Báo Cáo Thí Nghiệm

(1)

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Trường: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Lớp: D13CQVT02-N Mã SV: N13DCVT Họ và tên:

A. KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ VẬT TRÊN ĐỆM KHÍ NGHIỆM ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Khảo sát chuyển động của hệ vật trên băng đệm khí để nghiệm lại ba định luật của Newton dựa trên sự bảo toàn trạng thái chuyển động của một vật chịu tác dụng của các lực cân bằng, mối quan hệ giữa lực tác dụng và gia tốc chuyển động và khối lượng của vật. Mối quan hệ giữa lực và phản lực xuất hiện khí hai vật tương tác bằng lực đàn hồi.

II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1. Nghiệm định luật bảo toàn động lượng đối với va chạm đàn hồi a. Bảng 1:

- Tổng khối lượng của xe trượt X1: M1= 176 (

- Tổng khối lượng của xe trượt X2: M2= 272.5 (

- Độ rộng của tấm chắn tia hồng ngoại: = 2 (

Lần đo Trước va chạm: v2 = 0 Sau va chạm (s) (m/s) K = M1v1 (kg.m/s) (s) (m/s) (s) (m/s) K = M1v1’ + M2v2’ (kg.m/s) 1 1.01 1.198 0.035 0.687 0.029 0.132 0.152 0.047 2 0.097 0.206 0.036 0.632 0.032 0.128 0.156 0.048 3 0.117 0.171 0.030 0.779 0.026 0.152 0.132 0.041

b. Tính độ lệch tỉ đối: của mỗi lần đo

Lần đo K = M_(kg.m/s)1v1 K = M_(kg.m/s)1v1’ + M2v2’

1 0.035 0.047 0.343

2 0.036 0.048 0.333

3 0.030 0.041 0.367

c. Kết luận: Trong va chạm đàn hồi, định luật bảo toàn động lượng được nghiệm với độ lệch tỉ đối 34.77 %

2. Nghiệm định luật bảo toàn động lượng đối với va chạm mềm

a. Bảng 2:

Độ rộng của tấm chắn tia hồng ngoại: = 2 (

Lần đo Trước va chạm: v2 = 0 Sau va chạm (s) (m/s) M1v1 (kg.m/s) (s) (m/s) (M1+ M2)v’ (kg.m/s) 1 0.100 0.19 0.034 0.252 0.079 0.035 2 0.141 0.142 0.025 0.348 0.075 0.033 3 0.129 0.155 0.027 0.300 0.067 0.029

(2)

b. Tính độ lệch tỉ đối: của mỗi lần đo

Lần đo K = M_(kg.m/s)1v1 K’=(M_(kg.m/s)1+ M2)v’

1 0.034 0.035 0.03

2 0.025 0.033 0.32

3 0.027 0.029 0.07

c. Kết luận: Trong va chạm đàn hồi, định luật bảo toàn động lượng được nghiệm với độ lệch tỉ đối 14%

B. KHẢO SÁT HỆ VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN – QUAY XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH CỦA BÁNH XE

VÀ LỰC MA SÁT Ổ TRỤC I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

1. Khảo sát chuyển động của hệ vật vừa tịnh tiến vừa quay, gồm một quả nặng chuyển động tịnh tiến liên kết với một bánh xe quay quanh trục cố định bằng một sợi dây

2. Xác định lực ma sát fms của ổ trục quay và mômen quán tính I của bánh xe trên cơ sở áp dụng định luật bảo toàn và biến đổi cơ năng đối với hệ

II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Bảng 1:

- Khối lượng quả nặng: m = 0.246 ± 0.001 (kg) - Độ chính xác của thước kẹp: (mm)

- Độ chính xác của máy đo thời gian MC-964: (s) - Độ chính xác của thước milimét T: (mm) - Độ cao của vị trí A: h1 = 20 ± 1 (mm) Lần đo D (mm) d (mm) t (s) t (s) h2 (mm) h2 (mm) 1 6.03 0.005 5.74 0.098 46 1.06 2 6.00 0.015 5.85 0.012 45 0.06 3 6.00 0.015 5.83 0.008 44.8 1.14 4 6.025 0.008 5.87 0.032 44.9 0.04 5 6.02 0.005 5.90 0.062 44 0.94 TB 6.025 0.008 5.838 0.0424 44.94 0.448

Chú ý: Sai số tuyệt đối của các đại lượng đo trực tiếp d, t, h2 được xác định bằng tổng sai số do dụng cụ và sai số trung bình của các lần đo:

d =( d)dc+ ̅̅̅̅= t =( t)dc+ ̅̅̅= h2 =( h2)dc+ ̅̅̅̅̅=

C. SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN

KHẢO SÁT MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU, XOAY CHIỀU I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

1. Làm quen và sử dụng đồng hồ đa năng hiện số (Digital Multimeter) để đo hiệu điện thế và cường độ dòng điện trong các mạch điện một chiều và xoay chiều hoặc đo điện trở của các vật dẫn.

(3)

2. Khảo sát sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại bằng cách vẽ đường đặc trưng Von-Ampe của bóng đèn dây tóc. Từ đó xác định nhiệt độ của dây tóc bóng đèn.

3. Khảo sát mạch điện RC và RL có dòng xoay chiều để kiểm chứng phương pháp giản đồ vectơ Fresnel, đồng thời dựa vào định luật Ohm đối với dòng xoay chiều để xác định tổng trở, cảm kháng và dung kháng của dòng điện. Từ đó xác định điện dung của tụ điện và hệ số tự cảm của cuộn dây dẫn.

Bảng 1: Đo đặc trưng Von Ampe của dây tóc bóng đèn Von kế V: Um = U = n = Ampe kế A: Im = I = n = tp = ( o C) Ôm kế Rm = R = n = Rp= ) U (V) I (A) U (V) I (A) U (V) I (A) U (V) I (A) 1 2 3 0.05 0.08 0.11 4 5 6 0.13 0.15 0.18 7 8 9 0.21 0.22 0.24 10 11 12 0.26 0.28

III. TRẢ LỜI CÂU HỎI: Câu 1:

-

Định luật Ohm: Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch đó và tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 I (A) U (V)

Đồ thị đặc trưng Von Ampe của dây tóc bóng

đèn

(4)

- Do hiệu ứng Jun-Lenxơ, lượng nhiệt tỏa ra trên điện trở R trong thời gian t bằng: Q = RI2 , vì vậy lượng nhiệt làm tăng nhiệt độ và do đó làm thay đổi điện trở của đoạn mạch. Mà dây tóc bóng đèn làm từ Vonfram nên điện trở R của nó thay đổi theo nhiệt độ t theo công thức:

Rt = R0(1+at+bt 2

).

Suy ra đặc tuyến Von-Ampe I=f(U) của bóng đèn dây tóc có dạng đường cong. Câu 2:

- Đoạn mạch chỉ chứa điện trở thuần R: Biên độ

I0=

U và I cùng pha, cùng tần số.

- Đoạn mạch chỉ chứa tụ điện có điện dung C: Biên độ I0=

U và I cùng tần số, U trễ pha hơn I một góc . - Đoạn mạch chỉ chứa cuộc dây dẫn có hệ số tự cảm L:

Biên độ I0= U và I cùng tần số, U sớm pha hơn I một góc . Câu 3: - Giả sử UC > UL (ZC >ZL) ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗ O ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ - Giả sử UC > UL (ZC >ZL) ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗

- Nếu ZL>ZC : u sớm pha so với I một góc - Nếu ZL<ZC : u trễ pha so với I một góc

(5)

Điều kiện để cường độ dòng điện trong mạch đạt cực đại là khi ZL = ZC thì tan = 0 : u cùng pha với I. Lúc đó Z = R Imax

tượng cộng hưởng điện

D. NGHIÊN CỨU TỪ TRƯỜNG CỦA MỘT ỐNG DÂY THẲNG DÀI ĐO CẢM ỨNG TỪ B

VÀ KHẢO SÁT PHÂN BỐ CỦA B DỌC THEO CHIỀU DÀI ỐNG DÂY I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Các cuộn dây thẳng dài có nhiều ứng dụng trong kỹ nghệ và trong phòng thí nghiệm vì chúng cho phép tạo ra các từ trường đều có cường độ xác định. Trong bài thí nghiệm này ta đo cảm ứng từ B trong lòng ống dây khi có dòng điện I chạy qua. Khảo sát mối quan hệ B = B(I), B = B(x), trong đó I là cường độ dòng điện chạy qua các vòng dây của ổng, x là tọa độ dọc theo trục của ống dây. Từ đó rút ra những kết luận về tính chất của từ trường trong ống dây.

I = 0.22 A X (cm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bo (mT) 0.5 0.8 0.95 1 1 1.1 1.1 1.15 1.15 1.15 Eo (mV) 8 14 16 17 18 18 19 19 20 20 X (cm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Bo (mT) 1.15 1.15 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.15 1.15 Eo (mV) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 X (cm) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Bo (mT) 1.2 1.15 1.15 1.2 1.2 1.15 1.1 1.1 1 0.9 0.6 Eo (mV) 20 20 20 20 20 19.5 19.5 19 19 18 10

III. TRẢ LỜI CÂU HỎI

Câu 1: Ta xét cảm ứng từ ở một điểm A nằm trên trục của một vòng dây điện tròn bán kính R khi có dòng I chạy qua.

ta chia dòng điện tròn thành những phần tử dòng điện I ⃗⃗⃗ . Khi đó từ trường ⃗ tại A được tính theo: ⃗ ∫ ⃗⃗⃗⃗⃗

Ta có: dB = . , trong đó nên dB = . . dBn = dBcos = = .

(6)

B = ∫ ⃗⃗⃗⃗⃗ .∫ B= .

Câu 3: Nguyên tắc của từ thông kế xoay chiều:

cho dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua sợi dây: I = I0 Có thể sử dụng dòng điên xoay chiều

Iấy từ lưới điện quốc gia (50Hz), hay từ một máy phát tín hiệu xoay chiều. ta xét trường hợp ống dây thẳng dài vô hạn, khi đó cường độ từ trường H trong lòng ống:

H = nI = .

Trong đó N1 là số vòng dây trên đoạn ống dài L. Cảm ứng từ B trong lòng ống dây: