Giải bài tập Vật lý 11 Bài 12: Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa
lúc đó: = Rn => Rn = 1,1 (Q) Rn Mà RN = R + X => X = RN - R = 1,1 — 0,1 = 1(Q) b) Công suất tiêu thụ trên điện trở X. 3P2 S’2 p = X.I2 = X. ——— = X. -—j (r + R + X)2 144X 1,44 + X2 + 2,4X (1) 1,44 X (r + RN)2 144X - (1,2 + X)2 144 + X + 2,4 Áp dụng bất đẳng thức Côsi: 1/1/1 ~ + x>2. ựl,44 =2,4 ■Ă. 1.44 + X > 2,4 pmaxkhi f^i + xi =2,4 \ /min lúc đó: ^ = X => X = 1,2 (Q) ■Ă. (1) 144 1,2 + 1,2 + 2,4 = 30 (W) §12. THựC HÀNH: XÁC ĐỊNH SUAT điện động VÀ ĐIỆN TRỞ TRONG CỦA MỘT PIN ĐIỆN HÓA A/ KIẾN THỨC cơ BẢN Dụng cụ thí nghiệm Pin điện hóa Biến trở núm xoay R Đồng hồ đo điện đa năng hiện sô (DT - 830B) Điện trở bảo vệ Ro Bộ dây dẫn nối mạch điện Hình 12.1 Các dụng cụ được mắc như hình 12.1. II. Mục đích thí nghiệm Áp dụng định luật ôm đô'i với đoạn mạch chứa nguồn điện: Umn =1^-1 (Ro +r) và định luật Ôm đối với toàn mạch 1= —ỉ— R + RA + Ro + r Để xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa. Sử dụng các đồng hồ đo điện đa năng hiện số để đo hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong các mạch điện. B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC Cị. Hãy nói rõ chức nàng hoạt động cua miliampe kế A, biến trở R, và điện trơ bảo vệ Ro C2. Tại sao khi mắc một vòn kế V có điện trở không lớn vào hai đầu đoạn mạch MN thì cường độ dòng điện I trong đoạn mạch lại tăng lên và hiệu điện thế u giừa hai đầu đoạn mạch này lại giảm nhỏ? C3. Tại sao không được phép dùng nhầm thang đo cường độ dòng điện của đồng hồ do điện đa năng hiện số đế’ đo hiệu điện thế trong mạch điện? < . Trong mạch điện (hình bên) nếu để biến trở R hớ mạch thì sô chỉ cua vôn kê V sẽ bằng bao nhiêu? Sô’ chỉ này có đúng bằng ] giá trị suất điện động E cúa pin điện hóa mắc trong 'mạch điện không? C5. Phải vè dường biếu diễn của đồ thị u = RI) như thế nào dể phù hợp với phép tính giá trị trung bình (thông kê) đô'i với các giá trị I và u ghi được trong bảng thực hành 12.1? Hướng dẫn giải Cp Trong mạch điện (hình 12.1), miliampe kế A để đo cường độ dòng điện I. Biến trở R: có điện trở thay đổi được, mỗi giá trị của R cho ta giá trị của u và I tương ứng, giúp cho phép đo đạt độ chính xác cao. Điện trở bảo vệ Ro được chọn có giá trị thích hợp để dòng điện qua pin điện hóa có cường độ đủ nhỏ, khi đó giá trị của điện trở trong r hầu như không thay đổi. c2. Khi mắc một vón kế V có điện trở không lớn vào hai đầu MN thì một phần dòng điện sẽ qua vôn kế. Cường độ dòng điện qua nguồn: I = r + Ro + Rmn -TTS TJ Rv(Ra+R) , . Vì Rmn = giảm nên I tăng lên. -tv ụ 4" -tv^ 4” -tv Lúc đó: Umn = <F- I (Ro +r) sẽ giảm. c3. Để đo cường độ dòng điện chính xác thì miliampe kế phải có điện trở rất nhỏ và mắc nốì tiếp với mạch điện. Để đo hiệu điện thế chính xác thì vôn kế phải có điện trở rất lớn và mắc song song với mạch điện. Vì thế không được phép dùng nhầm thang đo cường độ dòng điện để đo hiệu điện thế trong mạch. c4. Trong mạch điện hình 12.1, nếu để biến trở R hở mạch thì sô' chỉ của vôn kế V sẽ gần bằng suâ't điện độngỹcủa nguồn. Sô' chỉ này không đúng bằng giá trị suất điện động cT của pin điện hóa mắc trong mạch vì vẫn có một dòng điện rất nhỏ qua vôn kế. c5. Đường biểu diễn của đồ thị u = f(I) phải đi qua tất cả các hình chữ nhật sai sô', đồ thị không được gấp khúc, nếu có điểm nào làm cho đường biểu diễn bị gấp khúc thì phải bỏ đi và làm lại thí nghiệm xác định giá trị đó. c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬr SAU BÂI HỌC Vẽ mạch điện và mô tã phương pháp xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa theo phương án thứ nhâ't của thí nghiệm này. Vẽ mạch điện và mô tã phương pháp xác định suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa theo phương án thứ hai của thí nghiệm này. Muốn sứ dụng đồng hồ đo điện đa năng hiện số làm chức năng miliampe kế hoặc vôn kế một chiểu, ta phái làm như thế nào? Nêu những đặc điểm cần chú ý thực hiện khi sử dụng đồng hồ này. Tại sao có thế’ mắc nối tiếp vôn kế với pin điện hóa thành mạch kín đế’ đo hiệu điện thế u giữa hai cực của pin, nhưng không được mắc nô’i tiếp miliampe kế với pin này thành mạch kín đế’ đo cường độ dòng điện chạy qua pin? Tại sao ta phải mắc thêm điện trở bảo vệ Ro nô’i tiếp với pin điện hóa trong mạch điện? Với những dụng cụ thí nghiệm đã cho trong bài thực hành này, ta có thế’ tiến hành thí nghiệm trên theo những phương án nào khác nữa? Hướng dẫn giải SGK. SGK. SGK. Ta có thể mắc nối tiếp vôn kế với pin điện hóa thành mạch kín để đo hiệu điện thế giữa hai cực của pin, nhưng không được mắc nô'i tiếp miliampe kế với pin thành mạch kín để đo cường độ đòng điện chạy qua pin vì vôn kế có điện trở rất lớn, dòng điện qua vôn kế rất nhỏ không ảnh hưởng đến sô' đo, còn miliampe kế có điện trở rất nhỏ, sẽ ảnh hưởng nhiều đến dòng điện cần đo nên kết quả thí nghiệm không chính xác nữa. Mắc thêm điện trờ bảo vệ R,, để cho dòng điện chạy qua pin điện hóa có cường độ đủ nhỏ, sao cho chất oxi hóa có thế khứ kịp sự phân cực của pin. Khi đó giá trị điện trở trong r hầu như không bị thay đổi. Với các dụng cụ thí nghiệm đã cho, ta có thể mắc mạch điện như hình vẽ sau (hìnhl2.2) để đo if và r. Umn = <?— ri Thay đổi các giá trị điện trở của biến trở R để tìm giá trị của u và I. Sau đó tiến hành cáợ bước giông phương án thứ nhất để tìm <Fvà r. Hình 12.2