báo cáo tổng kết cá nhân thí nghiệm vật lý

MỤC LỤCBÀI 1 ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT RẮN ĐỒNG NHẤT TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM...3 BÀI 2 XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH...4 BÀI 3 XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA TRỤC Đ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

- -BÁO CÁO TỔNG KẾT CÁ NHÂN

THÍ NGHIỆM VẬT LÝ

GVHD:Trần Thiên Hậu Tên:Nguyễn Văn Liêm MSSV:2013610

TP.HCM, ngày 26 tháng 11 năm 2021

MỤC LỤC

BÀI 1 ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT RẮN

ĐỒNG NHẤT TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 3 BÀI 2 XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG

BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH 4 BÀI 3 XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC

VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY 6 BÀI 5 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG

THEO PHƯƠNG PHÁP STOKES 9 BÀI 6 KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHÓNG

DÙNG ĐÈN NEON ĐO ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN DUNG 11 BÀI 7 LÀM QUEN SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN

KHẢO SÁT CÁC MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU 13 BÀI 8 XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA THỦY TINH

BẰNG KÍNH HIỂN VI TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 15 BÀI 9 ĐO TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH

HỘI TỤ THẤU KÍNH PHÂN KỲ 17

ρ=��Trong hệ SI, khối lượng riêng có đơn vị kg/�3 Vậy để xác định khối lượngriêng của một vật đồng nhất, ta cần phải xác định khối lượng M và thể tích V của vật.

Đó là nội dung của hai phần thí nghiệm được trình bày trong phần trình tự thí nghiệmdưới đây

2 Xác định thể tích của khối hình hộp bằng thép đặc biệt

Đo chiều dài a, chiều rộng b và chiều cao c bằng thước kẹp

Đặt các chiều a, b và c của vật vào đầu 1 và 1’ của thước kẹp đo tương tự nhưtrên Thực hiện 3 lần phép đo các chiều a, b và c của vật tại các vị trí khác nhau Đọc

và ghi giá trị của a, b, c trong mỗi lần đo

3 Xác định thể tích của khối viên bi thép (khối cầu)

Đo đường kính của viên bi bằng thước kẹp

Đặt viên bi tựa vào đầu 1 và 1’ của thước kẹp đo đường kính D đọc tương

tự như trên Thực hiện 3 lần phép đo đường kính D của viên bi tại các vị trí khácnhau của viên bi

II.CÂN KHỐI LƯỢNG CỦA MỘT VẬT TRÊN CÂN KỸ THUẬT

1 CÂN KHỐI LƯỢNG m CỦA MỘT VẬT

a) Xác định độ nhạy S và chính xác α của cân

- Chưa đặt vật hoặc quả cân lên các đĩa cân Gạt con mã về vị trí số 0 của nó trên đòncân

- Vặn núm xoay N (thuận chiều kim đồng hồ) để cân "hoạt động" trong điều kiệnkhông tải Nếu kim chỉ thị K không chỉ đúng số 0 hoặc dao động không đều về haiphía số 0 trên thước T thì phải điều chỉnh cân để đạt được vị trí số 0

- Vặn núm xoay N (ngược chiều kim đồng hồ) để cân ở trạng thái “nghỉ” Đặt quả cân10mg lên đĩa cân bên trái, sau đó lại vặn núm xoay N để cân “hoạt động” Đọc số độchia n trên thước T ứng với độ dời của kim chỉ thị K so với vị trí số 0 trên thước T

b) Phương pháp cân đơn

Đặt vật cần cân lên đĩa cân bên trái Chọn các quả cân (theo thứ tự từ lớn đến nhỏ dần,

kể cả con mã) và lần lượt đặt chúng lên đĩa cân bên phải cho tới khi vặn núm xoay N

để cân ở trạng thái "hoạt động" có tải thì đòn cân vẫn ở vị trí cân bằng Thực hiện 3lần phép cân khối lượng của vật

BÀI 2 XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH

A CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Con lắc vật lý là một vật rắn, khối lượng m, có

thể dao động quanh một trục cố định nằm ngang đi qua

điểm �1 nằm cao hơn khối tâm G của nó (Hình1) �1

gọi là điểm treo của con lắc

Vị trí cân bằng của con lắc trùng với phương

thẳng đứng của đường thẳng �1G Khi kéo con lắc lệch

khỏi vị trí cân bằng một góc α nhỏ, rồi buông nó ra thì

thành phần �� của trọng lực P = mg tác dụng lên con

lắc một mômen lực �1

Con lắc vật lý sử dụng trong bài này gồm một thanh kim loại 6, trên đó có gắnhai con dao cố định 1 và 2 nằm cách nhau một khoảng L = �1�2 không đổi (Hình 2).Cạnh của dao 1 hoặc 2 lần lượt được đặt tựa trên mặt kính phẳng nằm ngang của gối

đỡ 5 Hai quả nặng 3 và 4 gắn cố định trên thanh kim loại 6 Gia trọng C có dạng mộtđai ốc lắp trên thân ren 4, có thể dịch chuyển bằng cách vặn xoay quanh trục ren 4,dùng để thay đổi vị trí khối tâm G, sao cho thoả mãn công thức (10) để con lắc vật lýtrở thành con lắc thuận nghịch Toàn bộ con lắc được đặt trên giá đỡ 9 và tấm chân đế

10 có các vít điều chỉnh thăng bằng �1, �2

Số dao động và thời gian tương ứng được đo trên máy đo thời gian hiện số.Máy đo thời gian hiện số là loại dụng cụ đo thời gian chính xác cao (độ chia nhỏ nhất0,01s) Nó có thể hoạt động như một đồng hồ bấm giây, được điều khiển bằng cáccổng quang điện

Cổng quang điện 8 (Hình 2) gồm một điôt �1 phát ra tia hồng ngoại, và mộtđiôt �2 nhận tia hồng ngoại từ �1 chiếu sang Dòng điện cung cấp cho �1 được lấy từmáy đo thời gian Khi con lắc dao động, thanh kim loại 6 đi vào khe của cổng quangđiện 8 sẽ chắn chùm tia hồng ngoại chiếu từ �1 sang �2, �2 sẽ phát ra tín hiệu truyềntheo dây dẫn đi tới máy đo thời gian, điều khiển máy hoạt động Cơ chế như vậy chophép đóng ngắt bộ đếm của máy đo thời gian hầu như không có quán tính Cổng quangđiện 8 được đặt ở gần vị trí cân bằng thẳng đứng của con lắc để giới hạn con lắc daođộng với biên độ nhỏ ( α < 90)

B.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

Trong bất kỳ con lắc vật lý cho trước nào cũng có thể tìm thấy hai điểm �1,

�2 sao cho khi đổi chiều con lắc, chu kỳ dao động không đổi Trong bài thí nghiệmnày, hai điểm treo (hai lưỡi dao �1, �2) cố định, ta phải tìm vị trí gia trọng C (tứcthay đổi vị trí khối tâm G, sao cho công thức (10) được thoả mãn), để con lắc vật lýtrở thành con lắc thuận nghịch Cách làm như sau:

1 Vặn gia trọng C về sát quả nặng 4 Dùng thước cặp đo khoảng cách �0 giữa chúng.Trong nhiều trường hợp con lắc được chế tạo sao cho gia trọng C có thể vặn về thậtsát quả nặng 4 tức là �0 = 0��.Ghi giá trị �0vào bảng 1 Đặt con lắc lên giá đỡ theochiều thuận (chữ "Thuận" xuôi Hình 3: Máy đo thời gian hiện số chiều và hướng vềphía người làm thí nghiệm), đo thời gian 50 chu kỳ dao động và ghi vào bảng 1, dướicột 50�1

2 Đảo ngược con lắc (Chữ "Nghịch" xuôi chiều và hướng về phía người làm thínghiệm), và đo thời gian 50 chu kỳ nghịch, ghi kết quả vào bảng 1 dưới cột 50 �2

3 Vặn gia trọng C về vị trí cách quả nặng 4 một khoảng x' = �0 + 40mm, (dùngthước cặp kiểm tra) Đo thời gian 50 chu kỳ thuận và 50 chu kỳ nghịch ứng với vị trínày, ghi kết quả vào bảng 1

4 Biểu diễn kết quả đo trên đồ thị: trục tung dài 120mm, biểu diễn thời gian 50�1 và

50 �2 , trục hoành dài 80mm, biểu diễn vị trí x của gia trọng C Nối các điểm 50�1

với nhau và các điểm 50�2với nhau bằng các đoạn thẳng, giao của chúng là điểm gầnđúng vị trí �1của gia trọng C để có �1= �2 = T (Hình 3)

5 Dùng thước cặp đặt gia trọng C về đúng vị trí �1 Đo 50�1 và 50�2 Ghi kết quảvào bảng 1

6 Ví dụ cách điều chỉnh chính xác vị trí gia trọng C: Đồ thị hình 4 cho thấy đườngthẳng 50 �1 dốc hơn đường thẳng 50 �2, có nghĩa là ở bên trái điểm cắt nhau thì50�2> 50�1còn bên phải điểm cắt thì 50�1 > 50�2 Từ kết quả phép đo 5 tại vị trí x1cho ta rút ra nhận xét cần dịch chuyển gia trọng C theo hướng nào để thu được kết quảtốt nhất sao cho 50�1 = 50�2 Lưu ý mỗi lần dịch chuyển chỉ xoay gia trọng C 01hoặc 02 vòng Lặp lại phép đo 5 cho đến khi sai biệt giữa 50�1và 50�2nhỏ hơn 0,05s

7 Cuối cùng, khi đã xác định được vị trí tốt nhất của gia trọng C, ta đo mỗi chiều từ 3đến 5 lần để lấy kết quả vào bảng 2

8 Dùng thước 1000mm đo khoảng cách L giữa hai lưỡi dao �1, �2 Ghi vào bảng 1.(Chỉ đo cẩn thận một lần, lấy sai số dụng cụ ∆L =± 1mm)

9 Thực hiện xong thí nghiệm, tắt máy đo và rút phích cắm điện của nó ra khỏi nguồn

~ 220V

BÀI 3 XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC VÀ LỰC MA SÁT

TRONG Ổ TRỤC QUAY

A CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Gia tốc góc α của một vật rắn quay quanh một trục cố định ∆ tỉ lệ thuận với mômenlực M tác dụng lên vật rắn và tỉ lệ nghịch với mômen quán tính I của vật rắn đó đốivới trục quay ∆ :

β =MI (1)Đây là phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn Mômen quántính I đặc trưng cho quán tính của vật rắn trong chuyển động quay và đo bằng đơn vịkg.�2

Có thể xác định mômen quán tính của bánh xe và lực ma sát của ổ trục quaycủa nó nhờ bộ thiết bị thí nghiệm (Hình 1) Một bánh xe khối lượng M có trục quaygối trong hai ổ trục �1�2 gắn cố định vào giá đỡ G dựng thẳng đứng trên hộp chân đế

H Một sợi dây mảnh và không dãn được cuốn xít nhau thành một lớp trên trục quay:một đầu buộc vào trục, đầu kia treo quả nặng khối lượng m Vị trí của quả nặng mđược xác định trên thước thẳng milimét T Nhờ bộ điều khiển Đ (có 4 núm bấm F-1-2- 3) nối với máy đo thời gian hiện số và đầu cảm biến quang điện QĐ, ta có thể dễdàng khởi động máy và tự động đo khoảng thời gian chuyển động của hệ vật gồm quảnặng m và bánh xe M

Lúc đầu, bánh xe M đứng yên và quả nặng m ở vị trí A có độ cao ℎ1 so với vịtrí thấp nhất của nó tại B và thế năng dự trữ của hệ vật là mgℎ1 Sau đó thả cho hệ vậtchuyển động dưới tác dụng của trọng lực � = �� của quả nặng Khi đó quả nặng mtịnh tiến từ A đến B và bánh xe M quay quanh trục nằm ngang của nó

"MODE" sang vị trí A↔B và gạt núm "TIME RANGE" sang vị trí 9,999 Bấm khoá

K: các chữ số hiện thị trên cửa sổ "n = N-1" và cửa sổ "TIME"

Bấm núm 3 của bộ điều khiển Đ (đặt trên xà ngang của giá đỡ G) để nhả máphanh hãm bánh xe M : bánh xe M quay và sợi dây cuộn trên trục của nó nhả dần ra.Giữ quả nặng m đứng yên ở vị trí thấp nhất B của nó Vặn các vít V ở đáy hộp chân

đế H để điều chỉnh giá đỡ G thẳng đứng sao cho sợi dây treo quả nặng m (coi như dâyrọi) song song với mặt thước thẳng milimét T và đáy của quả nặng m nằm ở vị trí thấpnhất B Dịch chuyển cảm biến quang điện QĐ xuống phía dưới ngay vị trí thấp nhất Bcủa quả nặng m

2 Sau đó lại dịch chuyển cảm biến QĐ để tăng dần độ cao của nó tới vị trí tại đó cácchữ số hiện thị trên mặt máy đo thời gian bắt đầu "nhảy" (thay đổi giá trị) thì dừnglại.Vị trí này của cảm biến QĐ trên thước milimét T trùng đúng với vị trí thấp nhất Bcủa đáy quả nặng m ứng với độ cao ℎ0 Đọc và ghi toạ độ �� của vị trí B trên thướcmilimét T

3 Quay nhẹ nhàng bánh xe M để sợi dây treo quả nặng m cuốn vào trục quay củabánh xe thành một lớp xít nhau cho tới khi đáy của quả nặng m nằm ở vị trí cao nhất

A tuỳ ý chọn trước (có thể chọn trùng với vị trí nằm trong khoảng từ số 5 đến số 10trên thước milimét T) Bấm núm F của bộ điều khiển Đ để hãm bánh xe đứng yên tại

vị trí A Đặt một cạnh của thước êke ép sát vào mặt thước thẳng milimét T và cạnhkia của thước êke chạm sát đáy của quả nặng m để xác định toạ độ �� của vị trí caonhất A tại đáy quả nặng m trên thước milimét T Khi đó độ cao của đáy quả nặng mtại vị trí A bằng : ℎ1 = �� - �� (7) Tính và ghi giá trị của độ cao ℎ1 vào bảng 1.Bấm núm "RESET" trên mặt máy đo thời gian hiện số để các chỉ thị hiện số chuyển

về số 0

4 Bấm núm 1 của bộ điều khiển Đ để đồng thời nhả núm phanh F của bánh xe M vàđóng mạch điện của máy đo thời gian hiện số: hệ vật (bánh xe M + quả nặng m) bắtđầu chuyển động và máy đo thời gian bắt đầu đếm Ngay sau đó, bấm tiếp núm 2 của

bộ điều khiển Đ để đóng mạch của cảm biến quang điện QĐ Khi quả nặng m rơixuống đến vị trí thấp nhất B (trùng với vị trí cảm biến QĐ) thì máy đo thời gianngừng đếm Khoảng thời gian chuyển động t của hệ vật ta xét trên đoạn đường từ Ađến B có độ dài ℎ1 = �� - �� sẽ hiện thị trên cửa sổ "THỜI GIAN" Tiếp tục theo rõichuyển động đi lên của quả nặng m đến khi nó đạt tới vị trí C có độ cao cực đại thìbấm núm F của bộ điều khiển Đ để hãm bánh xe M Dùng thước êke để xác định toạ

độ �� của vị trí C trên thước thẳng milimét T tương tự như đối với vị trí A đã nói ởtrên Khi đó độ cao của đáy quả nặng m tại vị trí C có giá trị bằng: ℎ2 =�� - �� (8)Ghi giá trị của khoảng thời gian chuyển động t của hệ vật và giá trị của độ cao ℎ2

vào bảng 1 Bấm núm "RESET" trên mặt máy đo thời gian MC-963 để các chỉ thịhiện số chuyển về số 0

5 Bấm núm 3 của bộ điều khiển Đ để hạ quả nặng m xuống vị trí B thấp nhất Thựchiện lặp lại 5 lần các động tác (3) và (4) Lưu ý: vị trí cao nhất A chỉ xác định 1 lần,khi lặp lại thí nghiệm ta cần đưa vật về vị trí A như cũ Đọc và ghi vào bảng 1 giá trịcủa khoảng thời gian chuyển động t của hệ vật và giá trị các độ cao tương ứng h1, h2trong mỗi lần đo

BÀI 5 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG THEO PHƯƠNG PHÁP

STOKES

A CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Khi chất lỏng chuyển động thành lớp

trong một ống hình trụ theo hướng song song

với trục Ox của ống, người ta nhận thấy vận

tốc định hướng v của các phân tử trong các

lớp chất lỏng có trị số giảm dần tới 0 theo

hướng Oz (vuông góc với Ox) tính từ tâm O

đến thành ống (Hình 1) Sự khác nhau về trị

số vận tốc định hướng của các lớp chất lỏng

là do ở mặt tiếp xúc giữa các lớp này đã xuất

hiện các lực nội ma sát có tác dụng cản trở

chuyển động tương đối của chúng

Bản chất của lực nội ma sát có thể giải thích theo thuyết động học phân tử, bởi

sự trao đổi động lượng của các phân tử giữa các lớp chất lỏng có vận tốc định hướngkhác nhau Các phân tử của lớp chuyển động nhanh A, khuếch tán sang lớp chuyểnđộng chậm B, truyền bớt động lựợng cho các phân tử của lớp B, làm tăng vận tốc địnhhướng cho lớp B Ngược lại, các phân tử của lớp chuyển động chậm B, khuếch tánsang lớp chuyển động nhanh A, thu bớt động lượng của các phân tử của lớp A, làmvận tốc định hướng của lớp A giảm

Thực nghiệm chứng tỏ trị số của lực nội ma sát ��� giữa hai lớp chất lỏng cóvận tốc định hướng là v và v+dv, nằm cách nhau một khoảng dz dọc theo phương Oz,

tỷ lệ với gradient vận tốc theo phương Oz dv/dz và tỷ lệ với diện tích mặt tiếp xúc∆�

giữa hai lớp chất lỏng chuyển động tương đối với nhau:

���=�����∆� (1)

Hệ số tỷ lệ η gọi là hệ số nhớt động lực học của chất lỏng Trị số của η phụthuộc bản chất của chất lỏng và giảm khi nhiệt độ tăng Đơn vị đo của η là kg/m.s

B TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1 Đo đường kính d của viên bi bằng thước Panme

Trước khi đo cần kiểm tra điểm “0” của Panme Dùng giẻ sạch lau nhẹhai mặt đầu của đầu tựa cố định 2 và trục vít 4 (Hai mặt này được đánh bóngnhư gương), vặn từ từ trục quay trượt 5 cho đến khi nghe tiếng tách tách Quansát vạch “0” trên thước tròn 3 Nếu Panme đã được điều chỉnh đúng thì vạch “0”trên thước tròn 3 trùng với đường vạch chuẩn trên thân vít 1 Trưòng hợp khôngtrùng, hãy nhờ cán bộ hướng dẫn chỉnh lại, hoặc ghi lại độ lệch “0” để sau thêmbớt Nếu vạch “0” nằm dưới đường chuẩn n vạch thì kết quả đo phải trừ đi0,01n (mm) và ngược lại

Để đo đường kính d của viên bi, ta đặt viên bi tựa vào đầu cố định 2, rồivặn từ từ đầu 5 để trục vít 4 tiến vào tiếp xúc với viên bi cho tới khi nghe thấytiếng "tách tách" thì ngừng lại, gạt nhẹ cần 6 sang phía trái để hãm trục vít 4

-Nếu mép thước tròn nằm sát bên phải vạch N của dãy vạch nguyên(nằm phía trên đường chuẩn) của thước kép, còn đường chuẩn trùng với vạchthứ m của thước tròn, thì đường kính viên bi là : d = N + 0,01.m (mm)

- Nếu mép thước tròn nằm sát bên phải vạch N’ của dãy vạch bánnguyên (nằm phía dưới đường chuẩn) của thước kép, còn đường chuẩn trùng

với vạch thứ m của thước tròn, thì đường kính viên bi là : d = N’ + 0,01.m = N+ 0,5 + 0,01.m (mm).

Trong đó N là vạch nguyên (dãy trên) nằm kề sát bên trái vạch N’.-Hay dùng công thức d = 0,5.k + 0,01.m (mm) (với k là tổng số vạchhiện ra cả trên và dưới đường chuẩn không tính vạch 0; đường chuẩn trùng vớivạch thứ m của thước tròn)

2.Đo khoảng thời gian chuyển động τ của viên bi rơi trong chất lỏng

2.1 Lắp đặt và điều chỉnh thăng bằng

Vặn các chân vít ở mặt đáy của hộp chân đế 8 (Hình 3) để điều chỉnh sao choống thuỷ tinh 2 đựng chất lỏng hướng thẳng đứng Giữ nguyên vị trí của các đầu cảmbiến 4 và 5 nằm phía cuối ống cách nhau khoảng 30cm Cắm phích lấy điện của bộthiết bị vật lý (Hình 5) vào ổ điện ~ 220V Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phátsáng và các chữ số hiện thị trong các cửa sổ "TIME" và "N" trên mặt máy

2.2 Điều chỉnh độ nhạy Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến 4 và 5 của bộ đo thời gianhiện số như sau:

- Vặn cả hai núm xoay 6 và 7 ngựợc chiều kim đồng hồ về vị trí tận cùng bêntrái

- Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến 5 (nằm ở dưới) bằng cách xoay thật từ từnúm xoay 7, theo chiều kim đồng hồ về bên phải cho tới khi các chữ số hiện thị trêncửa sổ "TIME" bắt đầu đổi trạng thái (từ đứng yên chuyển sang nhảy số hoặc ngượclại) thì dừng, rồi vặn trả lại về bên trái một chút (khoảng 1/3- 1/2 độ chia của nó) Cầnlàm đi làm lại vài ba lần để tìm thấy chính xác vị trí ngưỡng M của núm (7) tại đó bộđếm lật trạng thái, để có thể đặt nó đúng vị trí bên trái sát điểm M, đủ nhạy để khiviên bi đi qua cảm biến 5, bộ đếm phải lật Có thể kiểm tra lại vị trí này bằng cáchchạm nhẹ viên bi vào mặt của cảm biến 5 sát thành ống: nếu các chữ số hiện thị trêncửa sổ "TIME" thay đổi trạng thái thì cảm biến 5 đã được điều chỉnh đủ nhạy để hoạtđộng

Thực hiện động tác tương tự đối với núm xoay 6 để điều chỉnh độ nhạy củacảm biến 4 (phía trên)

Cuối cùng bấm nút "RESET" để đưa các chữ số hiện thị trên các cửa sổ đềutrở về “0”, hệ thống sẵn sàng đo Lưu ý rằng, ta chỉ có thể điều chỉnh ngưỡng lật trạngthái cho một cảm biến khi cảm biến kia nằm ở trước ngưỡng lật (bên trái điểm M)

Trong trường hợp không muốn dùng cảm biến, bộ đo thời gian có thể dùngnhư một đồng hố bấm dây điện tử với độ chính xác 10-3 s, nút bấm bố trí ngay trênnắp hộp máy Khi đó các núm điều chỉnh (6), (7) phải vặn về tận cùng trái

2.3 Đo thời gian rơi của viên bi

Thả nhẹ viên bi qua phễu định tâm để nó rơi thẳng đứng dọc theo trục của ốngthuỷ tinh đựng chất lỏng Khi viên bi đi qua tiết diện ngang của cảm biến 4 hoặc 5, nó

sẽ làm xuất hiện một xung điện có tác dụng khởi động hoặc dừng bộ đếm thời gianhiện số Khoảng thời gian rơi của viên bi trên khoảng cách L giữa hai cảm biến 4

và 5 hiện thị trên cửa sổ TIME

Thực hiện 10 lần động tác này với cùng một viên bi đã chọn Đọc và ghi giá trịcủa hiện thị trong cửa sổ "TIME" ứng với mỗi lần đo vào bảng 1

(Bên trái của cửa sổ "TIME" còn có cửa sổ hiện thị "N" để theo dõi số lần hoạtđộng của các cảm biến 4 và 5: mỗi lần viên bi đi qua một cảm biến, chữ số hiện thịtrong cửa sổ "N" lại tăng thêm một đơn vị)

Sau mỗi lần đo, lấy viên bi ra khỏi ống nối 11 bằng cách dùng một nam châmnhỏ (đặt trong hộp 10), áp sát nam châm vào ống nối 11 tại vị trí có viên bi và dịchchuyển nam châm nhẹ nhàng để viên bi bám theo, trượt dọc theo thân ống nối 11 lên

tới miệng ống này Chờ cho dầu nhờn bám dính trên viên bi nhỏ giọt hết, ta lấy nó ra

và đặt lên một tờ giấy thấm

3.Xác định khối lượng riêng của viên bi và chất lỏng (Dầu nhớt)

Sử dụng cân kỹ thuật, bình đo tỷ trọng loại 50 hoặc100ml để đo khối lượngriêng của dầu Hoặc dùng nhiệt kế đo nhiệt độ phòng, tra bảng tìm khối lượng riêngcủa dầu Đối với khối lượng riêng của viên bi: cân khối lượng viên bi và tính thể tíchviên bi từ số liệu đo đường kính d

BÀI 6 KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHÓNG DÙNG ĐÈN NEON ĐO ĐIỆN

TRỞ VÀ ĐIỆN DUNG

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Mạch dao động tích phóng dùng đèn neon là một mạch dao động điện đơngiản (Hình 1) gồm: đèn neon Ne (là một bóng thuỷ tinh nhỏ, bên trong được hút chânkhông đến cỡ 10mmHg và có hai điện cực kim loại A và K đặt cách nhau 2 - 3mm),điện trở bảo vệ mạch điện R có giá trị cỡ mêgaôm (M ) mắc nối tiếp với đèn neon

Ne, tụ điện có điện dung C cỡ micrôfara (µF) mắc song song với đèn neon Ne, nguồnđiện không đổi có hiệu điện thế Un

Đầu tiên, tụ điện C tích điện từ nguồn điện Un Hiệu điện thế U giữa hai cựccủa tụ điện C tăng dần từ 0 đến giá trị �� Khi U = ��: đèn neon Ne bừng sáng (trởthành vật dẫn điện có điện trở khá nhỏ, nhưng do có điện trở R mắc nối tiếp với nó,nên cường độ dòng điện trong mạch khá nhỏ, chỉ đạt khoảng chục micrôampe) Tụđiện C phóng điện qua đèn neon Ne và hiệu điện thế U giữa hai cực của nó giảm rấtnhanh từ �� xuống giá trị �� Khi U = �� đèn neon Ne vụt tắt và trở thành vật cáchđiện Tụ điện C không phóng điện nữa, mà tích điện từ nguồn điện Un và hiệu điệnthế U giữa hai cực của nó lại tăng dần từ ��đến giá trị ��

Khi U = ��: đèn neon Ne lại bừng sáng Tiếp sau đó, toàn bộ quá trình tíchđiện và phóng điện của đèn neon Ne lại lặp lại tuần hoàn theo thời gian và gọi là daođộng tích phóng Sự biến thiên của hiệu điện thế U giữa hai cực của tụ điện C trongmạch dao động tích phóng dùng đèn neon được biểu diễn trên hình 2

Giá trị ��gọi là hiệu điện thế sáng và giá trị ��gọi là hiệu điện thế tắt Chu kỳ

τ của dao động tích phóng bằng khoảng thời gian giữa hai lần bừng sáng liên tiếp củađèn neon Ne trong mạch điện: τ=�2− �1

II TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1 Đo hiệu điện thế sáng US và hiệu điện thế tắt UT của đèn neon

a Chưa cắm phích lấy điện của bộ thiết bị thí nghiệm vật lý vào nguồn điện

~220V Quan sát mặt máy trên giản đồ hình 3

b Mắc mạch điện trên mặt máy theo sơ đồ hình 4, trong đó:

- Điện trở bảo vệ R = 150k mắc nối tiếp với đèn neon Ne giữa hai chốt P, Q

- Vônkế V mắc song song với đèn neon Ne giữa hai chốt L, E (hai chốt S, E2dùng quan sát dao động tích phóng trên dao động ký điện tử)

- Núm xoay của nguồn điện �� đặt ở vị trí 0 (hiệu điện thế của nguồn điện này

có thể thay đổi từ 0 đến +100V nhờ một biến trở núm xoay mắc giữa hai chốt P, E1)

- Khoá K (côngtắc) đặt ở trạng thái ngắt điện

c Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phát sáng Vặn từ từ núm xoay củanguồn điện �� để tăng dần hiệu điện thế U giữa hai cực của đèn neon Ne cho tới khiđèn bừng sáng Đọc và ghi giá trị của hiệu điện thế sáng ��chỉ trên vônkế V vào bảng1

Sau đó lại vặn từ từ núm xoay của nguồn �� để giảm dần hiệu điện thế U giữahai cực của đèn neon Ne cho tới khi đèn vụt tắt Đọc và ghi giá trị của hiệu điện thếtắt ��chỉ trên vônkế V vào bảng 1

Thực hiện lại động tác này 5 lần Đọc và ghi các giá trị tương ứng của �� và

��trong mỗi lần đo vào bảng 1

d Vặn núm xoay của nguồn �� về vị trí 0 Bấm khoá K trên mặt máy để ngắtđiện Tháo bỏ điện trở bảo vệ R ra khỏi mạch điện

2 Nghiệm công thức xác định chu kỳ τ của mạch dao động tích phóng

a Mắc lại mạch điện trên mặt máy theo sơ đồ mạch điện hình 5, trong đó:

- Vônkế V mắc giữa hai chốt P, E1

- Tụ điện mẫu C0 mắc song song với đèn neon Ne giữa hai chốt L, E

- Điện trở mẫu R0 mắc nối tiếp với đèn neon Ne giữa hai chốt P, Q

b Đặt đầu cảm biến thu-phát quang điện hồng ngoại lên mặt máy sao cho đèn

neon Ne nằm giữa hai lỗ cửa sổ của đầu cảm biến Cắm đầu cảm biến vào ổ A củamáy đo thời gian đa năng hiện số (Hình 6) Vặn núm chọn kiểu đo "MODE" sang vịtrí n = 50 Gạt núm chọn thang đo thời gian "TIME RANGE" sang vị trí 99,99s

c Bấm khoá K trên mặt máyđể đóng điện vào máy: đèn LED phát sáng Vặn

núm xoay của nguồn điện Un để vônkế V chỉ giá trị Un= 90V và giữ giá trị này khôngđổi trong thời gian mạch R0C0thực hiện dao động

d.Cắm phích lấy điện của máy đo thời gian vào nguồn điện ~220V Bấm khóa

đóng điện K: các chữ số phát sáng hiện thị trên cửa sổ "CHU KỲ" và "THỜI GIAN".Bấm nút "RESET" để đưa các chữ số về trạng thái 0.000 Sau đó, máy đo thời gian tựđộng đo khoảng thời gian t0 của n = 50 chu kỳ dao động tích phóng 0 của mạchR0C0 ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp của đèn neon Ne

Thực hiện 5 lần phép đo t0 Đọc và ghi giá trị tương ứng của t0 trong mỗi lần

a Thay điện trở cần đo Rx vào vị trí của điện trở mẫu R0 mắc giữa hai chốt P, Q

trong sơ đồ mạch điện hình 5 Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phát sáng

Vặn núm xoay của nguồn Un để vônkế V chỉ giá trị Un = 90V và giữ giá trịnày không đổi trong thời gian mạch điện RxC0thực hiện dao động tích phóng

b Bấm nút "RESET" của máy đo thời gian để đưa các chữ số về trạng thái 0.000 Sau

đó, máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian tR của n = 50 chu kỳ dao động tíchphóng R của mạch điện RxC0 ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp của đèn neon Ne

Thực hiện 5 lần phép đo tR.

c Vặn núm xoay của nguồn Un về vị trí 0 Bấm khoá K trên mặt máy để ngắt điện.

4 Xác định điện dung ��

a Thay tụ điện có điện dung Cx cần đo vào vị trí của tụ điện mẫu C0 mắc giữa

hai chốt L, E trong sơ đồ mạch điện hình 5 Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phátsáng

Vặn núm xoay của nguồn Un để vônkế V chỉ giá trị Un = 90V và giữ giá trịnày không đổi trong thời gian mạch điện R0Cx thực hiện dao động tích phóng

b Bấm nút "RESET" của máy đo thời gian để đưa các chữ số về 0.000 Sau đó,

máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian tC của n = 50 chu kỳ dao động tíchphóng C của mạch điện R0Cx ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp của đèn neon Ne

MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Xét mạch điện gồm nguồn điện một chiều �� cung cấp điện cho bóng đèndây tóc Đ có điện trở R (H.2) Điện áp ra của nguồn điện ��có thể thay đổi đượcnhờ biến trở núm xoay P Hiệu điện thế U giữa hai đầu bóng đèn Đ đo bằng vônkemột chiều V và cường độ dòng điện I chạy qua bóng đèn đo bằng ampeke một chiềuA

Theo định luật Ôm đối với mạch điện một chiều , cường độ dòng điện I chạyqua đoạn mạch tỷ lệ với hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch và tỷ lệ nghịch vớidiện trở R của đoạn mạch:

I=��Nếu R không đổi thì I tỷ lệ bậc nhất với U.Đồ thị I=f(U)- gọi là đặc tuyến vôn-ampe, có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ với hệ số góc :

Tgα=1�= �Trong đó G là độ dẫn điện của đoạn mạch

II.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

1 Xác định nhiệt độ nóng sáng của dây tóc đèn

Để xác định nhiệt độ nóng sáng của dây tóc đèn, ta phải đo điện trở của dâytóc đèn ở nhiệt độ phòng Tháo vônkế V ra khỏi mạch điện, vặn chuyển mạch chọnthanh đo của nó về vị trí “200Ω” dùng nó làm ômkế để đo điện trở Các cực “V/Ω” và

“COM” của ômkế được nối với hai đầu của bóng đèn Đ

Bấm núm "ON" trên mặt ômkế, đọc giá trị điện trở dây tóc đèn và ghi vàobảng 1 Đọc và ghi giá trị nhiệt độ phòng f, trên nhiệt kế 0 ÷ 100°C vào bảng 1 Bấmnúm "OFF" để tắt điện cho ômké Ghi vào bảng 1: giá trị giới han, độ nhay, cấp chínhxác và số n qui định đối với thang đo đã chọn trên vônkế V và ampeké A (xem bảngcác thông số kỹ thuật của đồng hổ hiện số DT9202 ở trang cuối của tập tài liệu này)

2.Kiểm tra hoạt động của bộ nguồn điện 12V - 3A

Bộ nguồn diện 12V - 3A / AC - DC ( H.7 ) có thể cung cấp :

- Điện áp một chiều 0 ÷ 12V được lấy ra từ hai cọc dấu dây + 12V phía phải ,cung cấp dòng tối đa 3A , có thể điều chính liên tục nhờ núm xoay P Hai đồng hồ A

và V lắp trên mặt bộ nguồn dùng chỉ thị gần dùng điện áp và dòng diện ra ( > 1,5 % )

Điện áp xoay chiều cố định ~12V lấy ra từ hai lỗ đấu dây phía trái.

Kiềm tra hoạt động của bộ nguồn bằng cách :

- Cắm phích lấy điện của bộ nguồn này vào ổ điện xoay chiều ~ 220V trên

K để tắt bộ nguồn

3 Vẽ đặc tuyến vôn - ampe của bóng đèn dây tóc

a Mắc mạch điện trên bảng lắp ráp theo sơ đồ hình 2 Bộ nguồn điện 12V 3A/AC

-DC cung cấp điện áp một chiều biến đổi 0 ÷ 12V ( lấy trên hai cực ± 12V của nó )cho bóng đèn dây tộc Đ ( 12V- 3W ) Dùng hai đồng hồ đa năng hiện số DT9202 làmvônkế một chiều V và ampeke một chiều A

b.Chọn thang đo cho hai đồng hồ :

- Vônkế V đặt ở thang đo một chiều DCV20V Lỗ " V/Ω" là cực dương ( + ) lỗ "COM " là cực âm ( - ) của vônke Sử dụng hai đầu đo có hai đầu phích ( hoặc có mỏkẹp cá sấu ) dễ nổi vô kể song song với mạch điện

- Ampekế A đặt ở thang do một chiều DCA 200mA Lỗ " mA " là cực dương ( + ) ,

lỗ " COM ” là cực âm ( - ) Sử dụng hai dây do có hai đầu cốt để mắc ampe kế nốitiếp với mạch điện

Sau khi thiết lập xong Mời GV hướng dẫn kiểm tra mạch điện trước khi cấpđiện cho mạch Bấm khóa K trên mặt bộ nguồn đèn LED phát sáng báo hiệu sẵn sànghoạt động

c Tiến hành do : Bấm núm " ON / OFF " trên vònkế V và ampekế A cho

chủng hoạt động

Vặn từ từ năm xoay ” của bộ nguồn để điều chính hiệu điện thể t ( chi trên vôn

kế hiện số 1 ) tăng dần từng vòm một , từ 0 đến 107 : Dục và ghi các giải trị cường độdòng điện / tương ứng ( chi trên võnkể số A ) vào bang 1

d Kết thúc phép do : Vặn nhẹ núm xoay P về tận cùng bên trái Bấm khóa K

để tắt bộ nguồn Bấm các núm " ON / OFF " trên hai đồng hồ để tắt điện cho chúng

4.Xác định điện dung của tụ điệu trong mạch RC

a Mắc mạch điện : Mắc tụ điện C và diện trở R vào bảng điện như trên sơ đồ hình 3 ,

Điện áp xoay chiều ~ 12V được lấy từ hai lỗ ra xoay chiều ~12V trên một bộ nguồn

để cung cấp cho mạch điện Tiếp tục dùng hai đồng hồ đa năng hiện số DT9202 làmvônkế và ampekế xoay chiều

b Chọn thang đo cho hai đồng hồ :

- Vônkế V đặt ở thang do xoay chiều ACV 20V , mắc song song với các đoạn mạchcần đo

- Ampekế A đặt ở thang do xoay chiều ACA 200mA Hai dây đo cắm vào 2 lỗ "COM " và " mA " , rồi mắc nối tiếp xen vào mạch điện giữa R và C bằng hai đầu cốt(H.3)

c Tiến hành do : Bấm núm " ON / OFF " trên mặt vônkế V và ampekế A , cho

chúng hoạt động Bấm khóa K của bộ nguồn Quan sát , đọc và ghi giá trị cường độ

dòng điện chỉ trên ampeke 4 vào hàng 2

Dùng vônkế V lần lượt đo các giá trị hiệu điện thế hiệu dụng U ở hai đầu đoạn mạch ,

�� giữa hai đầu điện trở thuần R , và �� giữa hai đầu tụ điện C đọc và ghi vào bảng

2

d Kết thúc phép do : Bấm khóa K để tắt bộ nguồn Bấm các núm " ON / OFF "

trên lui đồng hồ để tắt điện cho chúng

Ghi vào bảng 2 : giá trị giới hạn , độ nhạy , cấp chính xác và số n qui định đối vớithang đo đã chọn trên vônkế và ampekế

5.Xác định hệ số tự cảm L của cuộn dây dẫn trong mạch RL a.Mắc mạch điện :

Mắc cuộn dây dẫn có điện trở thuần r , hệ số tự cảm L nổi tiếp với điện trở R vàobảng lắp ráp mạch điện theo sơ đồ hình 5 Điện áp xoay chiều ~ 12V dược lấy từ hai

lỗ ra xoay chiều ~ 12V trên mặt bộ nguồn để cung cấp cho mạch điện Vẫn dùng haiđồng hồ đa năng hiện số D79202 làm vônkế và ampekế xoay chiều

b Chú ý : Giữ nguyên vị trí thang đo của vônkế xoay chiều V và ampekế

xoay chiều Á như trong thí nghiệm khảo sát mạch điện RC nêu trên

Mời GV hướng dẫn kiểm tra mạch điện trước khi nối mạch điện cần đo với

bộ nguồn 12V - 3A/AC - DC.

c Tiến hành đo : Bấm núm " ON / OFF " trên mặt vônkế V và ampekế Á ,

cho chúng hoạt động Bấm khóa K của bộ nguồn Quan sát , đọc và ghi giá trị cường

độ dòng điện chỉ trên Ampe kế 4 vào bảng 3

Dùng vônkế V lần lượt đo các giá trị hiệu điện thể hiệu dụng U ở hai đầuđoạn mạch , �� giữa hai đầu diện trở thuần R , và ��giữa hai đầu cuộn dây dẫn L ,đọc và ghi vào bảng 2

d Kết thúc phép đo : Bấm khóa K để tắt bộ nguồn Bấm các núm " ON /

OFF " trên hai đồng hồ để tắt điện cho chúng

e Tháo vônkế V ra khỏi mạch diện , vận chuyển mạch chọn thang đo của nó

về vị trí “ 200Ω ” hoặc “ 2k dùng nó làm ômkế để do điện trở thuần r của cuộn dây Các cực " V/Ω " và " COM " của ômkế được nối với hai đầu của cuộn dây L

Bấm núm " ON " trên mặt ômkế , đọc giá trị diện trở r của cuộn dây và ghivào bảng 3

Sau đó , bấm núm " ON / OFF " tắt diện cho ômkế

Ghi vào bảng 3 : giá trị giới hạn , độ nhạy , cấp chính xác và số n được qui định đốivới thang do dã chọn trên vônkế V , ampekế A và ômkế Ω

BÀI 8 XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA THỦY TINH BẰNG KÍNH HIỂN VI

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Xét một chùm sáng hẹp HSA xuất phát từ một điểm S nằm ở mặt dưới củabản thuỷ tinh phẳng (Hình 1): tia SH truyền thẳng qua bản ra ngoài không khí theophương HI vuông góc với mặt trên của bản và tia SA ló ra khỏi bản theo phương ABsau khi bị khúc xạ tại điểm A Nếu nhìn từ trên xuống, ta sẽ thấy điểm S hình nhưnằm tại giao điểm �1 của đường kéo dài của hai tia ló AB và HI Điểm �1 chính làảnh ảo của điểm S khi nhìn nó qua bản thuỷ tinh phẳng

Khoảng cách từ điểm S đến mặt trên của bản thuỷ tinh là d = SH đúng bằng

độ dày thực của bản thuỷ tinh, còn khoảng cách từ ảnh ảo �1 đến mặt trên của bảnthuỷ tinh là �1= �1H được gọi là độ dày biểu kiến của bản thuỷ tinh

2 Đo độ dày biểu kiến của bản thuỷ tinh bằng kính hiển vi

a Kính hiển vi (Hình 3) là dụng cụ quang học dùng quan sát ảnh phóng đại

của các vật nhỏ Cấu tạo của nó gồm có: thị kính 1 lắp ở đầu trên của ống ngắm 2, ổquay 3 mang các vật kính 4 lắp ở đầu dưới của ống ngắm 2, một chiếc kẹp 5 dùnggiữ mẫu vật cần quan sát đặt trên mâm đỡ 6, vít 8 dùng điều chỉnh của hệ kính tụquang 7, phía dưới hệ kính tụ quang này có một gương phản xạ ánh sáng 9, númxoay 13 dùng điều chỉnh thô và núm xoay 14 dùng điều chỉnh tinh độ tiêu tụ của ốngngắm 2 để thu được ảnh sắc nét của mẫu vật, vòng đai 12 dùng hãm các núm xoay 13

và 14, vòng đai 15 dùng giữ chặt núm xoay 13 Toàn bộ kính hiển vi được lắp trênthân 10 và chân đế 11

- Lau sạch các mặt bản thuỷ tinh bằng bông thấm cồn hoặc giấy thấm mềm Dùng bútkim (với mực không xoá) kẻ một vạch dọc ở mặt dưới và một vạch ngang ở mặttrên tại cùng một vị trí của bản này để tạo thành một vạch chữ thập (hoặc dấu nhân), mỗi cạnh dài khoảng 2mm

- Đặt bản thuỷ tinh lên mâm đỡ 6 (mặt có vạch ngang ở phía trên) và giữ nó bằngchiếc kẹp 5 Đặt mắt nhìn từ bên ngoài và vặn núm xoay 13 để dịch chuyển vật kính 8xuống gần sát mặt bản thuỷ tinh Vặn các thanh trượt ngang và trượt dọc của bàn xatrên mặt mâm đỡ 6 để điều chỉnh cho vạch chữ thập nằm đối diện ngay phía dướivật kính 4 tại vị trí thẳng đứng

b Đo độ dày biểu kiến d1 của bản thuỷ tinh :

- Đặt mắt quan sát qua thị kính 1 Điều chỉnh hệ kính tụ quang 7 và gươngphản xạ 9 sao cho toàn bộ thị trường trong thị kính 1 có độ sáng đồng đều Vặn từ từnúm xoay 13 để nâng cao dần ống ngắm 2 lên cho tới khi nhìn thấy rõ ảnh của vạchngang Hình 3 nằm ở mặt trên của bản thuỷ tinh Vặn từ từ núm xoay 14 để tinhchỉnh cho ảnh của vạch ngang này sắc nét Đọc và ghi vị trí đầu của thước tròn ứngvới vạch l0 của nó nằm đối diện vạch chuẩn tam giác khắc trên thân kính hiển vi