Báo cáo thí nghiệm giải tích mạch

BAI2: MACH DIEN MOT CHIEU DC A - Mục đích thí nghiệm: Thực hiện các mạch điện cơ bản như mạch chia ap, mach chia dong, kiém chứng các định luật Kirchhoff và khảo sát mạch tương đương Th

DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

BK

TP.HCM

BAO CAO THI NGHIEM

GIAI TICH MACH

GVHD: Nguyén Thanh Phuong

Nhóm: DT02 Tổ: 7

Lê Nguyễn Khánh My 2218032

TPHCM, ngày | thang 8 nam 2024

BAI2:

MACH DIEN MOT CHIEU (DC)

A - Mục đích thí nghiệm: Thực hiện các mạch điện cơ bản như mạch chia ap, mach chia dong, kiém chứng các định luật Kirchhoff và khảo sát mạch tương đương Thevein-

Norton trong mạch điện DC So sánh kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thí nghiệm

của mạch điện DC một nguồn và nhiều nguồn

B - Đặc điểm: Mạch điện DC chỉ tồn tại các phần tử nguồn và điện trở Nền tảng phân tích mạch điện DC là luật Ohm và các luật Kirchhoff Ngoài ra, dé tăng tính hiệu quả quá trình tính toán mạch DC, người ta dựa trên các phép biến đối tương đương (chia áp, chia dòng, biến đổi nguồn ), phân tích dùng ma trận (thế nút, dòng mắt lưới ) hay dùng các định lý đặc trưng cho mạch tuyến tính (nguyên lý tỉ lệ, nguyên lý xếp chồng, sơ đồ tương đương Thevenin-Norton, )

C - Thí nghiệm:

1/ Mạch chia áp:

1.1/ Mạch chia áp:

+ Yêu cầu: Lắp mạch chia áp như hình Điều chỉnh nguồn DC đề thay đổi giá trị điện áp

u như trong bảng số liệu Dùng DC volt kế (hoặc chức năng DCV của VOM hay DMM)

do dién ap ul, u2, u3 và tính toán các giá trị trên theo lý thuyết Tính toán sai số khi do

+ U —+ Ug -

Nguồn †22kQ 4,7kO

u(V) ui Up

Tinh | Đo | %saisố | Tính | Đo |%sai số | Tính | Đo | % sai số

5 0.88 | 0.880 | 0.0909% | 1.88 | 1.888 | 0.4415 | 2.24 | 2.249 | 0.4196

8 3 % 4 %

12 2.112 | 2.110 | 0.08996 | 4.51 | 4.523 | 0.2438 | 5.37 | 5.386 | 0.186%

1 % 2 % 6

%saisé — gid tri ding — gid tri do 100%

giá trị đúng + Theo lý thuyết:

-u=5V:

u=uS<Š==5——— C——=088(v) DR © 2.2*10°+4.7 x 10°+5.6 x 10

Tương tự: uạ=1.88(V);u;= 2.24(V)

-u= 12V:

"` 3 R 2.2*10°+4.7* 10°+5.6 x 10

Tuong ty: u)=4.512(V);u;=5.376(V)

+ Tinh sai sd:

-u=5V:

%u,= se x100%=0.0909%

Tương tự: %u,=0.4415%;% u;=0.4196%

-u= 12V:

%u,=¿

Tương tự: %u;=0.2438%;%u;—=0.186%

1.2/ Kiém chimg dinh luat Krichhoff vé dién áp:

Theo định luật Kirchhoff về điện áp đôi với mạch DC thì:

u=>, Uy =Mi†U;+UH;

u(V) Lux %4sai số

soap =| 100%

+u=5V:

3 u,=u,+u,+u,=++¿|V]

u- > uy,

u x 100 %=0.37%

5

+u=12V:

» u,=u,+u;+u,=++¿ |V |

soya u a — x 100%=0.16 %

+ 100% |

1.3/ Thiết kế mạch chia áp DC: gồm hai điện trở R1 (có giá trị trong 4 điện trở đã cho) và R2 thỏa:

+ Áp vào mạch 5V, áp ra trên R2 là 2V

+ Dòng trong mạch phải bé hơn LŨmA

+ Mạch thiết kế:

R2 _ 3

BlrR2=“2V -R1=SR2

<10mA - R1+R2>500@

uUạ=5

Ta có: u

“SR

Néu chon R1 = 4.7 kQ = R2 = 3.1333kQ

Kết quả đo áp ra trên mạch thiết kế: Áp ra = 1.9894 V

2/ Mach chia dong:

2.1/ Mạch chia dòng: Thực hiện mạch chia dòng như hình Thay đổi gia tri u cua nguồn

như trong bảng số liệu Dùng ampe kế đo giá trị li, lo, lạ và tính toán I›, I› theo lý thuyết Tính toán sai số khi do

I, -

Nguồn ie

pc

u(V) L¡ QnA) b (mA) I; (mA)

Tinh Do duoc | %sai so Tinh Do duoc | %sai sô

5 1.0387 | 0.5717 | 0.5676 | 0.7172% | 0.4798 0.4774 | 0.5002%

12 2.4885 1.3720 1.3595 |0.9I11%| 1.1515 1.1438 | 0.6687%

+ Tinh toan:

-u=5V:

Ra 22x103%+ ! 1

47x10” 5,6x10”

1.0514X————— 4.7 x 1Ũ

x 1 1 „1

Dp R 47x10 5.6x10 Anẽva+n 3 cïavan3

1

R, = 0.5717 mA

=I,

1 —_ 10514x———

_r Rs _ 5.6 x 10

= 4+

LR 4.7x10° 5.6 x10°

-u=12V:

M

4.7x10” 5.6x10!

1 ng 25235xX 7g LiS— 2 yt 2 =——— 14 472 „1 3720mA 1

R 47x10 56x10”

= 2.5235 x 5 L=1— 3 =——— 891” „1 1s15mA

TH

R 47x10" 56x10”

+ Sai số:

-u=5V:

% 1 =| ATO OEM x100%0.7172%

0 1,=| 948A x 100%* 0.5002%

-u=12V:

%1,= + x 100% 0.9111%

2.2/ Kiém chimg dinh luật Kirchhoff về dòng điện:

Theo định luật Kirchhoff về dòng điện đối với mạch DC ta có:

1=}, 1=L*+T,

T— I

% sai số = _ 100%

1

+u=5V:

>) 1,=1,+1,=0.5676+0.4774 = 1.045 mA

NT

I 1

1.0514—1.045

% T= ° 1.0514 x 100% *%

+ 100%

+u=12V:

3 T,=1,+I,=1.3595+1.1438=2.5033 mA

1Ð,

I 1

2.5235 75035 — 2.5033 x 100%* 0.8005 % Ly 0

%T= «100%

2.3/ Thiết kế một mạch chia dòng DC: gồm hai điện trở RI và R2 nồi song song + Dòng tổng là 10mA

+ RLI= 4.7kO và dòng qua nó là 4mA

+ Mạch thiết kế:

I2=4mA

L=4mA T=1,+1,=10mA BỊ

= L=6mA= = R2=3.1333kQ T,=4mA ? R1+R2

Đo lại dòng qua RI là 3.898mA

3/ Giải tích mạch DC nhiều nguồn dùng thế nút và mắt lưới:

+ Uy -

A

+u, 10kQ 4 U3 -

+ EI: nguồn DC 5V

+ E2: nguồn DC 12V

+ Dùng volt kế DC hay DMM đo lại ElI, E2 Dùng phương pháp thế nút hoặc dòng mắc lưới tính u trên các trở Dùng volt kế DC hay DMMI đo lại các u

Điện áp Giá trị tính Giá trị đo %sai 86

+ Tính toán: Hệ phương trình dòng mắc lưới:

Ty, (LOK +4.7 k+5.6k) —I iol 4.7K) — Lig (5.6k)=0

= Typ (4.7 k)+ Dy 4.7K +2.2k |— 1,4 2.2k)=5

— 15.6 kÌ— Tạ; [2.2 KÌ+1,„aL5.6 k+2.2kÌ=—12

=1„¡=—0.7 ÍmA| ;1,„;— 0.4428 mA |; 1„,;—2.1659|mA|

U, =4.7 * 10° [Liga — Lr} 21.2088 (V u;=2.2 x10” x [Liga Lis | 3-7908(V

U3=5.6 x 10° | Ts Teal —8.2090(V u,=10x 10° x/7,,,|=-7(V)

=

+ Sai so:

1.2088 1.2088 — 1.2238 x 100% 9, * 1.2409 % 9,

%u,=

Tương tự: %u,=0.2269% ;% u,=0.2802%;% u,=0.0857%

7/ Sơ đồ Thevenin-Norton và nguyên lý truyền công suất cực đại:

+ Do Unm!

Tính theo lý thuyết:

——\

bs as if

KVL vong (1): U,,=5-4.7k1,

KVL vong (ID): U„„= 12—5.6k 1,

T,+1,=0

— Um = 8.1942 V

+ Do Tam:

wWw+

E,=4.7kI,=5V E,=5.6kI,=12V

Tị+T,= Tàn

_› 1„„=3.2067 MA

Giatrido | Giatritinh | Gidtrido | Gidtritinh | Giatrido | Gia tri tinh

+ Khao sát công suất max:

Thay đôi khoảng 10 giá trị của biến trở VR từ IkO đến I0kO (trong đó có giá trị bang

RThevenin)

Do dong Iva qua VR

Tính công suất trên điện trở VR theo dòng qua nó

VR | IkO | 2kQ | 2.638k | 3kO | 4kQ | S5kQ | 6kQ | 7kQ 8kQ 9kQ | 10kQ

Q

Ive | 2.268 | 1.742 | 1.5911 | 1.42 | 1.278 | 1.064 | 0.959 | 0.843 | 0.7642 | 0.720 | 0.659

Pyr | 5.147 | 6.071 | 6.6784 | 6.06 | 6.533 | 5.660 | 5.522 | 4.974 | 4.6720 | 4.670 | 4.349

Pyp=VR Typ’

Pvp (max theo ly thuyét):

Pyamax = VR= R,,= 2.5553 kQ

— Yim _ — 8.1942

Ý* VR+R„ 2.5553+2.5553

Pa (max theo lý thuyết )=1.6034° x 2.55536.5694mW

8/ So dé Module DC Circuits:

+ Sơ d6 Module:

R1 R2 R5

Xx~c—w.-—x

o—W

"WO

S—M-c©e—W*-<-—xwx._o

oO OO

©———©——e©—-o

[cam Lab

+ Danh sach linh kién trén Module DC Circuits:

STT Tén linh kién Giá trị danh định /mô tả

l Biến trở VR (4 dãy) 1kx10; 100x 10; 10x10; 1x10Q

- R3, R4, R8, R10 4.7kQ

D - Dung cu thi nghiém:

- Hộp thí nghiệm (hay bộ nguồn DC hai ngõ ra)

- Cac dign tro: 1 kQ; 2.2 kO; 4.7 kO; 5.6 kQ; 10 kQ

- Các tụ điện không phân cực: 105, 104, 473, 223, 103

- Biến tro 1 kQ; 10 kQ

- Déng hé do van nang s6 (DMM)

- Dây nối thí nghiệm (có dây nói trén breadboard)