Tài liệu thí nghiệm lý thuyết mạch điện tử

i BÀI 1.HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .... CÁC LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN TỬ .... HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM .... HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM .... HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM .... HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

-  -

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN TỬ

Biên soạn: TS Hồ Văn Phi

Bộ môn: Điện tử - Viễn thông

Tài liệu lưu hành nội bộ

Trang 3

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

BÀI 1 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 1

1.1 CÁC LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1

1.1.1 Điện trở 1

1.1.2 Tụ điện 1

1.1.3 Cuộn cảm 1

1.2 NGUỒN ÁP MỘT CHIỀU 2

1.3 NGUỒN TÍN HIỆU XOAY CHIỀU HÌNH SIN 2

1.4 ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG 2

1.4.1 Đo điện áp một chiều 2

1.4.2 Đo điện trở 2

1.5 SỬ DỤNG MÁY HIỆN SÓNG 2 KÊNH 2

1.5.1 Đo biên độ điện áp 2

1.5.2 Đo chu kỳ 2

1.6 SỬ DỤNG BO MẠCH ĐỂ LẮP RÁP VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 3

1.6.1 Cấu tạo bo mạch 3

1.6.2 Cách bố trí nguồn điện và điểm đo tín hiệu trên bo mạch 3

1.6.3 Cách lắp linh kiện trên bo mạch 3

BÀI 2 KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT KIRCHOFF 4

2.1 MỤC ĐÍCH BÀI THÍ NGHIỆM 4

2.2 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM 4

2.2.1 Sơ đồ thí nghiệm và nội dung, phương pháp 4

2.2.2 Thiết bị và linh kiện thí nghiệm 5

2.2.3 Yêu cầu sinh viên chuẩn bị cho bài thí nghiệm 5

2.3 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM CỦA SINH VIÊN 6

Trang 4

2.3.1 Phát biểu định luật Kirchoff 6

2.3.2 Lập biểu thức điện áp nút và biểu thức dòng điện tại nút 6

2.3.3 Lập biểu thức tổng sụt áp tại các vòng 6

2.3.4 Tính toán mạch 7

2.4 THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM 8

2.4.1 Lắp đặt mạch thí nghiệm và điều chỉnh các thông số 8

2.4.2 Tiến hành đo điện áp các nhánh 8

2.4.3 Tính giá trị tổng dòng điện vào nút và kết luận về định luật Kirchoff I 8

2.4.4 Tính giá trị tổng sụt áp trong vòng và kết luận về định luật Kirchoff II 9

2.5 KẾT LUẬN 9

BÀI 3 KIỂM CHỨNG NGUYÊN LÝ XẾP CHỒNG 10

3.2.1 Sơ đồ thí nghiệm, nội dung và phương pháp 10

3.3.1 Phát biểu nguyên lý xếp chồng 11

3.3.2 Tính toán mạch 11

3.4.1 Lắp mạch điện thí nghiệm 12

3.4.2 Tiến hành đo điện áp trên mạch ứng với nguồn E 1 tác động (nối tắt nguồn E 5 ) 12 3.4.3 Tiến hành đo điện áp trên mạch ứng với nguồn E 5 tác động (nối tắt nguồn E 1 ) 12

3.4.4 Tiến hành đo điện áp trên mạch ứng với nguồn E 1 và E 5 tác động 12

3.4.5 So sánh các kết quả đo 12

3.5 KẾT LUẬN 13

Trang 5

iii

BÀI 4 MẠCH CỘNG HƯỞNG RLC NỐI TIẾP 14

4.4.1 Thực hiện thí nghiệm theo Hình 3.1a 15

4.4.2 Thực hiện thí nghiệm theo Hình 3.1b 15

4.5 KẾT LUẬN 16

BÀI 5 MẠCH RC VỚI TÍN HIỆU HÌNH SIN 17

5.3.1 Nội dung lý thuyết 18

5.3.2 Nội dung tính toán 18

5.4.1 Tìm giá trị dung kháng của tụ điện C 19

5.4.2 Tìm giá trị trở kháng của mạch RC 20

4.5 KẾT LUẬN 21

Trang 6

BÀI 1

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

1.1 CÁC LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

1.1.1 Điện trở

1 Định nghĩa:………

……….…… …

2 Biểu thức: ………

3 Cách đọc trị số điện trở:………

……….…… …

1.1.2 Tụ điện 1 Định nghĩa:………

……….…… …

2 Biểu thức: ………

3 Cách đọc trị số tụ điện:………

……….…… …

1.1.3 Cuộn cảm 1 Định nghĩa:………

……….…… …

2 Biểu thức: ………

3 Cách đọc trị số cuộn cảm:………

……….…… …

Trang 7

2

……….…… …

1.2 NGUỒN ÁP MỘT CHIỀU

Mô tả đặc điểm của nguồn áp một chiều:

………

… ………

…… ………

1.3 NGUỒN TÍN HIỆU XOAY CHIỀU HÌNH SIN

Mô tả đặc điểm và cách thức sử dụng máy phát tín hiệu hình sin có điều chỉnh tần số

………

… ………

…… ………

1.4 ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG

1.4.1 Đo điện áp một chiều

1.5 SỬ DỤNG MÁY HIỆN SÓNG 2 KÊNH

1.5.1 Đo biên độ điện áp

Trang 8

1.6 SỬ DỤNG BO MẠCH ĐỂ LẮP RÁP VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Trang 9

4

BÀI 2

KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT KIRCHOFF

2.1 MỤC ĐÍCH BÀI THÍ NGHIỆM

- Kiểm tra tính đúng đắn của định luật Kirchoff

- Xác định giá trị đại số của điện áp và dòng điện theo chiều quy ước

- Thực hành với 2 nguồn

2.2 HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM

2.2.1 Sơ đồ thí nghiệm và nội dung, phương pháp

Định luật Kirchoff về tổng đại số dòng điện đi vào một nút và tổng đại số sụt áp trong một vòng kín là lý thuyết cơ sở cho việc phân tích mạch

 Sơ đồ mạch điện

Trên sơ đồ mạch điện ta đặt tên các vòng, các nút và chiều các vòng, chiều dòng điện trên các nhánh như Hình 2.2

 Nội dung và phương pháp

Trang 10

Để xác định tổng dòng điện tại các nhánh đi vào nút và tổng sụt áp trên các nhánh tại một vòng kín, ta tiến hành đo điện áp trên toàn bộ các phần tử của mạch Các dòng điện trên điện trở được tính suy diễn từ điện áp đo được theo công thức định luật Ohm Khi đo điện áp các nhánh, giá trị đo được thể hiện theo chiều dương của phép đo, trong đó chiều điện áp thể hiện điểm đặt que (+) đồng hồ tại điểm gốc của mũi tên điện áp và que (-) đồng hồ tại điểm ngọn của mũi tên điện áp

Từ giá trị xác định trên, khi lập tổng đại số của dòng điện tại một nút,chiềudương trong biểu thức tổng thể hiện là chiều quy ước của tất cả các dòng điện là từ các nút kế cận đi vào nút đang xét Khi lập được biểu thức tổng để thay giá trị số của từng dòng điện, ta phải tính đến chiều quy ước khi đo dòng điện trên nhánh đó Nếu dòng điện quy ước khi đo cùng chiều, nghĩa là khi đo que đo thể hiện chiều của dòng điện đi vào nút thì giá trị thay thế nhận dấu (+), ngược lại khi đo que đo thể hiện chiều của dòng điện đi

ra khỏi nút thì giá trị thay thế nhận dấu (-) Tổng các giá trị của dòng điện khi đó sẽ phải thể hiện theo đúng phát biểu định luật Kirchoff về dòng điện Vậy với mức sai số cho phép, giá trị tổng đó phải gần bằng không Kết quả so sánh này giúp ta kiểm nghiệm tính đúng đắn của định luật Kirchoff về dòng điện

Khi lập tổng đại số các sụt áp trên một vòng kín, ta cũng tiến hành thay thế các giá trị điện áp của các nhánh trong vòng Quy ước về dấu là, nếu điện áp đo trên nhánh là cùng chiều với chiều vòng thì giá trị điện áp nhánh đó lấy dấu (+) trong biểu thức tổng, ngược lại nếu điện áp đo trên nhánh là ngược chiều với chiều vòng thì giá trị điện áp nhánh đó lấy dấu (-) trong biểu thức tổng Kết quả biểu thức tổng cũng được so sánh với

0 để kiểm nghiệm tính đúng đắn của định luật Kirchoff về điện áp

2.2.2 Thiết bị và linh kiện thí nghiệm

1 Bo lắp mạch thí nghiệm: 01

2 Nguồn thí nghiệm thay đổi giá trị: 02

3 Đồng hồ đo điện áp: 01

4 Điện trở từ 1kΩ đến 10kΩ: 12

2.2.3 Yêu cầu sinh viên chuẩn bị cho bài thí nghiệm

- Nắm được phát biểu của định luật Kirchoff I và II Lập được các biểu thức tổng dòng điện và tổng sụt áp trên một mạch điện thực tế

- Biết vận dụng định luật để giải mạch điện

Trang 11

6

- Sử dụng phương pháp lý thuyết để tính toán một mạch điện cụ thể

2.3 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM CỦA SINH VIÊN

2.3.1 Phát biểu định luật Kirchoff

1 Phát biểu định luật Kirchoff I

2.3.2 Lập biểu thức điện áp nút và biểu thức dòng điện tại nút

Xét các nút A, B, C của mạch điện Hình 2.2, viết biểu thức điện áp nút và biểu thức dòng điện tại nút đó vào Bảng 2.1

Bảng 2.1

2.3.3 Lập biểu thức tổng sụt áp tại các vòng

Ở mạch điện Hình 2.2

- Liệt kê các vòng mạch và đặt tên các vòng đó, quy ước chiều dương của vòng

- Viết biểu thức tổng sụt áp tại các vòng vào Bảng 2.2

Nút Biểu thức điện áp nút Biểu thức dòng điện

A

B

C

Trang 12

Vòng Các phần tử thuộc vòng Biểu thức tổng sụt áp trong vòng

Trang 13

8

2.4 THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM

2.4.1 Lắp đặt mạch thí nghiệm và điều chỉnh các thông số

- Lắp mạch thí nghiệm như Hình 2.1

- Điều chỉnh thông số nguồn và chọn các linh kiện theo Bảng 2.3 và Bảng 2.4

2.4.2 Tiến hành đo điện áp các nhánh

- Tự quy ước chiều dương trên các nhánh điện trở và dùng đồng hồ vạn năng (chế

độ đo Vôn kế) đo điện áp theo quy ước đó

- Đo điện áp trên các nhánh và với thông số điện trở đã cho, tính giá trị dòng điện, ghi vào Bảng 2.7

Bảng 2.7

Tên điện áp UAO UAB UBO UCB UCO UCA

Giá trị điện áp đo (V)

Tên dòng điện I1 I2 I3 I4 I5 I6

Tính giá trị dòng điện

theo điện áp đo (mA)

2.4.3 Tính giá trị tổng dòng điện vào nút và kết luận về định luật Kirchoff I

Từ số liệu của Bảng 2.7 và biểu thức đã ghi ở Bảng 2.1, hãy xác định giá trị của dòng điện đại số tại nút, rồi ghi vào Bảng 2.8

Trang 14

2.4.4 Tính giá trị tổng sụt áp trong vòng và kết luận về định luật Kirchoff II

Từ số liệu của Bảng 2.7 và biểu thức đã ghi ở Bảng 2.2, hãy xác định giá trị tổng độ sụt áp trong vòng, rồi ghi vào Bảng 2.9

Bảng 2.9

………

2.5 KẾT LUẬN Nêu kết luận về kết quả đo, mức sai số chấp nhận được của thí nghiệm ………

………

Vòng Tổng độ sụt áp trong vòng Kết quả

I

II

III

Trang 15

10

BÀI 3

KIỂM CHỨNG NGUYÊN LÝ XẾP CHỒNG

- Kiểm tra tính đúng đắn của nguyên lý xếp chồng trong mạch điện tuyến tính

- Phân tích mạch điện theo phương pháp giải mạch điện bằng cách sử dụng nguyên lý xếp chồng

3.2.1 Sơ đồ thí nghiệm, nội dung và phương pháp

 Sơ đồ thí nghiệm

- Lý thuyết cho thấy, mạch điện tuyến tính tuân thủ theo nguyên lý xếp chồng Nghĩa là, dòng điện hay điện áp trong mạch có nhiều nguồn tác động sẽ bằng tổng dòng điện hay điện áp với từng nguồn tác động riêng biệt

- Tiến hành thí nghiệm đo các điện áp ứng với từng nguồn tác động và lấy tổng các giá trị riêng rẽ đó so sánh với giá trị đo được khi trên mạch là tất cả các nguồn tác động

- Mạch điện Hình 3.1 gồm 2 nguồn tác động E1 và E5 Các điện trở R1, R5 là nội trở của nguồn Tiến hành thí nghiệm khi loại bỏ lần lượt nguồn E1, E5 và khi có cả nguồn

E1, E5 Trong mỗi trường hợp ghi lại điện áp trên các điện trở R2, R3, R4

Nguyên lý xếp chồng sẽ thể hiện khi so sánh tổng các điện áp thành phần với điện áp tác động toàn bộ

R1 R2

R3

Hình 3.1

Trang 16

- Phát biểu được nguyên lý xếp chồng

- Biết vận dụng nguyên lý xếp chồng để giải mạch điện có nhiều nguồn tác động

- Sử dụng phương pháp lý thuyết để tính toán mạch điện thí nghiệm

3.3.1 Phát biểu nguyên lý xếp chồng

………

3.3.2 Tính toán mạch

Cho mạch điện như Hình 3.1, với các thông số như Bảng 3.1 và Bảng 3.2

Bảng 3.1

Giá trị 1kΩ 2,2kΩ 3,3kΩ 2,2kΩ 1kΩ

Bảng 3.2

- Tính toán điện áp trên mạch ứng với nguồn E1 và E5 tác động bằng phương pháp điện áp nút ghi vào Bảng 3.3

Bảng 3.3

Giá trị tính (V)

Trang 17

12

3.4.1 Lắp mạch điện thí nghiệm

- Lắp mạch điện thí nghiệm như Hình 3.1

- Điều chỉnh thông số nguồn theo Bảng 3.2 và lựa chọn linh kiện theo Bảng 3.1

3.4.2 Tiến hành đo điện áp trên mạch ứng với nguồn E 1 tác động (nối tắt nguồn E 5 )

Ghi kết quả vào Bảng 3.4

Bảng 3.4

Giá trị đo (V)

3.4.3 Tiến hành đo điện áp trên mạch ứng với nguồn E 5 tác động (nối tắt nguồn E 1 )

Bảng 3.5

Giá trị đo (V)

Bảng 3.6

Giá trị đo (V)

3.4.5 So sánh các kết quả đo

- Tính tổng điện áp của từng nguồn tác động so sánh điện áp khi các nguồn tác động đồng thời và ghi vào Bảng 3.7

Trang 18

Bảng 3.7

3.5 KẾT LUẬN

So sánh các kết quả của Bảng 3.7 và kết luận về tính đúng đắn của nguyên lý xếp chồng

………

Tổng giá trị đo khi từng nguồn tác động (V)

Giá trị đo khi hai nguồn cùng tác động (V)

Giá trị tính khi hai nguồn cùng tác động (V)

Trang 19

14

BÀI 4

MẠCH CỘNG HƯỞNG RLC NỐI TIẾP

- Kiểm tra tính đúng đắn của mạch cộng hưởng RLC

- Xác định giá trị của điện áp ban đầu và điện áp xác lập của tụ điện

4.2.1 Sơ đồ thí nghiệm, nội dung và phương pháp

Xét sơ đồ Hình 4.1

- Khi khóa K mở, tính điện áp ban đầu của tụ: u0C

- Tại thời điểm t = 0 đóng khóa K, tính điện áp u(t)

- Kiểm tra lại kết quả theo lý thuyết bằng công thức:

5 Tụ điện 1000μF: 02

- Nắm được các công thức phản ứng của tụ điện với điện áp và dòng điện

C

t τ

C C

u (t) = u ( ) + Ae  (V)

Trang 20

- Biết cách giải bài toán quá độ đối với mạch RC

1 Viết biểu thức hàm số trong miền thời gian

của điện áp trên tụ theo dòng điện chạy qua

2 Viết biểu thức hàm số trong miền tần số

phức của điện áp trên tụ theo dòng điện chạy

qua

3 Viết biểu thức uC(t) để kiểm tra

4.4.1 Thực hiện thí nghiệm theo Hình 3.1a

- Lắp mạch điện thí nghiệm như Hình 3.1a

Với E = 12V, R1 = 1kΩ, R2 = 2,2kΩ, C = 1000μF

- Khi khóa K mở Đo điện áp ban đầu trên tụ: u0C = …………

- Khi khóa K đóng

+ Đo điện áp trên tụ uC(t), rồi ghi kết quả vào Bảng 3.1

+ Viết biểu thức uC(t) theo (*): uC(t) = ………

và tính toán uC(t) với t = 3τ, rồi ghi kết quả vào Bảng 3.1

Bảng 4.1

Điệp áp uC(t)(V) đo được

Điệp áp uC(t)(V) tính toán

4.4.2 Thực hiện thí nghiệm theo Hình 3.1b

- Lắp mạch điện thí nghiêm như Hình 3.1b

Với E = 12V, R1 = 1kΩ, R2 = 2,2kΩ, C = 1000μF

- Khi khóa K đóng Đo điện áp ban đầu trên tụ: u0C = ………

Tiêu đề	Tài Liệu Thí Nghiệm Lý Thuyết Mạch Điện Tử
Tác giả	TS. Hồ Văn Phi
Trường học	Trường Đại Học Quy Nhơn
Chuyên ngành	Điện Tử - Viễn Thông
Thể loại	tài liệu

Định dạng
Số trang	26
Dung lượng	1,18 MB