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?
Một mạch điện kính gồm một pin có suất điện động E, điện trở trong r được mắc với một bóng đèn thì thấy đèn sáng bình thường. Hỏi độ sáng của đèn thay đổi như thế nào khi mắc thêm một pin giống pin trước và song song với pin trước?
A. Không thay đổi
B. Mờ hơn trước
C. Sáng hơn trước
D. Chưa đủ cơ sở để kết luận
Đáp án: C
HD Giải: Khi mắc thêm một pin song song với pin trước thì suất điện động của bộ pin là Eb = E, điện trở trong của bộ pin là rb = r/2. Điện trở trong của bộ pin giảm nên cường độ dòng điện qua đèn sẽ tăng lên, đèn sáng hơn trước
Một dây hợp kim có điện trở là R = 5 Ω được mắc vào hai cực của một pin điện hoá có suất điện động 1,5 V và điện trở trong là 1 Ω. Điện trởcủa các dây nối là rất nhỏ. Trong thời gian 5 phút, lượng hoá năng được chuyển hoá thành điện năng và nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở R lần lượt là
A. 112,5 J và 93,75 J.
B. 122,5 J và 93,75 J.
C. 112,5 J và 98,75 J.
D. 122,5 J và 98,75 J.
đáp án A
I = ξ R + r = 1 , 5 5 + 1 = 0 , 25 A ⇒ A n g = ξ I t = 1 , 5 . 0 , 25 . 5 . 60 = 112 , 5 J Q R = I 2 R t = 0 , 25 2 . 5 . 5 . 60 = 93 , 75 J
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.
a) Không 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 vì:
Đồng hồ đo điện đa năng chỉ có thể đo được cường độ dòng điện chạy qua nguồn và hiệu điện thế đặt vào hai đầu của đoạn mạch. Nếu để biến trở R hở mạch thì số chỉ của vôn kế V sẽ gần bằng suất điện động E của nguồn. Số chỉ này không đúng bằng giá trị suất điện động E của pin điện hóa mắc trong mạch vì vẫn có một dòng điện rất nhỏ qua vôn kế V.
b) Để xác định suát điện động và điện trở trong cần xác định: Cường độ dòng điện (I) chạy trong mạch và hiệu điện thế (U) đặt ở hai đầu đoạn mạch.
c) Phương án thí nghiệm
- Phương án 1:
+ Thực hiện đo các giá trị U và I tương ứng khi thay đổi R, ta vẽ đồ thị mô tả mối quan hệ đó, tức U = f (I)
U = E – I.(R0 + r)
+ Ta xác định U0 và Im là các điểm mà tại đó đường kéo dài của đồ thị U = f (I) cắt trục tung và trục hoành:
\(U = E - I({R_0} + r) \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}I = 0 \to U = {U_0} = E\\U = 0 \to I = {I_m} = \frac{E}{{{R_0} + r}}\end{array} \right. \Rightarrow E,r\)
- Phương án 2:
+ Từ \(I = {I_A} = \frac{E}{{R + {R_A} + {R_0} + r}} \Rightarrow \frac{1}{I} = \frac{1}{E}\left( {R + {R_A} + {R_0} + r} \right)\)
đặt y = \(\frac{1}{x}\); x = R; b = RA + R0 + r ⇒ y = \(\frac{1}{E}\left( {x + b} \right)\)
+ Căn cứ các giá trị của R và I trong phương án 1, ta tính các giá trị tương ứng của x và y.
+ Vẽ đồ thị y = f (x) biểu diễn gián tiếp mối liên hệ giữa I và R.
+ Xác định tọa độ của xm và y0 là các điểm mà đồ thị trên cắt trục hoành và trục tung.
\(\left\{ \begin{array}{l}y = 0 \to {x_m} = - b = - \left( {{R_A} + {R_0} + r} \right) \to r\\x = 0 \to {y_0} = \frac{b}{E} \to E\end{array} \right.\)
Mạch dao động điện từ LC gồm một cuộn dây có độ tự cảm 6 μ H có điện trở thuần 1 Ω và tụ điện có điện dung 6nF. Điện áp cực đại trên tụ lúc đầu 10V. Để duy trì dao động điện từ trong mạch người ta dùng một pin có suất điện động là 10V, có điện lượng dự trữ ban đầu là 400C. Nếu cứ sau 12 giờ phải thay pin mới thì hiệu suất sử dụng của pin là
A. 80%
B. 60%
C. 40%
D. 54%
Mạch dao động điện từ LC gồm một cuộn dây có độ tự cảm 6 μ H có điện trở thuần 1Ω và tụ điện có điện dung 6nF. Điện áp cực đại trên tụ lúc đầu 10V. Để duy trì dao động điện từ trong mạch người ta dùng một pin có suất điện động là 10V, có điện lượng dự trữ ban đầu là 400C. Nếu cứ sau 12 giờ phải thay pin mới thì hiệu suất sử dụng của pin
A. 80%
B. 60%
C. 40%
D. 54%
Mạch dao động điện từ LC gồm một cuộn dây có độ tự cảm 6 μ H có điện trở thuần 1 Ω và tụ điện có điện dung 6 n F . Điện áp cực đại trên tụ lúc đầu 10V. Để duy trì dao động điện từ trong mạch người ta dùng một pin có suất điện động là 10V, có điện lượng dự trữ ban đầu là 400C. Nếu cứ sau 12 giờ phải thay pin mới thì hiệu suất sử dụng của pin là:
A. 80%
B. 60%
C. 40%
D. 54%
Đáp án D
Ta có năng lượng dao động của mạch dao động điện từ LC W = C U O 2 2 = L I O 2 2
Từ đây ta có cường độ dòng điện cực đại chạy qua mạch dao động I O = C L U O
Công suất cần cung cấp cho mạch LC để duy trì dao động của mạch tương đương với công suất tỏa nhiệt hao phí trong điện trở thuần R: P 1 = R I 2 = 1 2 I O 2 R = C U O 2 2 L R
Thay số vào ta tính được kết quả: P 1 = 6.10 − 9 .10 2 .1 2.6.10 − 6 = 50.10 − 3 ( W )
Công suất mà bộ pin có thể cung cấp trong thời gian t : P = U I I = q t ⇒ P = q E t (trong đó q là điện lượng của bộ pin)
Hiệu suất sử dụng của pin: H = P 1 P = P 1 t E q = 50.10 − 3 .12.360 10.400 = 0,54 = 54 ( % )
Mạch dao động điện từ LC gồm một cuộn dây có độ tự cảm 6 μ H có điện trở thuần 1Ω và tụ điện có điện dung 6nF. Điện áp cực đại trên tụ lúc đầu 10V. Để duy trì dao động điện từ trong mạch người ta dùng một pin có suất điện động là 10V, có điện lượng dự trữ ban đầu là 400C. Nếu cứ sau 12 giờ phải thay pin mới thì hiệu suất sử dụng của pin là:
A. 80%
B. 60%
C. 40%
D. 54%
Khi mắc điện trở R 1 = 500 Ω vào hai cực của một pin mặt trời thì hiệu điện thế mạch ngoài là U 1 = 0 , 06 V . Nếu thay điện trở R 1 bằng điện trở R 2 = 1000 Ω thì hiệu điện thế mạch ngoài bây giờ là U 2 = 0 , 1 V . Suất điện động và điện trở trong của pin lần lượt là
A. 0,3V và 2000 Ω
B. 2V và 3 Ω
C. 0,6V và 3 Ω
D. 0,3V và 1000 Ω
Khi mắc điện trở R 1 = 500 Ω vào hai cực của một pin mặt trời thì hiệu điện thế mạch ngoài là U 1 = 0 , 10 V . Nếu thay điện trở R 1 bằng điện trở R 2 = 1000 Ω thì hiệu điện thế mạch ngoài bây giờ là U 2 = 0 , 15 V . Suất điện động và điện trở trong của pin lần lượt là
A. 0,3V và 2000 Ω
B. 2V và 3 Ω
C. 0,6V và 3 Ω
D. 0,3V và 1000 Ω