Bài 2 MẠCH điện một CHIỀU (DC)

qĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MƠN: GIẢI TÍCH MẠCH GVHD: Nguyễn Thanh Phương LỚP AN01 NHÓM: 04 TPHCM, 02/10/2022 NHÓM: 04 LỚP: AN01 Danh sách thành viên: MSSV HỌ VÀ TÊN 2112730 Huỳnh Gia An 2112870 Nguyễn Gia Bảo ĐIỂM CHẤM CHÉO KÝ TÊN 2110816 Lê Quốc Bình Bài 2: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU (DC) A) MỤC ĐÍCH Bài thí nghiệm giúp sinh viên thực mạch điện mạch chia áp , mạch chia dòng, kiểm chứng định luật Kirchhoff khảo sát mạch tương đương TheveninNorton mạch điện DC Ngồi , thí nghiệm cịn giúp sinh viên so sánh kết tính tốn lý thuyết kết thí nghiệm mạch điện DC nguồn nhiều nguồn B) ĐẶC ĐIỂM Mạch điện DC tồn phần tử nguồn điện trở Nền tảng phân tích mạch điện Dc luật Ohm định luật Kirchhoff Ngoài , để tăng hiệu q trình tính tốn mạch DC , người ta dựa phép biến đổi tương đương ( chia áp , chia dịng , biến đổi nguồn,…), phân tích dùng ma trận ( nút , dòng mắt lưới ,…) hay dùng định lý đặc trưng cho mạch tuyến tính ( nguyên lý tỉ lệ , nguyên lý xếp chồng , sơ đồ tương đương Thevenin-Norton…) C) PHẦN THÍ NGHIỆM 1) Mạch chia áp a) Thực mạch chia áp tính áp trở  Yêu cầu : Lắp mạch chia áp hình 1.2.1.1 Điều chỉnh nguồn DC để giá trị điện áp u bảng số liệu Dùng DC volt kế đo u1 , u2 , u3 tính tốn giá trị theo lý thuyết Tính tốn sai số đo  Tính theo lý thuyết: *Đối với u(V)= 5(V) u R1 5.2,2 k = =0,88(V ) ∑ R 2,2 k + 4,7 k +5,6 k u R2 5.4,7 k u2 = = =1,88(V ) ∑ R 2,2 k + 4,7 k +5,6 k u R3 5.5,6 k u3 = = =2,24(V ) ∑ R 2,2 k + 4,7 k +5,6 k u1= *Đối với u(V)=12(V) u R1 12.2,2 k = =2,112( V ) ∑ R 2,2 k + 4,7 k +5,6 k u R2 12.4,7 k u2= = =4,512(V ) ∑ R 2,2 k + 4,7 k +5,6 k u R3 12.5,6 k u3 = = =5,367(V ) ∑ R 2,2 k + 4,7 k +5,6 k u1 = trị đo | giá trị đúng−giá | 100 % giá trị đo  Tính sai số: %sai số = *Đốí với u(V)= 5(V) |0.88−0,867 | 100 %=0 , 014772 % 0,88 1,88−1,868 %u ¿| | 100 %=0,006382% 1,88 2,24−2,225 %u ¿| | 100 %=0,006696 % 2,24 %u1 ¿ *Đối với u(V)= 12(V) |2,112−2,087 | 100 %=0 , 011873% 2,112 4,512−4,499 %u ¿| |.100 %=0 , 002881 % 4,512 5,379−5,359 %u ¿| |.100 %=0 ,003718 % 5,379 %u1 ¿ Bảng số liệu: U1 Tính Đo %Sai số Tính 0,88 0,867 0,014772% 1,88 12 2,11 2,087 0,011873 % 4,51 U(v) U2 Đo %Sai số 0,00638 1,868 2% 4,499 0,002881 % Tính 2,24 5,37 U3 Đo 2,22 5,35 %Sai số 0,006696% 0,003718 % b) Kiểm chứng luật kirchoff điện áp:  Theo Kirchoff Voltage Law, ta có u = ∑u=u1+ u2 +u3 Tính ∑ utừ số liệu đo sai số *Khi u(V) =5(V): ∑ u=u1+ u2 +u3 = 0,867 + 1,868 + 2,225 = 4,96 100 %=¿0,008% |u−∑u u | %u= Sai số: *Khi u(V)=12(V): ∑u=u1+ u2 +u3=2,0867 + 4,499 + 5,359 = 11,9357 100 %=¿0,0053583% |u−∑u u | %u= Bảng số liệu: U(V) 12 ∑ uk 4,96 11,9357 %Sai số 0,008% c) Thiết kế mạch chia áp DC  Thiết kế mạch DC gồm điện trở R1 R2 nối yêu cầu ban đầu: R2 có áp vào 5(V) , áp 2(V) Dòng mạch phải bé 10mA  Mạch thiết kế sau : Chọn R1 = 4,7kΩ , R2 = 3,245kΩ => Kết đo áp u2 = 2,002(V) , dòng mạch 0,629(mA) < 10(mA) 2) Mạch chia dòng: a) THực mạch chia dịng cà tính dịng qua trở:  u cầu : Thực mạch chia dịng hình Thay đổi giá trị u nguồn bảng số liệu Dùng Ampe kế đo giá trị I1 , I2 , I3 tính tốn I2 , I3 theo lý thuyết Tính tốn sai số đo I = 1,043(mA) (khi u=5V) I = 2,530(mA) (khi u=12V)  Tính theo lý thuyết: *Khi u(V) = 5(V): =1,052(mA ) I 1= 4,7 k 5,6 k 2,2 k + 4,7 k +5,6 k 4,7 k I 2=¿ =0,572( mA) 1 + 4,7 k 5,6 k 1,052 1 5,6 k I 3=¿ =0,480 (mA ) 1 + 4,7 k 5,6 k 1,052 *Khi u(V)=12(V) I 1= 12 =2,530( mA) 4,7 k 5,6 k 2,2 k + 4,7 k +5,6 k 4,7 k I 2=¿ =1,372(mA ) 1 + 4,7 k 5,6 k 2,530 5,6 k I 3=¿ =1,151(mA ) 1 + 4,7 k 5,6 k 2,530  Tính sai số *Đối với u(V)=5(V): |0,572−0,575 |.100 %= 0,005244% 0,572 0,48−0,483 % I =| |.100 %= 0,00625% 0,48 % I 2= *Đối với u(V)=12(V) |1,372−1,385 |.100 %=0,0094752% 1,372 1,151−1,163 % I =| |.100 %=0,0104257% 1,151 % I 2= *Bảng số liệu: U(V) I(mA) 12 1,052 2,530 Tính 0,572 1,372 I2 Đo 0,575 1,385 %Sai số 0,005244% 0,0094752% Tính 0,480 1,151 I3 Đo 0,483 1,163 %Sai số 0,00625% 0,0104257% b) Kiểm chứng luật Kirchoff dòng điện:  Theo Kirchoff Current Law, ta có: I 1=∑ I k =I 2+ I Tính ∑ I k từ số liệu đo sai số *Khi u(V)=5(V): ∑ I k =I 2+ I 3= 0,572+0,483=1,055 | | | | I −∑ I k 1,052−1,055 100 %= 100 % =0,002851% I1 1,052 *Khi u(V)=12(V): ): ∑ I k =I 2+ I 3= 1,385+1,163=2,548 %∑ I k = | %∑ I k = | | | I −∑ I k 2,530−2,548 100 %=0,007114% 100 %= 2,530 I1 *Bảng số liệu: I 1( mA )(tính) U(V) 1,052 12 2,530 ∑ Ik 1,055 2,548 %Sai số 0,002851% 0,007114% c) Thiết kế mạch chia dòng DC  Thiết kế mạch DC gồm điện trở R1 R2 mắc song song theo yêu cầu ban đầu : Dòng tổng 10 mA R1 4,7kΩ I1=4 mA  Vẽ mạch thiết kế : Trị số R2 = 3,17kΩ, đo lại dòng qua R1 = 4mA 3) Giải tích mạch DC nhiều nguồn dung nút mắt lưới + E1 :Nguồn DC 5V + E2 : Nguồn DC 12V Dùng volt kế DMM đo lại E1 , E2 Dùng pp nút dịng mắt lưới tính U trở Dùng volt kế DMM đo lại U điện nút : *Tính theo lý thuyết: Chọn U D = => Sử dụng pt U A U A −5 U A −12 + + =0 ( 2,2 k 4,7 k 5,6 k U B=5 ( V ) ,U C =12(V )¿ => U A = 3,79(V) => U 1=5−3,79=1,21 ( V ) ; U 2=3,79 ( V ) ;U 3=3,79−12=−8,21 ( V ) ; U 4=5−12=−7 (V ) *Bảng số liệu: Điện áp Giá trị tính 5V 12V 1,21V 3,79V -8,21V -7 E1 E2 U1 U2 U3 U4 Giá trị đo 5V 12V 1,194V 3,766V -8,190V -6,995V %sai số 0 0,1322% 0,00633% 0,002436% 0,000714% 4) Cầu đo Wheatstone chiều đo điện trở Là cầu đo điện trở dựa nguyên lý cân , dùng đo điện trở giá trị từ 1Ω trở lên cách thực mạch thí nghiệm hình Dùng DMM cho chức DC volt kế (DCV) có giá trị thị gần zero cầu cân Cầu đo dùng để đo giá trị điện trở R2 chỉnh VR từ giá trị 1kΩ , lần tăng 100Ω Ghi lại giá trị VR giá trị thị DCV theo bảng Giá trị VR Chỉ số DCV VRcb −100 Ω VR cb −2199 Ω 33.94mV VRcb +100 Ω 0,08mV -33,17mV 5) Kiểm chứng nguyên lý tỉ lệ mạch DC Với mạch thí nghiệm hình, nguyên lý tỉ lệ hiểu điện áp U mạch tỉ lệ với nguồn tác động lên mạch E¿ theo : U = K E¿ Nguồn E¿ lấy từ nguồn DC điều chỉnh hộp TN Thay đổi giá trị E¿ đo U E¿ U2 4v 6v 8v 6) Kiểm chứng nguyên lý xếp chồng mạch DC 10v 12v Để kiểm chứng giá trị đo U mạch hình dựa nguyên lý xếp chồng, ta làm sau : + Chỉ cho tác động lên mạch nguồn E1 = 5V cách thực thí nghiệm hình đo u11 + Chỉ cho tác động lên mạch nguồn E2 = 12V cách thực thí nghiệm hình đo u12 + Tính u1 theo nguyên lý xếp chỗ *Tính theo nguyên lý xếp chồng: U 1=u 11+u12=¿ 3,713-2,508=1,205(V) Điện áp U1 Mạch có nguồn E1 (u11 ) 3,713V Mạch có nguồn E2 (u12) -2,508 Giá trị tính theo xếp chồng 1,205 Giá trị đo có nguồn 1,1902 % sai số 0,12282% 7) Sơ đồ Thevenin-Norton nguyên lý truyền công suất cực đại *Khảo sát mạch hình U hm Gia trị đo Giá trị tính 8,152 8,194 *Tính theo lý tuyết: Giá trị đo 3,217 U nutgiua −5 U nutgiua −12 + =0 4,7 k 5,6 k  U nutgiua =8,194(V)= U hm  I hm=3,207(mA)  Rthevenin =U hm / I hm=2,555kΩ I hm Giá trị tính 3,207 Rthevenin Giá trị đo 2,534 Giá trị tính 2,555 VR(k Ω¿ I VR 2,319 1,83 PVR RVR max=¿ PVR max=¿ 2,5576 1,642 1,49 1,254 1,09 0,91 0,807 0,785 0,71 10 0,661 ... 0147 72 % 0,88 1,88−1,868 %u ¿| | 100 %=0,0063 82% 1,88 2, 24? ?2, 225 %u ¿| | 100 %=0,006696 % 2, 24 %u1 ¿ *Đối với u(V)= 12( V) |2, 1 12? ? ?2, 087 | 100 %=0 , 011873% 2, 1 12 4,5 12? ??4,499 %u ¿| |.100 %=0 , 0 028 81... 5 .2, 2 k = =0,88(V ) ∑ R 2, 2 k + 4,7 k +5,6 k u R2 5.4,7 k u2 = = =1,88(V ) ∑ R 2, 2 k + 4,7 k +5,6 k u R3 5.5,6 k u3 = = =2, 24(V ) ∑ R 2, 2 k + 4,7 k +5,6 k u1= *Đối với u(V)= 12( V) u R1 12. 2 ,2. . .21 10816 Lê Quốc Bình Bài 2: MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU (DC) A) MỤC ĐÍCH Bài thí nghiệm giúp sinh viên thực mạch điện mạch chia áp , mạch chia dòng, kiểm chứng định luật Kirchhoff khảo sát mạch