Giải chi tiết Vật lí 11 kết nối mới bài 26: Thực hành: Đo công suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa
Giải bài 26: Thực hành: Đo công suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa sách Vật lí 11 kết nối tri thức. Phần đáp án chuẩn, hướng dẫn giải chi tiết cho từng bài tập có trong chương trình học của sách giáo khoa. Hi vọng, các em học sinh hiểu và nắm vững kiến thức bài học.
MỞ ĐẦU
Câu hỏi: Pin điện hoá khi sử dụng sau một thời gian thì suất điện động và điện trở trong giảm và đến một mức nào đó sẽ cần thay pin mới. Làm thế nào đo được suất điện động và điện trở trong của pin điện hoá bằng dụng cụ thí nghiệm?
Hướng dẫn trả lời:
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).
I. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
II. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM
Hoạt động
Hãy trả lời các câu hỏi sau:
a) Có thể sử dụng đồng hồ đo điện đa năng để đo trực tiếp suất điện động của nguồn điện và điện trở trong của nguồn không? Tại sao?
b) Để xác định suất điện động và điện trở trong của pin cần đo các đại lượng nào?
c) Thiết kế phương án thí nghiệm để đo suất điện động và điện trở trong của pin điện hoá.
Hướng dẫn trả lời:
a) Có thể sử dụng đồng hồ đo điện đa năng để đo trực tiếp suất điện động của nguồn điện vì giá trị suất điện động của nguồn điện bằng hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện khi mạch điện hở.
Không thể sử dụng đồng hồ đo điện đa năng để đo trực tiếp điện trở trong của nguồn vì đồng hồ đo điện đa năng sử dụng một nguồn điện cho dòng điện qua mạch và đo dòng điện để xác định điện trở.
b) Để xác định suất điện động và điện trở trong của pin cần:
Dựa trên công thức $I = \frac{E}{r+R}$, bố trí mạch điện đo $I$ và $E$, từ đó xác định r
c) Thiết kế thí nghiệm do U, I, vẽ đồ thị, xác định Uo khi I = 0, giá trị $E=U_{o}$ Chọn 2 điểm M, N trên đồ thị, xác định r theo hướng dẫn của SGK.
III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
IV. KẾT QUẢ
Hoạt động:
Nhận xét và đánh giá kết quả thí nghiệm
1. Nhận xét về dạng đồ thị và mối quan hệ U và I đối với pin cũ và pin mới.
2. Em có thể đề xuất một phương án thí nghiệm khác để có thể đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện.
Hướng dẫn trả lời:
1. Ví dụ xử lí kết quả thí nghiệm:
Kết quả đo với pin cũ:
| Số thứ tự | $R(\Omega)$ | $U (V)$ | $I (A)$ |
| 1 | 100 | 1,25 | 0,01 |
| 2 | 90 | 1,14 | 0,04 |
| 3 | 80 | 0,95 | 0,05 |
| 4 | 70 | 0,81 | 0,07 |
| 5 | 60 | 0,66 | 0,93 |
Đồ thị quan hệ U và $I$ với pin cũ:
Dạng đồ thị của $U=f(I)$ là một đường thẳng. 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 tính được $E=1,31 V$
Chọn hai điểm P và Q trên đồ thị, xác định UP, UQ, IQ, IP, từ đó tính được:
$r=\frac{U_{P}-U_{Q}}{I_{Q}-I_{P}}=0,3 \Omega$
Kết quả đo với pin mới:
| Số thứ tự | $R(\Omega)$ | $U (V)$ | $I (A)$ |
| 1 | 100 | 1,42 | 0,05 |
| 2 | 90 | 1,37 | 0,09 |
| 3 | 80 | 1,31 | 0,15 |
| 4 | 70 | 1,19 | 0,25 |
| 5 | 60 | 1,05 | 0,41 |
Đồ thị quan hệ U và $I$ với pin mới:
Dạng đồ thị của $U=f(I)$ là một đường thẳng. 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 tính được $E=1,46 V$
Chọn hai điểm P và Q trên đồ thị, xác định UP, UQ, IQ, IP, từ đó tính được:
$r=\frac{U_{P}-U_{Q}}{I_{Q}-I_{P}}=0,1 \Omega$
2. Phương án thí nghiệm khác đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện có thể mắc mạch điện như hình
Do hai giá trị U và I với các giá trị biến trở khác nhau. Lập hệ phương trình: $U_{1} = E -I_{1}r$ và $U_{2} = E -I_{2}r$
Giải hệ phương trình, xác định được suất điện động và điện trở trong của pin điện hoá.