ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG ĐỐI

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN QUANG HKII 2021 2022 BÀI 2 ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG ĐỐI Hiện diện Điểm 1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Xác định giá trị suất điện động của một ngu.

BÀI 2: ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU

BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG ĐỐI

1.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Xác định giá trị suất điện động của một nguồn điện một chiều

chưa biết bằng phương pháp xung đối

2.CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Bước 1: Mắc mạch điện như hình 2.2 (chú ý cực dương của các nguồn và đều nối về phía điểm

A và suất điện động nguồn E không thay đổi trong suốt quá trình thí nghiệm).

Bước 2 : Tìm lỗ cắm Thay đổi lần lượt lỗ cắm từ 0 đến 10 Mỗi lần thay đổi lỗ cắm ta chạm con

chạy C vào hai đầu A, B và quan sát chiều lệch của kim điện kế Nếu thấy kim lệch theo hai chiều ngược nhau thì lỗ cắm trên chính là lỗ cần tìm

Bước 3: Giữ nguyên lỗ cắm, di chuyển con chạy C cho đến khi điện kế G chỉ số 0 Đọc giá trị L1

Giả sử tại vị trí như hình 2.2 thì L A'C =2m±0,75m

, đo L1 5 lần

Bước 4: Thay pin E x bằng pin mẫu E0 và lặp lại thí nghiệm như trên để đo L2, đo L2 5 lần.

Bước 5: Tìm E x theo công thức

1 0 2

x

L

L

=

Lưu ý: Đo chiều dài L1 ứng với nguồn E x và chiều dài L2 ứng với nguồn E0 xen kẽ nhau

để kết quả thu được chính xác và đảm bảo hơn.

3.BỐ TRÍ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Trước khi thực hiện thí nghiệm, cần kiểm tra nguồn:

3.1 Bố trí thí nghiệm

Đo L1 nguồn E x:

Đo L2 pin mẫu E0:

3.2 Dụng cụ thí nghiệm

Nguồn cần đo

suất điện

động E x

Nguồn cần đo

Dây dẫn AB

có 10 chốt

cắm

Dây điện trở

4.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Nguồn E=3,5( )V

, pin mẫu E0 =1,54 0,01 V± ( ) Lần đo

x

( ) 1

1 1 1

2 2 2

378,74 1, 438

266, 68 0, 484

 Xử lý số liệu:

( ) ( )

0

0

1

1

2 2

378,74 1,54 2,187 266,68

0, 01 1,328 0,384

0, 011 1,1%

1,54 378,74 266,68 0,011.2,187 0,024

x

x

x

x

x

L

L

E

E

ε

ε

=

=

Vậy E x =E x± ∆ =E x (2,187 0, 024± )V

5.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

- Bằng phương pháp xung đối, ta đo được suất điện động của nguồn điện một chiều Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào:

+ Độ nhạy của kim điện kế

+ Sự chính xác khi đọc số liệu vị trí con chạy C

+ Sự ổn định của nguồn E trong suốt quá trình làm thí nghiệm

- Những lưu ý khi làm bài thí nghiệm để đạt được độ chính xác cao:

+ Kiểm tra kĩ độ dẫn điện của dây dẫn, các chốt cắm

+ Kiểm tra độ nhạy của kim điện kế, chỉnh kim điện kế ban đầu ở vị trí 0.

+ Mắc đúng mạch điện, chỉnh nguồn có giá trị ổn định, thao tác chính xác, cẩn thận khi làm thí nghiệm, lấy số liệu

6.TRẢ LỜI CÂU HỎI

Nhiệm vụ học tập 1: Hãy chứng minh điều kiện áp dụng của phương pháp xung đối để đo suất

điện động của nguồn điện một chiều là E>E x

Áp dụng định luật Kirchhoff, ta được:

0 0

MC

I









⇒ 



+ −

Mặt khác I2 =I G =0

Do đó:

( )

0 1

+

Mà MC

R <R

nên

( )

1 2

MC MC

R

R r

+

Từ (1) và (2) suy ra E x <E

Vậy điều kiện áp dụng của phương pháp xung đối để đo suất điện động của nguồn điện một chiều là E >E x

Nhiệm vụ học tập 2: Sinh viên quan sát bộ dụng cụ thí nghiệm và thực hiện những yêu cầu

sau đây:

1 Trình bày công dụng của các dụng cụ trong bảng 2.1

2 Xác định giới hạn đo và độ chia nhỏ nhất của điện kế.

3 Trình bày cấu tạo và cách sử dụng dây dẫn AB với 10 chốt cắm.

1 Trình bày công dụng của các dụng cụ trong bảng 2.1

Tên dụng

để I G =0

Nguồn cần

đo suất điện

động x

Dây dẫn AB

có 10 chốt

cắm

Dây điện trở

2 Xác định giới hạn đo và độ chia nhỏ nhất của điện kế.

Giới hạn đo: mỗi thang hai phía vạch 0 chính giữa có giới hạn là 50 (đơn vị)

Độ chia nhỏ nhất: 2 đơn vị

3 Trình bày cấu tạo và cách sử dụng dây dẫn AB với 10 chốt cắm.

Dây điện trở AB dài căng trên bản gỗ thành nhiều đoạn thẳng song song Mỗi chỗ tiếp giáp giữa hai đoạn đều có một lỗ để cắm chốt (có 10 chốt) Bằng cách di chuyển chốt cắm A’ đồng thời

di chuyển con chạy C ta dễ dàng thay đổi độ dài đoạn dây A'C

L

Nhiệm vụ học tập 3: Sinh viên thao tác trên dụng cụ thí nghiệm và thực hiện những yêu cầu

sau đây:

1 Trình bày mục đích của hoạt động học tập 2 này.

2 Để xác định E x, sinh viên cần đo các đại lượng nào?

3 Vẽ sơ đồ mạch điện.

4 Trình bày ngắn gọn các bước tiến hành thí nghiệm.

5 Chứng minh công thức sai số E x

1. Trình bày mục đích của hoạt động học tập 2

Trình bày được cách bố trí nghiệm và thực hiện được thao tác thí nghiệm xác định giá trị suất điện động x

E

Trình bày được kết quả thí nghiệm và xử lý được số liệu

2. Để xác định x

E

, sinh viên cần đo các đại lượng nào?

Để xác định x

E

, ta cần đo những đại lượng sau: 1 2

,

L L

trong đó nguồn 0

E

đã biết trước giá trị

3. Vẽ sơ đồ mạch điện

Hình 2.2 Gợi ý sơ đồ mạch điện trong thực tế

4. Trình bày ngắn gọn các bước tiến hành thí nghiệm

- Bước 1: Mắc mạch điện như hình 2.2 (chú ý cực dương của các nguồn x

E

và E đều nối về phía điểm A và suất điện động nguồn E không thay đổi trong suốt quá trình thí nghiệm).

- Bước 2 : Tìm lỗ cắm Thay đổi lần lượt lỗ cắm từ 0 đến 10 Mỗi lần thay đổi lỗ cắm ta chạm

con chạy C vào hai đầu A, B và quan sát chiều lệch của kim điện kế Nếu thấy kim lệch theo hai chiều ngược nhau thì lỗ cắm trên chính là lỗ cần tìm

- Bước 3: Giữ nguyên lỗ cắm, di chuyển con chạy C cho đến khi điện kế G chỉ số 0 Đọc giá trị

1

L

Giả sử tại vị trí như hình 2.2 thì L A'C =2m±0,75m

, đo L1 5 lần

- Bước 4: Thay pin x

E

bằng pin mẫu 0

E

và lặp lại thí nghiệm như trên để đo 2

L

, đo 2

L

5 lần.

- Bước 5: Tìm x

E

theo công thức

1 0 2

x

L

L

=

Lưu ý: Đo chiều dài 1

L

ứng với nguồn x

E

và chiều dài 2

L

ứng với nguồn 0

E

xen kẽ nhau

để kết quả thu được chính xác và đảm bảo hơn.

5 Chứng minh công thức sai số x

E

Ta có:

1 0 2

E

L

=

lnE x = lnE + lnL − lnL

Lấy vi phân hai vế:

x x

E = E + L − L

Lấy tổng giá trị tuyệt đối của các vi phân riêng phần, thay dấu “-” bằng dấu “+”, thay dấu vi phân “d” bằng dấu “∆

” và thay các đại lượng đo trực tiếp bằng các giá trị trung bình của chúng:

x x

E

ε

ε

⇒ ∆ =

Nhiệm vụ học tập 4: Hãy nhận xét sự ảnh hưởng đến kết quả đo của suất điện động E

Nguồn E cần là nguồn một chiều, có suất điện động lớn hơn suất điện động cần đo E >E x

và lấy trong khoảng 3V →7V

Bởi vì lấy E<3V

, dòng điện yếu không đủ để kim điện kế bị lệch nên khó quan sát và cho kết quả chính xác Còn lấy E >7V

, E lớn dẫn đến I lớn, và dây điện trở

bị nóng lên Mặt khác, tay ta trực tiếp chạm để điều chỉnh con chạy C, điều này ảnh hưởng đến an toàn điện và làm bỏng da

Nhiệm vụ học tập 5: Hãy phân tích ưu điểm và hạn chế của phương pháp xung đối khi đo suất

điện động so với phương pháp sử dụng Vôn kế

Khi dùng Vôn kế mắc song song với nguồn điện cần đo, hiệu điện thế giữa hai đầu Vôn kế được xác định qua công thức U = −E Ir

Như vậy số hiện trên Vôn kế sai lệch với suất điện động

nguồn một lượng Ir Hơn thế nữa, điện trở của Vôn kế càng nhỏ thì I càng lớn dẫn đến sai số càng tăng

Trong phương pháp xung đối, E x được xác định không phụ thuộc vào I , mà chỉ phụ thuộc vào sai số nguồn mẫu →

Chính xác hơn

7. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Vũ Thanh Khiết (Chủ biên) (2001) Điện học NXB giáo dục.

Giáo trình thí nghiệm vật lý đại cương 2