Trang 1
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 NÕu hiÖu thÕ ta ®o ®−îc lμ U th× sai sè tuyÖt ®èi 1. Lμm quen vμ sö dông ®ång hå ®a n¨ng hiÖn cña phÐp ®o trùc tiÕp ®¹i l−îng U nμy lμ: sè (Digital Multimeter) ®Ó ®o hiªô ®iÖn thÕ vμ ∆U = δ (%) . U + n . α (2) c−êng ®é dßng ®iÖn trong c¸c m¹ch ®iÖn mét chiÒu Trong ®ã : vμ xoay chiÒu, hoÆc ®o ®iÖn trë cña c¸c vËt dÉn. U : Gi¸ trÞ ®o ®−îc, chØ thÞ trªn ®ång hå. 2. Kh¶o s¸t sù phô thuéc nhiÖt ®é cña ®iÖn trë kim δ (%) : CÊp chÝnh x¸c cña thang ®o lo¹i b»ng c¸ch vÏ ®−êng ®Æc tr−ng v«n-ampe cña α bãng ®Ìn d©y tãc. Tõ ®ã x¸c ®Þnh nhiÖt ®é cña d©y : §é ph©n gi¶i cña thang ®o. tãc bãng ®Ìn. n = 1 4 3 ( quy ®Þnh theo tõng thang ®o bëi nhμ 3. Kh¶o s¸t c¸c m¹ch ®iÖn RC vμ RL cã dßng s¶n xuÊt ).C¸ch tÝnh t−¬ng tù ®èi víi c¸c thang ®o xoay chiÒu ®Ó kiÓm chøng ph−¬ng ph¸p gi¶n ®å thÕ vμ dßng kh¸c. vect¬ Fresnel, ®ång thêi dùa vμo ®Þnh luËt Ohm ®èi C¸c thang ®o thÕ vμ dßng cã ®é nh¹y cao nhÊt víi dßng xoay chiÒu ®Ó x¸c ®Þnh tæng trë, c¶m th−êng lμ 200mV vμ 200μA hoÆc 2mA, ®−îc dïng kh¸ng vμ dung kh¸ng cña c¸c m¹ch ®iÖn. Tõ ®ã ®Ó ®o c¸c hiÖu thÕ vμ dßng ®iÖn mét chiÒu rÊt nhá. x¸c ®Þnh ®iÖn dung cña tô ®iÖn vμ hÖ sè tù c¶m cña CÇn rÊt thËn träng khi sö dông c¸c thang ®o nμy. cuén d©y dÉn. 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 II. Dông cô träng cho ®ång hå. V× vËy, c¸c quy t¾c nhÊt thiÕt 2 ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè kiÓu DT9205 ; ph¶i tu©n thñ khi sö dông ®ång hå v¹n n¨ng hiÖn 1 bãng ®Ìn d©y tãc 12V-3W ; sè lμ : 1 mÉu ®iÖn trë R ; 1.Kh«ng bao giê ®−îc phÐp chuyÓn ®æi thang x 1 mÉu tô ®iÖn C ; ®o khi ®ang cã ®iÖn ë ®Çu ®o. x 1 mÉu cuén c¶m L ; 2.Kh«ng ¸p ®Æt ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn v−ît qu¸ gi¸ x 1 b¶ng l¾p r¸p m¹ch ®iÖn ; trÞ thang ®o. Tr−êng hîp ®¹i l−îng ®o ch−a biÕt, th× 6 d©y dÉn nèi m¹ch dμi 60cm ; h·y ®o th¨m dß b»ng thang ®o lín nhÊt, råi rót ®iÖn 1 nguån cung cÊp ®iÖn 12V-3A/AC-DC ra ®Ó chän thang thÝch hîp. 3. §Ó ®o c−êng ®é dßng ®iÖn nhá ch¹y trong III. C¬ së lý thuyÕt ®o¹n m¹ch, ta dïng hai d©y ®o c¾m vμo hai lç 1. Giíi thiÖu c¸ch sö dông ®ång hå ®a n¨ng “COM “(lç chung ) vμ lç “A” trªn ®ång hå. Hai ®Çu hiÖn sè kiÓu DT 9202 cèt cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c nèi tiÕp víi ®o¹n §ång hå v¹n n¨ng hiÖn sè lμ lo¹i dông cô ®o cã m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o ®−îc vÆn vÒ ®é chÝnh x¸c cao vμ nhiÒu tÝnh n¨ng −u viÖt h¬n c¸c vÞ trÝ thuéc gi¶i ®o DCA ®Ó ®o dßng ®iÖn mét h¼n lo¹i ®ång hå chØ thÞ kim tr−íc ®©y, ®−îc dïng chiÒu, ACA ®Ó ®o dßng xoay chiÒu. Sau lç “A” bªn ®Ó ®o hiÖu thÕ vμ c−êng ®é dßng ®iÖn mét chiÒu, trong ®ång hå cã cÇu ch× bμo vÖ, nÕu dßng ®iÖn ®o xoay chiÒu, ®iÖn trë, ®iÖn dung cña tô ®iÖn....Nhê v−ît qu¸ gi¸ trÞ thang ®o, lËp tøc cÇu ch× bÞ thiªu mét nóm chuyÓn m¹ch chän thang ®o, ta cã thÓ ch¸y, tÊt c¶ c¸c thang ®o dßng ®iÖn nhá ng−ng chän thang thÝch hîp víi ®¹i l−îng cÇn ®o. ho¹t ®éng cho ®Õn khi mét cÇu ch× míi ®−îc thay. Th«ng th−êng mét ®ång hå v¹n n¨ng hiÖn sè §iÒu tai h¹i t−¬ng tù còng x¶y ra nÕu chóng ta m¾c lo¹i 3 1/2 digit cã 2000 ®iÓm ®o ( tõ 0 ®Õn 1999) . Ampe kÕ song song víi hai ®Çu ®o¹n m¹ch cã hiÖu Gi¶ sö ta chän thang ®o hiÖu thÕ mét chiÒu DCV thÕ. 20V, th× ®¹i l−îng : Hy rÊt thËn träng khi sö dông c¸c thang ®o 20V dßng, kh«ng ®Ó ch¸y cÇu ch× ! α = = 0,01.V (1) 2000 4. §Ó ®o c−êng ®é dßng ®iÖn lín 0-10A, ta ®−îc gäi lμ ®é ph©n gi¶i cña thang ®o. dïng hai d©y ®o c¾m vμo hai lç “COM “(lç chung ) vμ lç “10A” ( hoÆc 20A ) trªn ®ång hå. Hai ®Çu cèt
Trang 2
cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c nèi tiÕp víi ®o¹n A B, B § m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o ®−îc vÆn vÒ vÞ 1 trÝ DCA-10A ®Ó ®o dßng mét chiÒu, ACA-10A ®Ó ®o + + I dßng xoay chiÒu. Sau lç 10A( hoÆc 20A), bªn trong P ®ång hå kh«ng cã cÇu ch× b¶o vÖ, nÕu bÞ ®o¶n Un V § - m¹ch th−êng g©y ch¸y, næ ë m¹ch ®iÖn ngoμi hoÆc ë nguån ®iÖn. A + Tãm l¹i : chän thang ®o ®óng, vμ kh«ng nhÇm E C § 2 lÉn khi thao t¸c ®o thÕ vμ dßng lμ hai yÕu tè quyÕt H×nh 2 ®Þnh b¶o vÖ an toμn cho ®ång hå. Theo ®Þnh luËt ¤m ®èi víi m¹ch ®iÖn mét chiÒu, 5. §Ó ®o hiÖu thÕ mét chiÒu, xoay chiÒu,hoÆc ®o ®iÖn trë, ta dïng hai d©y ®o c¾m vμo hai lç “COM “ c−êng ®é dßng ®iÖn I ch¹y qua ®o¹n m¹ch tû lÖ víi (lç chung ) vμ lç “Vς” trªn mÆt ®ång hå. Hai ®Çu cã hiÖu ®iÖn thÕ U gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch vμ tû lÖ má kÑp c¸ sÊu cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c song nghÞch víi ®iÖn trë R cña ®o¹n m¹ch : song víi ®o¹n m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o I U = (3) ®−îc vÆn vÒ c¸c vÞ trÝ thuéc gi¶i ®o DCV ®Ó ®o hiÖu R thÕ mét chiÒu, ACV ®Ó ®o hiÖu thÕ xoay chiÒu,vμ NÕu R kh«ng ®æi th× I tû lÖ bËc nhÊt víi U. §å ς ®Ó ®o ®iÖn trë. thÞ I =f (U) - gäi lμ ®Æc tuyÕn v«n-ampe, cã d¹ng ®−êng th¼ng qua gèc to¹ ®é víi hÖ sè gãc : α 1 digital multimeter tg = = G (4) OFF R DT 9202 trong ®ã G lμ ®é dÉn ®iÖn cña ®o¹n m¹ch. ON Nh−ng do hiÖu øng Jun-Lenx¬, l−îng nhiÖt Q to¶ 1.289 ra trªn ®iÖn trë R trong thêi gian τ b»ng : Q = R I2τ (5) L−îng nhiÖt nμy lμm t¨ng nhiÖt ®é vμ do ®ã lμm 2K 20K 2M 20M Ω thay ®æi ®iÖn trë cña ®o¹n m¹ch. V× d©y tãc bãng 200 200M 2m 200m ®Ìn § lμm tõ Vonfram, nªn ®iÖn trë R cña nã thay ACA 20m X 2 DCV ®æi theo nhiÖt ®é t theo c«ng thøc : 200m 20 R = R (1 +α.t + β t2 ) (6) 20 200 t 0 20 1000 víi R lμ ®iÖn trë ë t0C vμ R lμ ®iÖn trë ë 00 C , cßn 200m 700 t 0 20m 200 α = 4,82.10-3 K-1 vμ β = 6,76 .10-7 K-2 , lμ c¸c hÖ DCA 2m 20 ACV sè nhiÖt cña ®iÖn trë cña Vonfram. 20μ 2 2μ 200n 2n 200m KÕt qu¶ lμ c−êng ®é dßng ®iÖn I ch¹y qua d©y C F h x FE 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 20A A COM V/Ω v«n-ampe I =f (U) cña bãng ®Ìn d©y tãc cã d¹ng ®−êng cong. Gäi R lμ ®iÖn trë cña d©y tãc ®Ìn ë p 2. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn mét chiÒu t nhiÖt ®é phßng p . Khi ®ã tõ (6) ta suy ra : XÐt m¹ch ®iÖn gåm nguån ®iÖn mét chiÒu U n cung cÊp ®iÖn cho bãng ®Ìn d©y tãc § cã ®iÖn trë R R = p (7) R (H×nh 2). §iÖn ¸p ra cña nguån ®iÖn U cã thÓ 0 1 +α.t + β.t2 n p p thay ®æi ®−îc nhê biÕn trë nóm xoay P. HiÖu ®iÖn Gi¶i ph−¬ng tr×nh (6) ®èi víi t, céng thªm 273K thÕ U gi÷a hai ®Çu bãng ®Ìn § ®o b»ng v«nkÕ mét 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 1 R ®Ìn ®o b»ng ampekÕ mét chiÒu A . T = 273+ α2 + 4β t −1 −α (8) 2β R 0 2
Trang 3
trong ®ã ®iÖn trë R vμ R tÝnh theo c«ng thøc (3) vμ Z lμ tæng trë cña m¹ch R-C ®èi víi dßng ®iÖn p t xoay chiÒu tÇn sè f : víi I lμ dßng ®iÖn mét chiÒu ch¹y qua d©y tãc ®Ìn Z = R2 + Z2 (17) § vμ U lμ hiÖu ®iÖn thÕ t−¬ng øng gi÷a hai ®Çu d©y C tãc ®Ìn. Chia hai vÕ cña (15) cho 2 , ta nhËn ®−îc ®Þnh luËt ¤m ®èi víi m¹ch ®iÖn xoay chiÒu R-C : 3. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn xoay chiÒu R-C U §Æt hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u cã tÇn sè f vμo hai I = (18) Z ®Çu m¹ch ®iÖn gåm tô ®iÖn cã ®iÖn dung C m¾c trong ®ã U vμ I lμ gi¸ trÞ hiÖu dông cña hiÖu ®iÖn nèi tiÕp víi ®iÖn trë thuÇn R (H×nh 3). thÕ vμ c−êng ®é dßng xoay chiÒu trong m¹ch R-C cã thÓ ®o b»ng ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè. A B C 4. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn xoay chiÒu R-L §Æt hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u cã tÇn sè f vμo ~U V A 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 R trë R (H×nh 5). E C A B H×nh 3 L , r Gi¶ sö dßng ®iÖn xoay chiÒu ch¹y trong m¹ch ë thêi ®iÓm t cã d¹ng : ~U V A i = I0 .sin2πf t. (9) Khi ®ã : u = u + u (10) R R C V× u cïng pha víi i , cßn u chËm pha π / 2 so E C R C víi i , nªn ta cã thÓ viÕt : H×nh 5 u = π (11) U0R.sin2πf t. +U0C .sin(2πf t. − ) 2 Gi¶ sö dßng ®iÖn xoay chiÒu ch¹y trong ®o¹n m¹ch ë thêi ®iÓm t cã d¹ng : i = I0 .sin2πf t. U I 0R 0 Khi ®ã : u = u + u +u (19) ϕ R r L V× u vμ u cïng pha víi i , cßn u nhanh pha π/2 R r L so víi i, nªn ta cã thÓ viÕt : U U u = U .sin 2πf.t +U . sin 2πf.t + U .sin (2πf.t+π/2) oR or oL 0C 0 (20) T−¬ng tù trªn, ¸p dông gi¶n ®å vect¬ Fresnel H×nh 4 (H×nh 6), ta t×m ®−îc : u = U .sin (2πf .t + ϕ) (21) 0 ¸p dông gi¶n ®å vect¬ Fresnel (H×nh 4), ta t×m ®−îc d¹ng cña hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u : 2 2 víi U = (U +U ) +U oL (22) u = U .sin(2πf t. + ϕ) (12) 0 oR or 0 víi U = U2 + U2 (13) U 2πf .L 0 0R 0C tgϕ = oL = (23) tgϕ = - U0C = - 1 (14) U +U R + r oR or U0R 2πf CR. I Thay U = I .R , U = I .r vμ U =I .2πf.L vμo Thay U = I R vμ U = I Z = 0 0R 0 0r 0 0L 0 0R 0 0C 0 C 2πf.C (22), ta cã biÓu thøc : vμo (13), ta cã biÓu thøc : U = I (R + r)2 + Z 2 = I .Z (24) U = I R2 + Z2 = I Z (15) 0 0 L 0 0 0 C 0 víi Z lμ dung kh¸ng cña tô ®iÖn : C 1 víi Z lμ c¶m kh¸ng cña cuén d©y dÉn : Z = L C (16) 2πf.L 2πf.C Z = (25) L 3
Hiển thị 3 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!