có: 3 3 2 2 1 1 L R L R L R  

Nhƣ vậy, với các dây dẫn làm bằng các chất liệu giống nhau, tiết diện bằng nhau, thì điện trở của các dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài của dây. Dây càng dài, điện trở của dây dẫn càng lớn và ngƣợc lại.

------

3.3 BÀI 3: KIỂM TRA SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀO TIẾT DIỆN DÂY DẪN (Bài 8, trang 22, SGK)

1. Mục đích thí nghiệm

- Xác định mối quan hệ giữa điện trở của dây dẫn với độ dài dây dẫn.

2. Dụng cụ thí nghiệm

- 1 bảng lắp điện - 1 Ampe kế - 1 Vôn kế

- 1 nguồn điện 1 chiều 3V - 1 công tắc

- Các dây nối - 1 dây Constantan đƣờng kính d10,3mmchiều dài L3 1800mm

- 1 dây Constantan đƣờng kính d2 0,3mm chiều dài L3 1800mm

3. Tiến trình thí nghiệm

Hình 9.3

- Mắc mạch điện nhƣ sơ đồ hình 9.3 với dây dẫn có tiết diện S1 (tƣơng ứng với đƣờng kính tiết diện là d1). Đóng công tắc, đọc và ghi giá trị đo đƣợc vào bảng số liệu. Tính giá trị điện trở của dây dẫn này.

- Thay dây dẫn tiết diện S1 trong mạch điện (có sơ đồ hình 9.3) bằng tiết diện dây dẫn S2 (có cùng chiều dài đƣợc làm từ vật liệu có đƣờng kính d2). Làm tƣơng tự nhƣ trên xác định và ghi giá trị điện trở R2 của dây dẫn thứ hai vào bảng 9.3.

4. Kết quả thí nghiệm:

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 38 Đƣờng kính dây dẫn Hiệu điện thế (V) Cƣờng độ dòng điện (A) Điện trở (Ω)

d1 = 0,3mm U1 = 2,4 I1 = 0,12 R1 = 20 d2 = 0,6mm U2 = 2,3 I2 = 0,42 R2 = 5,5 Nhận xét: Ta thấy: 1 2 2 1 2 1 2 S S d d R R       

 . Nhƣ vậy, điện trở R của dây dẫn tỉ lệ nghịch với tiết diện S của dây. Tiết diện (hay đƣờng kính) của dây dẫn càng lớn, điện trở càng nhỏ và ngƣợc lại.

------

3.4. BÀI 4: KIỂM TRA SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐIỆN TRỞ VÀ VẬT LIỆU LÀM DÂY DẪN (Bài 9, trang 25, SGK)

1. Mục đích thí nghiệm

- Xác định mối quan hệ giữa điện trở của dây dẫn với vật liệu làm dây dẫn.

2. Dụng cụ thí nghiệm

- 1 bảng lắp điện - 1 Ampe kế - 1 Vôn kế

- 1 nguồn điện 1 chiều 3V - 1 công tắc - Các dây nối - 1 dây Constantan đƣờng kính d1 = 0,3mm, chiều dài L = 1800mm - 1 dây Nicrom đƣờng kính d2 = 0,3mm, dài L = 1800mm 3. Tiến trình thí nghiệm Hình 9.4

+ Mắc mạch điện nhƣ sơ đồ (hình 9.4 ) với dây dẫn có chất liệu Constantan. Đóng công tắc, đọc và ghi giá trị đo đƣợc vào bảng số liệu. Tính giá trị điện trở của dây dẫn này.

+ Thay dây dẫn có chất liệu Constantan vào mạch điện có sơ đồ (hình 9.4) bằng tiết diện dây dẫn có chất liệu Nicrom (có cùng chiều dài). Làm tƣơng tự nhƣ trên xác định và ghi giá trị điện trở R2 của dây dẫn thứ hai vào bảng 9.5

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 39

4. Kết quả thí nghiệm:

Bảng 9.4:

Chất liệu dây dẫn Hiệu điện thế (V) Cƣờng độ dòng điện (A) Điện trở (Ω) Constantan U1 = 2,4 I1 = 0,12 R1 = 20 Nicrom U2 = 5 I2 = 0,12 R2 = 41.6

Nhận xét:

Hai dây Constantan và dây Nicrom có cùng chiều dài, cùng đƣờng kính nhƣng đƣợc chế tạo từ các chất liệu khác nhau nên chúng có điện trở khác nhau. Nguyên nhân của sự khác nhau là do điện trở suất của Constantan khác điện trở suất của Nicrom.

Gọi ρ1 là điện trở suất của dây Constantan, (ρ1 = 0,50.10-6Ω.m), ρ2 là điện trở suất của dây Nicrom, (ρ2 = 1,10.10-6Ω.m). Ta có biều thức:

1 1 2 2 R R   

Nhƣ vậy, điện trở của một dây dẫn tỉ lệ thuận với điện trở suất của chất liệu làm nên dây dẫn. Điện trở suất càng lớn, điện trở của dây dẫn càng lớn và ngƣợc lại.

------

3.5. BÀI 5: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI CƢỜNG ĐỘ DÕNG ĐIỆN KHI ĐIỀU CHỈNH BIẾN TRỞ (Bài 10, trang 28, SGK)

1. Mục đích thí nghiệm

- Sử dụng biến trở điều chỉnh giá trị của cƣờng độ dòng điện trong mạch.

2. Dụng cụ thí nghiệm

- 1 bảng lắp điện - 1 Ampe kế - 1 Vôn kế

- 1 nguồn điện 1 chiều 3V

- 1 công tắc - Các dây nối

- 1 biến trở con chạy 20Ω - 2A - 1 điện trở mẫu 16Ω

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 40

Hình 9.5.

- Vẽ sơ đồ mạch điện. Lắp mạch điện theo sơ đồ hình 9.5. - Đẩy con chạy C để biến trở có giá trị lớn nhất.

- Đóng công tắc rồi dịch chuyển con chạy C để đèn sáng hơn. - Dịch chuyển con chạy C để đèn sáng mạnh nhất.

4. Kết quả thí nghiệm:

Khi di chuyển con chạy về phía A, số chỉ của Vôn kế và Ampe kế giảm và nhỏ nhất khi con chạy nằm ở A. Nguyên nhân là do khi con chạy di chuyển về phía A, điện trở của toàn mạch tăng lên, hiệu điện thế nguồn không đổi nên cƣờng độ dòng điện trong mạch giảm xuống, số chỉ Ampe kế giảm. Từ đó, hiệu điện thế trên điện trở mẫu giảm nên số chỉ của Vôn kế giảm. Khi con chạy ở A, điện trở toàn mạch lớn nhất nên số chỉ của Ampe kế và Vôn kế là nhỏ nhất.

Khi di chuyển con chạy về phía B, số chỉ của Vôn kế và Ampe kế tăng lên và lớn nhất khi con chạy nằm ở B. Nguyên nhân là do khi con chạy di chuyển về phía B, điện trở của toàn mạch giảm xuống, hiệu điện thế nguồn không đổi nên cƣờng độ dòng điện trong mạch tăng lên, số chỉ Ampe kế tăng. Từ đó, hiệu điện thế trên điện trở mẫu tăng nên số chỉ của Vôn kế tăng. Khi con chạy ở B, điện trở toàn mạch nhỏ nhất và bằng giá trị của điện trở mẫu nên số chỉ của Ampe kế và Vôn kế là lớn nhất.

------

3.6. BÀI 6: THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CỦA CÁC DỤNG CỤ ĐIỆN (Bài 15, trang 42, SGK)

1. Mục đích thí nghiệm

- Xác định đƣợc công suất của đèn điện bằng vôn kế và ampe kế.

- Xác định đƣợc công suất của quạt điện bằng vôn kế và ampe kế.

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 41 - 1 bảng lắp điện

- 1 Ampe kế - 1 Vôn kế

- 1 nguồn điện 1 chiều 3V

- 1 công tắc - Các dây nối

- 1 biến trở con chạy 20Ω - 2A

- 1 điện trở mẫu 10Ω

- 1 động cơ điện một chiều

3. Tiến trình thí nghiệm

3.1 Xác định công suất của điện trở

Hình 9.6 a Hình 9.6 b - Vẽ sơ đồ mạch điện

- Lắp mạch điện nhƣ hình 9.6a và đặt biến trở có giá trị lớn nhất.

- Đóng khóa K, điều chỉnh con chạy C để vôn kế có số chỉ U1 = 0,9V. Đọc và ghi số chỉ của I1 của ampe kế vào bảng 9.6a.

- Tiếp tục nhƣ trên nhƣng điều chỉnh con chạy C để vôn kế có số chỉ lần lƣợt là U2 = 1,2V và U3 = 1,5V. Đọc và ghi số chỉ của I2 và I3 của ampe kế vào bảng 9.6a. Ngắt công tắc sau lần đo cuối cùng.

- Tính công suất của bóng đèn trong mỗi lần đo theo công thức P = U.I và ghi vào bảng 9.6a.

4.2 Xác định công suất của quạt điện

- Vẽ sơ đồ mạch điện.

- Lắp mạch điện nhƣ hình 9.6 b và đặt biến trở có giá trị lớn nhất.

- Đóng khóa K, điều chỉnh con chạy C để vôn kế có số chỉ U1 = 2,5V. Đọc và ghi số chỉ của I1 của ampe kế vào bảng 9.6b.

- Tiếp tục nhƣ trên nhƣng phải ngắt và đóng công tắc, điều chỉnh con chạy C để vôn kế có số chỉ lần lƣợt là U2 = 2,5V và U3 = 2,5V. Đọc và ghi số chỉ của I2 và I3 của ampe kế vào bảng 9.6b. Ngắt công tắc sau lần đo cuối cùng.

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 42 Bảng 9.6a

Lần đo Hiệu điện thế (V)

Cƣờng độ dòng điện (A)

Công suất tiêu thụ của điện trở (W). 1 U1 = 2 I1 = 0,2 P1 = 0,4 2 U2 = 3 I2 = 0,3 P2 = 0,9 3 U3 = 4 I3 = 0,4 P3 = 1,6

Nhận xét:

Khi hiệu điện thế trên hai đầu điện trở tăng, cƣờng độ dòng điện trong mạch tăng lên, do đó công suất tiêu thụ của mạch tăng. Ngƣợc lại, khi hiệu điện thế trên hai đầu điện trở giảm, cƣờng độ dòng điện trong mạch giảm, do đó công suất tiêu thụ của mạch giảm.

Bảng 9.6b:

Lần đo Hiệu điện thế (V)

Cƣờng độ dòng điện (A)

Công suất của quạt điện (W) 1 U1 = 2,42 I1 = 1,50 P1 = 3,63 2 U2 = 2,40 I2 = 1,5 P2 = 3,60 3 U3 = 2,43 I3 = 1,52 P3 = 3,69 Giá trị công suất trung bình của quạt điện Pq = 3,64W.

------

3.7. BÀI 7: KIỂM NGHIỆM MỐI QUAN HỆ Q ~ I2 TRONG ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ (Bài 18, trang 49, SGK)

1. Mục đích thí nghiệm

- Nghiệm lại mối quan hệ mối quan hệ Q~I2 trong định luật Jun-len-xơ

2. Dụng cụ thí nghiệm

- 1 nguồn điện không đổi 12V – 2A - 1 Ampe kế

- Nhiệt lƣợng kế 250ml, dây đốt có điện trở 6Ω bằng nicrom, que khuấy

170ml nƣớc sạch (nƣớc tinh khiết) - 1 công tắc

- Các dây nối

- 1 biến trở con chạy 20Ω - 2A - Đồng hồ bấm giây

- Nhiệt kế có phạm vi đo từ 150C tới 1000C và độ chia nhỏ nhất 10

C

SVTH: Ngô Thị Thảo Sƣơng Trang 43 Hình 9.7

- Vẽ đƣợc sơ đồ mạch điện và hiểu rõ tác dụng của từng thiết bị. - Lắp ráp các thiết bị theo sơ đồ hình 9.7.

- Thí nghiệm lần 1: Đóng công tắc, điều chỉnh biến trở để ampe kế có số chỉ I1 = 0,6A. Dùng que khuấy nƣớc nhẹ nhàng trong khoảng 1 phút. Sau đó, bấm đồng hồ đo thời gian đun thì ngay khi đó đọc và ghi nhiệt độ ban đầu t0