Bài 26: Thực hành: Đo suất điện động và điện trở trong của pin điện hoá

1. Kiến thức trọng tâm

Mục đích của bài thực hành là đo suất điện động $\mathcal{E}$ và điện trở trong $r$ của một pin điện hoá bằng phương pháp gián tiếp, thông qua việc đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong mạch kín.

Cơ sở lí thuyết: xét mạch kín gồm pin có suất điện động $\mathcal{E}$, điện trở trong $r$ mắc nối tiếp với một biến trở có điện trở $R$. Cường độ dòng điện trong mạch là $I = \mathcal{E}/(R + r)$. Hiệu điện thế giữa hai cực của pin là:

$$U = IR = \mathcal{E} - Ir$$

Như vậy, $U$ phụ thuộc tuyến tính vào $I$ theo dạng $U = \mathcal{E} - rI$. Nếu đo được các cặp giá trị $(I, U)$ ứng với nhiều giá trị khác nhau của biến trở rồi vẽ đồ thị $U$ theo $I$, ta được một đường thẳng. Giao điểm của đường thẳng với trục tung cho suất điện động $\mathcal{E}$, còn độ lớn của hệ số góc của đường thẳng cho điện trở trong $r$.

Dụng cụ thí nghiệm gồm: một pin điện hoá, một biến trở, một ampe kế, một vôn kế, một công tắc và dây nối.

2. Ví dụ minh họa

Trong một thí nghiệm, học sinh thu được hai cặp số liệu: khi $I_1 = 0,2, \text{A}$ thì $U_1 = 1,4, \text{V}$; khi $I_2 = 0,6, \text{A}$ thì $U_2 = 1,0, \text{V}$. Xác định suất điện động và điện trở trong của pin.

Lời giải: Áp dụng $U = \mathcal{E} - Ir$ cho hai lần đo: $\mathcal{E} - 0,2r = 1,4$ và $\mathcal{E} - 0,6r = 1,0$. Trừ hai phương trình: $0,4r = 0,4$, suy ra $r = 1, \Omega$. Thay vào phương trình đầu: $\mathcal{E} = 1,4 + 0,2 \cdot 1 = 1,6, \text{V}$.

3. Ghi nhớ

• Cơ sở lí thuyết: $U = \mathcal{E} - Ir$; đồ thị $U$ theo $I$ là đường thẳng.
• Giao điểm với trục tung cho $\mathcal{E}$; độ lớn hệ số góc cho $r$.
• Ampe kế mắc nối tiếp, vôn kế mắc song song với hai cực của pin.
• Không để mạch đoản mạch; ngắt công tắc sau khi đo để bảo vệ pin.