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 định E và r của pin.

* Mục đích:

Đo suất điện động và điện trở trong của pin chưa qua sử dụng và pin đã qua sử dụng.

* Cơ sở lí thuyết:

Xét mạch điện gồm một nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r mắc nối tiếp với mạch ngoài gồm điện trở R, có giá trị đã biết và biến trở R mắc nối tiếp như Hình 20.1. Xem điện trở của các dây dẫn không đáng kể.

Khi đóng khoá K, trong mạch xuất hiện dòng điện có cường độ là I được xác định theo công thức:

$I=\frac{\text{E}}{R+R_0+r}$ (20.1)

Từ (20.1), ta suy ra công thức xác định hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R là:

$U=IR=\text{E}-I\left(r+R_0\right)$ (20.2)

Từ (20.1) và (20.2), ta thấy khi thay đổi R thì I và U cũng thay đổi. Theo (20.2), đồ thị mô tả mối quan hệ giữa I và U là một đoạn thẳng như Hình 20.2. Đoạn thẳng này có đường kéo dài cắt trục tung OU (khi I = 0) tại điểm có giá trị Um = E và cắt trục hoành OI (khi U = 0) tại điểm có giá trị $I_m=\frac{\text{E}}{r+R_0}$.

Lưu ý: Khi mạch hở, hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện có giá trị đúng bằng suất điện động E. Nếu mắc hai cực của nguồn điện với một vôn kế có điện trở rất lớn (cỡ $M\Omega$) thì số chỉ của vốn kế gần đúng bằng E.

* Dụng cụ:

− 2 pin: 1 pin chưa sử dụng và 1 pin đã qua sử dụng, hộp đựng pin (1).

– 1 biến trở R (2).

– 1 điện trở R0 đã biết giá trị (3).

– 2 đồng hồ đo điện đa năng hiện số dùng làm ampe kế một chiều và vôn kế một chiều (4).

– Khoá K (5).

– Bảng điện (6) và dây nối (7).

* 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 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.

* Báo cáo kết quả thí nghiệm:

– Dựa vào bảng số liệu, vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ giữa I và U.

– Xác định suất điện động và điện trở trong r của pin từ đồ thị.