Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây
Báo cáo thí nghiệm: Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện
Họ và tên……………… Lớp………. Tổ………
Tên bài thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.
I. Mục đích thí nghiệm:
+ Để xác định suất điện động và điện trở trong của một pin.
+ Củng cố kỹ năng sử dụng vôn kế, ampe kế; tính toán sai số và sử dụng đồ thị; rèn luyện kỹ năng hoạt động theo nhóm trong thực hành thí nghiệm.
+ Nắm rõ vai trò của điện trở trong và mối liên hệ của nó với mạch ngoài trong thực tế.
II. Cơ sở lý thuyết
+ Định luật Ôm đối với toàn mạch:
Cường độ dòng điện chạy trong mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động của nguồn điện và tỉ lệ nghịch với điện trở toàn phần của mạch đó.
Với R là điện trở mạch ngoài, r là điện trở trong của nguồn điện.
– Độ giảm thế trên đoạn mạch: U = I.R
– Suất điện động của nguồn điện: ℰ = I.(R + r)
+ Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện:
UAB = VA – VB = ℰ – r.I
III. Tiến trình thí nghiệm
a) Phương án 1
* Chuẩn bị dụng cụ gồm:
– Mooth pin cũ (gần hết điện, loại 1,5V), một pin mới cùng loại.
– Một biến trở, một vôn kế 3-6V, một ampe kế 0,5-3A (hoặc miliampe kế)
– Một ngắt điện, bảng điện, dây nối
* Tiến trình thí nghiệm:
– Kiểm tra dụng cụ và vẽ sơ đồ mạch điện:
– Lắp rắp mạch điện, kiểm tra mạch (chú ý chọn thang đo thích hợp của vôn kế và ampe kế)
– Đầu tiên làm thí nghiệm với pin cũ
+ Điều chỉnh biến trở tới hai giá trị bất kỳ, đọc các cặp số đo tương ứng của vôn kế và ampe kế U1, I1 và U2, I2.
+ Thực hiện lặp lại 3 lần như trên.
– Lặp lại cách đo với pin mới, chú ý không làm đoạn mạch pin khi chỉnh biến trở.
– Ghi kết quả thí nghiệm vào bảng.
– Lập hệ hai phương trình: U1 = ℰ – r.I1 và U2 = ℰ – r.I2
– Giải hệ phương trình, tìm giá trị trung bình với sai số của ℰ và r.
b) Phương án 2.
Dựa trên đồ thị U = f(I) của phương trình định luật Ôm đối với đoạn mạch: U = ℰ – r.I
– Mắc mạch điện theo sơ đồ hình 16.3 SGK
– Mở khóa K, đặt R ở vị trí có điện trở lớn nhất.
– Đóng K, ghi giá trị của U, I đo được nhờ vôn kế và ampe kế.
– Dịch chuyển biến trở R đến các vị trí khác, ghi các cặp giá trị U, I tương ứng với từng vị trí.
– Lập bảng số liệu, vẽ đồ thị U = f(I) theo các cặp giá trị.
– Từ bảng số liệu, đánh dấu các điểm thực nghiệm trên hệ trục tọa độ.
– Vẽ đường thẳng đi gần nhất các điểm thực nghiệm. Đây chính là đồ thị của phương trình: U = ℰ – r.I
– Kéo dài đồ thị cho cắt trục tung U(V). Giao cho điểm chính là trị số của suất điện động ℰ.
– Chọn hai điểm trên đồ thị, xác định các giá trị U, I tương ứng, ta tính được điện trở trong: r = ΔU/ΔI
– Có thể ước lượng sai số theo đồ thị.
IV. Kết quả thí nghiệm:
1. Phương án 1:
Bảng số liệu 16.1
| Đại lượng | U1 (V) | I1 (A) | U2 (V) | I2 (A) | ℰ (V) | r (Ω) |
| Đo lần 1 | 0,95 | 0,5 | 1,22 | 0,2 | 1,40 | 0,9 |
| Đo lần 2 | 1,25 | 0,1 | 0,95 | 0,4 | 1,35 | 1 |
| Đo lần 3 | 1,14 | 0,4 | 1,22 | 0,3 | 1,46 | 0,8 |
Giá trị trung bình của ℰ
Sai số của ℰ
Giá trị trung bình của r:
Sai số của r:
Vậy: ℰ = 1,41±0,04 V; r = 0,9±0,1 Ω
2. Phương án 2.
* Bảng số liệu 16.2
| Đại lượng | U (V) | I (A) |
| Đo lần 1 | 1,42 | 0,05 |
| Đo lần 2 | 1,37 | 0,09 |
| Đo lần 3 | 1,31 | 0,15 |
| Đo lần 4 | 1,19 | 0,25 |
| Đo lần 5 | 1,05 | 0,41 |
* Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U theo I:
Nhận xét:
+ Dạng đồ thị của U = f(I) là một đường thẳng cắt hai trục tọa độ, phù hợp với đồ thị của phương trình: U = ℰ – r.I
+ Kéo dài đồ thị cho cắt trục tung U(V). Giao điểm chính là trị số của suất điện động ℰ. Từ đồ thị ta được: ℰ = 1,46V
+ Ta chọn hai điểm: U2 = 1,37 V, I2 = 0,09 A và U3 = 1,31 V, I3 = 0,15 A
→ Điện trở trong của nguồn là:
+ Ta có thể ước lượng sai số theo đồ thị:
Δℰ = 0,05V; Δr = 0,1Ω
Trả lời Câu hỏi (trang 84)
Câu 1 (trang 84 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Tại sao trong thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của pin, ta dùng pin cũ (gần hết điện)? Nếu dùng pin mới có được không?
Lời giải:
Ta thường dùng pin cũ vì để số đo được trên vôn kế khi mạch hở là giá trị suất điện động nhỏ hơn suất điện động trên pin mới, nếu dùng pin mới số đo các lần rất gần giống nhau nên khó đọc trị số.
Trả lời Câu hỏi (trang 84)
Bài 1 (trang 84 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy chọn một trong các ampe kế có giới hạn đo (GHĐ) khác nhau dưới đây để có số đo gần đúng nhất trong thí nghiệm đo suất điện động và điện trở của một pin cũ:
A. GHĐ là 1A
B. GHĐ là 0,2A
C. GHĐ là 50mA
D. GHĐ là 3A.
Lời giải:
Ampe kế có độ chia nhỏ nhất càng nhỏ thì càng chính xác, do vậy ampe kế có GHĐ 50mA sẽ cho độ chia nhỏ nhất dưới 1mmA, do vậy kết quả đo sẽ có độ chính xác cao.
Vậy nên chọn ampe kế có GHĐ là 50mA.
Trả lời Câu hỏi (trang 84)
Bài 2 (trang 84 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Trong thí nghiệm trên, một bạn đã nối hai cực của biến trở rồi mới mắc M, N vào mạch điện (Hình 16.5 SGK). Hỏi dạng của đồ thị thu được có thay đổi không? Tại sao?
Lời giải:
Không thay đổi vì biến trở cũng được sử dụng y như lúc trước, dòng điện phải vào con trỏ rồi mới vào đến phần điện trở còn lại.
Trả lời Câu hỏi (trang 84)