(3,0 ĐIỂM)A. (1,0 ĐIỂM) XÂY DỰNG CÔNG THỨC.ĐỂ XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ HẠ...

Câu 7 (3,0 điểm)

a. (1,0 điểm) Xây dựng công thức.

Để xác định mật độ hạt êlectron tự do trong thanh đồng chúng ta sẽ sử dụng hiệu ứng Hall

với hiệu điện thế Hall trên hai bề mặt của thanh theo phơng vuông góc với đờng sức từ trờng và

dòng điện.

Giả sử cảm ứng từ trong khe giữa hai cực từ của thanh nam châm là B. Khi đó hiệu điện thế Hall là:

V

1 IB



en d

o

(1)...0,25 điểm.

với: I - cờng độ dòng điện.



I

B - độ lớn cảm ứng từ trong khe.

V

e - điện tích của điện tử (e =1,6.10

^-19

C).

d - chiều dày của thanh

V- Hiệu điện thế Hall

d

n

o

- Mật độ hạt êlectron tự do trong thanh

Mặt khác ta có thể xác định đợc cảm ứng từ thông

qua việc đo lực từ tác dụng lên thanh (thanh nằm ngang và vuông góc với đờng sức từ). Khi cho

dòng I chạy qua thanh, lúc này lực điện từ tác dụng lên thanh chính bằng sự thay đổi trọng lực để

cân thăng bằng bên cánh tay đòn không treo thanh so với trờng hợp khi không có dòng chạy qua.

Lực điện từ tác dụng lên thanh đặt ngang trong từ trờng khi có dòng điện I chạy qua là F =B.I.L

m.g = F

m.g= B.I.L

B

m.g





I.L

(2)

1 IB

1

m.g

g

m





V

n

.









en d

en

L.d

e.L.d V

o

o

(3)...0,50 điểm.

Từ (1) và (2) ta có

(Lu ý: Trong thực nghiệm hiệu điện thế Hall thu đợc luôn nhỏ hơn so với lý thuyết nên mật độ

2 g

m





n

.

3 e.L.d V

) (4)

êlectron tự do thực tế khoảng

^o

Do vậy để xác định mật độ hạt êlectron tự do trong thanh đồng chúng ta cần đo đợc chiều dài L

của thanh nằm trong từ trờng, chiều dày d của thanh và xác định đợc mối tơng quan giữa sự thay

đổi khối lợng m (khi có dòng điện và khi không có dòng điện chạy qua) với hiệu điện thế V t-

ơng ứng...0,25 điểm.

b. (1,0 điểm) Sơ đồ thực nghiệm (hình vẽ)

B



Vẽ đợc sơ đồ bố trí thực nghiệm...0,25 điểm.

* Thực nghiệm và thu thập số liệu

Bớc1: Đo chiều dài L của phần thanh kim loại nằm ngang trong từ trờng và chiều dày d của thanh

Bớc 2: Sử dụng sợi chỉ treo thanh kim loại nằm ngang trong từ trờng và vuông góc với đờng sức

từ vào một cánh tay đòn của cân.

Bớc 3: Mắc mạch điện nh hình vẽ.

Bớc 4: Khoá K mở, chỉnh cân thăng bằng, ghi lại giá trị của khối lợng.

Bớc 5: Đóng khoá K.

- Sử dụng biến trở thay đổi dòng điện chạy qua mạch.

- Chỉnh cân thăng bằng, ghi lại sự thay đổi khối lợng m.

- Ghi lại giá trị trên vôn kế

Bớc 6: Lặp lại các bớc 4và 5 để thu thập khoảng n bộ số liệu ứng với n vị trí khác nhau của biến

trở...0,75 điểm.

c. (1,0 điểm) Xây dựng bảng biểu và tính toán.

* Lập bảng số liệu:

Lần đo

Chiều dài L

Chiều dày d

m

V

n

o

1

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

n

...

...

...

...

...

L

d

n

o

n

L



i

i 1

L

n





- Xác định giá trị trung bình của chiều dài đo đợc

với n là số lần đo

d

n

- Xác định giá trị trung bình của chiều dày đo đợc

- Xác định giá trị n

oi

tơng ứng với mỗi cặp giá trị m

i

và V

i

theo công thức (3) hoặc (4) với

L L



;

d d



oi

o

i 1

n

n

- Mật độ hạt êlectron trong thanh là giá trị trung bình

...0,50 điểm.

* Sai số có thể mắc phải:

- Thanh không nằm ngang và không vuông góc với đờng sức từ trờng.

- Đặt thanh sao cho cạnh dọc theo từ trờng d nhỏ và dòng qua mạch đủ lớn sao cho tín hiệu đo đ-

ợc trên vôn kế là lớn

- Sai số do thớc đo, cân. ...

- Sai số do tính toán...0,50 điểm.

---

Ghi chú: Nếu thí sinh làm khác với Hớng dẫn chấm nhng vẫn đúng,