Khi thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm ghép nối với máy vi tính nhằm khảo sát hiện tƣợng tự cảm, về nguyên tắc chúng tôi cho tín hiệu điện cần đo qua bộ phận chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự (Card HDL-9090) sang tín hiệu số, sau đó đƣa tín hiệu số này vào máy vi tính, viết phần mềm hiện thị số liệu đo dƣới các dạng bảng, đồ thị và xử lý số liệu đó theo các mục đích khác nhau.
Hình 2.6: Sơ đồ khối của thiết bị thí nghiệm
Ngoài ra, dựa vào tính ƣu việt của việc hiển thị kết quả thí nghiệm bằng máy vi tính, chúng tôi còn thiết kế lại mạch điện để thực hiện đƣợc những chức năng tốt hơn so với thí nghiệm truyền thống.
2.4.3.Các thí nghiệm có thể tiến hànhvới thí nghiệm đã chế tạo trong dạy học
2.4.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát dòng điện khi đóng mạch
Mục đích: Vẽ đồ thị dòng điện theo thời gian IR ở mạch có biến và IL ở mạch có ống dây trƣớc khi, trong khi và sau khi xảy ra hiện tƣợng tự cảm khi đóng mạch.
Bố trí và tiến hành thí nghiệm - Bố trí
+ Lăp đặt các linh kiện vào bảng mạch đã chế tạo.
+ Sử dụng hai cảm biến ACS712 để thu thập dòng điên ở hai đầu bóng đèn Đ1 và Đ2.
+ Nguồn nuôi cảm biến đƣợc lấy từ card HDL-9090
+ Sử dụng các cổng ADC1 và ADC2 trên card HDL-9090 để xử lí tín hiệu tƣơng tự từ cảm biến.
+ Kết nối card HDL-9090 với cổng USB trên máy vi tính có cài phần mềm LabVIEW.
Hệ cần đo Cảm biến Card HDL-
9090
- Tiến hành thí nghiệm
+ Bật công tắc nguồn điện
+ Bật máy tính, mở phần mềm LabVIEW, mở chƣơng trình điều khiển thí nghiệm hiện tƣợng tự cảm, mở tab “Thí nghiệm tự cảm khi đóng mạch”.
+ Chọn “Cổng đầu vào” cho thiết bị ( HDL-9090)
+ Ấn nút “Bắt đầu đo”để điều khiển thí nghiệm hiện tƣợng tự cảm khi đóng mạch. Đến khi đồ thị xuất hiện trên màn hinh rồi ấn nút “Dừng chƣơng trình”.
Kết quả thí nghiệm: Khi đóng mạch, dòng điện chạy qua bóng đền IR ở nhánh có điện trở tăng ngay đến giá trị cực đại, còn dòng điện IL chạy qua bóng đèn ở nhánh có cuộn cảm tăng từ từ lên giá trị cực đại.
Hình 2.7: Kết quả thí nghiệm
Hình 2.8: Đồ thị dòng điện ở hai nhánh khi đóng mạch (phần bên trái) Thời gian xảy ra hiện tƣợng tự cảm khoảng 200ms. (Qua đó càng chứng
tỏ hiện tƣợng xảy ra rất nhanh, không thể đo các đại lƣợng điện bằng dụng cụ đo truyền thống).
2.4.3.2. Thí nghiệm 1: Khảo sát dòng điện khi ngắt mạch
Mục đích: Vẽ đồ thị hiệu điện thế, đồ thị dòng điện theo thời gian IR ở mạch có biến và IL ở mạch có ống dây trƣớc khi, trong khi và sau khi xảy ra hiện tƣợng tự cảm khi ngắt mạch.
Bố trí và tiến hành thí nghiệm - Bố trí :
+ Lăp đặt các linh kiện vào bảng mạch đã chế tạo.
+ Sử dụng hai cảm biến ACS712 để thu thập dòng điên ở hai đầu bóng đèn Đ1 và Đ2.
+ Nguồn nuôi cảm biến đƣợc lấy từ card HDL-9090
+ Sử dụng các cổng ADC1 và ADC2 trên card HDL-9090 để xử lí tín hiệu tƣơng tự từ cảm biến.
+ Kết nối card HDL-9090 với cổng USB trên máy vi tính có cài phần mềm LabVIEW. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tiến hành thí nghiệm : + Bật công tắc nguồn điện
+ Bật máy tính, mở phần mền Labview, mở chƣơng trình điều khiển thí nghiệm hiện tƣợng tự cảm, mở tab “Thí nghiệm tự cảm khi ngắt mạch mạch”.
+ Chọn Cổng đầu vào cho thiết bị ( HDL-9090)
+ Ấn nút “Bắt đầu đo”để điều khiển thí nghiệm hiện tƣợng tự cảm khi ngắt mạch. Đến khi đồ thị xuất hiện trên màn hinh rồi ấn nút “Dừng chƣơng trình”.
Kết quả thí nghiệm: Khi ngắt mạch, dòng điện cảm ứng IL chạy qua bóng đèn ở nhánh có cuộn cảm không đổi chiều nhƣng có cƣờng độ giảm nhanh từ giá trị cực đại xuống giá trị 0 (theo hàm mũ), còn dòng điện IR chạy qua bóng đèn ở nhánh có biến trở đột nhiên đổi chiều và cũng có cƣờng độ giảm nhanh từ giá trị cực đại xuống giá trị 0 (theo hàm mũ). Đồ thị hai dòng điện này hoàn toàn đối xứng nhau qua trục hoành (trục thời gian).
Hình 2.9: Đồ thị dòng điện ở hai nhánh khi ngắt mạch (phần bên phải) Thời gian xảy ra tự cảm khi ngắt mạch ở mạch này là khoảng 320ms
2.5. Soạn thảo tiến trình dạy học bài “Tự cảm “ Vật lí 11
2.5.1. Xây dựng những câu hỏi đề xuất – giải quyết vấn đề và các câu trả lời tương ứng