Bai 2c - Lam Quen Dung Cu Do Dien

Bµi 7 thÝ nghiÖm vËt lý BKE-010

lµm quen Sö dông dông cô ®o ®iÖn Kh¶o s¸t c¸c m¹ch ®iÖn mét chiÒu vµ xoay chiÒu I.môc ®Ých thÝ nghiÖm 1. Lµm quen vµ sö dông ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè (Digital Multimeter) ®Ó ®o hiªô ®iÖn thÕ vµ c−êng ®é dßng ®iÖn trong c¸c m¹ch ®iÖn mét chiÒu vµ xoay chiÒu, hoÆc ®o ®iÖn trë cña c¸c vËt dÉn. 2. Kh¶o s¸t sù phô thuéc nhiÖt ®é cña ®iÖn trë kim lo¹i b»ng c¸ch vÏ ®−êng ®Æc tr−ng v«n-ampe cña bãng ®Ìn d©y tãc. Tõ ®ã x¸c ®Þnh nhiÖt ®é cña d©y tãc bãng ®Ìn. 3. Kh¶o s¸t c¸c m¹ch ®iÖn RC vµ RL cã dßng xoay chiÒu ®Ó kiÓm chøng ph−¬ng ph¸p gi¶n ®å vect¬ Fresnel, ®ång thêi dùa vµo ®Þnh luËt Ohm ®èi víi dßng xoay chiÒu ®Ó x¸c ®Þnh tæng trë, c¶m kh¸ng vµ dung kh¸ng cña c¸c m¹ch ®iÖn. Tõ ®ã x¸c ®Þnh ®iÖn dung cña tô ®iÖn vµ hÖ sè tù c¶m cña cuén d©y dÉn. II. Dông cô 2 ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè kiÓu DT9205 ; 1 bãng ®Ìn d©y tãc 12V-3W ; 1 mÉu ®iÖn trë Rx ; 1 mÉu tô ®iÖn Cx ; 1 mÉu cuén c¶m Lx ; 1 b¶ng l¾p r¸p m¹ch ®iÖn ; 6 d©y dÉn nèi m¹ch dµi 60cm ; 1 nguån cung cÊp ®iÖn 12V-3A/AC-DC III. C¬ së lý thuyÕt 1. Giíi thiÖu c¸ch sö dông ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè kiÓu DT 9202 §ång hå v¹n n¨ng hiÖn sè lµ lo¹i dông cô ®o cã ®é chÝnh x¸c cao vµ nhiÒu tÝnh n¨ng −u viÖt h¬n h¼n lo¹i ®ång hå chØ thÞ kim tr−íc ®©y, ®−îc dïng ®Ó ®o hiÖu thÕ vµ c−êng ®é dßng ®iÖn mét chiÒu, xoay chiÒu, ®iÖn trë, ®iÖn dung cña tô ®iÖn....Nhê mét nóm chuyÓn m¹ch chän thang ®o, ta cã thÓ chän thang thÝch hîp víi ®¹i l−îng cÇn ®o. Th«ng th−êng mét ®ång hå v¹n n¨ng hiÖn sè lo¹i 3 1/2 digit cã 2000 ®iÓm ®o ( tõ 0 ®Õn 1999) . Gi¶ sö ta chän thang ®o hiÖu thÕ mét chiÒu DCV 20V, th× ®¹i l−îng :

α=

20V = 0,01.V 2000

(1)

®−îc gäi lµ ®é ph©n gi¶i cña thang ®o.

NÕu hiÖu thÕ ta ®o ®−îc lµ U th× sai sè tuyÖt ®èi cña phÐp ®o trùc tiÕp ®¹i l−îng U nµy lµ: ∆U = δ (%) . U + n .

α

(2)

Trong ®ã : U : Gi¸ trÞ ®o ®−îc, chØ thÞ trªn ®ång hå. δ (%) : CÊp chÝnh x¸c cña thang ®o

α

: §é ph©n gi¶i cña thang ®o.

n = 1 4 3 ( quy ®Þnh theo tõng thang ®o bëi nhµ s¶n xuÊt ).C¸ch tÝnh t−¬ng tù ®èi víi c¸c thang ®o thÕ vµ dßng kh¸c. C¸c thang ®o thÕ vµ dßng cã ®é nh¹y cao nhÊt th−êng lµ 200mV vµ 200µA hoÆc 2mA, ®−îc dïng ®Ó ®o c¸c hiÖu thÕ vµ dßng ®iÖn mét chiÒu rÊt nhá. CÇn rÊt thËn träng khi sö dông c¸c thang ®o nµy. NÕu v« ý ®Ó hiÖu thÕ hoÆc dßng ®iÖn lín gÊp 5-10 lÇn gi¸ trÞ thang ®o nµy, cã thÓ g©y ra h− háng trÇm träng cho ®ång hå. V× vËy, c¸c quy t¾c nhÊt thiÕt ph¶i tu©n thñ khi sö dông ®ång hå v¹n n¨ng hiÖn sè lµ : 1.Kh«ng bao giê ®−îc phÐp chuyÓn ®æi thang ®o khi ®ang cã ®iÖn ë ®Çu ®o. 2.Kh«ng ¸p ®Æt ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn v−ît qu¸ gi¸ trÞ thang ®o. Tr−êng hîp ®¹i l−îng ®o ch−a biÕt, th× h·y ®o th¨m dß b»ng thang ®o lín nhÊt, råi rót ®iÖn ra ®Ó chän thang thÝch hîp. 3. §Ó ®o c−êng ®é dßng ®iÖn nhá ch¹y trong ®o¹n m¹ch, ta dïng hai d©y ®o c¾m vµo hai lç “COM “(lç chung ) vµ lç “A” trªn ®ång hå. Hai ®Çu cèt cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c nèi tiÕp víi ®o¹n m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o ®−îc vÆn vÒ c¸c vÞ trÝ thuéc gi¶i ®o DCA ®Ó ®o dßng ®iÖn mét chiÒu, ACA ®Ó ®o dßng xoay chiÒu. Sau lç “A” bªn trong ®ång hå cã cÇu ch× bµo vÖ, nÕu dßng ®iÖn ®o v−ît qu¸ gi¸ trÞ thang ®o, lËp tøc cÇu ch× bÞ thiªu ch¸y, tÊt c¶ c¸c thang ®o dßng ®iÖn nhá ng−ng ho¹t ®éng cho ®Õn khi mét cÇu ch× míi ®−îc thay. §iÒu tai h¹i t−¬ng tù còng x¶y ra nÕu chóng ta m¾c Ampe kÕ song song víi hai ®Çu ®o¹n m¹ch cã hiÖu thÕ.

Hy rÊt thËn träng khi sö dông c¸c thang ®o dßng, kh«ng ®Ó ch¸y cÇu ch× ! 4. §Ó ®o c−êng ®é dßng ®iÖn lín 0-10A, ta dïng hai d©y ®o c¾m vµo hai lç “COM “(lç chung ) vµ lç “10A” ( hoÆc 20A ) trªn ®ång hå. Hai ®Çu cèt

cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c nèi tiÕp víi ®o¹n m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o ®−îc vÆn vÒ vÞ trÝ DCA-10A ®Ó ®o dßng mét chiÒu, ACA-10A ®Ó ®o dßng xoay chiÒu. Sau lç 10A( hoÆc 20A), bªn trong ®ång hå kh«ng cã cÇu ch× b¶o vÖ, nÕu bÞ ®o¶n m¹ch th−êng g©y ch¸y, næ ë m¹ch ®iÖn ngoµi hoÆc ë nguån ®iÖn. Tãm l¹i : chän thang ®o ®óng, vµ kh«ng nhÇm lÉn khi thao t¸c ®o thÕ vµ dßng lµ hai yÕu tè quyÕt ®Þnh b¶o vÖ an toµn cho ®ång hå. 5. §Ó ®o hiÖu thÕ mét chiÒu, xoay chiÒu,hoÆc ®o ®iÖn trë, ta dïng hai d©y ®o c¾m vµo hai lç “COM “ (lç chung ) vµ lç “Vς” trªn mÆt ®ång hå. Hai ®Çu cã má kÑp c¸ sÊu cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c song song víi ®o¹n m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o ®−îc vÆn vÒ c¸c vÞ trÝ thuéc gi¶i ®o DCV ®Ó ®o hiÖu thÕ mét chiÒu, ACV ®Ó ®o hiÖu thÕ xoay chiÒu,vµ ς ®Ó ®o ®iÖn trë.

A

§1

B, B

I

+

+

P

Un

§

V

A

+ C

E

§2

H×nh 2 Theo ®Þnh luËt ¤m ®èi víi m¹ch ®iÖn mét chiÒu, c−êng ®é dßng ®iÖn I ch¹y qua ®o¹n m¹ch tû lÖ víi hiÖu ®iÖn thÕ U gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch vµ tû lÖ nghÞch víi ®iÖn trë R cña ®o¹n m¹ch :

U (3) R NÕu R kh«ng ®æi th× I tû lÖ bËc nhÊt víi U. §å

I =

thÞ I =f (U) - gäi lµ ®Æc tuyÕn v«n-ampe, cã d¹ng ®−êng th¼ng qua gèc to¹ ®é víi hÖ sè gãc :

digital multimeter DT 9202

tgα =

OFF

1.289

Q = R I2 τ

2 DCV 20 200

X

20 200m 20m DCA 2m

A

2 200m

KÕt qu¶ lµ c−êng ®é dßng ®iÖn I ch¹y qua d©y

hFE COM

(6)

α = 4,82.10-3 K-1 vµ β = 6,76 .10-7 K-2 , lµ c¸c hÖ sè nhiÖt cña ®iÖn trë cña Vonfram.

20 ACV

F

)

víi Rt lµ ®iÖn trë ë t 0 C vµ R 0 lµ ®iÖn trë ë 0 0 C , cßn

700 200

Cx 20A

(

R t = R 0 1 + α .t + β t 2

1000

20µ 2µ 200n 2n

(5)

L−îng nhiÖt nµy lµm t¨ng nhiÖt ®é vµ do ®ã lµm thay ®æi ®iÖn trë cña ®o¹n m¹ch. V× d©y tãc bãng ®Ìn § lµm tõ Vonfram, nªn ®iÖn trë R cña nã thay ®æi theo nhiÖt ®é t theo c«ng thøc :

2K 20K 2M 20M Ω 200 200M 2m 200m 200m 20

(4)

trong ®ã G lµ ®é dÉn ®iÖn cña ®o¹n m¹ch. Nh−ng do hiÖu øng Jun-Lenx¬, l−îng nhiÖt Q to¶ ra trªn ®iÖn trë R trong thêi gian τ b»ng :

ON

ACA 20m

1 =G R

tãc ®Ìn § kh«ng t¨ng tû lÖ tuyÕn tÝnh theo hiÖu ®iÖn thÕ U gi÷a hai ®Çu d©y tãc ®Ìn n÷a. §Æc tuyÕn

V/Ω

v«n-ampe I =f (U) cña bãng ®Ìn d©y tãc cã d¹ng ®−êng cong. Gäi R p lµ ®iÖn trë cña d©y tãc ®Ìn ë

2. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn mét chiÒu XÐt m¹ch ®iÖn gåm nguån ®iÖn mét chiÒu Un cung cÊp ®iÖn cho bãng ®Ìn d©y tãc § cã ®iÖn trë R (H×nh 2). §iÖn ¸p ra cña nguån ®iÖn Un cã thÓ thay ®æi ®−îc nhê biÕn trë nóm xoay P. HiÖu ®iÖn thÕ U gi÷a hai ®Çu bãng ®Ìn § ®o b»ng v«nkÕ mét

nhiÖt ®é phßng t p . Khi ®ã tõ (6) ta suy ra :

R0 =

Rp 1 + α .t p + β .t p2

(7)

Gi¶i ph−¬ng tr×nh (6) ®èi víi t, céng thªm 273K ta x¸c ®Þnh ®−îc nhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña d©y tãc ®Ìn:

chiÒu V, vµ c−êng ®é dßng ®iÖn I ch¹y qua bãng

T = 273 +

®Ìn ®o b»ng ampekÕ mét chiÒu A .

2

 R  1  2  α + 4 β  t − 1 − α  (8) 2β    R0  

vµ Z lµ tæng trë cña m¹ch R-C ®èi víi dßng ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè f :

trong ®ã ®iÖn trë R p vµ R t tÝnh theo c«ng thøc (3) víi I lµ dßng ®iÖn mét chiÒu ch¹y qua d©y tãc ®Ìn § vµ U lµ hiÖu ®iÖn thÕ t−¬ng øng gi÷a hai ®Çu d©y tãc ®Ìn.

Chia hai vÕ cña (15) cho

B

V

4. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn xoay chiÒu R-L §Æt hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u cã tÇn sè f vµo hai ®Çu m¹ch ®iÖn gåm cuén d©y dÉn cã ®iÖn trë thuÇn r vµ hÖ sè tù c¶m L m¾c nèi tiÕp víi ®iÖn trë R (H×nh 5).

A R

E

C

A

H×nh 3

~U

V

H×nh 5

u = U 0 R .sin 2πf . t + U 0C .sin( 2πf . t −

U 0R

U 0C

π 2

(11)

)

Gi¶ sö dßng ®iÖn xoay chiÒu ch¹y trong ®o¹n m¹ch ë thêi ®iÓm t cã d¹ng : i = I0 .sin 2πf . t

I0

Khi ®ã : u = uR + ur +uL (19) V× uR vµ ur cïng pha víi i , cßn uL nhanh pha π/2 so víi i, nªn ta cã thÓ viÕt : u = UoR.sin 2πf.t +Uor . sin 2πf.t + UoL .sin (2πf.t+π/2) (20) T−¬ng tù trªn, ¸p dông gi¶n ®å vect¬ Fresnel (H×nh 6), ta t×m ®−îc : u = U0.sin (2 πf . t + ϕ ) (21)

U0 H×nh 4

¸p dông gi¶n ®å vect¬ Fresnel (H×nh 4), ta t×m ®−îc d¹ng cña hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u : u = U 0 .sin( 2πf . t + ϕ ) (12)

U 0 = U 02R + U 02C U 0C 1 = 2πf .CR U0 R

Thay U 0 R = I 0 R

U 0 = I 0 R 2 + Z C2 = I 0 Z

víi

(13)

(U oR + U or ) 2 + U 2 oL

(22)

U oL 2πf .L = U oR + U or R+r

(23)

Thay U0R= I0.R , U0r= I0.r vµ U0L =I0 .2πf.L vµo (22), ta cã biÓu thøc :

I0 2πf .C

U 0 = I 0 ( R + r ) 2 + Z L2 = I0 .Z

(15)

víi ZC lµ dung kh¸ng cña tô ®iÖn :

1 2πf .C

U0 = tgϕ =

(14)

vµ U 0C = I 0 Z C =

vµo (13), ta cã biÓu thøc :

ZC =

C

E

víi i , nªn ta cã thÓ viÕt :

tg ϕ = -

A R

Khi ®ã : u = uR + u C (10) V× uR cïng pha víi i , cßn uC chËm pha π / 2 so

víi

B L,r

Gi¶ sö dßng ®iÖn xoay chiÒu ch¹y trong m¹ch ë thêi ®iÓm t cã d¹ng : i = I 0 .sin 2πf . t (9)

ϕ

2 , ta nhËn ®−îc ®Þnh

thÕ vµ c−êng ®é dßng xoay chiÒu trong m¹ch R-C cã thÓ ®o b»ng ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè.

C ~U

(17)

luËt ¤m ®èi víi m¹ch ®iÖn xoay chiÒu R-C : I = U (18) Z trong ®ã U vµ I lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña hiÖu ®iÖn

3. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn xoay chiÒu R-C §Æt hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u cã tÇn sè f vµo hai ®Çu m¹ch ®iÖn gåm tô ®iÖn cã ®iÖn dung C m¾c nèi tiÕp víi ®iÖn trë thuÇn R (H×nh 3). A

R 2 + ZC2

Z=

(24)

víi ZL lµ c¶m kh¸ng cña cuén d©y dÉn :

(16)

ZL = 2πf .L

3

(25)

U0L

U0

ϕ

kim chØ thÞ cña nã dÞch chuyÓn ®Òu ®Æn trªn toµn thang ®o ( 0 –12V) lµ ®¹t yªu cÇu. - VÆn tr¶ l¹i nóm xoay P vÒ vÞ trÝ tËn cïng bªn tr¸i. BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån .

UL

UR

I

Ur

2. VÏ ®Æc tuyÕn v«n-ampe cña bãng ®Ìn d©y tãc. a. M¾c m¹ch ®iÖn trªn b¶ng l¾p r¸p theo s¬ ®å h×nh 2. Bé nguån ®iÖn 12V-3A/AC-DC cung cÊp ®iÖn ¸p mét chiÒu biÕn ®æi 0÷12V (lÊy trªn hai cùc

H×nh 6 vµ Z lµ tæng trë cña m¹ch R-L ®èi víi dßng ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè f :

Z = ( R + r ) 2 + Z L2 Chia hai vÕ cña (24) cho

±12V cña nã) cho bãng ®Ìn d©y tãc § (12V- 3W). Dïng hai ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè DT9202 lµm v«nkÕ mét chiÒu V vµ ampekÕ mét chiÒu A . b. Chän thang ®o cho hai ®ång hå :

(26)

2 , ta nhËn ®−îc ®Þnh




luËt ¤m ®èi víi m¹ch ®iÖn xoay chiÒu R-L :

I =

U Z

V«nkÕ V ®Æt ë thang ®o mét chiÒu

DCV20V. Lç "V/ Ω " lµ cùc d−¬ng (+), lç "COM" lµ cùc ©m (−) cña von kÕ. Sö dông hai d©y ®o cã hai ®Çu phÝch ( hoÆc cã má kÑp c¸ sÊu) ®Ó nèi von kÕ song song víi m¹ch ®iÖn
AmpekÕ A ®Æt ë thang ®o mét chiÒu DCA

(27)

trong ®ã U vµ I lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña hiÖu ®iÖn thÕ vµ c−êng ®é dßng xoay chiÒu trong m¹ch R-L cã thÓ ®o b»ng ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè.

10A. Lç “20A" lµ cùc d−¬ng (+), lç "COM" lµ cùc IV. Tr×nh tù thÝ nghiÖm

©m (−). Sö dông hai d©y ®o cã hai ®Çu cèt ®Ó m¾c Ampe kÕ nèi tiÕp víi m¹ch ®iÖn.

1. KiÓm tra ho¹t ®éng cña bé nguån ®iÖn 12V-3A (AC-DC POWER SUPPLY)

nguån ®iÖn 12V-3A AC-DC POWER SUPPLY A

V

~12V

+12V −

Sau khi thiÕt lËp xong, Mêi thµy gi¸o kiÓm tra m¹ch ®iÖn tr−íc khi cÊp ®iÖn cho m¹ch. BÊm khãa K trªn mÆt bé nguån: ®Ìn LED ph¸t s¸ng, b¸o hiÖu s½n sµng ho¹t ®éng .

P

0

c. TiÕn hµnh ®o : BÊm nóm "ON/OFF" trªn v«nkÕ V vµ ampekÕ A, cho chóng ho¹t ®éng . VÆn tõ tõ nóm xoay P cña bé nguån ®Ó ®iÒu chØnh hiÖu ®iÖn thÕ U( chØ trªn v«nkÕ hiÖn sè V ) t¨ng dÇn tõng v«n mét, tõ 0 ®Õn 10V. §äc vµ ghi

K

H×nh 7

c¸c gi¸ trÞ c−êng ®é dßng ®iÖn I t−¬ng øng ( chØ trªn von kÕ sè A ) vµo b¶ng 1 . d. KÕt thóc phÐp ®o : VÆn nhÑ nóm xoay P vÒ tËn cïng bªn tr¸i, BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån. BÊm c¸c nóm "ON/OFF" trªn hai ®ång hå ®Ó t¾t ®iÖn cho chóng .

Bé nguån ®iÖn 12V-3A/AC-DC (H×nh 7) cã thÓ cung cÊp :
§iÖn ¸p mét chiÒu 0÷12V ®−îc lÊy ra tõ hai cäc ®Êu d©y 612V phÝa ph¶i, cung cÊp dßng tèi ®a 3A, cã thÓ ®iÒu chØnh liªn tôc nhê nóm xoay P. Hai ®ång hå A vµ V l¾p trªn mÆt bé nguån dïng chØ thÞ gÇn ®óng ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ra (>1,5%).
§iÖn ¸p xoay chiÒu cè ®Þnh ~12V lÊy ra tõ hai lç ®Êu d©y phÝa tr¸i.
KiÓm tra ho¹t ®éng cña bé nguån b»ng c¸ch : - C¾m phÝch lÊy ®iÖn cña bé nguån nµy vµo æ ®iÖn xoay chiÒu ~220V trªn bµn thÝ nghiÖm. - BÊm kho¸ K trªn mÆt bé nguån : ®Ìn LED cña nã ph¸t s¸ng b¸o hiÖu s½n sµng ho¹t ®éng. - VÆn tõ tõ nóm xoay P theo chiÒu kim ®ång hå ®ång thêi quan s¸t v«nkÕ V trªn mÆt bé nguån. NÕu

3. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é nãng s¸ng cña d©y tãc ®Ìn. §Ó x¸c ®Þnh nhiÖt ®é nãng s¸ng cña d©y tãc ®Ìn, ta ph¶i ®o ®iÖn trë cóa d©y tãc ®Ìn ë nhiÖt ®é phßng. Th¸o v«nkÕ V ra khái m¹ch ®iÖn , vÆn chuyÓn m¹ch chän thang ®o cña nã vÒ vÞ trÝ “200ς” dïng nã lµm «mkÕ ®Ó ®o ®iÖn trë. C¸c cùc "V/ Ω " vµ "COM" cña «mkÕ ®−îc nèi víi hai ®Çu cña bãng ®Ìn §. BÊm nóm "ON" trªn mÆt «mkÕ , ®äc gi¸ trÞ ®iÖn trë d©y tãc ®Ìn vµ ghi vµo b¶ng 1. §äc vµ ghi gi¸ trÞ

4

b. Chó ý : Gi÷ nguyªn vÞ trÝ thang ®o cña v«nkÕ xoay chiÒu V vµ ampekÕ xoay chiÒu A nh− trong thÝ nghiÖm kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn RC nªu trªn. Mêi thµy gi¸o kiÓm tra m¹ch ®iÖn tr−íc khi nèi m¹ch ®iÖn cÇn ®o víi bé nguån 12V-3A/AC-DC.

nhiÖt ®é phßng tp trªn nhiÖt kÕ 0÷1000C vµo b¶ng 1. BÊm nóm "OFF" ®Ó t¾t ®iÖn cho ¤mkÕ . Ghi vµo b¶ng 1 : gi¸ trÞ giíi h¹n, ®é nh¹y, cÊp chÝnh x¸c vµ sè n qui ®Þnh ®èi víi thang ®o ®· chän trªn v«nkÕ V vµ ampekÕ A (xem b¶ng c¸c th«ng sè kü thuËt cña ®ång hå hiÖn sè DT 9202 ë trang cuèi cña tËp tµi liÖu nµy).

c. TiÕn hµnh ®o : BÊm nóm "ON/OFF" trªn mÆt v«nkÕ V vµ ampekÕ A, cho chóng ho¹t ®éng . BÊm kho¸ K cña bé nguån. Quan s¸t ,®äc vµ ghi gi¸ trÞ c−êng ®é dßng ®iÖn chØ trªn Ampe kÕ A vµo b¶ng 3. Dïng v«nkÕ V lÇn l−ît ®o c¸c gi¸ trÞ hiÖu ®iÖn thÕ hiÖu dông U ë hai ®Çu ®o¹n m¹ch, UR gi÷a hai ®Çu ®iÖn trë thuÇn R , vµ UL gi÷a hai ®Çu cuén d©y dÉn L, ®äc vµ ghi vµo b¶ng 2. d. KÕt thóc phÐp ®o : BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån. BÊm c¸c nóm "ON/OFF" trªn hai ®ång hå ®Ó t¾t ®iÖn cho chóng . e. Th¸o v«nkÕ V ra khái m¹ch ®iÖn , vÆn

4. X¸c ®Þnh ®iÖn dung cña tô ®iÖn trong m¹ch RC a. M¾c m¹ch ®iÖn: M¾c tô ®iÖn C vµ ®iÖn trë R vµo b¶ng ®iÖn nh− trªn s¬ ®å h×nh 3. §iÖn ¸p xoay chiÒu ~12V ®−îc lÊy tõ hai lç ra xoay chiÒu ~12V trªn mÆt bé nguån ®Ó cung cÊp cho m¹ch ®iÖn. TiÕp tôc dïng hai ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè DT9202 lµm v«nkÕ vµ ampekÕ xoay chiÒu . b. Chän thang ®o cho hai ®ång hå :
V«nkÕ V ®Æt ë thang ®o xoay chiÒu ACV 20V, m¾c song song víi c¸c ®o¹n m¹ch cÇn ®o.
AmpekÕ A ®Æt ë thang ®o xoay chiÒu ACA 200mA, Hai d©y ®o c¾m vµo 2 lç “COM” vµ “A”, råi m¾c nèi tiÕp xen vµo m¹ch ®iÖn gi÷a R vµ C b»ng hai ®Çu cèt( H×nh 3 ) Sau khi thiÕt lËp xong, Mêi thµy gi¸o kiÓm tra m¹ch ®iÖn tr−íc khi cÊp ®iÖn cho m¹ch.

chuyÓn m¹ch chän thang ®o cña nã vÒ vÞ trÝ “200ς” hoÆc “2k“ dïng nã lµm «mkÕ ®Ó ®o ®iÖn trë thuÇn r cña cuén d©y. C¸c cùc "V/ Ω " vµ "COM" cña «mkÕ ®−îc nèi víi hai ®Çu cña cuén d©y L. BÊm nóm "ON" trªn mÆt «mkÕ , ®äc gi¸ trÞ ®iÖn trë r cña cuén d©y vµ ghi vµo b¶ng 3. Sau ®ã, bÊm nóm "ON/OFF" t¾t ®iÖn cho «mkÕ Ghi vµo b¶ng 3 : gi¸ trÞ giíi h¹n, ®é nh¹y, cÊp chÝnh x¸c vµ sè n ®−îc qui ®Þnh ®èi víi thang ®o ®· chän trªn v«nkÕ V, ampekÕ A vµ «mkÕ Ω .

c. TiÕn hµnh ®o : BÊm nóm "ON/OFF" trªn mÆt v«nkÕ V vµ ampekÕ A, cho chóng ho¹t ®éng . BÊm kho¸ K cña bé nguån. Quan s¸t ,®äc vµ ghi gi¸ trÞ c−êng ®é dßng ®iÖn chØ trªn Ampe kÕ A vµo b¶ng 2. Dïng v«nkÕ V lÇn l−ît ®o c¸c gi¸ trÞ hiÖu ®iÖn thÕ hiÖu dông U ë hai ®Çu ®o¹n m¹ch, UR gi÷a hai ®Çu ®iÖn trë thuÇn R , vµ UC gi÷a hai ®Çu tô ®iÖn C, ®äc vµ ghi vµo b¶ng 2. d. KÕt thóc phÐp ®o : BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån. BÊm c¸c nóm "ON/OFF" trªn hai ®ång hå ®Ó t¾t ®iÖn cho chóng . Ghi vµo b¶ng 2 : gi¸ trÞ giíi h¹n, ®é nh¹y, cÊp chÝnh x¸c vµ sè n qui ®Þnh ®èi víi thang ®o ®· chän trªn v«nkÕ vµ ampekÕ.

V. TÝnh to¸n kÕt qu¶ ®o 1. Dùa vµo c¸c cÆp gi¸ trÞ cña I, U t−¬ng øng, vµ c¸c gi¸ trÞ Rp vµ tp thu ®−îc trong b¶ng 1, h·y :
vÏ ®Æc tuyÕn v«n-ampe I = f(U) cña bãng ®Ìn d©y tãc.
X¸c ®Þnh nhiÖt ®é T cña d©y tãc ®Ìn § nãng s¸ng khi gi÷a hai cùc cña ®Ìn cã hiÖu ®iÖn thÕ U = 10V dùa theo c¸c c«ng thøc (3), (7) vµ (8). 2. Dùa vµo c¸c gi¸ trÞ I , U , UR , UC ®o ®−îc trong b¶ng 2 ®Ó x¸c ®Þnh :

5. X¸c ®Þnh hÖ sè tù c¶m L cña cuén d©y dÉn trong m¹ch RL a. M¾c m¹ch ®iÖn : M¾c cuén d©y dÉn cã ®iÖn trë thuÇn r, hÖ sè tù c¶m L nèi tiÕp víi ®iÖn trë R vµo b¶ng l¾p r¸p m¹ch ®iÖn theo s¬ ®å h×nh 5. §iÖn ¸p xoay chiÒu ~12V ®−îc lÊy tõ hai lç ra xoay chiÒu ~12V trªn mÆt bé nguån ®Ó cung cÊp cho m¹ch ®iÖn. VÉn dïng hai ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè DT9202 lµm v«nkÕ vµ ampekÕ xoay chiÒu .

Z = R 2 + Z C2 =




tæng trë




®iÖn trë thuÇn

R=




dung kh¸ng

ZC




®iÖn dung C =

U I

UR I UC = I

1 I = 2π .f .Z C 2π .f .U C

víi f = 50Hz ± 1% lµ tÇn sè l−íi ®iÖn quèc gia.

5

xoay chiÒu vµ hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu trong m¹ch RLC kh«ng ph©n nh¸nh. Tõ ®ã suy ra biÓu thøc x¸c ®Þnh tæng trë cña m¹ch RLC. §iÒu kiÖn ®Ó c−êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch RLC ®¹t cùc ®¹i ? 4. Tr×nh bÇy c¸ch x¸c ®Þnh ®iÖn dung C cña tô ®iÖn vµ hÖ sè tù c¶m L cña cuén d©y dÉn theo ph−¬ng ph¸p v«n-ampe ®èi víi dßng xoay chiÒu . 5. Nãi râ c¸ch x¸c ®Þnh sai sè tuyÖt ®èi cña c−êng ®é dßng ®iÖn vµ cña hiÖu ®iÖn thÕ ®o trùc tiÕp trªn c¸c ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè . 6. Dùa vµo c«ng thøc tÝnh C vµ L chøng minh c¸c biÓu thøc tÝnh sai sè t−¬ng ®èi cña ®iÖn dung C vµ cña hÖ sè tù c¶m L cã d¹ng :

3. Dùa vµo c¸c gi¸ trÞ ®o ®−îc cña U, I vµ R ®o ®−îc trong m¹ch RL ®Ó x¸c ®Þnh :
tæng trë Z = U/I
c¶m kh¸ng

Z L = Z 2 − (R + r) 2


hÖ sè tù c¶m

L=

ZL 2πf

víi f = 50Hz ± 1% lµ tÇn sè l−íi ®iÖn quèc gia. VI. C©u hái kiÓm tra 1. Ph¸t biÓu vµ viÕt biÓu thøc cña ®Þnh luËt ¤m ®èi víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi. T¹i sao ®Æc tuyÕn v«n-ampe I = f (U) cña bãng

∆I ∆π ∆f ∆UC = + + + C I π f UC ∆L U . ∆U + Z .U . ∆I + R. ∆R ∆π ∆f = + + L f π I 2 .( Z 2 − R 2 ) ∆C

®Ìn d©y tãc kh«ng ph¶i lµ ®−êng th¼ng ? 2. Nªu râ quan hÖ vÒ tÇn sè, pha vµ biªn ®é gi÷a c−êng ®é dßng ®iÖn xoay chiÒu vµ hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu trong ®o¹n m¹ch : - chØ chøa ®iÖn trë thuÇn R ; - chØ chøa tô ®iÖn cã ®iÖn dung C ; - chØ chøa cuén d©y dÉn cã hÖ sè tù c¶m L . 3. Dïng gi¶n ®å vect¬ Fresnel, thiÕt lËp quan hÖ vÒ tÇn sè, pha vµ biªn ®é gi÷a c−êng ®é dßng ®iÖn Chøc n¨ng

trong ®ã

2V 0,5%

1

0,8%

2

20mA

0,8%

1

200mA

1,2%

1

20A

2%

5

20V 200V 1000V

ACV HiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu

0,8%

3

1,2%

3

20mA

1%

3

200mA

1,8%

3

20A

3%

7

2,5%

3

2nF 20nF

2KΩ 20KΩ

n

2mA ACA C−êng ®é dßng xoay chiÒu

200Ω Ω §iÖn trë

200mV 2V 20V 200V 700

2mA DCA C−êng ®é dßng mét chiÒu

U I

Phô lôc : B¶ng th«ng sè kü thuËt ®ång hå v¹n n¨ng DT-9202 Thang n Chøc n¨ng Thang ®o δ δ ®o 200mV

DCV HiÖu ®iÖn thÕ mét chiÒu

Z=

0,8%

1

2MΩ 20MΩ

1%

2

200MΩ

5%

10

C §iÖn dung

200nF 2µF 20µF

6

B¸o c¸o thÝ nghiÖm

sö dông dông cô ®o ®iÖn kh¶o s¸t m¹ch ®iªn mét chiÒu, xoay chiÒu Tr−êng ........................................ Líp ...................Tæ ..................... Hä tªn .........................................

X¸c nhËn cña thµy gi¸o

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... .………………………………………………………………………………………………………………………… …………........................................................................................................................................................... .………………………………………………………………………………………………………………………… II. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm 1. B¶ng 1 : §o ®Æc tr−ng Von Ampe cña d©y tãc bãng ®Ìn

Von kÕ V : Um = ............... α = ..............

Ampe kÕ A : Im = ................. α = .................

¤m kÕ Rm = ............... α = .................

δU = ...................n = ..............

δI = ................ n = ...............

δR = ............... n = .................

tP =.................( 0C )

RP = ................( Ω )

U (V)

I (A)

U (V)

I (A)

U (V)

I (A)

U (V)

I (A)

1

.................

4

..............

7

................

10

..............

2

.................

5

..............

8

.................

11

...............

3

.................

6

................

9

...............

12

...............

2. B¶ng 2 : Kh¶o s¸t M¹ch R-C

Von kÕ V :

Ampe kÕ A :

Um = ........... α = ..............δU = ............ n = ........

Im = ............

I (mA)

U (V)

UR (V)

UC (V)

Z

7

α =.......... R

δI = ........... n = ......... ZC

C

3. B¶ng 3 : Kh¶o s¸t M¹ch R-L ¤m kÕ Rm = .................. α = ...................... ................. I (mA)

U (V)

.R = ....................... n = .........................RP = .............

UR (V)

UL (V)

Z

R

ZL

L

4.VÏ ®Æc tr−ng Von Ampe cña d©y tãc ®Ìn

5. TÝnh to¸n kÕt qu¶ : (Theo môc IV ) ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... .................................................……………………………………………………………………………

8