- Hiệu điện thế hai đầu tụ không đổi trong khoảng thời gian chuyển tiếp từ t = 0- đến t
= 0+
VC (0+) = VC(0-) = V0.
Đây là một tính chất đặc biệt của tụ điện và được phát biểu như sau: Hiệu thế 2 đầu một tụ điện không thay đổi tức thời
4.2Mạch RL: (mạch quá độ cấp 1 RL)
Khóa K ở vị trí 1, dòng qua mạch đã tích trữ trong cuộn dây một năng lượng từ
trường. Khi mạch đạt trạng thái ổn định, hiệu thế 2 đầu cuộn dây v(0-)=0 và dòng điện
qua cuộn dây là: (4.6)
- Bật K sang vị trí 2, chính năng lượng từ trường đã tích lũy được trong cuộn dây duy trì
dòng điện chạy qua mạch. Ta xem thời điểm này là t = 0. Khi t > 0, dòng i(t) tiếp tục
➢ Từ các kết quả trên ta rút ra kết luận:
- Hiệu thế hai đầu cuộn dây đã thay đột ngột đổi từ VL(0-) = 0 đến VL (0+) = -RI0.
- Dòng qua cuộn dây không đổi trong khoảng thời gian chuyển tiếp từ t=0- đến t=0+
Đây là một tính chất đặc biệt của cuộn dây và được phát biểu như sau: Dòng điện qua một cuộn dây không thay đổi tức thời
Chú thích:
- Đường tín hiệu màu vàng đại diện cho sóng vuông cấp vào với giá trị U= 3.11 (V) và f = 1Khz, tín hiệu hiển thị lên máy hiện sóng ≈ 3.11 (V). Trên máy hiện sóng một ô vuông = 1 (V).
- Đường tín hiệu màu xanh đại diện cho dạng sóng đo được ở 2 đầu tụ điện khi giá trị biến trở là
1 KΩ, thời gian để nạp đầy tụ t = 144.2 (uS)
Hình 4: sơ đồ mạch điện RL
Đối với mạch RC thời hằng τ = R*C
<=> (R1 + R2)* C = (1000+100)*4.7*10-8 = 0.0000517 (s) Theo lý thuyết thì khoảng thời gian tụ nạp đầy tụ t = 5 τ => t = 5 * 0.0000517 = 0.0002585 (s) = 258.5 (uS)
So sánh lý thuyết với nhận xét
- So sánh lý thuyết
Bảng so sánh giá trị tính toán theo lý thuyết và giá trị lắp mạch đo thực tế
Thời gian tụ nạp đầy
(tính toán) Thời gian tụ nạp đầy (đothực tế)
258.5 (uS) 144.2 (uS)
- Nhận xét: Ta có thể thấy rằng kết quả tính toán và kết quả đo thực tế có sai số, lý do dẫn đến sai số là do khi đo mạch thực tế giá trị biến trở không đảm bảo R1 = 1KΩ, điện áp cấp vào là 3.11 (V) nên dẫn đến sai số giữa kết quả đo và kết quả tính toán - Giải thích nguyên lý:
Hình 5: Đồ thị mô tả thời gian quá độ của điện áp và dòng điện trong mạch RC
Khi ta cấp nguồn có giá trị U = 3V, sẽ có dòng điện i nạp vào trong tụ C, điện trở R để hạn dòng, điện áp trên hai đầu tụ sẽ tăng dần lên lên cho tới khi bằng với điện áp nguồn Us, thì lúc này dòng điện nạp trong tụ bằng 0 (vì điện thế trên hai đầu tụ cần bằng với điện thế trên hai đầu nguồn). Khoảng thời gian tụ bắt đầu nạp từ lúc Uc = 0v đến Uc = 3v gọi là thời hằng và người ta tính toán được từ t = 0 đến t = 5 τ thì tụ sẽ được nạp đầy (còn gọi là quá trình quá độ) còn sau khoảng thời gian đó thì tụ sẽ rơi vào trạng thái xác lập.
3. Tín hiệu ngõ vào và tín hiệu đo được trên điện trở
Tính giá trị điện áp nằm trên điện trở R2 khi điều chỉnh biến trở R1 ≈ 1Ω
Rtd = R1 + R2 = 1 + 100 =101 Ω Ta có I = RtdV = 1013 = 0.029 A UR2 = I.R2 = 0.029*100 = 2.9 V
So sánh lý thuyết với nhận xét
- So sánh lý thuyết
Giá trị điện áp (tính
toán) Giá trị điện áp (đo thực tế)
2.9 V (V) 2.92 (V)
- Nhận xét: Ta có thể thấy rằng giá trị tính toán so với giá trị đo thực tế cũng gần chính xác, tuy nhiên vẫn còn sai số về giá trị biến trở R1
không hoàn toàn chính xác bằng 1, giá trị điện áp cấp vào là 3.03V. Dẫn đến kết quả vẫn còn sai lệch so với lý thuyết.
- Giải thích nguyên lý: Nguyên nhân dẫn đến có giá trị điện áp trên điện trở là khi ta giảm giá trị điện trở từ 1KΩ xuống còn R1 ≈ 1Ω thì khi đó dòng điện đi i đi qua điện trở sẽ càng lớn. Điện áp nằm trên điện trở sẽ tăng cao.
Khi tăng giá trị biến trở lên càng lớn thì thời gian để tụ điện nạp đủ năng lượng sẽ lâu hơn và ngược lại khi giảm giá trị biến trở thì thời gian để tụ điện nạp đủ năng lượng sẽ ngắn lại. Kết luận rằng thời gian quá độ diễn ra nhanh hay chậm thì nó phụ thuộc vào giá trị biến trở tăng cao hay thấp.
III. Mạch quá độ cấp một RL