Tiêu đề CHỦ ĐỀ 25 - THỰC HÀNH ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG - HS.docx ✅

BÀI 26: THỰC HÀNH ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG VÀ ĐIỆN TRỞ TRONG CỦA PIN ĐIỆN HÓA I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT Xét một mạch điện gồm một nguồn điện có suất điện động ξ và điện trở trong r mắc nối tiếp với mạch ngoài bao gồm biến trở R x mắc nối tiếp với một điện trở R có giá trị xác định như hình 1. Khi đóng khóa K, trong mạch xuất hiện dòng điện có cường độ là I và được xác định bằng công thức: Từ công thức trên, ta có thể vẽ được đồ thị mô tả mối quan hệ giữa I và U như hình 2. Tại vị trí cường độ dòng điện , từ đây ta có thể kết luận : . Ta lựa chọn hai thời điểm có cường độ dòng điện I 1 và I 2 , ta thu được: ; ; Từ (1) và (2), ta suy ra được: Thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa. Mục đích thí nghiệm: Đo suất điện động và điện trở trong của pin chưa qua sử dụng và pin đã qua sử dụng. Dụng cụ thí nghiệm: - Hai pin điện hóa (một pin chưa qua sử dụng, một pin đã qua sử dụng) (1). - Một biến trở 100 Ω (2). - Một điện trở đã biết giá trị (3). - Hai đồng hồ điện đa năng hiện số (4). - Khóa K (5). - Bảng lắp mạch điện (6) và dây nối (7). Tiến hành thí nghiệm: Thực hiện thí nghiệm với pin cũ: Bước 1: Bố trí thí nghiệm theo sơ đồ hình 1. Kiểm tra mạch điện (chú ý chọn thang đo thích hợp cho Ampere kế và Volt kế). Bước 2: Điều chỉnh biến trở đến giá trị R x = 100 Ω. Bước 3: Đóng khóa K, bật đồng hồ đo hiệu điện thế và cường độ dòng điện. Bước 4: Ghi giá trị hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I trên đồng hồ vào Bảng 1. Ngắt khóa K. Bước 5: Lặp lại 4 lần các bước 2, 3, 4 với giá trị R x giảm dần. Bước 6: Đánh dấu các điểm thực nghiệm lên hệ trục tọa độ (U – I) và vẽ đường thẳng đi gần nhất các điểm thực nghiệm. Bước 7: Kéo dài đường độ thị cắt trục tung tại U 0 . Bước 8: Xác định suất điện động ξ của pin chính bằng giá trị U 0 . Bước 9: Chọn hai điểm A và B bất kì trên đồ thị với các giá trị U, I tương ứng và xác định điện trở trong bằng công thức: Bước 10: Ước lượng sai số bằng đồ thị.
Thực hiện thí nghiệm với pin mới: Bước 1: Thay nguồn điện bằng pin mới. Bước 2: Lặp lại các bước thí nghiệm tương tự thí nghiệm với pin cũ. Báo cáo kết quả thí nghiệm: STT Pin cũ Pin mới R = 10 Ω R = 10 Ω R x (Ω) U (V) I (mA) R x (Ω) U (V) I (mA) 1 2 3 4 5 … … … … … … … Bảng 1. Bảng số liệu đo hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong mạch. Xử lý kết quả: Đối với pin cũ:  Đối với pin mới: Sai số trong thí nghiệm: Một số nguyên nhân gây ra sai số trong thí nghiệm: - Các chui cắm, khóa K bị lỏng. - Lựa chọn thang đo không phù hợp trên đồng hồ đa năng. - Thao tác khi thực hiện thí nghiệm chưa đúng. - Đọc và ghi giá trị chưa đúng. - Trong các thiết bị (dây dẫn, đồng hồ đa năng,..) có điện trở. Cách khắc phục: - Thay đổi chui cắm, khóa K hoặc bảng lắp mạch điện khác. - Điều chỉnh thang đo trên đồng hồ đa năng cho phù hợp. - Thực hiện các thao tác thí nghiệm đúng cách.
II. BÀI TẬP VÍ DỤ Thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa. Thực hiện thí nghiệm và thu được bảng số liệu sau: STT Pin cũ Pin mới R x (Ω) U (V) I (mA) R x (Ω) U (V) I (mA) 1 100 1,42 50 100 1,44 52 2 90 1,34 95 90 1,38 93 3 80 1,32 152 80 1,33 151 4 70 1,14 240 70 1,21 233 5 60 1,03 429 60 1,01 425 Dựa vào bảng số liệu thu được. Hãy thực hiện những yêu cầu sau: a) Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ giữa I và U. b) Xác định suất điện động ξ và điện trở trong r. c) Đề xuất phương án thí nghiệm khác. Hướng dẫn giải: a) Đồ thị 1. Mối quan hệ giữa hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I của pin cũ.
Đồ thị 2. Mối quan hệ giữa hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I của pin mới. b) + Đối với pin cũ - Kéo dài đồ thị ta thu được: ; - Chọn 2 điểm A (125; 1,25) và B (400; 0,9): + Đối với pin mới: ; - Chọn 2 điểm A (225; 1,25) và B (325; 1,15): c) - Dụng cụ thí nghiệm và bố trí thí nghiệm: - Hai pin điện hóa (một pin chưa qua sử dụng, một pin đã qua sử dụng). - Một biến trở 100 Ω . - Hai đồng hồ đa năng hiện số. - Khóa K. - Bảng lắp mạch điện và dây nối. - Các bước tiến hành: + Bố trí thí nghiệm như hình, kiểm tra mạch điện (chú ý chọn thang đo thích hợp cho Ampere kế và Volt kế). + Điều chỉnh biến trở tới hai vị trí bất kì, đọc các chỉ số tương ứng của Ampere kế và Volt kế. Lặp lại thí nghiệm ít nhất 3 lần. + Thực hiện tương tự khi thay đổi nguồn thành pin mới. Lần đo U 1 I 1 U 2 I 2 (V) (Ω) 1 2 3 =