THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG ĐIỆN TỪ-QUANG

- Sử dụng được mạch cầu Wheatstone để đo giá trị của một điện trở bất kì với độ chính xác cao.. 3 Nêu rõ chức năng của từng dụng cụ thí nghiệm được sử dụng : + Ống dây đã biết số vòng →

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH

KHOA ĐÀ NẴNG

THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG ĐIỆN TỪ-QUANG

Họ Và Tên : Thái Nguyễn Nghĩa

GV hướng dẫn : Lê Vũ Trường Sơn

Lớp sinh hoạt : 20DTCLC2

Lớp học phần : Nhóm 99B

BÁO CÁO CÁ NHÂN BÀI 2 : ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẦU

WHEATSTONE

Trả lời câu hỏi chuẩn bị bài 1) Mục đích thí nghiệm này là :

- Giải thích được hoạt động của mạch cầu Wheatstone

- Sử dụng được mạch cầu Wheatstone để đo giá trị của một điện trở bất kì với độ chính xác cao

- Kiểm chứng được công thức tính tổng trở cho mạch có hai điện trở mắc nối tiếp và song song

Để đạt được mục đích đó, ta sử dụng phương pháp mạch cầu Wheatstone

điểm C và D khác nhau Khi đó, trong mạch cầu có dòng điện chạy qua, kim điện kế lệch khỏi vị trí cân bằng (vị trí số 0) của

nó

- Bảng đục lỗ được chế tạo với các lỗ được bố trí đối xứng

- Máy phát âm tần chọn tín hiệu xoay chiều từ máy phát bằng nút Tần số của sóng phát được chỉnh bởi 2 nút (2) và (3) Nút (4) để chỉnh biên độ Sóng âm lấy ra qua lỗ số 5

- Tai nghe được thay cho điện kế để dòng quá lớn chạy qua điện

kế khi mạch cầu chưa cân bằng

- Điện kế chính xác: xác định điện thế tại 2 điểm C và D đã cân bằng hay chưa (cân bằng khi chỉ về 0)

- Biến trở điều chỉnh điện trở Rm

6) Trình tự :

- Chọn giá trị sao cho 𝑅2 > 𝑅1 Đưa 𝑅𝑚 = 0 (Ω)

- Lắp mạch điện

- Điều chỉnh Rm sao cho độ âm thanh giảm dần

- Ngắt mạch điện bằng cách chuyển khóa K sang vị trí 0

- Cấp lại điện bằng cách chuyển khóa K sang 1

- Ghi số liệu và tính toán

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 2

1,Kết quả thí nghiệm và tính toán

Qua kết quả ta thấy giá trị của ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅𝑅̅̅̅, 1 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅𝑅̅̅̅ và 2 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅𝑅̅̅̅̅̅, 𝑛𝑡 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅𝑅̅̅̅̅tương ứng 𝑠𝑠giống như công thức đã chứng minh từ trên cho

Độ chính xác của phép đo là tương đối Nguyên nhân dẫn đến sai số :

+Cách gắn lỏng, dụng cụ lâu ngày nên ảnh hưởng tới các giá trị

đo

+Dụng cụ sau thời gian dài sử dụng không còn chính xác

+Do người thực hiện khi nhìn giá trị chưa được chuẩn

Ống dây dẫn thẳng dài có thể xem như một đoạn của cuộn

dây hình xuyến có các bán kính trong và ngoài vô cùng lớn:

𝑅1 = 𝑅2 =∞ Do đó, cảm ứng từ trong ống dây dẫn thẳng cũng được xác định theo biểu thức :

B = μμ0n0I Trong đó : n0 = N/l , với l là chiều dài của ống dây thẳng và N

số vòng dây trên ống dây đó

*Hiệu ứng Hall:

- Đầu đo Hall đặt trong từ trường 𝐵⃗ hướng theo phương y có dòng điện 𝐼𝐻chạy theo phương x

Các hạt mang điện là các e ngược chiều với 𝑣

Δv = va − vc : Hiệu điện thế Hall

Điện trường 𝐸⃗ tạo bởi điện tích trái dấu:

Ε = va−vc

d bên trong đầu đo và hướng từ dưới lên trên Điện trường này tác dụng lên các lực điện trường 𝐹𝐸 = 𝑒𝐸 =

𝑒 𝑉𝑎− 𝑣𝑐

𝑑 hướng xuống dưới

Khi cân bằng: eVB=e E hay 𝑉𝑎 − 𝑉𝑐 = 𝑣𝑑𝐵

Cường độ dòng điện chạy qua đầu đo Hall :𝐼𝐻 = 𝑡𝑑𝑛𝑒𝑣

=> Va − Vc = 1

ne

IHBtCác thông số n và t của đầu đo Hall đều cho trước Nếu giữ nguyên trị số dòng điện 𝐼𝐵, thông qua việc đo hiệu điện thế 𝑉𝑎 −

𝑉𝑐 , ta sẽ tính được giá trị của cảm ứng từ B

3) Nêu rõ chức năng của từng dụng cụ thí nghiệm được sử dụng :

+ Ống dây đã biết số vòng → Khảo sát từ trường

+ Ống dây chưa biết rõ số vòng → Tìm mật độ vòng dây

+ Giá đỡ : Đỡ ống dây

+ Máy đo từ trường : để đo từ trường

+ Đầu đo từ trường và dây nối kín mạch và đo từ trường

+ Nguồn điện : phát điện

4) Tiến hành thí nghiệm theo trình tự:

* Khảo sát phân bố từ trường trong ống dây

Trình tự thí nghiệm như sau:

a Điều chỉnh 2 chốt để ống dây có chiều dài cực đại 40 cm

b Nối ống dây với nguồn điện

c Điều chỉnh nguồn điện để có cường độ dòng điện I = 0 A

Chuẩn máy đo từ trường về 0

d Điều chỉnh nguồn điện để có cường độ dòng điện I = 5 A

ống dây, ứng với vị trí 5 = 0

I

Trình tự thí nghiệm như sau:

a Điều chỉnh 2 chốt để chiều dài ống dây vừa đúng 30 cm Rải

các vòng dây trải đều trên ống dây

b Đặt đầu đo Hall vào điểm giữa của ống dây

c Điều chỉnh nguồn điện để có cường độ dòng điện I = 0 A

Chuẩn máy đo từ trường về 0

d Điều chỉnh nguồn điện để cường độ dòng điện tăng từ 0 đến 6

A Với mỗi bước nhảy 1 A, ta ghi giá trị của cảm ứng từ 𝐵⃗ vào bảng

e Lặp lại phép đo trên thêm 2 lần

* Tính mật độ vòng dây của ống dây

Trình tự thí nghiệm như sau:

a Thay ống dây nói trên bằng một ống dây khác không rõ mật

1)Sự phân bố từ trường trong ống dây:

Bảng 3.1:

Đồ thị biến thiên của B(mT) theo X(cm):

2)Phân bố từ trường theo cường độ dòng điện:

4) Xác định mật độ vòng dây:

BÀI 4: ĐO CHIẾT SUẤT CỦA BẢN THUỶ TINH BẰNG KÍNH HIỂN VI

Trả lời câu hỏi chuẩn bị bài 1) Nội dung định luật phản xạ ánh sáng của Đề các :

- Chiếu 1 tia đơn sắc SI truyền qua 2 môi trường trong

suốt,đồng tính,đẳng hướng(1) và (2), khi tới điểm I nằm trên mặt phân cách AB của hai môi trường đó, tia sáng SI bị tách thành 2 tia khác nhau tra phản xạ và tia khúc xạ

-Chiết suất tuyệt đối của môi trường quang học là chiết suất tỉ đối của môi trường đối với chân không

2) Khi quan sát một vật qua bản thủy tinh phẳng thì thấy

hình như vị trí của nó dịch lại gần phía người quan sát vì:

- Vì chiết suất của thủy tinh và không khí khác nhau do đó gây

ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng nền ra khúc xã lệch về phía gương làm cho ảnh gần gương, vì thế ta quan sát sẽ thấy ảnh gần người quan sát

3) Phương pháp đo chiết suất của bản thủy tinh bằng

kính hiển vi Công thức tính chiết suất của bản thủy tinh:

Cho bản thủy tinh có bề dày d và chiết suất n, xét 2 tia sáng

𝑆𝐼1𝑣à 𝑆𝐼2 chiếu tới I 𝑆2𝐼2 vuông góc với bản nên không bị khúc xạ , nó truyền thẳng qua bản và ló ra tại điểm K Còn tia 𝑆1𝐼1bị khúc xạ , ló ra ngoài tại M theo phương MR//𝑆1𝐼

MR tạo nên góc khúc xạ r lớn hơn góc tới I tại M Nếu đặt mắt tại R, ta sẽ thấy MR ∩ IK = 𝐼1 Do đó độ dày bản bây

giờ bị giảm đi và bằng K𝐼1

Công thức tính chiết suất của bản thủy tinh :

n = 𝑑

𝑑1Với d : độ dày thực của bản

𝑑1: độ dày biểu kiến của bản

Công thức này đúng khi ta quan sát các tia sáng truyền qua bản theo phương vuông góc với nó

4) Cấu tạo và đường đi của tia sáng trong kính hiển vi:

Cấu tạo Kính hiển vi gồm: một đế cố định, một giá đỡ

mang thị kính 𝐿1, giá đỡ mang vật kính 𝐿2,một mâm đặt

vật, một đèn chiếu sáng, một kính tụ quang, 1 vít tiến

ngang,1 vít tiến dọc

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI 4

4,1.Bảng số liệu:

Trả lời câu hỏi chuẩn bị bài

1) Mục đích của thí nghiệm này là :

Đo bước sóng của Laze Hene bằng phương pháp giao thoa

lưỡng lăng kính Fresnel Để đo được bước sóng ta cần phải

đo được khoảng vân I và khoảng cách l giữa hai nguồn kết

hợp , khoảng cách D từ 2 nguồn đến màn ảnh

2) Cơ sở lý thuyết của phương pháp đo trên :

Giả thuyết, ta có 2 nguồn kết hợp 𝑆1𝑆2, có bước sóng λ phát

sóng về phía trước Trong vùng gặp nhau của 2 ánh sáng ta

đặt màn E song song với 𝑆1𝑆2 và vuông góc với màn các

𝑆1𝑆2 một khoảng D Trên màn D ta sẽ quan sát được hình ảnh giao thoa

3) Vai trò, chức năng của từng dụng cụ:

- Laze là máy phát sóng ánh sáng, vì laze có độ đơn sắc cao,

tần số rất ổn định, độ định hướng cao nên khi sử dụng laze

trong thí nghiệm thì việc đo đạc sẽ trở nên dễ dàng hơn

- Thấu kính để khi tia laze đi qua sẽ tụ lại thành 1 nguồn

sáng, tăng tiết diện tia laze

- Lưỡng lăng kính Fresnel để tạo ra vùng giao thoa trên màn

ảnh

-Thấy kính 𝑓2 giúp có được ảnh rõ nét trên màn

4)Tiến hành thí nghiệm theo trình tự sau :

* Lắp đặt dụng cụ

a Nối nguồn điện 220 V để cung cấp cho lade

b Vặn chìa khóa phía sau nguồn lade theo chiều kim đồng hồ để

trên màn ảnh (đặt cách thấu kính khoảng 4 m) Cố định vị trí của nguồn lade và thấu kính

e Lắp hệ giá đỡ có gắn lưỡng lăng kính vào thanh đỡ, nằm sau

thấu kính và cách thấu kính

khoảng 8 cm Ta lắp đặt sao cho mặt có lưỡng lăng kính hướng

về phía lade, như mô tả trong

hình 5.3 Dùng kẹp cố định giá đỡ lưỡng lăng kính lại

f Dịch chuyển nhẹ nhàng lưỡng lăng kính theo chiều vuông góc

với tia lade sao cho chùm sáng

lade đi qua và phân bố đều trên hai nửa của lưỡng lăng kính Lúc này trên màn ảnh sẽ xuất hiện

hình ảnh giao thoa Khi đến gần màng ảnh ta sẽ thấy được các vân sáng tối xen kẽ nhau

* Đo khoảng vân i

a Kẻ 2 đường thẳng vuông góc nhau lên một tờ giấy trắng

b Đặt tờ giấy đó lên màn ảnh sao cho một đường thẳng trùng

với một vân sáng (tối) bất kì

c Trên đường thẳng kia, ta dùng bút chì đánh dấu khoảng cách

trên đó có 10, 20, 30 khoảng vân

kể từ giao điểm của hai đường thẳng

d Sau khi đánh dấu, dùng thước kẹp đo độ rộng của 30 khoảng

a Giữ nguyên vị trí của thấu kính f1 và lưỡng lăng kính, đặt

thấu kính f2 = 200 mm phía sau

lưỡng lăng kính

b Di chuyển thấu kính f2 dọc theo thanh đỡ cho đến khi trên

màn ảnh thu được hai chấm sáng

có đường kính bé nhất Đó chính là ảnh của hai nguồn ảo S1 và S2

c Đánh dấu vị trí của hai chấm sáng trên tờ giấy trắng

d Dùng thước kẹp để đo khoảng cách ^ giữa hai ảnh của hai

nguồn ảo S1 và S2 Ghi giá trị thu được vào bảng

e Dùng thước dây đo khoảng cách d’ từ thấu kính f2 đến màn

ảnh Ghi giá trị thu được vào bảng

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 5-A

III.Kết quả thí nghiệm và tính toán:

-Độ chính xác của thước kẹp: 0.05 (mm)

-Độ chính xác của thước dây: 1.00 (mm)

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Trung bìn h

Sai số trung bìn h

= 1,41 10−4(𝑚𝑚)

Do đó : ∆𝑑̅̅̅̅ = 𝜀𝑑 𝑑 ̅ = 0,032(𝑚𝑚)

=> d = 225 ± 0,032 (𝑚𝑚)

Tính 𝜆̅ 𝑣à ∆𝜆̅̅̅̅

𝑆𝑎𝑖 𝑠ố 𝑡ươ𝑛𝑔 đố𝑖 ∶ 𝜀𝜆 = ∆𝜆

𝜆̅ =

∆𝑖̅𝑖̅ +

∆𝑙̅𝑙̅ +

So sánh với giá trị của bước sóng AS laze ta có thể thấy kết quả

đo được gần đúng với công thức và độ chính xác khá cao

*Nguyên nhân sai số:

- Sai số từ quá trình đo đạc

- Sai số của dụng cụ đo

- Tác động của ngoại lực

*Cách khắc phục sai số:

- Thực hiện nhiều lần đo để giảm thiểu sai số

- Sử dụng các dụng cụ đo có độ chính xác cao hơn