BÁO CÁO THỰC TẬP VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG BÀI 7 : ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ ĐIỆN TRỞ TRƯỜNG: ĐH CÔNG NGHỆ ĐHQG HÀ NỘI Phòng thí nghiệm đại học khoa học tự nhiên Giảng viên kí tên và nhận xét: I. MỤC ĐÍCH Làm quen với cách sử dụng các dụng cụ như đồng hồ vạn năng, ampe kế, vôn kế, … Xác định suất điện động của một nguồn điện và giá trị các điện trở. II. LÝ THUYẾT 1. Xác định suất điện động Giả sử có một mạch điện gồm 1 suất điện động E, điện trở trong r, một ampe kế có điện trở RA , một điện trở R. Khi R thay đổi, cường độ dòng điện trong mạch thay đổi. Theo định luật Ôm ta có: Từ đó suy ra:
Trang 1BÁO CÁO THỰC TẬP VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
Trường : ĐH CÔNG NGHỆ - ĐHQG HÀ NỘI
Phòng thí nghiệm đại học khoa học tự nhiên.
Giảng viên kí và nhận xét:
Khảo sát quá trình truyền song âm trong không khí Bằng cách thiết lập song
đứng trong một ống kín, ta có thể xác định vận tốc truyền âm, tư đó xác định chỉ số
đoạn nhiệt xx
Một môi trường có thể truyền loại song này hay loại song khác, điều đó phụ thuộc
vào tính chất đàn hồi của môi trường
Ta hãy tìm phương trình song âm trong một trong một cột không khí của một
ống dài Xét một yếu tố hình trụ dài dx, độ biến dạng tương đối của đầu x là:
theo định luật hookes ta có:
F1 = SE xxxx
xxxx
xxxx xxxx⃒x.
⃒x trong đó E gọi là suất đàn hồi hay suất young
Tương tự ở đầu x + dx ta có:
F2 = SE xxxx
xxxx⃒x+dx
Hợp lực tác dụng lên yếu tố đang xét là:
Trang 2F2 - F1 = SE ( xxxx
xxxx⃒x+dx - xxxx
xxxx⃒x) = SExx2 xx
xxxx dx2
xx 2 xx xxxx 2
xx 2 xx xxxx 2
xx 2 xx xxxx 2
(1) Hợp lực này truyền cho yếu tố một gia tốc
Trong đó Sdx là thể tích của yếu tố, xx là khối lượng riêng của không khí
Từ đó suy ra:
xx 2 xx xxxx 2
xx
1 xx 2 xx
xx 2 xxxx 2
Trong đó v = √ là vận tốc truyền song âm
xx Phương trình (3) được gọi là phương trình vi phân của song âm, nghiệm của nó là một hàm theo không gian và thời gian và có dạng:
Y(x,t) = y0sin2xx( ± )
xx ƛ
xx xx
Với chu kì T và bước song ƛ
Trong đó vận tốc chuyền song xx = = ƛ xx;
xx
ƛ
f= 1
xx là tần số song
Trong quá trình chuyền song âm không khí bị dãn nhanh đến mức có thể coi
là đoạn nhiệt tính toán cho thấy vận tốc truyền song âm liên quan tới chỉ số đoạn nhiệt xx = Cp/Cv bằng biểu thức:
xx = √xxxxxx
Trong đó R là hằng số khí lý tưởng R = 8,314 J/molK T là nhiệt độ không khí, M
là khối lượng của 1 mol không khí M = 0,0288kg/mol
Như vậy nếu xác định được vận tốc truyền âm trong không khí v ta có thể
tính được xx của không khí
Để xác định v ta sử dụng phương pháp tạo song đứng nhử sau:
Nếu ống kín 2 đầu thì song âm được phản xạ ở các đầu sự giao thoa của các song truyền theo các chiều ngược nhau xẽ tạo ra song đứng, tuy nhiên do phản xạ nhiều
Trang 3lần ở các đầu nên tổng hợp sẽ có dạng rất phức tạp trong trường hợp chiều dài của ống L = n ƛ/2 thì ta quan sát thấy hiện tượng cộng hưởng
nếu chiều dài ống L là cố định thì bằng cách thay đổi tần số f ta sẽ thay đổi được bước song, khi đó có thể nhận được liên tiếp các cộng hưởng sao cho
ƛxx =
2xx xx
2xx xx
xx+xx
; ƛxx+1 =
2xx
xx+1; … ƛxx+xx = ;
Vì v = ƛf nên: v = ƛxx fn = ƛxx+xx fn+k
v=
x
hay
fn =
xx xx
xx xx+xx −xx xx
xx 2xx
xx+xxfn+k
(6) (7)
n=k
xxxx+xx = k + fn bằng cách vẽ đồ thị phụ thuộc fn+k vào số lần cộng hưởng k, từ đó xác định c theo xx
công thức tg =∝ 2xx
III
IV
DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
1 Một ống nhựa gắn trên 1 thanh ray (hình 2)
2 Một lao để phát ra âm
3 Một microphone (M) dung để nhận tín hiệu âm
THỰC HÀNH
1 Kiểm tra để loa và microphone sát 2 đầu ống, mắc mạch điện như
hình 2
2 Thay đổi tần số máy phát âm tần trong khoảng 1000 – 5000 hz Xác định các tần số liên tiếp ứng với thời điểm hình thành song đứng khi song đứng được tạo thành ghi kết quả vào bảng 1 lặp lại phép đo 3 lần
3 Lắp ống gắn trên giá và lặp lại các phép đo trên Kết quả ghi vào
bảng
4 Dung thước đo chiều dài ống
Bảng 1:
Trang 4Số lần
n+1
n+2
n+3
n+4
n+5
n+6
n+7
n+8
n+9
n+10
n+11
n+12
n+13
n+14
n+15
n+16
n+17
n+18
n+19
Lần 1 1.16 1.35 1.55 1.75 1.95 2.15 2.35 2.53 2.74 2.94 3.14 3.34 3.53 3.73 3.92 3.12 4.32 4.55 4.76 4.95
Lần 2 1.15 1.35 1.56 1.75 1.95 2.15 2.35 2.54 2.75 2.94 3.14 3.34 3.54 3.73 3.92 4.13 4.32 4.56 4.77 4.96
Lần 3 1.16 1.35 1.55 1.75 1.95 2.15 2.35 2.54 2.74 2.95 3.14 3.34 3.54 3.73 3.92 4.12 4.32 4.56 4.77 4.96
kq
1.157±0.004 1.350±0.000 1.553±0.004 1.750±0.000 1.950±0.000 2.150±0.000 2.350±0.000 2.537±0.004 2.743±0.004 2.943±0.004 3.140±0.000 3.340±0.000 3.537±0.004 3.730±0.000 3.920±0.000 3.790±0.447 4.320±0.000 4.557±0.004 4.767±0.004 4.957±0.004
Trang 5Bảng 2: chiều dài ống
Lần đo
1
2
3
l
1 Vẽ đồ thị phụ thuộc của f vào k
F(hz)
l(m) 0.9060 ±0.0005 0.9060 ±0.0005 0.9060 ±0.0005 0.9060 ±0.0005
đồ thị phụ thuộc của f vào k
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
đồ thị phụ thuộc của f vào k
y = 199.42x + 1149.2
k
Từ đồ thị trên ta có phương trình đường thẳng qua tất cả các điểm thực nghiệm
y = 199.42x + 1149.2
Đường thẳng có độ dốc làtgα = v/2L = 199,42
x
x v = 361,5 ± 0,2(m/s)
x Tính tỉ số đoạn nhiệt xx =CP/CV
theo công thức 5 ta có v = √xx xxxx
xx
Trang 6( với R = 8.314 J/molK, M = 0.0288 kg/mol, T là nhiệt độ không khí)
=> xx = v2 xx
xxxx= 1.5077 ± 0.002
Nhận xét:
ở điều kiện nhiệt độ bình thường khoảng 210c thì theo lý thuyết vận tốc âm thanh vào khoảng 344 m/s
trong thực nghiệm ta tính được vận tốc truyền âm là v = 361,5 ± 0,2(m/s)
