Danh mục các bài thí nghiệm VLDC
Bài 0: Lý thuyết về sai số
Bài 1: Đo độ dài
Bài 2: Con lắc thuận nghịch
Bài 3: Nhiệt chuyển pha của nước đá
Bài 4: Đường cong đặc trưng của pin mặt
trời
Bài 5: Từ trường của cặp dây Hemltzhom
Bài 6: Cảm ứng điện từ

1


Bài 1:

ĐO ĐỘ DÀI

I. THIẾT BỊ:
TT

Tên thiết bị

SL

1

Thước kẹp

1

2


Dây đồng 0,5mm

5

II. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM.
- Thí nghiệm cho phép đo độ dài , độ dày, chiều sâu, bán kính trong và bán kính ngoài
của các vật nhỏ với độ chính xác cao.
III. CÁCH TIẾN HÀNH.
a. Đo chiều dày vật bằng thước Panme

- Kẹp vật cần đo vào Panme (hình 1), điều chỉnh du xích (Micrometer) đến khi nào vật
gần sát mặt đo ( Measuring faces) thì xoay nhẹ núm vặn (rapid drive). Khi nghe thấy
tiếng tách nhẹ của núm vặn chứng tỏ vật đã được kẹp sát.
- Cách đọc: Chia thành 2 trường hợp
Chú ý: Thước panme gồm 2 thước.

2


+ Thước thẳng ( scale barrel) gồm thước trên và thước dưới phân cách nhau bởi một
đường nằm ngang dọc theo trục thước chính. Trên mỗi thước, các vạch cách nhau 1mm.
Vạch của thước trên chia nữa vạch của thước dưới và vạch của thước dưới chia nữa vạch
của thước trên hơn
Thước góc nằm trên du xích, mỗi vạch cách nhau 0.01mm
Trường hợp 1: Nếu mặt cắt của thước góc với thước thẳng nằm gần vạch chia của thước
trên hơn
Độ dày vật = độ dài thước chính + độ dài thước phụ (mm)
( Độ dài thước góc được đọc tại điểm trùng với đường nằm ngang của thước thẳng)
0

IV. THỰC HÀNH
- Đo đường kính dây đồng nhỏ bằng thước kẹp
- Đo đường kính dây đồng lớn bằng thước kẹp
- Đo đường kính quả cầu nhỏ bằng panme
- Đo đường kính quả cầu lớn bằng panme
- Cân khối lượng 2 vật nhỏ bằng cân tiểu ly (cân 1)
- Cân khối lượng 2 vật lớn bằng cân 2
- Cân khối lượng 2 vật lớn bằng cân cân bằng (cân 3)

4


Bài 2:

CON LẮC THUẬN NGHỊCH

I. THIẾT BỊ:
TT

Tên thiết bị

SL

1

Con lắc thuận nghịch

1

2


m1
H1

H2

J: mômen quán tính xung quanh trục quay
S

s: Khoảng cách giữa trục quay và tâm vật
m: Khối lượng con lắc
Chiều dài rút gọn của con lắc:
S r = J / (m.s )
T = 2π . S r / g

m2

ϕ

ϕ
m2

S

(ii)
(iii)

H2

H1

T 2 = 4π 2 d / g

(xi)

Ta do được d chính xác, tính được T, từ đó tính g
IV. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
Ta có thể thêm vào bộ đếm và mắt quang học và đặt mắt quang học sao cho vị trí của nó
đối với con lắc như hình 2 (cũng có thể không dùng đến mắt quang học, nhưng lúc đó
người làm thí nghiệm phải chú ý đếm chính xác số chu kỳ dao động (trên 25 chu kỳ) để
bấm đồng hồ bấm giây cho chuẩn.
Lưu ý khi sử dụng mắt quang học
hồng ngoại:

Bộ đếm

- Điều chỉnh cho con lắc dao động nhỏ
(góc dao động < 100 ), tránh không cho
nó lắc ngang)
- Đợi cho dao động ổn định (sau 10s
hoặc 10 chu kỳ), ta bắt đầu cho bộ đếm hoạt động (nhấn nút Reset ở mặt sau đồng hồ đo
thời gian).
- Cần điều chỉnh vị trí mắt hồng ngoại của đồng hồ đo thời gian sao cho đồng hồ đo đúng
thời gian 1 chu kỳ (T>1s). Nếu thấy thời gian đo được của 1 chu kỳ nhỏ hơn 1s thì cần
dịch chuyển mắt hồng ngoại ra xa con lắc. Sau mỗi chu kỳ đo, đồng hồ sẽ dừng lại một

6


khoảng thời gian ngắn để ta ghi nhận giá trị, rồi tiếp tục đo tiếp chu kỳ tiếp theo. Giá trị
đo sẽ lần lượt được cộng dồn theo các chu kỳ. Để kết quả đo thời gian được chính xác, ta

20

...

50

(cm)

Tt
Tn

7


Bước 5: Vẽ đồ thị của chu kỳ thuận và chu kỳ nghịch theo x trên cùng một đồ thị trong
Mẫu báo cáo thí nghiệm. Hai đường cong Tt = f ( x ) và Tn = f ( x ) này cắt nhau ở đâu thì ta
chiếu xuống trục x để tìm vị trí, chiếu ngang để tìm T – đó là vị trí chu kỳ thuận bằng chu
kỳ nghịch, từ đó ta dùng công thức để tính gia tốc trọng trường (hình dưới)
Nếu hai đường cong cắt nhau tại 2 điểm thì ta lấy hai giá trị của T để tính trung bình.

8


Bài 3: XÁC ĐỊNH NHIỆT CHUYỂN
PHA CỦA NƯỚC ĐÁ
I. THIẾT BỊ:
TT

Tên thiết bị


1

6

Cốc thủy tinh 250 ml (Nhiệt lượng kế)

1

7

Cốc nhựa 1000ml

1

8

Nước đá nhỏ (Sinh viên tự mua)

1

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trong thí nghiệm này, một khối nước đá có khối lượng m1
được trộn lẫn với một lượng nước nóng m2 có nhiệt độ v2 .
Sau một thời gian, do sự trao đổi nhiệt giữa nước đá và
nước nóng, hỗn hợp có nhiệt độ vm . Khi đó
Nước đá hấp thu một lượng nhiệt gồm:
- Nhiệt chuyển pha:

Q1 = m1.Qs ( Qs : nhiệt chuyển pha)


III. QUI TRÌNH THÍ NGHIỆM
- Cân khối lượng khô của cốc nhiệt lượng kế mk (cân lần 1)
- Cho vào nhiệt lượng kế khoảng 120 ml nước và cân lại (cân lần 2). Từ đó xác định khối
lượng m2 của nước.
- Cho cốc nhiệt lượng kế (có chứa nước) vào bình giữ nhiệt. Đậy nắp bình lại. Cắm điện,
nhấn công tắc nguồn để đun nước trong nhiệt lượng kế.
- Đợi đến khi nước trong nhiệt lượng kế tăng đến 450 C - 500 C thì tắt công tắc, rút dây
điện và ghi nhận nhiệt độ của nước nóng ( v2 ). Lưu ý, trong quá trình nấu nước, phải kéo
đũa khuấy liên tục để nhiệt độ nước trong cốc đồng đều và cân bằng với số chỉ của nhiệt
kế.
- Nhanh chóng mở nắp bình giữ nhiệt (không lấy cốc nhiệt lượng kế ra!), bỏ vào cốc
khoảng 50 ml đá cục nhỏ (quan sát mực nước trong cốc dâng lên đến khoảng 170 ml) rồi
đậy nắp bình giữ nhiệt lại.
- Dùng đũa khuấy đến khi hỗn hợp có sự cân bằng nhiệt độ vm (khi nhiệt độ trong cốc
không còn giảm xuống nữa). Ghi nhận nhiệt độ hỗn hợp lúc sau vm .
- Sau đó, lấy cốc nhiệt lượng kế ra khỏi bình giữ nhiệt và cân lại khối lượng của cốc (cân
lần 3). Từ đó xác định khối lượng nước đá đã cho vào cốc ( m1 ).
- Dùng các công thức trên để tính nhiệt chuyển pha của nước đá Qs .

10


Bài 4: ĐƯỜNG CONG ĐẶC TRƯNG
CỦA PIN MẶT TRỜI
Thiết bị:
TT

Tên thiết bị

SL


6

Máy sấy tóc

1

7

Thước gỗ 1m

1

8

Chân đế tròn

2

9

Chân đế chữ V

2

10

Kẹp vuông góc

2


I. Mục đích
1. Đo dòng đoản mạch khi thay đổi khoảng cách nguồn sáng
2. Đo thế không tải (thế hở mạch) khi thay đổi khoảng cách nguồn sáng
3. Vẽ đường đặc trưng V – A khi cường độ sáng thay đổi
II. Cơ sở lý thuyết
Silic được pha tạp tạo nên một lớp chuyển tiếp p – n (hình bên). Ở trạng thái cân bằng,
mức Fecmi EF bằng nhau ở cả hai bên. Hình thành một thế khuếch tán U D tại lớp chuyển

11


tiếp p – n . Thế này phụ thuộc vào sự pha tạp và sự chênh lệch mức Fecmi của hai vùng p
và n
Sự chênh lệch thế giữa dải hóa trị và dải dẫn của
Si là:
E = 1,1eV
Thế khuếch tán là: U D = 0, 5 đến 0,7eV
Khi ánh sáng chiếu vào lớp chuyển tiếp p – n thì
sẽ tạo ra các điện tử tự do và các lỗ trống tự do.
Điện tử khuếch tán sang vùng n và lỗ trống khuếch tán sang vùng p. Nếu g là số cặp điện
tử lỗ - trống được tạo ra trên một đơn vị diện tích, hiệu điện thế U đặt vào lớp chuyển
tiếp, thì ta có dòng điện tử lổ trống là:
i = e · (exp eU/kT – 1)
k: là hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ
Cường độ dòng đoản mạch (U = 0)
is = – e · g phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào (khi nhiệt độ không đổi), g trở

nên rất lớn khi nhiệt độ tăng.
Thế U đặt vào lớn (nhưng vẫn < U D ). Khi nhiệt độ tăng, thế không tải giảm, nồng độ cân

sensor nhiệt, ghi giá trị hiệu điện thế đo được. Lập bảng giá trị và vẽ đồ thị U = f(s), s là
vị trí của sensor nhiệt.
Lưu ý: trong quá trình làm thực nghiệm, học sinh không nên sờ vào sensor nhiệt mà chỉ
được phép cầm ở cán.
1. Đo pin mặt trời, để tránh bị ánh sáng phản xạ mặt bàn làm ảnh hưởng đến kết quả đo,
ta có thể phủ một lớp vải đen len.

13


2. Thế không tải và dòng đoản mạch của pin mặt trời phụ thuộc vào nhiệt độ. Do đó để
thực hiện mục đích 2 và 5, ta dùng máy sấy tóc để thổi không khí (bật sang chế độ
cooling hay cold). Thực nghiệm được lắp đặt như sau:
Đo thế không tải và dòng đoản mạch
Pin

Đồng hồ đo
điện

3. Để đo thế không tải và dòng đoản mạch của pin mặt trời, ta dùng máy sấy để thổi khí
nóng, dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ. Thay đổi nhiệt độ bằng cách thay đổi khoảng cách
của pin đến máy sấy. Ghi các giá trị nhiệt độ, dòng và thế. Vẽ đồ thị V, I = f(T).
4. Vẽ đường đặc trưng V – A: Nối mạch như hình vẽ

Chiếu sáng không đổi, ta thay đổi điện trở, được các giá trị V và A. Lập bảng U, I. Vẽ đồ
thị I = f(U)

14




1

5

Đầu dò từ trường

1

6

Dây nối

4

I. Mục đích
1. Khảo sát từ trường dọc theo trục vòng dây với các khoảng cách giữa hai vòng dây khác
nhau.
2. Với các khoảng cách giữa hai vòng dây bằng với bán
kính vòng dây, khảo sát từ trường dọc theo trục song song
và cách trục vòng dây các khoảng cách khác nhau.
II. Cơ sở lý thuyết
Cuộn Helmholtz, do Hermann von Helmholtz sáng chế
ra vào năm 1849, là hai vòng dây dẫn điện có mục đích tạo
ra từ trường đều ở giữa hai vòng dây, khi cho dòng
điện chạy qua các vòng dây.
1. Lịch sử
Trước kia, điện kế thường dùng cuộn dây hình vuông hay chữ nhật khiến cho
kim nam châm không quay trong một từ trường đều. Để cải thiện điều này, Hermann von
Helmholtz đã nghĩ ra một loại điện kế khác. Ông dùng tới hai cuộn dây giống nhau và


4. Ứng dụng
Cuộn Helmholtz, cùng với các thiết kế tương tự như solenoid, cuộn Maxwell, ..., được
ứng dụng để tạo ra những từ trường theo ý muốn, trong thí nghiệm điện từ học hay trong
các máy móc cần đến từ trường được điều khiển ở độ chính xác cao, như trong máy chụp
cộng hưởng từ hạt nhân.
5. Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm

16


III. Thực hành
1. Khảo sát từ trường dọc theo trục vòng dây với các khoảng cách giữa hai vòng dây
khác nhau:
- Bố trí thí nghiệm theo các sơ đồ trên. Đo từ trường dọc theo trục z, là trục của các vòng
dây. Khoảng cách giữa hai vòng dây được thay đổi lần lượt là R và R/2 (R = 20cm).
- Lập bảng giá trị và vẽ đồ thị.

2. Với các khoảng cách giữa hai vòng dây bằng R = 20cm, khảo sát từ trường dọc theo
trục song song và cách trục vòng dây các khoảng cách khác nhau:
- Đặt đầu dò từ trường dọc theo trục
phụ song song và cách trục chính của
hai vòng dây lần lượt 0 cm ; 5 cm và
10 cm (sử dụng 02 cây thước thẳng,
một cây làm trục chính, một cây làm
trục phụ). Đo từ trường dọc theo trục
này.
- Lập bảng giá trị và vẽ đồ thị.
- Nhận xét.



Máy đếm tần số

1

5

Đồng hồ đa năng

2

6

Dây nối

4

I. Mục đích
1. Khảo sát hiệu điện thế cảm ứng theo cường độ dòng điện trong ống dây sinh từ trường
(với các tần số dòng điện khác nhau).
2. Khảo sát hiệu điện thế cảm ứng theo tần số của dòng điện trong ống dây sinh từ trường
(với các cường độ dòng điện khác nhau).

18


II. Cơ sở lý thuyết
Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xảy ra tiêu biểu trong máy biến thế. Khi có
dòng điện biến thiên với tần số f chạy qua cuộn dây sơ cấp (sinh từ trường), thì lập tức,
trong cuộn thứ cấp sẽ suất hiện một suất điện động cảm ứng. Giá trị tức thời của suất điện

Chỉnh
cường độ
Chỉnh
bậc của
tần số

20