Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa Vật Lí 11 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 11 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí.

Mời các bạn đón xem: 

Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa (Lý thuyết + 6 bài tập có lời giải)

I. Lý thuyết Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa

I. Mục đích:

   + 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).

II. Dụng cụ thí nghiệm:

1. Pin điện hoá.

2. Biến trở núm xoay R.

3. Đồng hồ đo điện đa năng hiện số.

5. Điện trở bảo vệ R0.

6. Bộ dây dẫn nối mạch có hai đầu phích cắm

7. Khoá đóng – ngát điện K.

III. Cơ sở lý thuyết:

Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện:

U = E − I (R₀ + r )

Mặt khác: U = I (R + R_A)

Suy ra: 

Với R_A, 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 R₀ khoảng 20Ω để cường độ dòng điện qua pin không quá 100 mA

Ta đo R_A 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 → R_A. Tiến hành đo R₀ tương tự.

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

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 = E – I.(R₀ + r)

b. Ta xác định U₀ và I_m là các điểm mà tại đó đường kéo dài của đồ thị U = f (I) cắt trục tung và trục hoành:

Phương án 2:

a. Từ

Đặt:

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 x_m và y₀ là các điểm mà đồ thị trên cắt trục hoành và trục tung.

II. Bài tập Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa

Bài 1 (trang 70 SGK Vật Lý 11): Vẽ mạch điện và mô tả phương pháp xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa theo phương án thứ nhất trong thí nghiệm này.

Lời giải:

Vẽ mạch điện:

Thực hiện đo các giá trị U và I tương ứng khi thay đổi R. Vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ đó, tức U = f(I). Áp dụng phương pháp xử lí kết quả đo được bằng đồ thị, ta vẽ được đường biểu diễn. Ở đây dự đoán là một đường thẳng có dạng y = ax + b. Đường thẳng này sẽ cắt trục tung tại U₀ và cắt trục hoành tại I_m. Xác định giá trị của U₀ và I_m trên các trục. Đồ thị vẽ được có dạng như hình sau:

Theo phương trình đồ thị, dựa vào công thức của định luật ôm cho toàn mạch

ta có: U = E – I.(R₀ + r)

Khi I = 0 ⇒ U₀ = E

Khi 

Từ đó ta tính được E và 

Bài 2 (trang 70 SGK Vật Lý 11): Vẽ mạch điện và mô tả phương pháp xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa theo phương án thứ hai trong thí nghiệm này.

Lời giải:

a. Từ

Đặt:

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 x_m và y₀ là các điểm mà đồ thị trên cắt trục hoành và trục tung.

Bài 3 (trang 70 SGK Vật Lý 11): Muốn sử dụng đồng hồ đo điện đa năng hiện số làm chức năng miliampe kế hoặc vôn kế một chiều, ta phải làm như thế nào?

Nếu những điểm cần chú ý thực hiện khi sử dụng đồng hồ này.

Lời giải:

∗ Cách sử dụng đồng hồ đo điện đa năng hiện số:

– Vặn núm xoay của đồng hồ đa năng đến vị trí tương ứng với chức năng và thang đo cần chọn.

– Nối các cực của đồng hồ vào mạch rồi gạt núm bật – tắt (ON – OFF) sang vị trí "ON" để các chữ số hiển thị trên màn hình của nó.

∗ Những điều cần lưu ý:

– Nếu chưa biết rõ giá trị giới hạn của đại lượng cần đo, phải chọn thang đo có giá trị lớn nhất phù hợp với chức năng đã chọn.

– Không đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế vượt quá giới hạn thang đo đã chọn.

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

– Không dùng nhầm thang đo cường độ dòng điện để đo hiệu điện thế và ngược lại.

– Khi sử dụng xong các phép đo phải gạt nút bật – tắt về vị trí “OFF”.

– Phải thay pin 9V cho đồng hồ khi pin yếu.

– Phải tháo pin ra khỏi đồng hồ khi không sử dụng trong thời gian dài.

Bài 4 (trang 70 SGK Vật Lý 11): Tại sao có thể mắc nối tiếp vôn kế với pin điện hóa thành mạch kín để đo hiệu điện thế U giữa hai cực của pin, nhưng không được mắc nối tiếp miliampe kế với pin này thành mạch kín để đo cường độ dòng điện chạy qua pin ?

Lời giải:

   + Vôn kế có điện trở rất lớn nên dòng điện qua vôn kế rất nhỏ không ảnh hưởng đến số đo.

   + Miliampe kế có điện trở rất nhỏ nên dòng điện qua miliampe kế rất lớn sẽ ảnh hưởng nhiều đến dòng điện cần đo lẩm cho kết quả thí nghiệm không chính xác.

Bài 5 (trang 70 SGK Vật Lý 11): Tại sao cần phải mắc thêm điện trở bảo vệ R_o nối tiếp với pin điện hóa trong mạch điện ?

Lời giải:

Mắc thêm điện trở bảo vệ R₀ nối tiếp với pin điện hóa trong mạch điện để cho dòng điện chạy qua pin điện hóa có cường độ đủ nhỏ sao cho chất oxi hóa có thời gian khử kịp sự phân cực của pin. Khi đó giá trị điện trở trong r hầu như không thay đổi.

Bài 6 (trang 70 SGK Vật Lý 11): Với các dụng cụ thí nghiệm đã cho trong bài này, ta có thể tiến hành thí nghiệm theo những phương án nào khác nữa?

Lời giải:

Mắc mạch điện như hình vẽ bên:

Ta có: U_MN = 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.