Thí nghiệm kĩ thuật điện trên môđun UEE2

khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Lời nói đầu Hiện khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độ cao, yêu cầu sống ngời ngày phong phú đòi hỏi khoa học vật lý cần phải phát triển Chúng ta biết vật lý học môn khoa học thực nghiệm nội dung gắn liền với phát triển khoa học kỹ thuật đại Với khái niệm, định luật vật lý Hầu hết đ ợc xây dựng sở từ thực nghiệm qua thực nghiệm để minh hoạ lại nội dung mà ngời dùng lý thuyết để tìm Cho nên vấn đề xây dựng thí nghiệm vật lý cần thiết để nghiên cứu tốt môn học Mặc dầu vật lý học đem lại cho nhiều ứng dụng thiết thực, nhờ mà ta lý giải đợc nhiều vấn đề tự nhiên xã hội nhiên vật lý học gặp phải nhiều thách thức, để vợt qua đợc điều hết cần phải nghiên cứu phát triển khoa học này, mà phơng pháp tối u dùng thí nghiệm Điện xoay chiều nội dung quan vật lý học có vai trò thiết thực đời sống ngời Khi mà ứng dụng điện xoay chiều vào trình tiêu dùng sản xuất đòi hỏi phải thấu hiểu điện Hiện với vai trò cấp thiết tạo dựng cho Giáo viên, Sinh viên, Học sinh kỹ thực hành thật nhuần nhuyễn, thành thạo nhằm tăng kỹ t duy, tự học, động sáng tạo thí nghiệm vật lý đặc biệt thí nghiệm dòng điện xoay chiều quan trọng Trong thí nghiệm có phòng thí nghiệm vật lý trờng Đại học Vinh nhiều hạn chế Mặt khác thiết bị thí nghiệm trờng cần đợc đa vào sử dụng, thiết bị có bảng mạch UEE2 ( mô đun UEE2) Từ lý nói mà chọn đề tài: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Nội dung đề tài bao gồm: Chơng I: Cơ sở lý thuyết mạch điện xoay chiều ( Nói lý thuyết điện xoay chiều pha) Chơng II : Tìm hiểu bảng mạch UEE2 ( Nói nội dung bảng mạch) Chơng III: Sơ lợc giao động ký điện tử ( Cấu tạo số ứng dụng ) ChơngIV: Xây dựng thí nghiệm bảng mạch UEE2 ( Nội dung, kết thí nghiệm ) Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -1- khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Chơng I - sở lý thuyết mạch điện xoay chiều Phần I cách tạo dòng điện xoay chiều hình sin Giống nh giao động học cỡng bách vật ngoại lực tuân hoàn gây ra, đặt vào mạch điện hiệu điện biến thiên tuần hoàn mạch có giao động điện cỡng bách Đó dòng điện xoay chiều Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu đến dòng điện xoay chiều hình sin nên nói tới cách tạo dòng điện xoay chiều hình sin 1.1 Cách tạo dòng điện xoay chiều hình sin Để tạo dòng điện xoay chiều hình sin ta dùng máy phát điện xoay chiều, phận khung dây có N vòng quay với vận tốc từ trờng ( Hình ) Hinh Giả sử thời điểm ban đầu đờng cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung dây chiều với véc tơ pháp tuyến dơng n mặt khung; Khi = NBS > Khi khung quay đến vị trí mà pháp tuyến n làm với hớng ban đầu góc = t từ thông là: = NSB cos = cost Suất điện động cảm ứng xuất khung : d d ( 0cos t ) = = o sin t dt dt hay = o sin t = Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -2- khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Trong o = o = NBS giá trị cực đại từ hai biểu thức ta có đồ thị phụ thuộc vào góc là: Hình Ta nhận thấy biến thiên theo định luật hình sin đạt cực đại vị trí ứng với góc = (2k + 1) ( k số nguyên ), nghĩa vị trí mà = ( Khi tốc độ biến thiên từ thông cực đại ) = vị trí ứng với góc = k, nghĩa vị trí mà cực đại ( tốc độ biến thiên không) có giá trị dơng 0< < , nghĩa nửa đầu vòng quay dòng điện thuận theo chiều dơng khung tạo từ trờng chiều với pháp tuyến n có giá trị âm < < 2, nghĩa nửa sau vòng quay dòng điện ngợc với chiều dơng khung tạo từ trờng ngợc với hớng n Thành vòng quay suất điện động đổi dấu hai lần kết cho ta dòng điện xoay chiều hình sin 1.2 Các đại lợng đặc trng cho dòng điện hình sin 1.Hiệu điện tức thời Là hiệu điện xoay chiều đợc xác định thời điểm t bất kỳ, đợc biểu diễn u = Uo sin ( t + u ) Cờng độ dòng điện tức thời Là cờng độ dòng điện xoay chiều đợc xác định thời điểm t bất kỳ, đợc biểu diễn i = Iosin(t + i) Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -3- khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Hiệu điện hiệu dụng cờng độ dòng điện hiệu dụng Trong tính toán ngời ta thờng lấy giá trị hiệu dụng Hiệu điện cờng độ dòng điện hiệu dụng hiệu điện cờng độ dòng điện không đổi chúng liên hệ với giá trị cực đại Uo Io : U = Uo ,I = Io Công suất dòng điện xoay chiều Công suất dòng điện xoay chiều đợc biểu diễn P = ui Vì dòng điện xoay chiều dòng điện biến đổi nên ta xét công suất chu kỳ Ta có công suất tức thời P(t) = ui =R i2 Công dòng điện xoay chiều khoảng thời gian nhỏ dt dA= P(t)dt = Ri2 dt Công dòng điện chu kỳ là: A= T dA = T Ri dt Công suất dòng điện chu kỳ ( Công suất trung bình dòng điện xoay chiều ) là: T Ri dt lấy tích phân T I Ta đợc : P = RI2 ( với I = ) P= Làm rõ đại lợng trung gian * Io ,Uo : Là giá trị cực đại dòng điện hiệu điện * : Là tần số góc dòng điện xoay chiều hình sin * T: Là chu kỳ dòng điện hình sin * f: Là tần số dòng điện xoay chiều hình sin Mỗi quan hệ f,, T f = = T * t + i , t + u góc pha dòng điện điện áp Chúng đại lợng trung gian cho phép xác định giá trị i u * = u - i, góc lệh pha hiệu điện cờng độ dòng điện cho phép ta biết đợc hiệu điện hay dòng điện đại luợng vợt trớc, đại lợng chậm sau: > , điện áp vợt trớc dòng điện < 0, điện áp chậm sau dòng điện = điện áp trùng pha với dòng điện Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -4- khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 1.3 Biểu diễn dòng điện hình sin véc tơ Khi nghiên cứu dòng điện hình sin cần thực phép toán cộng trừ đại lợng hình sin tần số Việc làm nhiều lúc gặp khó khăn, để khắc phục đợc kho khăn ngời ta biểu diễn gia trị tức thời véc tơ, việc cộng trừ gia trị tức thời cộng trừ véctơ Véctơ có môdun ( Độ lớn ) trị số hiệu dụng góc tạo với trục 0x pha ban đầu đại lợng Ví dụ: Biểu thức tức thời u = U sin(t + ) Và i = I sin(t + 2) với 1= 60 = 45 ta có: Phần II thông số điện trở, điện cảm, điện dung Đây thông số đặc trng cho linh kiện điện trở, cuộn dây tụ điện 2.1 Khái niệm điện trở Khái niệm: Điện trở ký hiệu R, đặc trng cho trình tiêu thụ điện biến đổi điện sang dạng lợng khác nh nhiệt năng, quang năng, Quan hệ dòng điện điện áp điện trở Theo định luật ôm điện áp rơi điện trở R : UR = Ri Trong : UR: Là điện áp rơi điện trở I : Là dòng điện chạy qua điện trở Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -5- khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Đơn vị điện trở: Đơn vị điện trở ôm ký hiệu : Khi điện áp đặt vào hai đầu điện trở 1V, dòng điện chạy qua điện trợ 1A điện trở có giá trị Công suất điện trở tiêu thụ : P = I2R 2.2 Khái niệm điện cảm Khái niệm Khi dòng điện i chạy cuộn dây W vòng sinh từ thông móc vòng với cuộn dây = W Điện cảm cuộn dây đợc định nghĩa : L= =w i i Quan hệ giữ dòng điện điện áp cuộn cảm Suất điện động cảm ứng cuộn dây : e = L di dt Nếu cuộn dây trở ta có : u l = -el mối quan hệ dòng điện điện áp hai đầu cuộn cảm : u = L di dt Đơn vị điện cảm: Đơn vị điện cảm Henry ký hiệu H có ớc Henry mH = 10 H Công suất tác dụng: Công suất tác dụng điện cảm không điều làm rõ phần III Điện cảm hệ Nếu hệ cuộn dây mắc nối tiếp thì: L =L1 + L2 + 1 Nếu hệ cuộn dây mắc song song : L = L + L + ò 2.3 Khái nệm điện dung tụ điện Khái niệm: Khi đặt điện áp uc lên tụ điện có điện tích q tích luỹ q tụ điện điện dung c tụ điện là: c = u C Điện dung hệ tụ điện Nếu hệ tụ điện mắc nối tiếp điện dung hệ đợc tính: 1 = + + C C1 C Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -6- khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Nếu hệ tụ điện mắc song song điện dung hệ tụ C đợc tính: C = C1 + C2 + Quan hệ dòng điện điện áp tụ điện C Ta có dòng điện độ biến thiên điện tích đơn vị thời gian: i= dq d (c.u c ) du = =c c dt dt dt Hoặc viết uc= idt c Nếu thời điểm ban đầu ( t= ) mà tụ điện có tích điện điện áp tụ điện : uc= 1t idt +u c (0) c uc : đợc gọi điện áp rơi điện dung C Đơn vị điện dung Điện dung có đơn vị fara ký hiệu F Fara điện dung tụ điện có điện tích culông hiệu điện hai vôn Trong thực tế điện dung tụ điện nhỏ fara nhiều, ngời ta hay dung ớc fara micrôFara ( àF )= 10-6 F 1Picôfara ( PF) = 10-12F =10- 6àF Công suất tác dụng tụ điện Công suất tác dụng tụ điện không đợc làm rõ phần III Phần III Dòng điện xoay chiều mạch điện khác ò 3.1 Mạch điện có điện trở R Quan hệ dòng điện điện áp Ta đặt vào hai đầu điện trở R hiệu điện xoay chiều : u = Uo sint Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -7- khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 áp dụng định luật ôm cho đoạn mạch a Rb ta có cờng độ dòng điện mạch : i= U u U0 = sin t hay i = I0sint với I o = R R R Vậy dòng điện qua R điện áp biến thiên điều hoà tần số dòng điện pha với điện áp Đồ thị biểu diễn dòng điện điện áp là: Hình 3.1.2 Biểu diễn véc tơ: I UR Hình 3.1.3 Công suất Công suất tức thời điện trở là: PR(t) = uRi = UoIo sin2t = UR I (1- cos2t ) Đồ thị công suất tức thời PR(t) hình (3.1.2 ) ta thấy P R(t) nghĩa điện trở R liên tục tiêu thụ điện nguồn biến đổi sang dạng l ợng khác Vì công suất tức thời ý nghĩa thực tiễn nên ta đa khái niệm công suất tác dụng P, trị số trung bình công suất tức thời P R chu kỳ Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -8- khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 P= 1T 1T P ( t ) dt = U R I (1 cos 2t )dt R T T Lấy tích phân ta đợc : P = URI = RI2 đơn vị công suất làW Kw ( Kilôoát): 1kw = 103w ò 3.2 Mạch điện có tụ điện C Quan hệ dòng điện điện áp Đặt vào hai đầu tụ điện điện áp u = Uosint điện lợng q tụ điện thời điểm t là: dq d (U oC sin t ) = dt dt i = C.Uocost ta có i = I o sin(t + ) với I0= CU o q= u.C = UoCsint ta có i = Ta thấy dòng điện qua tụ điện biến thiên điều hoà tần số với điện áp nhng nhanh pha điện áp góc Quan hệ giá trị hiệu dụng điện áp dòng điện I o = U o I = U0 = Z cU I = Z cU C với Z c = C Đồ thị biểu diễn dòng điện điện áp là: Hình 3.2.1 Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh -9- Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 khoá Luận tốt nghiệp: Biểu diễn bằngVéc tơ: Công suất Công suất tức thời điện dụng Pc(t) = uci Pc(t) =UoIo sint.sin(t + /2) = -Ucsin2t ( 2.2.1) Đồ thị công suất tức thời hình 3.2.1 Ta nhận thấy tợng trao đổi lợng khoảng t = đến t = công suất Pc (t) > 0, tụ điện nhận lợng tích luỹ điện trờng Trong khoảng t = /2 đến t = , công suất Pc(t) < 0, lợng tích luỹ trả lại cho nguồn mạch Quá trình tiếp diễn tơng tự, trị số trung bình công suất Pc(t) chu ky không công suất tác dụng điện dung không Pc = 1T UcI T P ( t ) dt = sin 2tdt = C T T o Để biểu thị cờng độ trình trao đổi lợng tụ điện ta đa khái niệm công suất phản kháng Qc điện dung Từ công thức(2.2.1) ta có Qc = - UcI = XcI2 đơn vị công suất phản kháng var kvar (kilova) 1kvar = 103var ò 3.3 Mạch điện có điện cảm L Quan hệ gữa điện áp dòng điện Khi có dòng điện i = Iosint qua điện cảm L ( hình3.3.1) điện áp điện cảm : uL = L di d ( I o sin t ) =L dt dt Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 10 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Hình E15.3 Tụ điện mắc song song - Nối mạch điện nh hình E15.4 - Đặt tần số máy phát 100Hz V hiệu dụng tơng ứng với khoảng 8.5 V đỉnh đỉnh - Đặt ampe kế sang chế độ AC - Nối J36 J38, tháo J31 nối ampe kế hai điện 11 - 12 để đo dòng điện nguồn - Kiểm tra xem giá trị có tổng giá trị dòng điện nhánh đo - Nối dao động ký vào điểm - 10 đo giá trị điện áp đỉnh - đỉnh cấp tới hai tụ, tính giá trị hiệu dụng - Với tỷ số U/I, tính điện kháng tơng đơng XCeq mạch từ tính giá trị điện dung tơng đơng mạch song song Câu hỏi: So sánh kết thu đợc kết tính theo lý thuyết Hình E15 V Kết thí nghiệm : Sau nhiều lần tiến hành thí nghiệm, thực xử lý số liệu thu đợc kết qủa nh sau: * Với nội dung ta có: Biên độ sóng máy phát V đỉnh đỉnh giá trị đo đợc là: Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 39 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Lần đo UR9đỉnh- đỉnh UR8 - R9 đỉnh- đỉnh Sai số UR9 Sai số UR8 -R9 3V 4V 0 3V 4V 0 3V 4V 0 Trung bình 3V 4V 0 Từ ta tính đợc giá trị đại lợng ( đỉnh - đỉnh ) UR8 = UR8 -R9 - UR9 = - ( V ) = 1(mA) 1.10 3 = 1.36(mA) IR9 = 2.2.10 I = (1 + 2.2).10 = 1.25(mA) IR8 = Nhận xét: IR8 khác I9 IR8+ IR9 khác I, theo lý thuyết IR8 = IR8 IR8 + IR9 =I Vậy nguyên nhân gây sai số dùng dao động ký để đo, ta mắc song song với điện trở tụ điện * Với nội dung ta có: Khi tăng tần số f = 2KHz kết thu đợc UR9 = 3V, UR8 = 1V Nhận xét: Vậy tần số máy phát không ảnh hởng tới điện trở * Với nội dung ta có: Khi f =1KHZ, ta đo đợc chu kỳ T, hiệu số thời gian lúc bắt đầu chu kỳ T , bảng sau: Lần đo T( vạch ) T ( Vạch ) Sai số ( T ) Sai số ( T ) 10 10 10 2.5 2.5 2.5 0 0 0 Trung bình 10 2.5 0 Từ giá trị ta tính đợc : = 3600 T 2.5 = 360 = 90 T 10 Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 40 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Với nội dung ta có kết đo đợc bảng sau: Lần đo f = KHz f = 3KHz f = 4KHz T1 ( vạch ) T1 ( vạch ) T2 ( vạch ) T2 ( vạch ) T3 ( vạch ) T3 ( vạch ) 5 1.25 1.25 1.25 8 2 6 1.5 1.5 1.5 Trung bình 1.25 1.5 1.25 360 = = 90 360 0 = 360 = = 90 1.5 360 = 360 = = 90 Từ giá trị ta tính đợc: = 360 Nhận xét: Kết đo đợc phù hợp với lý thuyết, sai số hầu nh Nếu ý đến hình dao động ký điện tử có dạng hình 14 hình 13 Trong trờng hợp độ lệch pha không phụ thuộc vào tần số Với nội dung ta có: VG =5 V đỉnh - C7 = 10 nF C8 = 27nf đỉnh F (KHz) Yc = fc (1 / ) Xc=1/Yc ( ) I =V G /Xc ( A ) 28.10 12.56.10 31.4.10 1.6.10 7.96.103 1.57.10 3.15.10 10 10 6.28.10-4 16,96.10 33,91.10 84,78.10 16,96.10-4 3.2.103 1.6.103 5,9.103 2,95.103 1,18.103 5,9.102 7.8.10 3,13.10-3 8,5.10 1,7.10-3 4,24.10-3 8,5.10-3 Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 41 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 * Với nội dung ta có VG =2,5V đỉnh C7 = 10 nF C8 = 27nf - đỉnh F (KHz) Yc = fc (1 / ) Xc=1/Yc ( ) I =V G /Xc ( A ) 10 6,28.10 12,56.10 5 31,4.10 6,28.10-4 16,96.10 33,91.10 5 84,78.10 10 16,96.10-4 1,6.10 7,96.103 3,2.103 1,6.103 5,9.103 2,95.103 1,18.103 5,9.102 1,57.10 3,15.10 7,8.10 1,57.10-3 4,25.10 0,85.10-3 2,12.10-3 4,25.10-3 Với nội dung ta có: Lần đo VG =8.5 V đỉnh đỉnh UC9 đỉnh đỉnh UC10đỉnh đỉnh UC9 hiệu dụng UC10 hiệu dụng 3.2 3.2 3.2 0.6 0.6 0.6 1.13 1.13 1.13 0.21 0.21 0.21 Trung bình 3.2 0.6 0.21 0.21 Giá trị đo đợc dòng điện mạch là: Lần đo Trung bình I đỉnh - đỉnh 0.015 0.02 0.02 0.02 0.019 Từ kết đo ta tính đợc ; I hiệu dụng = 0.019 2 = 0.0067(mA) - Sai số tuyệt đối: I = 0.005 Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 42 - khoá Luận tốt nghiệp: - Sai số tơng đối: = Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 0.005 = 0.26 = 26% 0.019 Nhận xét: Kết thực nghiệm lý thuyết có khác biệt lớn Nhất điện áp Nguyên nhân sai số: Nguyên nhân có khác biệt lớn nh yếu tố sau: Điện áp vào nhỏ, thân dây nối có điện trở, ampe kế điện tử không nhạy với cờng độ nhỏ 4.2 Mạch điện RLC I Mục đích: - Tính trở kháng mạch RLC nối tiếp song song - Dòng điện điên áp mạch RC, RL RLC II Thiết bị yêu cầu: Ngoài bảng mạch UEE2, khối nguồn EP4 modele FIP ta cần sử dụng thêm dụng cụ sau: - Đồng hồ vạn - Máy phát tần - Dao động ký hai kênh ( Máy sóng hai kênh ) III Cơ sở lý thuyết Trở kháng mạch điện a Định nghĩa: Một mạch điện bao gồm phần tử nh điện cảm, điện trở, tụ điện đợc cấp nguồn điện áp xoay chiềuthì dòng điện chạy mạch đợc tính theo công thức: I = U Z Trong đó: U điện áp hai đầu đoạn mạch từ suy ra: Z = U gọi trở I kháng mạch điện Đơn vị ( ôm ) b Trở kháng mạch nối tiếp: Với đoạn mạch nối tiếp điện áp hai đầu đoạn mạch đợc tính U = UR + UL+UC Z = R + XL+ XC Tổng quát: Trong trờng hợp có nhiều phần tử Z = R + X L+X C góc lệch pha XL XC 1800 nên công thức Z = R + X L+X C viết lại: Z = R + [ X Xc ] độ lớn ( modul ) trở kháng là: Z = ( R) + ( X L XC ) Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 43 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 c Trở kháng mạch mắc song song: Trong trờng hợp điện kháng đợc thay điện dẫn ( điện dẫn giá trị ngich đảo điện kháng ) 1 1 Ta có : i = iR + iL + iC ta có: Z = R + X + XL L = R + L + C tơng tụ ta có góc lệch pha L Yc 1800 nên ta viết lại công thức là: = R + ( YL Yc ) độ lớn ( mô đun ) điện kháng 1 đoạn mạch song song là: Z = Y = (R) + ( Y Y ) L c Góc lệch pha dòng điện điện áp: a Đối với mạch RLC nối tiếp: Với đoạn mạch nối tiếp ta có: U = U R + U L + U c gọi góc lệch pha dòng điện điện áp ta có: Tg = U L U C U R Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 44 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 cách chia tử mẫu vế bên phải cho I ( dòng điện chạy qua tất thành phần mạch điện ) ta thu đợc Tg = X L X L R b Đối với mạch RLC song song Ta có dòng điện mạch I = R + L + C tơng tự ta tính đợc góc lệch pha theo công thức: Tg = L C R Chia tử mẫu vế phải công thức cho U ( Trong mạch song song điện áp nút ) ta có: Tg = 1 XL XC R IV Phần thực hành - Tháo tất cầu nối bảng mạch UEE2 - Tắt tất công tắc khối FIP để vào thí nghiệm Điện áp dòng điện mạch điện RC, tính trở kháng ZRC - Nối mạch điện nh hình E17.4 - Nối tất dao động ký tới điểm C, kênh tới điểm A kênh tới điểm B - Quan sát dạng sóng điện áp rơi điện trở R10 qua phần tử khác mạch - Đo giá trị điện áp đỉnh - đỉnh UR10 ghi lại giá trị vào bảng - Tính giá trị đỉnh - đỉnh I chảy qua mạch RC Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 45 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 K Vđỉnh - đỉnh F (KHz) C (nf) R10 Xc UG 10 10 1.5 10 20 1.5 10 1.5 UR K mA đỉnh -đỉnh IG ZM ZT Góc lệch pha M T - Từ giá trị đo đợc, tính trở kháng ZM mạch RC - Tính giá trị trở kháng ZT theo lý thuyết - Sử dụng dao động ký, xác định độ lệch pha điện áp máy phát U G dòng điện IG ( ý IG pha với điện áp rơi UR10 ) - Tính độ lệch pha chúng theo công thức lý thuyết Câu hỏi: Nhận xét kết đo đợc tính đợc theo lý thuyết Hình E17 Dòng điện điện áp mạch RL nối tiếp, đo trở kháng ZRL mạch - Nối mạch điện nh hình E17.5 - Tạo điện áp có biên độ V đỉnh - đỉnh tần số 10KHz - Nối kênh hai máy dao động ký tới điểm G H, kênh tới điểm H I - Xác định điểm áp đỉnh đỉnh rơi R ghi lại kết vào bảng Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 46 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 K F(KHz) L(mH) R6 V đỉnh- đỉnh XL VG VR K mA đỉnh- đỉnh IG ZM Góc lệch pha ZT M T - Tính giá trị đỉnh - đỉnh dòng IG mạch, ghi lại vào bảng - Tính giá trị trở kháng ZM ( đo đợc ) mạch RL - Tính giá trị trở kháng ZT ( theo lý thuyết ) - Nối kênh máy dao động ký tới điểm G - Xác địh góc lệch pha M điểm áp máy phát dòng IG trog mạch ghi kết vào bảng - Sử dụng công thức lý thuyết để tính góc lệch pha T Câu hỏi: Hãy so sánh kết đo đợc kết tính theo lý thuyết Hình E17.5 Dòng điện điện áp mạch R - L - C nối tiếp, trở kháng mạch R - L - C nối tiếp - Nối mạch điện nh hình E17.6 - Nối kênh máy dao động ký vào mạch để ghi lại tín hiệu máy phát (L3 C 13 - R15 ) kênh hai đo tín hiệu rơi điện trở R15 - Tạo tín hiệu điện áp có biên độ V đỉnh - đỉnh tần số 100 KHZ - Đo tín hiệu đỉnh - đỉnh điện áp rơi điện trở R15 - Ghi lại kết vào bảng Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 47 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 K Vđỉnh - đỉnh mA đỉnh K Góc lệch pha - đỉnh F L C13 R15 (KHz) (mH) (nF) 100 4.7 50 4.7 10 4.7 XL3 XC13 VR15 IG ZM Z M T T - Tính giá trị đỉnh đỉnh dòng IG mạch - Từ kết đo đợc, tính trở kháng ZM ( đo đợc )của mạch - Tính trở kháng ZT ( theo lý thuyết ) - Xác định độ lệch pha M điện áp máy phát ( kênh ) dòng IG ( hiển thị kênh ) máy dao động ký Ghi kết bảng - Sử dụng công thức theo lý thuyết để tính độ lệch pha T Câu hỏi: Góc pha thay đổi nh tần số giảm? Hình E17.6 Dòng điện điện áp mạch R - L - C song song, trở kháng mạch điện - Nối mạch điện nh hình E17.7 - Dùng máy điện sóng để đo tín hiệu nguồn phát xác định điện áp rơi R17 - Điều chỉnh điện áp máy phát cho biên độ điện áp đầu vào V đỉnh - đỉnh tần số 150 KHz - Kiểm tra lại xem điện áp rơi điện trở R17 có giá trị không đáng kể so với điện áp rơi mạch R - L - C - Đo giá trị đỉnh đỉnh VR17, ghi kết vào bảng sau: Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 48 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 K f (KHz) L4 (mH) C14 (PF) R17 150 470 50 470 10 470 XL3 V đỉnh- đỉnh XC13 VG VR17 mA đỉnh -đỉnh IG K ZM ZT Góc lệch pha M M 4 - Tính giá trị đỉnh đỉnh dòng điện IG - Tính trử kháng ZM mạch ( bao gồm điện trở R17 ) - Tính trở kháng ZT theo lý thuyết - Xác định góc pha M điện áp máy phát VG dòng điện IG Ghi kết vào bảng - Tính góc pha T công thức lý thuyết Câu hỏi: Điện áp điện trở R17 thay đổi nh tần số thay đổi ? - So sánh kết đo đợc với kết lý thuyết Hình E17 Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 49 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Kết luận chung Với dụng cụ thí nghiệm mà nhà trờng đa có bảng mạch UEE2, ta khai thác để biến chúng thành công cụ phục vụ đắc lực cho việc nghiên cứu, học tập giảng dạy cho giáo viên, sinh viên học sinh Trên bảng mạch UEE2 đề tài xây dựng đợc số hệ thống thí nghiệm điện xoay chiều pha Các thí nghiệm u điểm vốn có dụng cụ thí nghiệm cũ trớc khắc phục đợc nhiều hạn chế mà lâu phòng thí nghiệm cha tìm giải pháp Mặt khác giúp cho ngời sử dụng thành thạo phơng tiện dạy học đại nh dao động ký đồng thời khắc sâu hiểu biết kỹ thuật điện tử Nh dựa vào bảng mạch để xây dựng thí nghiệm đề tài lý thú cho đam mê tìm hiểu Đợc giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, giảng viên Dơng Kháng, thầy Nguyễn Thế Tân giúp cho em hoàn thành đợc đề tài Em xin đợc bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo, giảng viên Dơng Kháng, thầy giáo Nguyễn Thế Tân, ban chủ nhiệm khoa vật lý, thầy giáo, cô giáo toàn thể bạn giúp em vững tin bớc vào lĩnh vực nghiên cứu để hoàn thành đợc đề tài Với cố gắng lớn trình nghiên cứu, đề tài đạt đợc u điểm định, song tránh khỏi thiếu sót Rất mong độc giả góp ý, bổ sung để đề tài hoàn thiện Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 50 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Tài liệu tham khảo Kỹ thuật điện - Đặng Văn Đào Nhà xuất giáo dục Cơ sở kỹ thuật đo lờng điện tử PGS Vũ Quý Điềm Nhà xuất khoa học kỹ thuật Điện học - Vũ Thanh Khiết Nguyễn Phúc Thuần Nhà xuất giáo dục Module UEE2 Công ty thiết bị chuyển giao công nghệ - C TT Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 51 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Mục lục ******* Trang Lời nói đầu Chơng I: Cơ sở lý thuyết mạch điện xoay chiều Phần I: Cách tạo dòng điện xoay chiều hình sin Phần II: Các thông số điện trở điện cảm, điện dung Phần III: Dòng điện xoay chiều mạch điện khác Chơng II: Tìm hiểu bảng mạch UEE2 Phần I: Tổng quan bảng mạch UEE2 14 Phần II: Các lý thuyết điện xoay chiều đợc bảng mạch UEE2 cố 14 Chơng III: Sơ lợc dao động ký điện tử Phần I: Sơ đồ khối dao động ký điệntử 24 Phần II: Cấu tạo dao động ký điện tử chùm tia 25 Phần III: Đo số đại lợng dao động ký điện tử 32 Chơng IV: Xây dựng thí nghiệm bảng mạch UEE2 35 Kết luận chung 50 Sơ đồ bảng mạch Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 52 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 53 - [...]... ra nhứng điện áp uR, uL,, uC trên các phần tử R,L,C các đại lợng điện áp đều biến thiên điều hoà với cùng tần số, do đó có thể biểu diễn trên cùng một đồ thị véc tơ, dòng điện i chung cho các phần tử vì thế trớc hết ta vẽ véc tơ dòng điện I sau đó dựa vào các kết quả của góc lệch pha ( đã xét ở các bài trên ) vẽ các véc tơ điện áp trên điện trở U R điện áp trên điện cảm U L Điện áp trên điện dung... tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện trên mô đun UEE2 Hình 2.8.2.1 3 Động cơ điện là một máy phát Nghiên cứu điều này ta dùng bảng mạch UEE2 mắc theo sơ đồ hình 2.8.3.1 Hình 2.8.3.1 Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 23 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện trên mô đun UEE2 Chơng III - Sơ lợc về dao động ký điện tử ( DĐKĐT ) Phần I Sơ đồ khối của dao động ký điện tử Dao... dụng khác của dao động ký tử điện nh hiện hình các đặc tuyến của các lih kiện điện tử, khảo sát tín hiệu biến tần Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 34 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện trên mô đun UEE2 Chơng IV - Xây dựng bài thí nghiệm trên bảng mạch UEE 2 Trên bảng mạch UEE2 ( mô đun ) ta có thể xây dựng đợc hầu hết các bài thí nghiệm về điện xoay chiều một pha từ... suất tác dụng trên các điện 2 trở của các nhánh của mạch P = Rn I n Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 13 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện trên mô đun UEE2 Chơng II - Tìm hiểu bảng mạch UEE2 Phần I Tổng quan về bảng mạch UEE2 Bảng mạch UEE2 là một bảng mạch xây dựng lý thuyết thí nghiệm về điện xoay chiều một pha cụ thể gồm các nội dung sau: 1 Bảng mạch UEE2 xây dựng... học Vinh - 29 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện trên mô đun UEE2 II Bộ tạo điện áp quét: 1.Nguyên lý quét thẳng trong dao động ký điện tử: Để thu đợc hình dạng của tín hiệu dao động trên màn hình dao động ký điện tử, thì ngời ta đa điện áp của tín hiệu cần nghiên cứu lên cặp điện cực làm lệch X là điện áp quét răng ca Điện áp quét răng ca là điện áp có hình dạng biến thiên bậc nhất... điện trở này bằng cách mắc điện theo sơ đồ sau: ò 2.3 Mạch điện xoay chiều có điện trở và điện dung 1 Phân tích điện áp trong mạch điện chỉ có các thành là điện trở mắc nối tiếp với nhau: Điện áp trên các điện trở mắc nối tiếp là cùng pha với nhau Nên độ lớn điện áp đặt hai đầu đoạn mạch bằng tổng độ lớn các điện áp đặt lên các điện trở Để nghiên cứu vấn đề này dùng bảng mạch bằng tổng độ lớn các điện. .. kỹ thuật điện đối với ngành s phạm và một số ngành kỹ thuật không chuyên điện chúng tôi đã nghiên cứu và dẫn ra một số nội dung cụ thể nh sau 4.1 Mạch điện xoay chiều có điện trở và điện dung I Mục đích: - Nghiên cứu ảnh hởng của điện áp tới mạch điện có điện trở mắc nối tiếp - Nghiên cứu góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong tụ - Điện kháng của tụ điện II Thiết bị yêu cầu: Ngoài bảng mạch UEE2, ... khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện trên mô đun UEE2 Hình 2: ống phóng tia điện tử Chúng ta xét quỹ đạo của chùm tia điện tử khi đi qua điện trờng của hai Anốt A1 và A2 Điện thế tại A2 lớn hơn ở A1 nên chiều của đờng sức điện trờng đợc tạo bởi điện cực này là từ A 2 tới A1 ( hình 3 ) Khi các điện tử bay tới vị trí C thì nó đồng thời chịu tác dụng của hai thành phần lực điện, một thành phần... Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện trên mô đun UEE2 u L = LI ocos t = U oL sin(t + ) với U oL = LI 0 2 Ta thấy điện áp hai đầu điện cảm biển thiên điều hoà cùng tần số với dòng điện, nó nhanh pha hơn dòng điện một góc 2 Quan hệ giữa giá trị hiệu dụng điện áp và dòng điện Hình 3.3.1 UoL = L Iol = XLIol UL = XLIo Với XL = L gọi là cảm kháng Đồ thị biểu diễn dòng điện và điện áp Hình 3.3.2... b - Trờng hợp tụ điện mắc song song, ta sử dụng bảng mạch theo sơ đồ mạch điện hình 2.3.3.2 Hình 2.3.3.2 ò 2.4 Mạch điện cảm ứng Sinh viên: Hồ Phi Cờng 41A Lý Trờng Đại học Vinh - 17 - khoá Luận tốt nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện trên mô đun UEE2 1 Độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong đoạn mạch gồm có điện trở mắc nối tiếp với cuộn dây Khi đặt vào hai đầu mạch điện gồm điện trở R nối tiếp ... nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Đơn vị điện trở: Đơn vị điện trở ôm ký hiệu : Khi điện áp đặt vào hai đầu điện trở 1V, dòng điện chạy qua điện trợ 1A điện trở có giá trị Công suất điện. .. nghiệp: Thí nghiệm kỹ thuật điện mô đun UEE2 Nếu hệ tụ điện mắc song song điện dung hệ tụ C đợc tính: C = C1 + C2 + Quan hệ dòng điện điện áp tụ điện C Ta có dòng điện độ biến thiên điện tích... t= ) mà tụ điện có tích điện điện áp tụ điện : uc= 1t idt +u c (0) c uc : đợc gọi điện áp rơi điện dung C Đơn vị điện dung Điện dung có đơn vị fara ký hiệu F Fara điện dung tụ điện có điện tích