II. Mạch quá độ cấp I RC:
a) CHỈNH DẠNG SÓNG VÀO MẠCH: Thực hiện mạch thí nghiệm như
Hình 1.5.4. Dùng dao động ký, quan sát dạng xung vng từ nguồn xung trên hộp thí nghiệm. Chỉnh máy phát xung vuông lưỡng cực đối xứng (duty cycle = 50), biên độ 2V, tần số 500 Hz (nếu chọn Time/div = 0.5 ms thì chỉnh nút Fre để tín
Hình 1.5.4: Chỉnh dạng sóng thí nghiệm.
b) Quan sát dạng tín hiệu áp trên cuộn dây dùng mạch Hình 1.5.5. Ghi nhận lại dạng sóng trên dao động ký ứng với VR3 = 100 Ω.
Hình 1.5.5: Quan sát dạng áp trên cuộn dây.
c) Quan sát dạng tín hiệu dịng điện qua cuộn dây dùng mạch Hình 1.5.6. Ghi nhận lại dạng sóng trên dao động ký ứng với VR3 = 100 Ω.
Hình 1.5.6: Quan sát dạng dịng điện qua cuộn dây.
KIỂM CHỨNG TÍNH TỐN LÝ THUYẾT: Giả sử quá trình uab = –2V là xác lập. Tại t = 0, uab thay đổi từ –2V đến 2V: Dùng tích phân kinh điển hay tốn tử Laplace, cho biết dạng áp và dòng trên cuộn dây ở mạch quá độ cấp I R-L khi t > 0 có biểu thức:
uL(t) = 1,2 + 1,6.e-5000t (V).
iL(t) = 4.10-3.(1 – 2e-5000t) (A).
d) ĐO HẰNG SỐ THỜI GIAN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP I RL : Thời hằng
của mạch quá độ cấp I RL xác định theo công thức :
τL [s] = L[H]/R[Ω]
Đại lượng này có thể đo được khi dùng mạch thí nghiệm ở Hình 1.5.6. Thế t = τL vào các biểu thức ở phần c) sẽ cho ta giá trị iL (τL), giúp ta đọc được τL khi dựa vào dạng sóng iL(t) trên màn hình dao động ký (bằng số ô theo chiều ngang và giá trị nút chỉnh Time/div, nhớ chỉnh biến trở VAR về CAL). Hoàn thành bảng số liệu sau ứng với VR3 = 100 Ω và VR4 = 400 Ω. uab ( thay đổi) -2V → 2V IV. Mạch quá độ cấp II RLC:
a) CHỈNH DẠNG SÓNG VÀO MẠCH : Thực hiện mạch thí nghiệm như Hình
thí nghiệm. Chỉnh máy phát xung vng lưỡng cực đối xứng (duty cycle = 50), biên độ 2 V, tần số 500 Hz
(nếu chọn Time/div = 0.5 ms thì chỉnh nút Fre để tín hiệu có chu kỳ là 4 ơ). Ghi lại dạng sóng khảo sát q độ uab(t).
Hình 1.5.7: Chỉnh dạng sóng vào mạch.
b) ĐO ĐIỆN TRỞ TỚI HẠN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP II: Dùng mạch thí
nghiệm như trên Hình 1.5.8. Từ giá trị VR = 500 Ω, tăng từ từ VR (mỗi bước 100Ω, chỉnh tinh dùng biến trở 10 Ω) và quan sát tín hiệu uc(t) trên dao động ký cho tới khi đạt chế độ tới hạn. Ghi số liệu.
Hình 1.5.8: Đo điện trở tới hạn. qua tụ.
(CơngRth tính theo lý
c) Quan sát dạng tín hiệu áp trên tụ điện dùng mạch Hình 1.5.8. Quan sát dạng tín hiệu dịng qua tụ điện dùng mạch Hình 1.5.9. Cho biết mạch quá độ đang làm việc ở chế độ nào và ghi nhận lại dạng sóng trên dao động ký ứng với các chế độ đó.
TH1) VR = 500 Ω:
Mạch quá độ ở chế độ: DAO ĐỘNG. Dạng áp trên tụ đo được:
TH2) VR = Rth – 400 Ω:
Mạch quá độ ở chế độ: TỚI HẠN. Dạng áp trên tụ đo được:
Dạng dòng qua tụ đo được:
Dạng dòng qua tụ đo được:
TH3) VR = 4 kΩ:
Mạch quá độ ở chế độ: DAO
ĐỘNG.
Dạng áp trên tụ đo được:
d) KIỂM CHỨNG TÍNH TỐN LÝ THUYẾT : Giả sử q trình uab = –2V là xác lập. Tại t = 0, uab thay đổi từ –2V đến 2V: Dùng tích phân kinh điển hay tốn tử Laplace, cho biết dạng điện áp và dòng qua tụ điện ở mạch quá độ cấp II RLC khi t > 0 có biểu thức: TH1) Mạch ở chế độ DAO ĐỘNG: uL(t) = 2 + e-4500t(–1,30.sin13875t – 4,00.cos13875t) (V). iL(t) = 0,03.sin13875t.e-4500t (A). TH2) Mạch ở chế độ TỚI HẠN: uL(t) = 2 – 58344t.e-14586,41t – 4.e-14586,41t (V). iL(t) = 2,74.10-3.e-14586,41t (A). TH3) Mạch ở chế độ DAO ĐỘNG: UL(t) = 2 – 4,67.e-5532,78t + 0,67.e-38469,23t (V). iL(t) = 1,2.10-3 .(e-5532,78t – e-38469,23t ) (A).
e) XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO CHẾ ĐỘ DAO
ĐỘNG: Theo kết quả ở
phần d), khi mạch quá độ cấp II ở chế độ dao động, phương trình đặc trưng của mạch
có dạng: s2 + .
4
Ta có: T =
Đọc giá trị T và I1, I2 trên màn hình dao động ký ứng với VR = 500 Ω. Từ đó suy ra α
và β. So sánh giá trị tính theo thơng số mạch ?
α β
f) ĐO R TỚI HẠN CỦA MẠCH QUÁ ĐỘ CẤP II RLC SONG SONG : Dùng
mạch thí nghiệm như trên Hình 1.5.11. Từ giá trị VR = 100 Ω, tăng từ từ VR (mỗi bước 100Ω, chỉnh tinh dùng biến trở 10Ω) và quan sát tín hiệu uout(t) của mạch song song trên dao động ký cho tới khi đạt chế độ tới hạn. Ghi số liệu. Cho biết giá trị này tính theo thơng số mạch ?
Hình 1.5.11: Đo Rth của mạch cấp II RLC song song.
→ Rth = 3000
Ω.
D. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM:
Hộp thí nghiệm.
Module bài thí nghiệm số 5. Dao động ký.
DMM và cầu đo RLC. Dây nối.