Giải SGK Vật lí 11 KNTT Bài 26. Thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của pin điện hoá có đáp án

Sử dụng dụng cụ thí nghiệm để đo cường độ dòng điện chạy qua pin và hiệu điện thế hai đầu của pin để biết xem sự thay đổi của suất điện động và điện trở trong.

a) Không thể sử dụng đồng hồ đo điện đa năng để đo trực tiếp suất điện động và điện trở trong của nguồn vì:

+ Khi đo mạch điện phải kín mà suất điện động bằng hiệu điện thế khi mạch hở.

+ Đồng hồ đo cũng có điện trở.

+ Hiệu điện thế do nguồn (pin) cung cấp không ổn định

nên ta phải dùng phép đo gián tiếp.

b) Để xác định suất điện động và điện trở trong của pin cần đo hiệu điện thế hai đầu của pin và cường độ dòng điện chạy trong mạch.

c) Thiết kế phương án thí nghiệm

I. Dụng cụ:

- Hai pin điện hoá loại 1,5 V (một pin cũ, một pin mới)

- Một biến trở 100 $\Omega$

- Hai đồng hồ đo điện đa năng hiện số

- Dây nối

- Công tắc điện K

- Điện trở bảo vệ R0

- Bảng lắp mạch điện

II. Tiến hành thí nghiệm với nguồn điện là một pin cũ.

1. Bố trí thí nghiệm như hình trên.

2. Điều chỉnh biến trở đến giá trị 100 $\Omega$.

3. Đóng khoá K, bật đồng hồ đo hiệu điện thế và cường độ dòng điện.

4. Ghi giá trị hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I vào mẫu Bảng 26.1. Ngắt khóa K.

5. Lặp lại 4 lần các bước 2,3,4 với giá trị R giảm dần.

6. Đánh dấu các điểm thực nghiệm lên hệ trục tọa độ và vẽ đường thẳng đi gần nhất các điểm thực nghiệm (tham khảo Hình 26.3)

7. Kéo dài đường đồ thị cắt trục tung tại U0 (tham khảo Hình 26.3).

8. Xác định suất điện động E của pin là giá trị U0.

9. Chọn hai điểm M, N trên đồ thị xác định các giá trị U, I tương ứng và xác định điện trở trong theo công thức:

$r=\frac{U_M-U_N}{I_N-I_M}$

10. Ước lượng sai số bằng đồ thị.

Các em có thể tham khảo số liệu minh họa dưới đây và làm tương tự với kết quả đo oin mới.

Trong thí nghiệm ta chọn R0 khoảng 20Ω để cường độ dòng điện qua pin không quá 100 mA.

Bảng 26.1. Kết quả đo với pin cũ

Kéo dài đồ thị ta thu được:

+ I = 0 $\Rightarrow$ U0 = E = 1,46 (V)

+ $r=\frac{U_M-U{}_N}{I_N-I_M}=\frac{\mathrm{1,37}-\mathrm{1,31}}{\mathrm{0,15}-\mathrm{0,09}}=1\left(\Omega \right)$

Ta có thể ước lượng sai số theo đồ thị: ΔE = 0,05V; Δr = 0,1Ω

1. Dạng đồ thị thu được là một đường thẳng, U và I tỉ lệ thuận với nhau.

2.

Mắc mạch điện như hình vẽ:

Ta có: UMN = E – I.r

Thay đổi các giá trị điện trở của biến trở R đề tìm giá trị của U và I. Sau đó tiến hành các bước giống phương án thứ nhất để tìm E và r.

Đóng mạch điện trong thời gian dài sẽ làm tiêu hao năng lượng nguồn điện vì nguồn điện có điện trở trong.