Hướng dẫn thí nghiệm vật lý đại cương 2

pdf

21

2 MB

8

258

4.9 (
11 lượt)

212 MB

Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu

Đang xem trước 10 trên tổng 21 trang, để tải xuống xem khá đầy đủ hãy nhấn vào bên trên

Chủ đề tương quan

Tài liệu tương tự

Nội dung

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 1
1. Tên bài: Đo điện trở bằng mạch cầu Wheatston – Đo suất điện động bằng mạch xung đối
2. Nhận xét:
– Đây là chắc là một trong hai bài khó nhất trong đợt này vì các bạn thường gặp khó khăn trong
việc lắp mạch. Ngoài ra hệ thống trang thiết bị đôi khi bị trục trặc như dây đứt ngầm, hỏng điện
kế,… khiến cho bài đã khó lại càng khó hơn.
– Tuy nhiên, nếu bạn đã thành thạo và lắp đúng mạch thì việc đo đạc lấy số liệu sẽ rất nhanh
(trung bình 20s/ số liệu  chưa đầy 2 phút là xong)
3. Giải quyết:
3.1. Những đại lượng cần biết:
 Cấp chính xác của hộp điện trở mẫu: 0.2% (cái này vô cùng quan trọng đấy, nếu các bạn
không ghi vào thì về sau không thể tính được sai số của phép đo  100% bị trả lại bài rồi)
 Độ dài của cầu dây: L = 500 mm
 Sai số của thước đo: 1 mm
 Số lượng dây: mạch cầu (7 dây  mắc mà trên hoặc dưới 7 dây thì có nghĩa là mắc sai hoặc
mắc thừa những dây không cần thiết), mạch xung đối (5 dây)
3.2. Quá trình đo cần chú ý:
a. Đối với mạch cầu:
 Phải quan sát thật kĩ sơ đồ (hình 4).
 Chú ý các thông số thiết lập ban đầu:
o R để ở khoảng 800 – 900 ôm  các bạn có biết vì sao phải để giá trị này không? 
vì điện trở Rx thường ở khoảng này nên đặt như vậy để tránh trường hợp cầu mất cân
bằng dẫn tới dòng qua điện kế G vượt ngưỡng.
o Nguồn phải vặn về vị trí 0V (vặn ngược theo chiều kim đồng hồ)
 Sau đó lắp mạch theo các bước sau:
o B1: Lắp ngay điện trở Rx và Ro vào mạch
o B2: Lắp dây theo thứ tự sau: + nguồn  + A; -A  X; B  – G  B’; con chạy 
+G  mời thầy cô giáo kiểm tra và tận hưởng thành quả của mình :).
 Điều chỉnh dòng trong mạch là I = 50 mA và tiến hành đo (khi điều chỉnh dòng các bạn sẽ
thấy kim điện kế G sẽ lệch khỏi vị trí cân bằng một chút  điều chỉnh Ro để kim về vị trí 0.
 Chú ý khi đo phải để điện kế G ở vị trí “THÔ” và điều chỉnh Ro sao cho kim về vị trí 0 rồi
chỉnh sang vị trí “TINH” và tinh chỉnh Ro để kim đến vị trí 0 (các bạn phải nhớ điều chỉnh
các thang 0.1x trên điện trở Ro nữa  mục đích là để lấy sai số thôi  cho kết quả nó chân
thực đỡ bị nghi ngờ là fake số liệu)
 Cuối cùng là bước vô vô cùng quan trọng: tháo mạch và sang bài sau :).
b. Đối với mạch xung đối
 Mạch bài này thì quá dễ nên chắc cũng không cần phải hướng dẫn các bạn
 Ở bài này chỉ chú ý một vài chỗ:

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

o Nếu bạn để dòng 75 mA khi đo nguồn chuẩn Eo (cái nguồn nằm ngay trên máy đó,
nhiều bạn còn chả biết nguồn chuẩn ở đâu  pó tay) điều chỉnh con chạy mà đến tận
giá trị 350 – 500 cm kim điện kế G mới về 0 thì tốt nhất là bạn nên tăng tối đa dòng
trong mạch để giảm giá trị L1’ này
o Nên nhớ trong cả hai lần đo phải để dòng trong mạch cùng một giá trị  nếu khác
dòng thì kết quả 100% sai (rất nhiều bạn đo khác dòng mà vẫn ra đáp số chuẩn 
100% là chép kết quả  nếu bị phát hiện thì ….T.T).
o Đo xong thì phải tính thử kết quả: thông thường thì suất điện động của pin chỉ khoảng
từ 1.5V đến hơn 1.7V một chút (thế mà tôi hỏi một bạn là suất điện động của pin
trong bài là bao nhiêu thì bạn đó trả lời rất tự tin khoảng vài chục V thầy ạ  không
đỡ nổi)
4. Xử lý số liệu:
 Sinh viên thường có câu:”Lấy được số liệu đã khó, xử lý số liệu còn khó hơn”, nhưng ở bài
này vấn đề xử lý số liệu thì rất đơn giản chỉ cần các bạn nắm vững quy tắc tính sai số, và viết
kết quả cho chuẩn là OK.
 Nhưng nói thì dễ hơn làm, có rất nhiều bạn tôi hướng dẫn từ tuần đầu (trả bài liên tục) mà
vẫn không sửa được lỗi đó  chắc là lười không bao giờ thèm đọc quy tắc sai số hoặc cũng
có thể đọc không hiểu và chép bài của người khác (thông thường các bạn hay chép phần xử
lý số liệu của nhau nên nhiều khi hi sinh đồng loạt )  vì thế tốt nhất là các bạn hãy nghiên
cứu lại quy tắc sai số và viết kết quả mà tôi đã trình bày trên blog.
KẾT THÚC BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1 – CHÚC MỌI NGƯỜI HOÀN THÀNH TỐT BÀI NÀY

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

Hình 1: Sơ đồ mạch cầu

Hình 2. Sơ đồ mạch xung đối

V2011

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2012

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 2
1. Tên bài: Xác định điện trở và điện dung bằng mạch dao động tích phóng dùng đèn Neon
2. Nhận xét:
– Đây là bài thí nghiệm khá đơn giản trong việc đo đạc lấy số liệu (tất nhiên là trừ trường hợp
thiết bị có vấn đề)
– Xử lý số liệu thì lại khá là khó nếu các bạn không nắm vững quy tắc sai số, theo kinh nghiệm
của tôi thì bài này phần lớn các bạn sẽ bị trả lại vì lỗi sai số.
3. Giải quyết:
3.1. Những đại lượng cần biết:
 Hiệu điện thế ở đầu vào mạch điện Un: thường để giá trị từ 90 V đến 100 V (chú ý là nếu Un
đo càng cao thì đo càng nhanh  lời khuyên là các bạn nên để khoảng tầm 96 V hoặc 98 V.
Ngoài ra thì không có trường hợp Un là số lẻ, rất nhiều bạn thấy kim nằm ở giữa hai vạch thì
điền luôn giá trị lẻ  sai  khi kim nằm ở giữa thì các bạn có thể làm tròn lên hoặc làm tròn
xuống).
 Vôn kế V: Um = 100 V  đây chính là giá trị max của thang đo Vonke (có khá nhiều bạn ghi
là 110 V  sai), cấp chính xác của vôn kế là 1.5 % (hãy nhìn vào góc dưới của đồng hồ các
bạn sẽ thấy con số này)
 Cấp chính xác của máy MC-963A là 0.01 (s)
 Điện trở mẫu: 1 MΩ, cấp chính xác 0.5%
 Điện dung mẫu: thông thường là 1 μF chứ không phải là 2.2 μF ghi trên máy (thế mà cũng
có rất nhiều bạn viết một cách hồn nhiên 1 MF  con số không tưởng), cấp chính xác thì
tùy từng điện dung của từng phòng nên tốt nhất để yên tâm thì các bạn nên hỏi trực
tiếp các thầy giáo hướng dẫn.  cái này rất có lợi vì sau này có sai sót thì còn có người để
đổ tội ^_^.
 Số lượng dây: bài này số dây cần thiết chỉ là 2 dây  thế nhưng nhiều bạn cứ thấy nhiều dây
xung quanh bài thí nghiệm lại nghĩ là phải cần từng đấy dây nên chỗ nào mắc được là mắc
cho bằng hết dây  đấu sai hoặc thừa dây không cần thiết.
3.2. Quá trình đo cần chú ý:
a. Đối với phần xác định hiệu điện thế đèn Neon
 Tuyệt đối không lắp trực tiếp nguồn vào đèn mà không có điện trở bảo vệ  cháy đèn ngay
(mà theo điều lệ phòng thí nghiệm, gây hỏng hóc thiết bị thì hậu quả bi đát thế nào chắc các
bạn hiểu hết rồi ). Vì vậy, khi lắp xong mạch thì tốt nhất là không bật nguồn và mời các
thầy ra kiểm tra trước cho lành  chẳng may cháy đèn thì còn có người đỡ cho.
 Bài này sẽ sử dụng điện trở 100K chứ không phải điện trở Ro  cái này rất nhiều bạn nhầm
 Một số điểm đã được nối ngầm với nhau là: 3 điểm ở dưới, 3 điểm ở trên (tính từ bên phải
sang).
 Chú ý tiếp theo là khi đọc kết quả US : khi các bạn tăng dần U đến giá trị nào đó thì đèn sẽ
sáng  khi đó kim của vôn kế sẽ giật ngược trở lại một chút  các bạn phải nhớ US là giá trị
ngay lúc nó giật trở về.

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2012

 Giá trị US và giá trị UT thường chênh lệch nhau khoảng từ 10 V đến 16 V
b. Xác định điện trở và điện dung bằng mạch dao động tích phóng.
 Phần này nhiệm vụ của các bạn chỉ là ngồi bấm nút và “air blade” trong lúc máy đo thời
gian chạy.
 Trường hợp đèn nhấp nháy mà đồng hồ thời gian không chạy (trường hợp này khá phổ biến)
các bạn hãy chủ động điều chỉnh cảm biến sao cho nó hứng được ánh sáng của đèn nhấp
nháy  nói chung là cũng đòi hỏi một chút khéo tay và kiên nhẫn  nếu khéo tay và kiên
nhẫn rồi mà vẫn không chạy thì sử dụng giải pháp tối ưu là “em thưa thầy đồng hồ đo
không chạy.”
 Chú ý là trong cả ba trường hợp RoCo, RxCo, RoCx các bạn phải để cùng một hiệu điện thế Un
 chỉ cần thay đổi Un là kết quả sẽ sai ngay.
 Thông thường là to < tx < tx’, tất nhiên có phòng thì tx’ > tx do sử dụng điện dung khác nhau.
4. Xử lý số liệu:
 Phần xử lý số liệu của bài này super dài dòng và hoa mắt  rất dễ sai sót  tốt nhất khi xử
lý sai số hãy lẩm nhẩm khẩu quyết “tương đối, tuyệt đối không quá 2 chữ số có nghĩa” 
chỗ nào mà có Δ, δ là không được quá 2 chữ số có nghĩa.
 Để xử lý được chuẩn xác các bạn nên tham khảo bài báo cáo mẫu.
KẾT THÚC BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2 – CHÚC MỌI NGƯỜI HOÀN THÀNH TỐT BÀI NÀY

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2012

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 3
1. Tên bài: Khảo sát mạch cộng hưởng RLC bằng dao động ký điện từ
2. Nhận xét:
– Có lẽ đây là bài mắc mạch khó thứ 2 đối với các bạn (với tôi thì bài này mắc mạch quá đơn
giản).
– Xử lý số liệu cũng khá dễ và nhanh không quá khó như bài 2.
3. Giải quyết:
3.1. Những đại lượng cần biết:
 Cấp chính xác của hộp điện trở mẫu: 0.2%
 Các thang đo của máy phát tín hiệu: 1K, 10K, 100K  cái này các bạn phải chú ý để tránh
đọc sai. Giả sử bạn để thang 100K thì có nghĩa là tín hiệu của bạn có thể lên được giá trị
100K chứ không phải lấy tín hiệu hiển thị nhân với 100K  Để đọc số liệu chuẩn thì các bạn
phải quan sát số liệu chính và đèn đơn vị. Giả sử trên máy phát tín hiệu hiển thị 12.34 và đèn
k bật sáng thì có nghĩa là tần số 12.34 kHz, nếu đèn Hz sáng (các đèn còn lại tắt) thì có nghĩa
là tần số chỉ là 12.34 Hz.
 Số lượng dây: 3 dây
 Chú ý phân biệt đầu tín hiệu dương và tín hiệu âm của mỗi kênh trên dao động kí điện tử và
khi đấu mạch thì luôn nhớ quy tắc sau:
o Đừng bao giờ hai chân +, và – cắm cùng một chỗ  lỗi vô cùng sơ đẳng thế nhưng
cũng có nhiều bạn đấu như vậy  may mà tín hiệu nhỏ chứ nếu ra thực tế các bạn
đấu dây như thế thì sẽ bị chập điện ngay.
o Khi lấy tín hiệu trên R, C, L thì luôn nhớ chân + luôn nằm ở bên phía tay trái của các
bạn (tức là gần chân nguồn tín hiệu)
o Phân biệt được chân + và chân -: chân + thường là màu đỏ, chân – có thể là màu đen
hoặc màu xanh, trắng.
o Thang đo trên hai kênh phải như nhau.

Hình 1: Đầu lấy tín hiệu của dao động ký điện tử

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2012

3.2. Quá trình đo cần chú ý:
a. Đo điện trở
 Các bạn có thể mắc theo sơ đồ trong sách hướng dẫn hoặc mắc theo cách sau:
o Bước 1: đấu nối tiếp Rx và R0 với nhau
o Bước 2: Kênh X lấy tín hiệu trên R0
o Bước 3: Kênh Y lấy tín hiệu trên Rx (chú ý là chỉ cần đầu + cắm vào, không nhất
thiết phải cắm đầu -)
o Bước 4: Mời thầy giáo kiểm tra và tiến hành đo đạc thôi.
 Các bạn điều chỉnh Ro khi nào trên dao động kí có một đường tạo với trục ngang 1 góc 45 0
thì ghi giá trị đó lại (đấy chính là giá trị điện trở Rx)  sau đó tăng tần số và đo tiếp
 Chú ý là điện trở gần như không đổi theo tần số (vì R có phụ thuộc vào tần số đâu)  vậy mà
có những bạn thấy điện trở không đổi thì lại thắc mắc với tôi là không hiểu tại sao điện trở
không thay đổi thầy ạ  pó cái tay là pó cái chân.
b. Đo dung kháng
 Mạch đo dung kháng rất đơn giản, các bạn chỉ việc thay Rx thành Cx là xong  khi đó tín
hiệu trên dao động kí sẽ có dạng là elip  các bạn chỉ việc điều chỉnh R0 sao cho thành
đường tròn là xong  giá trị R0 chính là giá trị ZC.
 Tần số khảo sát sẽ là 1000 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz, nếu các bạn không tăng lên được 3000 Hz
thì hãy chọn thang đo lớn hơn ở trên máy phát tín hiệu là ok
c. Đo cảm kháng
 Cũng tương tự như trên, chỉ khác là tín hiệu thu được trên dao động kí không phải là một elip
đẹp mà là một elip hơi méo mó một chút  các bạn chỉnh R0 sao cho hình thu được gần tròn
là ok (đừng hi vọng nó sẽ tròn xoe như bài dung kháng)  giá trị R0 khi đó chính là giá trị ZL
d. Khảo sát cộng hưởng
 Chú ý sau khi xác định xong ZL và ZC để dự đoán tần số cộng hưởng các bạn nên áp dụng
công thức theo lý thuyết để xác định sơ bộ giá trị cộng hưởng  giá trị khảo sát sẽ thay đổi
xung quanh giá trị đó.
 Mạch cộng hưởng sẽ được mắc theo hình vẽ và clip minh họa:

Hình 2. Mạch đo điện trở – Tín hiệu thu được trên dao động kí

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2012

Hình 3. Sơ đồ mắc mạch cộng hưởng nối tiếp
4. Xử lý số liệu:
 Các bạn cần phải viết đầy đủ công thức tính sai số dụng cụ của điện trở mẫu (đây chính là lý
do mà phải ghi bổ sung thêm giá trị cấp chính xác của hộp điện trở mẫu).
 Để xử lý được chuẩn xác các bạn nên tham khảo bài báo cáo mẫu.
KẾT THÚC BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3 – CHÚC MỌI NGƯỜI HOÀN THÀNH TỐT BÀI NÀY

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2012

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 4
1. Tên bài: Khảo sát và đo cảm ứng từ dọc theo chiều dài của một ống dây thẳng dài
2. Nhận xét:
– Đây là một bài khá dễ khi lấy số liệu nhưng lại khó khăn trong việc xử lý số liệu thu được.
– Một số công thức trong sách hướng dẫn có sai sót nên nếu các bạn tính theo công thức đó thì
đến mùa quít cũng không thu được kết quả chính xác.
3. Giải quyết:
3.1. Những đại lượng cần biết:
 Thang đo I: 10 A, sai số dụng cụ 0.01 A (cái này cực kì quan trọng nếu quên thì chắc chắn hi
sinh vì nó dùng để vẽ ô sai số)
 Thang đo B0: 19.99 mT, sai số dụng cụ 0.01 mT (quan trọng như cái trên)
 Cường độ dòng điện I: cái này phụ thuộc vào từng thầy nhìn chung sẽ nhận các giá trị sau:
0.2; 0.3; 0.4; 0.5 (trong đó 0.4A thường được chọn nhiều nhất). Các em phải chú ý tới những
giá trị I này vì nó cho ta biết được giá trị Bo lý thuyết (mà đã biết giá trị lý thuyết thì giá trị
thực nghiệm kiểu gì chả chuẩn…^.^). Sau đây là giá trị lý thuyết của trường hợp trên (được
tính từ công thức (3) nhưng chú ý là sửa I thành I0, B thành B0 và n = 2500 vòng/m, nhớ là I0
bằng căn 2 I)
o 0.2 A -> B0(max) = 0.88 mT
o 0.3 A -> B0(max) = 1.32 mT
o 0.4 A -> B0(max) = 1.76 mT
o 0.5 A -> B0(max) = 2.20 mT
3.1. Quá trình đo cần chú ý:
 Mắc mạch phải nhớ mắc thêm biến trở nối tiếp vào mạch.
 Rất nhiều bạn thắc mắc nhiều câu rất “super banana” như em điều chỉnh mãi mà I không tăng
lên được 0.4A -> phải làm sao? -> tăng nguồn lên chứ còn làm gì. ^^.
 Mốc 0 cm: vạch 0 nằm ở mép ngoài cùng của ống
 Kết quả đo phải gần như không thay đổi khi ở xung quanh vị trí giữa ống dây
 Sau khi đo xong bảng 1 thì bảng 2 đo khác so với hướng dẫn bằng cách để con chạy ở vị trí x
= 15cm sau đó điều chỉnh I tăng dần từ 0.1A đến 0.8A với bước nhảy 0.1A -> đến đây lại

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2012

một câu hỏi “banana” không kém là tờ báo cáo chỉ có 5 ô mà thầy bắt em đo tận 8 lần -> chia
đôi từng ô ra là xong (tha hồ điền nhé).
 Sau khi kết thúc hai bảng các bạn điền giá trị Bo TN vào bảng 3, 4 (lấy từ bảng 1 điền vào,
đừng có mà đo lại) và điền giá trị I vào bảng 3 (đây là giá trị mà các bạn thiết lập để đo bảng
1), giá trị n = 2500 vòng/m, N2 = 100 vòng
 Xin chữ ký và come back home. ^^
4. Xử lý số liệu:
 Đây là vấn đề sinh viên đau đầu nhất vì không biết vì sao mình vẽ hình đẹp như thế mà vẫn
thấy các thầy gửi lại bài kèm theo lời nhắn nhủ “ô sai số đâu?”
 Khi nói đến “ô sai số” các em cần phải xác định kích thước “ô sai số” gồm hai cạnh. Chú ý
độ dài mỗi cạnh phải bằng 2 lần sai số của đại lượng.
 Vấn đề cuối cùng là vấn đề nhận xét -> cái này thì tùy khả năng “air blade” của các bạn thôi.
KẾT THÚC BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 4 – CHÚC MỌI NGƯỜI HOÀN THÀNH TỐT BÀI NÀY

Source: https://vh2.com.vn
Category : Khoa Học