(TIỂU LUẬN) báo cáo thí nghiệm môngiải tích mạch bài 2 mạch điện 1 chiều (DC)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐHQG TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Báo cáo thí nghiệm Mơn:Giải tích mạch GVHD: Cơ Nguyễn Thanh Phương Họ tên Nguyễn Minh Ng Đào Anh Phi Bài 2: Mạch điện chiều (DC) I Mục đích thí nghiệm: Bài thí nghiệm giúp sinh viên thực mạch điện mạch chia áp , mạch chia dòng, kiểm chứng luật Kirchoff khảo sát mạch giúp sinh viên so so sánh kết tính tốn lý thuyết kết thí nghiệm mạch điện DC nguồn nhiều nguồn II Mạch chia áp: a) Thực mạch chia áp hình 1.2.1.1: u(V ) Tính 12 |giá trịđúng−giátrịđo | % sai số = ∙ 100(%) giá trịđúng u =u× R1 R1+R2+R3 u =u× R2 R1+R2+R3 R3 u =u× R1+R2+R3 b) Kiểm chứng định luật Kirchoff điện áp: u=∑ uk=u1+u2+u3 %sai số = | u−∑ u u(V) c) Thiết kế mạch chia áp DC gồm hai điện trở R1(có giá trị điện trở cho) R2 thỏa : Áp vào mạch V, áp R2 V Dòng mạch phải bé 10mA Vẽ mạch thiết kế cho biết trị số : R1=2.2 kΩ, R2= ∙ 2.2 kΩ III Mạch chia dòng a) Thực chia dịng Hình 1.2.2.1 I 2(mA ) u(V) I 1(mA ) 12 u I 1= 2,2+ I2=I1 I × 4,6 3=I1× 4,7 +5,6 b) I 1= % Kiểm chứng luật Kirchhoff dòng điện ∑ Ik=I2+ I sai số = | I1− ∑ I k I | ∙ 100(%) u(V) c) Thiết ké mạch chia dòng DC gồm hai điện trở R1, R2 nối song song thỏa Dòng tổng 10(mA) R =4,7 k Ω dịng qua 4(mA) Vẽ mạch thiết kế cho biết trị số R2=3,133kΩ Thực mạch thiết kế IV Giải tích mạch DC nhiều nguồn dùng chế nút mắc lưới : Với E1=¿nguồn áp DC có giá trị V E2=¿ nguồn áp DC có giá trị 12 Điện áp E1 E2 u1 u u3 u  Giá trị tính : Mạch có nhánh,4 nút, dịng nhánh : Từ mạch ta có hệ phương trình i i i (1) =i1 +i4 =i + i (2) 3=i4 +i5 (3) −5+4,7 k i1+2,2 k i2=0 (4) −2,2 k i2+5,6 ki3 +12=0 (5) 10 k i4−5,6 ki3−4,7 k i1=0 (6) Sử dụng (2),(4),(5),(6) : i 1=0,2572 (mA ) →u1=1,209 (V ) i 2=1,7232 (mA )→u2=3,791(V ) i 3=−1,4659 (mA ) →u3=−8,209(V ) i =−0,0685 (mA )→u4=−7 (V ) V Cầu đo Wheatstone chiều đo điện trở : Giá trị VR Chỉ số DCV VI E¿ u2 Kiểm chứng nguyên lý tỉ lệ mach DC : U2 VII Kiểm chứng nguyên lý xếp chồ Điện áp u VIII Sơ đồ Theveni -Norton nguyên lý truyền công suất cực đại: U hm Giá trị đo 8,22 Giá trị tính U hm : Mạch có nhánh, nút: i =i1 +i2 (1) −5+( 4,7+5,6) k i1+12=0 (2) 10 k i2−(4,7+ 5,6) k i1 =0 (3) (1),(2),(3)=> i1=−0,679 (mA ) ,i2=−0,7 (mA ) ,i3=0,0204 (mA ) U hm=5,6 ki1 +12=8,194(V ) Giá trị tính I nm : Mạch có nhánh, nút: (1) i =i1 +i3 i =i2+ inm (2) −5+4,7 k i1=0 (3) 5,6 ki2 +12=0 (4) 10 ki3−5,6 k i2−4,7 k i1=0(5) (1),(2),(3),(4),(5)=> i0=0,364 (mA ),i1=1,064 (mA ) ,i2=−2,143 (mA ) ,i3=−0,7 (mA ),inm=3,207(mA ) VR I 1kΩ 2,26 VR P 5,108 VR PVR (max đođược )=6,483(mW ) Bài 3: Mạch điện xoay chiều I Mục đích Bài thí nghiệm giúp sinh viên khảo sát đặc trưng mạch điện trường hợp nguồn tác động lên mạch nguồn điều hòa, hay gọi nguồn xoay chiều (AC) Q trình thí nghiệm giúp Svv hiểu rõ thêm phương pháp biên độ (hay hiệu dụng) phức, cách dựng đồ thị vectơ tính tốn cơng suất mạch điều hịa II Đo trở kháng tụ điện: a) Thực mạch thí nghiệm hình 1.3.2: Tần số 2kHz 5kHz 10kHz b) Vẽ đồ thị |ZC| theo ω Cho biết biểu thức lý thuyết |ZC| theo ω Biểu thức lý thuyết: |ZC|= ωC Zc ( ) kháng Trở c) φ C Kết luận điều φC phụ thuộc ω tỷ lệ nghịch ω III Mạch RC nối tiếp a) Thực mạch thí nghiệm RC nối tiếp hình 1.3.3: U 1,41Vrms b) Dựng đồ thị vectơ điện áp mạch theo số liệu đo c) Tính cơng suất mạch RC nối số liệu đo : CS biểu kiến S(mVA) 0,665 IV Đo trở kháng cuộn dây a) Thực mạch thí nghiệm hình 1.3.4: Tần số Um kHz kHz 10 kHz b) Vẽ đồ thị |ZL| theo ω Cho biết biểu thức lý thuyết |ZL| theo ω Biểu thức lý thuyết: ZL = ω.L, đồ thị tuyến tính 7,000 6,000 Trở kháng ZL ( ) 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 c) Kết luận điều φL phụ thuộc ω ω với giá trị φL không thay đổi V Mạch RL nối tiếp a) Thực mạch thí nghiêm RL nối tiếp hình 1.3.5: U 1,41 Vrms b) Dựng đồ thi vectơ điện áp mạch theo số liệu đo dùng thước compa, chọn pha ban đầu dòng điện Từ đồ thị vectơ suy φ So sánh với giá trị φ đo bảng số liệu Xác định thành phần điện trở cuộn dây ˙ ˙ 2kHZ Ta có : I (R+ RL+ Z L)=U ˙ U ↔RL= ˙ I →RL=797,54 (Ω) (Do đo sai sót nên kết tính có phần ảo) c) Tính cơng suất mạch RL nối số liệu đo : CS biểu kiến S 7,05 ×10−4 Có vẻ nhóm chúng em đọc lộn góc lệch pha VI Mạch RLC nối tiếp : a) Thực mạch thí nghiệm RLC nối tiếp hình 1.3.6 : −R−ZL= U 1,41 Vrms b) Dựng đồ thị vecto điện áp mạch theo số liệu đo dùng thước compa Từ đồ thị vecto suy φ So sánh với giá trị φ đo bảng số liệu c) Tính cơng suất mạch RLC nối số liệu đo: CS biểu kiến S Hệ số cos (φ) CS tác dụng P CS phản kháng Q 1,01 ×10−3 0,9298 9,387 ×10−4 3,716 ×10−4 d) Tính cơng suất P phần tử mạch RLC nối tiếp : PL(trên L) %sai số= % sai số lớn đọc VII Mạch RC song song a) Thực mạch thí nghiệm hình 1.3.8 : U R 1,41 Vrms b) Vẽ đồ thị vecto dòng cho mạch song song chọn pha ban đầu áp ur(t) Từ đồ thị vecto, viết giá trị dòng , áp phức hiệu dung (dạng mũ) mạch : U I ˙ R=1,41 ˙ ∠0o (Vrms) =0,397 ∠0o (mArms) R ˙ I C=0,266 ∠90o (mArms) ˙ I =0,478 ∠33,82o (mArms) Từ tính : Trở kháng nhánh song song : ZR /¿ C= Góc lệch pha ur(t) i(t) : φ (ur∧i)=33,82o c) Tính công suất nhánh R//C theo số liệu đo : CS biểu kiến S 1,744 ×10−4 VIII Mạch RL song song : a) Thực mạch thí nghiệm hình 1.3.8 : U I R 1,41 Vrms b) Vẽ đồ thị vecto dòng cho mạch song song chọn pha ban đầu áp ur(t) Từ đồ thị vecto viết giá trị dòng, áp phức hiệu (dạng mũ) mạch : U I ˙ ˙ R R=1,41 ∠0o (Vrms) =0,354 ∠0o (mArms) ˙ I L=0,294 ∠−90o (mArms) ˙ I =0,460 ∠−39,71o (mArms ) Từ tính : 0,505 Trở kháng nhánh song song : ZR /¿ C= Góc lệch pha ur(t) i(t) : φ (ur∧i)=39.71o c) Tính cơng suất CS biểu kiến S 1,996 ×10−4 IX Hiệu chỉnh hệ số công suất cosφ nhánh a) Thực mạch thí nghiệm hình 1.3.9: C U hc R 1,41 Vrms 1,41 Vrms 1,41 Vrms 1,41 Vrms b) Với trường hợp Chc=¿ C4: Vẽ đồ thị vecto dòng cho mạch song song chọn pha ban đầu áp ur(t) Từ đồ thị vecto viết giá trị dòng, áp phức hiệu (dạng mũ) mạch : C1 C3 C4 U I ˙ ˙ R R=1,41 ∠0o (Vrms) =0,379 ∠0o (mArms ) ˙ I L=0,308 ∠−90o (mArms) ˙ I C=0,071 ∠90o ( mArms) ˙ I =0,447 ∠−32,02o (mArms) Từ tính : Z Trở kháng nhánh song song : R /¿ C/ ¿ L= U˙ I˙ R =2674,467+ j 1672,49(Ω) Góc lệch pha ur(t) i(t) : φ (ur∧i)=32,02o c) Có nhận xét trị hiệu dụng dịng qua nhánh i(t) trường hợp ? Nhóm chúng em đo sai nhiều nên chúng em không nhận xét kết khác lý thuyết dự kiến d) Trình bày chi tiết q trình tính giá trị Chc cần cần thiết để đưa hệ số công suất nhánh song song đợn vị cosφ =1 => φ=0 mà φ độ lệch pha dịng điện I U R Để φ=0 khơng tồn dòng điện thành phần ảo jωL( − j ωC  Zảo=0=>ZL/ ¿C=0 ↔ jωL− j ) ≈0 ωC ... mạch V, áp R2 V Dòng mạch phải bé 10 mA Vẽ mạch thiết kế cho biết trị số : R1 =2. 2 kΩ, R2= ∙ 2. 2 kΩ III Mạch chia dòng a) Thực chia dịng Hình 1 .2. 2 .1 I 2( mA ) u(V) I 1( mA ) 12 u I 1= 2, 2+ I2=I1... ? ?2, 2 k i2+5,6 ki3 + 12 = 0 (5) 10 k i4−5,6 ki3−4,7 k i1=0 (6) Sử dụng (2) ,(4),(5),(6) : i 1= 0 ,25 72 (mA ) →u1 =1 ,20 9 (V ) i 2= 1, 723 2 (mA )→u2=3,7 91( V ) i 3=? ?1, 4659 (mA ) →u3=−8 ,20 9(V ) i =−0,0685... 8 ,22 Giá trị tính U hm : Mạch có nhánh, nút: i =i1 +i2 (1) −5+( 4,7+5,6) k i1+ 12 = 0 (2) 10 k i2−(4,7+ 5,6) k i1 =0 (3) (1) , (2) ,(3)=> i1=−0,679 (mA ) ,i2=−0,7 (mA ) ,i3=0, 020 4 (mA ) U hm=5,6 ki1