Báo cáo thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện

Bài 16: Thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện

Báo cáo thí nghiệm: Xác định chiết suất của nước và tiêu cự của thấu kính phân kì

Họ và tên.................. Lớp.......... Tổ.........

Tên bài thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.

I. Mục đích thí nghiệm:

    + Để xác định suất điện động và điện trở trong của một pin.

    + Củng cố kỹ năng sử dụng vôn kế, ampe kế; tính toán sai số và sử dụng đồ thị; rèn luyện kỹ năng hoạt động theo nhóm trong thực hành thí nghiệm.

    + Nắm rõ vai trò của điện trở trong và mối liên hệ của nó với mạch ngoài trong thực tế.

II. Cơ sở lý thuyết

+ Định luật Ôm đối với toàn mạch:

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.

Với R là điện trở mạch ngoài, r là điện trở trong của nguồn điện.

    - Độ giảm thế trên đoạn mạch: U = I.R

    - Suất điện động của nguồn điện: ℰ = I.(R + r)

+ Định luật Ôm đối với đoạn mạch chứa nguồn điện:

U_AB = V_A - V_B = ℰ - r.I

III. Tiến trình thí nghiệm

a) Phương án 1

* Chuẩn bị dụng cụ gồm:

    - Một pin cũ (gần hết điện, loại 1,5V), một pin mới cùng loại.

    - Một biến trở, một vôn kế 3-6V, một ampe kế 0,5-3A (hoặc miliampe kế).

    - Một ngắt khóa K, bảng điện và dây nối.

* Tiến trình thí nghiệm:

    - Kiểm tra dụng cụ và vẽ sơ đồ mạch điện:

- Lắp rắp mạch điện, kiểm tra mạch (chú ý chọn thang đo thích hợp cho vôn kế và ampe kế tránh gây ra hỏng hóc thiết bị đo).

- Đầu tiên làm thí nghiệm với pin cũ:

    + Điều chỉnh biến trở tới hai giá trị bất kỳ, đọc các cặp số đo tương ứng của vôn kế và ampe kế U₁, I₁ và U₂, I₂.

    + Thực hiện lặp lại 3 lần như trên.

- Lặp lại cách đo với pin mới, chú ý không làm đoạn mạch pin khi chỉnh biến trở.

- Ghi kết quả thu được từ thí nghiệm vào bảng.

- Lập hệ hai phương trình: U₁ = ℰ - r.I₁ và U₂ = ℰ - r.I₂

- Giải hệ phương trình, tìm giá trị trung bình và sai số của phép đo ℰ và r.

b) Phương án 2.

Dựa trên đồ thị U = f(I) của phương trình định luật Ôm đối với đoạn mạch: U = ℰ - r.I;

- Mắc mạch điện theo sơ đồ hình 16.3 SGK

- Mở khóa K, đặt con chạy biến trở ở vị trí cho giá trị điện trở lớn nhất.

- Đóng K, ghi giá trị của U, I đo được từ vôn kế và ampe kế.

- Dịch chuyển biến trở R đến các vị trí khác, đối với từng vị trí ghi lại các cặp giá trị U,I tương ứng.

- Lập bảng số liệu, vẽ đồ thị U = f(I) theo bảng.

- Từ bảng số liệu, đánh dấu các điểm thực nghiệm trên hệ trục tọa độ.

- Vẽ đường thẳng gần nhất đi qua các điểm thực nghiệm. Đây chính là đồ thị của phương trình: U = ℰ - r.I

- Kéo dài đồ thị cho cắt trục tung U(V). Giao điểm nhận được chính là trị số của suất điện động ℰ.

- Chọn hai điểm trên đồ thị, xác định các giá trị U, I tương ứng, ta tính được điện trở trong của nguồn: 

- Có thể ước lượng sai số theo đồ thị.

IV. Kết quả thí nghiệm:

1. Phương án 1:

Bảng số liệu 16.1

Giá trị trung bình của ℰ: 

Sai số của ℰ: 

Giá trị trung bình của r:

Sai số của r:

Vậy: ℰ = 1,41±0,04 V; r = 0,9±0,1 Ω

2. Phương án 2.

* Bảng số liệu 16.2

Đại lượng	U (V)	I (A)
Đo lần 1	1,42	0,05
Đo lần 2	1,37	0,09
Đo lần 3	1,31	0,15
Đo lần 4	1,19	0,25
Đo lần 5	1,05	0,41

* Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của U theo I:

Nhận xét:

    + Dạng đồ thị của U = f(I) là một đường thẳng cắt hai trục tọa độ, phù hợp với đồ thị của phương trình: U = ℰ - r.I

    + Kéo dài đồ thị cho cắt trục tung U(V). Giao điểm chính là trị số của suất điện động ℰ. Từ đồ thị ta nhận được giá trị: ℰ = 1,46V

    + Ta chọn hai điểm: U₂ = 1,37 V, I₂ = 0,09 A và U₃ = 1,31 V, I₃ = 0,15 A

→ Điện trở trong của nguồn là:

    + Từ đồ thị ta ước lượng sai số phép đo:

Δℰ = 0,05V; Δr = 0,1Ω

Xem toàn bộ Giải bài tập Vật lý 11 nâng cao: Bài 16. Thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện