Lớp 11

Vật lý 11 Bài 12: Thực hành Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hoá

Mời các em cùng nhau tìm hiểu nội dung của Bài 12: Thực hành Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hoá 

Nội dung bài học sẽ giúp các em ôn tập lại cơ sở lí thuyết , nắm vững các tính năng và nguyên tắc hoạt động của một pin điện hóa. Đồng thời, giúp cho các em lựa chọn được phương pháp và dụng cụ đo tối ưu nhất để xác định được giá trị của suất điện động E và điện trở trong r của pin điện hóa.

Bạn đang xem: Vật lý 11 Bài 12: Thực hành Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hoá

Qua đó, các em có thể rèn luyện kĩ năng thực hành, luyện tập thao tác khéo léo , trung thực , tự tin, say mê tìm hiểu khoa học.

  • Áp dụng biểu thức hiệu điện thế của đoạn mạch chứa nguồn điện và định luật Ohm đối với toàn mạch để xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa.

  • Sử dụng các đồng hồ đo điện vạn năng để đo các đại lượng trong mạch điện ( đo U và I)

1.2. Cơ sở lý thuyết

  • Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa  nguồn điện:

             \({\rm{ }}U = E{\rm{ }}-{\rm{ }}I({R_0} + {\rm{ }}r).\)

  • Mặc khác : \(U = {\rm{ }}I({\rm{ }}R + {R_A})\)

  • Suy ra :

\(I = {I_A} = \frac{E}{{R + {R_A} + {R_0} + r}}\)

  • Với RA, R là điện trở của ampe kế và của biến trở. Biến trở dùng để điều chỉnh điện áp và dòng điện

  • Trong thí nghiệm ta chọn RO khoảng 20Ω để cường độ dòng điện qua pin không quá 100 mA

  • Ta đo RA bằng cách dùng đồng hồ vạn năng ở thang đo DC; đo hiệu điện thế giữa hai cực của Ampe kế và cường độ dòng điện qua mạch \( \to \) RA . Tiến hành đo RO­ tương tự.

Ta xác định E và r theo hai phương án sau:

1.2.1. Phương án 1

a. Thực hiện đo các giá trị U và I tương ứng khi thay đổi R, ta vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ đó, tức \(U = f(I)\)

\(U = {\rm{ }}E-I({R_0} + {\rm{ }}r)\)

b. Ta xác định UO và Im là các điểm mà tại đó đường kéo dài của đồ thị \(U = f(I)\) cắt trục tung và trục hoành:

\(U = E – I({R_0} + r) \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
\,\,I = 0 \Rightarrow U = {U_0} = E\,\,\,\,\,\,\,\,\\
U = 0 \Rightarrow I = {I_m} = \frac{E}{{{R_0} + r}}
\end{array} \right. \Rightarrow E,r\)

1.2.2. Phương án 2:

a. Từ \(I = \frac{E}{{R + {R_A} + {R_0} + r}}\)

\( \Rightarrow \,\,\frac{1}{I} = \frac{1}{E}(R + {R_A} + {R_0} + r)\)

Đặt : \(y = \frac{1}{I};\,\,\,\,x = R;\,\,\,\,\,\,b = {R_A} + {R_0} + r\)

\( \Rightarrow y = \frac{1}{E}(x + b)\)

b. Căn cứ các giá trị của R và I trong phương án 1, 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 xm  và yO là các điểm mà đồ thị trên cắt trục hoành và trục tung

\(\left\{ \begin{array}{l}
y = 0 \Rightarrow {x_m} =  – b =  – (R + {R_A} + r) \Rightarrow r\\
x = 0 \Rightarrow {y_0} = \frac{b}{E} \Rightarrow E
\end{array} \right.\)

1.3. Dụng cụ thí nghiệm :  

  • Bộ thí nghiệm “ Dòng điện không đổi” với các dụng dụ sau 

    • Pin cũ, pin mới cần xác định.

    • Biến trở núm xoay ( có giá trị từ 10 – 100Ω).

    • Hai đồng hồ đo điện đa năng hiện số: dùng làm DCmA và DCV.

    • Điện trở bảo vệ RO có giá trị khoảng 820 Ω. Và RA khoảng 5,5 Ω

    • Bộ dây dẫn.

    • Khóa điện.

    • Bảng điện.

1.4. Tiến trình  thí nghiệm :

  • Mắc mạch điện như hình vẽ :

  • Chú ý:

    • Ampe kế và Volt kế ở trạng thái tắt.

    • Khóa K ở vị trí tắt.

    • Biến trở R ở vị trí  \(100\Omega \)

    • Không chuyển đổi chức năng của thang đo của đồng hồ khi có dòng điện chạy qua nó.

    • Không dùng nhằm thang đo I mà đo U.

    • Khi thao tác xong các phép đo, phải tắt các thiết bị.

    • Khi giá trị của đồng hồ hiện giá trị âm, phải đổi chiều của chuôi cắm lại.

Bài 1:

Lập bảng đo giá trị \({R_O}\).­ Xác định E và r theo hai phương án sau:

 

Giá trị của \({R_O} = {\rm{ }} \ldots  \ldots  \ldots  \ldots \Omega ;{\rm{ }}{R_A} =  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots ..\Omega \)

\({\bf{x}}{\rm{ }} = {\rm{ }}{\bf{R}}{\rm{ }}(\Omega )\)

 

\({\bf{I}}({\bf{mA}})\)

\({\bf{U}}({\bf{V}})\)

\(y = \frac{1}{I}({A^{ – 1}})\)

100

 

 

 

90

 

 

 

80

 

 

 

70

 

 

 

60

 

 

 

50

 

 

 

40

 

 

 

30

 

 

 

 
  • Phương án 1:

    • Vẽ đồ thị \(U = f (I)\) với tỷ lệ xích thích hợp.

    • Nhận xét và kết luận:

    • Xác định tọa độ \({U_O}\) và \({I_m}\) . Từ đó suy ra giá trị của E và r

\(E{\rm{ }} = {\rm{ }} \ldots  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots \left( V \right);{\rm{ }}r{\rm{ }} = {\rm{ }} \ldots  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots .\left( \Omega  \right)\)

  • Phương án 2:

    • Tính các giá trị tương ứng của x và y.

    • Vẽ đồ thị \(y = f(x)\) với tỷ lệ xích thích hợp.

    • Nhận xét và kết luận

    • Xác định tọa độ  \({x_m}\)  và  \({y_o}\). Từ đó suy ra giá trị của E và r.

\(E{\rm{ }} = {\rm{ }} \ldots  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots \left( V \right);{\rm{ }}r{\rm{ }} = {\rm{ }} \ldots  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots  \ldots .\left( \Omega  \right)\)

Hướng dẫn giải:

  • Số liệu tham khảo :

Giá trị của:  \({R_O} = {\rm{ }}20,3\Omega ;{\rm{ }}{R_A} = {\rm{ }}1,6\Omega \)

\({\bf{x}} = {\bf{R}}(\Omega )\)

\({\bf{I}}({\bf{mA}})\)

 

\({\bf{U}}({\bf{V}})\)

\(y = \frac{1}{I}({A^{ – 1}})\)

100

12,8

1,31

78,1

90

14,0

1,28

71,4

80

15,4

1,25

64,9

70

17,1

1,22

58,5

60

19,1

1,17

52,4

50

21,8

1,12

45,9

40

25,3

1,04

39,5

30

30,2

0,94

33,1

20

37,2

0,80

29,9

10

48,8

0,56

20,5

Đồ thị \(U = f(I)\)

  • Từ đồ thị \(U = f(I)\), ta tìm được các giá trị :

\(I = 0 \to {U_0} = E = 1,58{\rm{ }}V.\)

\(U = 0 \to {I_m} = 76{\rm{ }}mA\)

  • Suy ra :

           \(r = 0,49\Omega \)

         \(E = 1,58{\rm{ }}V\)

 

Đồ thị \(y = f(x)\)

3. Luyện tập Bài 12 Vật lý 11

Qua bài giảng Thực hành Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hoá này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

  • Biết cách chọn phương án thí nghiệm để tiến hành khảo sát các quan hệ phụ thuộc giữa các đại lượng U, I hoặc I, R. Từ đó có thể xác định chính xác suất điện động và điện trở trong của một pin điện hoá.

  • Xử lí, tính toán số liệu thu được từ thí nghiệm và rút ra kết luận 

3.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 12 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

  • Câu 1:

    Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện người ta có thể dùng cách nào sau đây?

    • A.
      Mắc nguồn điện với một điện trở đã biết trị số và một ampekế tạo thành một mạch kín. Sau đó mắc thêm một vôn kế giữa hai cực của nguồn điện. Dựa vào số chỉ của ampe kế và vôn kế cho ta biết suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.
    • B.
      Mắc nguồn điện với một điện trở đã biết trị số tạo thành một mạch kín, mắc thêm vôn kế vào hai cực của nguồn điện. Dựa vào số chỉ của vôn kế cho ta biết suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.
    • C.
      Mắc nguồn điện với một điện trở đã biết trị số và một vôn kế tạo thành một mạch kín. Sau đó mắc vôn kế vào hai cực của nguồn điện. Thay điện trở nói trên bằng một điện trở khác trị số. Dựa vào số chỉ của ampe kế và vôn kế trong hai trường hợp cho ta biết suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.
    • D.
      Mắc nguồn điện với một vôn kế có điện trở rất lớn tạo thành một mạch kín. Dựa vào số chỉ của vôn kế cho ta biết suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.
  • Câu 2:

    Người ta mắc hai cực của nguồn điện với một biến trở có thể thay đổi từ 0 đến vô cực. Khi giá trị của biến trở rất lớn thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4,5 (V). Giảm giá trị của biến trở đến khi cường độ dòng điện trong mạch là 2 (A) thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 4 (V). Suất điện động và điện trở trong của nguồn điện là:

    • A.
      E = 4,5 (V); r = 4,5 (Ω).   
    • B.
      E = 4,5 (V); r = 2,5 (Ω).
    • C.
      E = 4,5 (V); r = 0,25 (Ω). 
    • D.
      E = 9 (V); r = 4,5 (Ω).
  • Câu 3:

    Đo suất điện động của nguồn điện người ta có thể dùng  cách nào sau đây?

    • A.
      Mắc nguồn điện với một điện trở đã biết trị số và một ampekế tạo thành một mạch kín. Dựa vào số chỉ của ampe kế cho ta biết suất điện động của nguồn điện.
    • B.
      Mắc nguồn điện với một điện trở đã biết trị số tạo thành một mạch kín, mắc thêm vôn kế vào hai cực của nguồn điện. Dựa vào số chỉ của vôn kế cho ta biết suất điện động của nguồn điện.
    • C.
      Mắc nguồn điện với một điện trở có trị số rất lớn và một vôn kế tạo thành một mạch kín. Dựa vào số chỉ của vôn kế cho ta biết suất điện động của nguồn điện.
    • D.
      Mắc nguồn điện với một vôn kế có điện trở rất lớn tạo thành một mạch kín. Dựa vào số chỉ của vôn kế cho ta biết suất điện động của nguồn điện.

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

4. Hỏi đáp Bài 12 Chương 2 Vật lý 11

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý THPT Long Xuyên sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

Đăng bởi: THPT Số 2 Tuy Phước

Chuyên mục: Giáo Dục Lớp 11

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!