Bài 20. Thực hành xác định suất điện động và điện trở trong của pin trang 117, 118, 119 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo

KĐ

Ta đã biết, suất điện động và điện trở trong là hai đại lượng đặc trưng của một nguồn điện. Trong quá trình sử dụng, suất điện động và điện trở trong của nguồn điện có thay đổi không? Làm thế nào để đo suất điện động và điện trở trong của một nguồn điện?

Lời giải chi tiết:

Trong quá trình sử dụng, suất điện động và điện trở trong của nguồn điện có thay đổi và giảm dần thoe thời gian.

Để  đo suất điện động và điện trở trong ta cần áp dụng kiến thức định luật Ôm đối với toàn mạch để từ đó thiết kế ra phương án thí nghiệm phù hợp:

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 \(I = \frac{\xi }{{R + r}}\)

CH

1. Dựa vào cơ sở lí thuyết và dụng cụ trong Hình 20.3, hãy thảo luận nhóm để đưa ra một phương án thí nghiệm xác địnhξ và của r pin.

2. Tìm hiểu và thảo luận vai trò của R₀ trong mạch điện.

Lời giải chi tiết:

1. * Tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Lắp mạch điện như Hình 20.1.

Lưu ý: Đồng hồ đo thứ nhất dùng làm ampe kế được mắc nối tiếp với biến trở và điện trở R₀, đồng hồ đo thứ hai dùng làm vôn kế được mắc song song với biến trở.

Bước 2: Chọn pin cần đo để lắp vào hộp đựng pin.

Bước 3: Chọn thang đo thích hợp cho hai đồng hồ đo điện đa năng và để biến trở ở giá trị lớn nhất.

Bước 4: Đóng khoá K. Đọc giá trị của cường độ dòng điện I chạy trong mạch và hiệu điện thế U giữa hai đầu biến trở, ghi số liệu vào Bảng 20.1.

Bước 5: Thay đổi giá trị R của biến trở, ứng với mỗi giá trị của biến trở, đọc giá trị của I và U tương ứng, ghi số liệu vào Bảng 20.1.

Lưu ý:

+ Cần ngắt khoá K sau mỗi lần lấy số liệu.

+ Ứng với mỗi pin, cần lấy ít nhất 5 cặp số liệu (I, U) để giảm sai số trong quá trình xử lí số liệu.

2. R₀ trong mạch điện đóng vai trò bảo vệ nguồn pin tránh hiện tượng đoản mạch

CH

Hãy nêu các nguyên nhân gây ra sai số trong phương án thí nghiệm lựa chọn và cách khắc phục.

Lời giải chi tiết:

Nguyên nhân gây sai số: 

• Chưa hiểu rõ phương án thí nghiệm
• Không ngắt khóa K sau mỗi lần lấy số liệu
• Lắp đặt các thiết bị lỏng lẻo không chắc chắn

Phương án khắc phục:

• Đọc kĩ và hiểu rõ phương án thí nghiệm mới bắt đầu tiến hành
• Đóng ngắt khóa K cẩn thận
• Phần nào chưa hiểu thì cần hỏi giáo viên 

LT

Pin chưa sử dụng thường có điện trở trong nhỏ nên đồ thị thu được sẽ có độ dốc nhỏ. Do đó, để xác định được giao điểm với trục hoành, ta cần phải lấy một dải số liệu rộng hơn. Hãy đề xuất một cách xác định r mà không phải kéo dài đồ thị.

Lời giải chi tiết:

Ta có thể tìm mối quan hệ giữa  I và R để đề xuất phương án không cần kéo dài đồ thị.

a. Từ \(I = {I_A} = \frac{\xi }{{R + {R_A} + {R_0} + r}} \Rightarrow \frac{1}{I} = \frac{1}{\xi }(R + {R_A} + {R_0} + r)\)đặt\(y = \frac{1}{x};x = R;b = {R_A} + {R_0} + r \Rightarrow y = \frac{1}{\xi }(x + b)\)

b. Căn cứ các giá trị của R và I đã đo, ta tính các giá trị tương ứng của x và y.

c. Vẽ đồ thị y = f (x) biểu diễn gián tiếp mối liên hệ giữa I và R.

d. Xác định tọa độ của x_m và y₀ là các điểm mà đồ thị trên cắt trục hoành và trục tung.

\(\left\{ \begin{array}{l}y = 0 \to {x_m} =  - b =  - ({R_A} + {R_0} + r) \to r\\x = 0 \to {y_0} = \frac{b}{\xi } \to \xi \end{array} \right.\)

VD

Dựa vào phần lưu ý trong cơ sở lí thuyết, hãy đề xuất một phương án khác để đo suất điện động của nguồn điện. Tiến hành thí nghiệm cho hai pin đã thực hiện đo và so sánh với kết quả đã nhận được.

Lời giải chi tiết:

Khi mạch hở, hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện có giá trị đúng bằng suất điện động ξ. Nếu mắc hai cực của nguồn điện với một vôn kế có điện trở rất lớn (cỡ MC) thì số chỉ của vôn kế gần đúng bằng ξ.

Thực hành thí nghiệm thì thu được kết quả gần bằng với kết quả đã nhận.