Tiến hành thí nghiệm

2.4 Khảo sát mạch điện xoay chiều RLC

2.4.2 Tiến hành thí nghiệm

2.4.2.1 Khảo sát mạch chỉ có điện trỏ’ thuần mắc noi tiếp - Chuẩn bị mạch điện gồm 2 điện trở thuần R và R’ , khóa k

- Mắc mạch điện theo sơ đồ sau đây:

Hình 5 7. Hĩnh ảnh mạch điện khảo sát dồng điện qua điện trở thuần R và R’ Tiếp theo, bật nguồn phát tần số và điều chỉnh tần số mức từ 100 đến 1kHz, biên độ khoảng 5 V.

- Bật dao động kí điện tử. Chọn chế độ hiển thị tín hiệu kênh I trên dao động kí.

Đề tài NCKH cấp trường: "Thiết kế mới một sổ bài thí nghiệm Vật lý đại cương "

5 5

- Điều chỉnh các nút Volt/Div , Time/Div, Y-Pos I và X- Pos sao cho ta có thể đọc được Vpp của tín hiệu một cách dễ dàng. Đo khoảng cách từ đỉnh của biên độ trên đến đỉnh của biên độ dưới tương ứng với số vạch chia trên mỗi ô của màn hình. Chú ý đến độ chia của mỗi ô vạch trên màn hình dao động kí tương ứng với số chỉ trên núm Volt/Div, tính giá trị của UR , ghi vào Bảng 1.

- Tắt kênh I và bật kênh II để đo hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R’.

- Lặp lại các thao tác như trên, tính giá trị của UR’, ghi vào Bảng 1. (Chú ý: vói dao động ký hai kênh, hai kênh luôn có chung điểm đất).

- Đe chế độ đo kênh 1, cắm đầu dò kênh I vào 2 đầu mạch điện.

Đề tài NCKH cấp trường: "Thiết kế mới một sổ bài thí nghiệm Vật lý đại cương "

5 5

- Lặp lại các thao tác để đo hiệu thế giữa hai đầu mạch R, R’.

- Tính giá trị của u ghi vào Bảng 1.

- Tính độ lệch pha của 2 tín hiệu trên hai kênh theo cách sau:

- Lần lượt điều chỉnh 2 tín hiệu sao cho chúng đối xứng qua trục tọa độ trên màn hình của dao động kí. Bật chế độ hiển thị 2 kênh. Từ trên màn hình dao động ký ta đo được các giá trị t (thời gian lệch pha giữa hai xung tín hiệu)

và T (chu kỳ của tín hiệu). Hiển thị hình

ảnh như hình dưới đây:

Hình 58. Sơ đồ hai sóng tín hiệu có độ lệch pha theo thời gian là t

- Tính giá trị này ra số thông qua chế độ Time/Div của dao động ký. Độ lệch pha giữa hai tín hiệu đưọc xác định bởi công thức:

Aộ = 271. t/T (rad) (2.4) Ghi các giá trị của t và T vào Bảng 2.

- Lặp lại các thao tác thí nghiệm như trên với tần số của máy phát lần lượt là 150Hz, 200Hz.' 2.4.2.2. Khảo sát mạch R-C mắc nối tiếp

Đề tài NCKH cấp trường: "Thiết kế mới một sổ bài thí nghiệm Vật lý đại cương "

5 7

. / /\

z /

1 1

- Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm gồm 1 tụ điện và 1 điện trở thuần, khóa k. Tắt kênh I, bật kênh II để đo hiệu điện thế của hai đầu của điện trở, lặp lại các thao tác như bước 4, tính giá trị của UR , ghi vào bảng....

- Để chế độ đo kênh I, cắm đầu dò kênh I vào 2 đầu mạch điện. Lặp lại các thao tác để đo hiệu thế giữa hai đầu mạch RC. Tính giá trị của u ghi vào Bảng 3.

- Tính độ lệch pha của 2 tín hiệu

- Lặp lại các bước đo giống như trường hợp mạch điện chỉ có điện trở thuần.

Từ trên màn hình dao động ký ta đo được các giá trị t (thời gian lệch pha giữa hai xung tín hiệu) và T(chu kỳ của tín hiệu). Ghi vào Bảng 4

- Lặp lại các thao tác như trên với các tần số 150Hz và 200Hz.

2.4.2.3 Khảo sát mạch R-L mắc nối tiếp

- Chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm gồm điện trở thuần R và cuộn dây L - Mắc mạch theo sơ đồ Hình 60 dưới đây.

- Bật máy phát tần số, điều chỉnh tần số máy phát mức 100 đến 1kHz. Bật khóa k

- Bật dao động kí điện tử. Chọn chế độ đo kênh I đế đo hiệu điện thế giữa hai đầu của điện trở. Điều chỉnh các nút Volt/Div, Time/Div, Y-Pos I và X- Pos sao cho ta có thể đọc được Vpp của tín hiệu một cách dễ dàng.

- Đo khoảng cách từ đỉnh của biên độ trên đến đỉnh của biên độ dưới tương ứng với số vạch chia trên mỗi ô của màn hình.

Đề tài NCKH cấp trường: "Thiết kế mới một sổ bài thí nghiệm Vật lý đại cương "

5 5 - Mắc mạch điện theo sơ đồ sau:

- Bật dao động kí điện tử. Chọn chế độ đo kênh I để đo hiệu điện thế giữa hai đầu tụ điện. Điều chỉnh các nút trên dao động ký sao cho tín hiệu rõ nét nhất. Đo khoảng cách từ đỉnh trên đến đỉnh dưới của tín hiệu. Chú ý đến độ chia của mỗi ô vạch trên màn hình dao động kí tương ứng với số chỉ trên núm Volt/Div. Tính giá trị của Uc , ghi vào Bảng 3

Chú ý đến độ chia của mỗi ô vạch trên màn hình dao động kí tương ứng với số chỉ trên núm Volt/Div, tính giá trị của UR , ghi vào Bảng 5.

Hình 60. Sơ đồ mạch điện khảo sát dòng điện qua Rvà L

- Tắt kênh I và bật kênh II cắm vào hai đầu của cuộn cảm ( chú ý 2 chân tiếp đất phải có chung điện thế). Lặp lại các thao tác như trên, tính giá trị của UL, ghi vào Bảng 5.

- Cắm 2 đầu kênh II vào 2 đầu đoạn mạch. Đo hiệu điện thế Ư giữa 2 đầu mạch RL. Ghi vào bảng 5.

- Tính độ lệch pha của 2 tín hiệu - Bật dao động ký ở chế độ Dual, ta có đưọ’c đồ thị biểu diễn độ lệch pha.

- Từ trên màn hình dao động ký ta đo được các giá trị t (thời gian lệch pha giữa hai xung tín hiệu) và T (chu kỳ của tín hiệu). Ghi giá trị vào bảng 6.

- Lặp lại các thao tác như trên với tần số lần lượt là 150Hz, 200Hz

2.4.2.4 Khảo sát mạch R-L-C mắc nối tiếp, hiện tượng cộng hưởng.

Xác định độ lệch pha giữa hiệu điện thế của mạch RLC so vói cường độ dòng điện

- Chuẩn bị các dụng cụ gồm điện trở thuần R, cuộn dây L, tụ điện c - Mắc mạch theo sơ đồ sau:

- Bật máy phát tần số, chọn tần số ban đầu trong khoảng từ 100Hz đến 1kHz, biên đô hiệu điện thế khoảng 5 V.

- Xác định độ lệch pha giữa i và u. Bật dao động kí điện tử. Chọn chế độ đo 2 kênh. Dùng kênh I hiển thị tín hiệu hiệu điện thế ở hai đầu R. Do U|< và i cùng pha nên đây cũng là hình ảnh của dòng điện trong mạch. Kênh II sẽ cho tín hiệu hiệu điện thế giữa hai đầu mạch. Từ màn hình dao động kí điện tử, xác định khoảng thòi gian lệch pha t và chu kỳ T trên đồ thị. Thực hiện phép đo 3 lần. Ghi vào Bảng 7

Đề tài NCKH cấp trường: "Thiết kế mới một sổ bài thí nghiệm Vật lý đại cương "

5 9

Hình 6ỉa. Hình ảnh mạch khảo sát RLC mắc nối tiêp Lặp lại phép đo trên với tần số máy phát là 150Hz và 200Hz.

i) Khảo sát hiện tượng cộng hưởng.

Ta khảo sát hiện tượng cộng hưởng theo 3 dấu hiệu sau:

Cách 1:

- Giữ nguyên mạch ban đầu và vị trí hai kênh.

- Thay đổi tần số f của máy pháy âm tần sao cho tìm được giá trị mà tại đó hai tín hiệu trên màn hình có cùng điểm đầu và điểm cuối (trùng pha nhau). Khi đó, tần số của máy phát chính là tần số cộng hưởng.

Bật chế độ đo 1 kênh, do giá trị tần số của nguồn phát. Ghi giá trị f thu đưọc vào Bảng 8. Thực hiện phép đo 3 lần.

Cách 2:

Sử dụng chế độ quét X-Y. Chuyển dao động ký điện tử qua chế độ quét X-Y. Với tần số f bất kỳ thì độ lệch pha ộ giữa hiệu điện thế hai đầu mạch RLC và cường độ dòng điện trong mạch khác 0 nên trên màn hình dao động ký điện tử xuất hiện một elíp .

Thay đổi tần số f của máy phát tần số và quan sát sự thay đối dạng của elíp trên màn hình dao động ký điện tử. Khi xảy ra cộng hưởng điện trong mạch thì elíp trở thành một đoạn thẳng. Tần số của máy phát lúc này là tần số cộng hưởng. Tắt chế độ quét, chọn chế độ hiển thị tín hiệu 1 kênh, đo tần số nguồn phát. Ghi giá trị thu được trên Bảng 8.

Thực hiện phép đo 3 lần.

Cách 3:

Điều chỉnh tần số f sao cho dòng điện trong mạch là cực đại /max = mà ■^min tổng trở mạch Zmin = ỰẨ2 + (Z/ -Z(.)2 = R suy ra khi đó ZA = Zc=a>L = 2ĩifL = —1— Hay tần số lúc cộng hưởng có giá trị là: f =---

Đề tài NCKH cấp trường: "Thiết kế mới một sổ bài thí nghiệm Vật lý đại cương "

6 6

2n^LC (2 5)

Xác định tần số f, sau đó suy ra giá trị Độ tự cảm L nếu biết điện dung c theo công thức:

(W)2C (2.6)

Đo và tính kết quả.

2.4.2.5. Kết quả thí nghiệm

Các thông số kỹ thuật của Transistor