Giáo trình Thí nghiệm mạch điện - Bài 4: Mạch điện một chiều (DC)
BAØI 4
MAÏCH ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU (DC)
A. MUÏC ÑÍCH :
Baøi thí nghieäm giuùp sinh vieân thöïc hieän caùc maïch ñieän cô baûn nhö maïch
chia aùp, maïch chia doøng vaø kieåm chöùng caùc luaät Kirchhoff trong maïch ñieän DC.
Ngoaøi ra, baøi thí nghieäm coøn giuùp sinh vieân so saùnh keát quaû giöõa tính toaùn lyù
thuyeát vaø keát quaû thí nghieäm cuûa maïch ñieän DC moät nguoàn vaø nhieàu nguoàn.
B. ÑAËC ÑIEÅM :
Maïch ñieän DC chæ toàn taïi caùc phaàn töû nguoàn vaø ñieän trôû. Neàn taûng cuûa
phaân tích maïch ñieän DC laø luaät Ohm vaø caùc luaät Kirchhoff. Ngoaøi ra, ñeå taêng
hieäu quaû cuûa quaù trình tính toaùn maïch DC, ngöôøi ta coù theå döïa treân caùc pheùp
bieán ñoåi töông ñöông ( chia aùp, chia doøng, bieán ñoåi nguoàn … ) hay phaân tích
duøng ma traän (theá nuùt, doøng maéc löôùi … ).
C. PHAÀN THÍ NGHIEÄM :
I. Ño kieåm thoâng soá maïch:
Duøng caàu ño RLC (hay chöùc naêng ño Ω cuûa DMM ) ño laïi giaù trò thoâng soá
maïch treân module thí nghieäm vaø ñieàn vaøo giaù trò ño trong baûng soá lieäu. Giaù
trò ño vaø coâng thöùc lyù thuyeát ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh “giaù trò tính” trong caùc
baûng soá lieäu veà sau.
Phaàn töû
R1
Giaù trò danh ñònh
2.2 kΩ
Giaù trò ño
R2
4.7 kΩ
R3
R4
5.6 kΩ
10 kΩ
II. Maïch chia aùp:
a) Thöïc hieän maïch chia aùp nhö Hình 1.2.1 treân breadboard.
Ñieàu chænh nguoàn DC ñeå thay ñoåi giaù trò ñieän aùp u nhö trong baûng soá lieäu.
Duøng DC volt keá ( hoaëc chöùc naêng DCV cuûa VOM hay DMM ) ño ñieän aùp u1,
u2, u3 treân caùc ñieän trôû ñieàn vaøo coät “Ño”. Töø ñieän aùp u ta xaùc ñònh u1, u2, u3
theo coâng thöùc maïch chia aùp vaø ñieàn vaøo coät “Tính”. Xaùc ñònh sai soá theo coâng
thöùc :
- Trang 24 -
giaù trò ño −giaù trò ñuùng
% sai soá =
.100%
giaù trò ño
Giaù trò ñuùng = laø giaù trò tính theo lyù thuyeát hay giaù trò nhaän ñöôïc töø caùc thieát
bò chænh ñònh hoaëc thieát bò ño coù ñoä chính xaùc cao.
Ta coù baûng soá lieäu:
u(V)
u1
u2
u3
Ño
Tính Ño
%sai
soá
Tính Ño %sai Tính
soá
%sai
soá
5
15
b) Kieåm chöùng luaät Kirchhoff veà ñieän aùp.
Theo luaät Kirchhoff veà ñieän aùp ñoái vôùi maïch DC ta coù:
u = Σuk = u1 + u2 + u3
Tính Σuk töø soálieäu ño ôû phaàn b) vaø ñieàn vaøo baûng soá lieäu:
u (V)
5
15
Σuk
%sai soá
u - u
∑
k
ÔÛ ñaây, % sai soá =
.100%
u
∑
k
c) Thieát keá moät maïch chia aùp DC goàm hai ñieän trôû R1 vaø R2 thoûa :
+ AÙp vaøo maïch 5 V, aùp ra 2 V.
+ Doøng trong maïch phaûi beù hôn 10 mA.
+ Veõ maïch thieát keá vaø cho bieát caùc trò soá:
- Trang 25 -
R1 = … (Ω), R2 = … (Ω).
III. Maïch chia doøng:
a) Thöïc hieän maïch chia doøng nhö Hình 1.2.2 treân breadboard. Thay ñoåi giaù trò
u, ño doøng toång I1 vaø caùc doøng reõ I2 , I3 (duøng amper keá maéc noái tieáp caùc
ñieän trôû hoaëc thoâng qua ño aùp treân caùc ñieän trôû naøy theo giaù trò ñieän trôû ño
cuûa chuùng) vaø ghi soá lieäu vaøo coät “ño ñöôïc”. Töø giaù trò I1 ta tính I2 vaø I3 theo
coâng thöùc maïch chia doøng vaø ghi keát quaû vaøo coät “tính toaùn”. Tính sai soá.
Ta coù baûng soá lieäu:
I1
(mA)
I2 (mA)
Ño
ñöôïc
I3 (mA)
Ño
u
(V)
Tính
toaùn
%sai
soá
Tính
toaùn
%sai
soá
ñöôïc
5
15
b) Kieåm chöùng luaät Kirchhoff veà doøng ñieän .
Theo luaät Kirchhoff veà doøng ñieän ñoái vôùi maïch DC ta coù:
I1 = ΣIk = I2 + I3
Tính ΣIk töø soálieäu ño ôû phaàn a) vaø ñieàn vaøo baûng soá lieäu:
I1 (mA)
ΣIk
%sai soá
I - I
∑
k
1
ÔÛ ñaây, % sai soá =
.100%
I
∑
k
- Trang 26 -
c) Thieát keá moät maïch chia doøng DC goàm hai ñieän trôû R1 vaø R2 noái song song
thoûa :
+ Doøng toång laø 10 mA.
+ R1 = 4.7 (kΩ) vaø doøng qua noù laø 4 mA.
+ Veõ maïch thieát keá vaø cho bieát trò soá R2 = … (Ω).
IV. Giaûi tích maïch DC nhieàu nguoàn duøng theá nuùt vaø maéc löôùi:
Thöïc hieän maïch thí nghieäm nhö Hình 1.2.3 treân breadboard.
Hình 1.2.3: Maïch DC nhieàu nguoàn
Vôùi: E1 = nguoàn aùp DC coù giaù trò 5 V treân hoäp thí nghieäm hay boä
nguoàn DC.
E2 = nguoàn aùp DC coù giaù trò 15 V treân hoäp thí nghieäm hay boä
nguoàn DC.
Duøng volt keá DC hay DMM ño laïi giaù trò caùc nguoàn E1 vaø E2 vaø ghi vaøo
caû 2 coät “giaù trò tính” vaø coät “giaù trò ño”. Tính ñieän aùp treân caùc ñieän trôû duøng
phöông phaùp theá nuùt hay doøng maéc löôùi vaø ghi vaøo coät “giaù trò tính”. Ño ñieän
aùp treân caùc ñieän trôû duøng volt keá DC hay DMM vaø ghi vaøo coät “giaù trò ño”.
Haõy hoaøn thaønh baûng soá lieäu:
Ñieän aùp
Giaù trò tính
Giaù trò ño
% sai soá
E1
E2
u1
u2
u3
u4
0
0
- Trang 27 -
V. Giaûi tích maïch DC nhieàu nguoàn duøng nguyeân lyù xeáp choàng:
+ Chæ cho taùc ñoäng leân maïch nguoàn E1 = 5V baèng caùch thöïc hieän maïch thí
nghieäm nhö Hình 1.2.4 treân breadboard. Duøng DC volt keá hay DMM ño u11, u21,
u31 , u41 vaø ghi töông öùng vaøo coät “ Maïch chæ coù nguoàn E1”.
Hình 1.2.4: Maïch chæ coù nguoàn E1
Hình 1.2.5: Maïch chæ coù nguoàn E2
+ Chæ cho taùc ñoäng leân maïch nguoàn E2 = 15V baèng caùch thöïc hieän maïch thí
nghieäm nhö Hình 1.2.5 treân breadboard. Duøng DC volt keá hay DMM ño u12, u22,
u32 , u42 vaø ghi töông öùng vaøo coät “ Maïch chæ coù nguoàn E2”.
+ Tính u1, u2, u3 , u4 duøng nguyeân lyù xeáp choàng vaø ghi vaøo coät “giaù trò tính theo
xeáp choàng”. Xaùc ñònh sai soá khi duøng xeáp choàng. Ta coù baûng soá lieäu:
Ñieän
aùp
Maïch chæ
coù nguoàn
E1
Maïch chæ Giaù trò tính
Giaù trò ño
khi coù caû
hai nguoàn
% sai soá
khi duøng
xeáp choàng
coù nguoàn
E2
theo xeáp
choàng
u1
u2
u3
u4
VI. Sô ñoà Thevenin-Norton vaø nguyeân lyù truyeàn coâng suaát cöïc ñaïi:
+ Khaûo saùt maïch thí nghieäm nhö Hình 1.2.3.
+ Laáy ñieän trôû R2 khoûi maïch. Hôû maïch vò trí R2 ñeå ño Uhm (Hình 1.2.6). Ngaén
maïch vò trí R2 ñeå ño Inm (Hình 1.2.7). Ñieän trôû töông ñöông Thevenin Rth xaùc
ñònh theo soá lieäu ño: Rth = Uhm / Inm. Laäp baûng vôùi “Giaù trò tính” döïa treân thoâng
soá maïch. Veõ sô ñoà töông ñöông Thevenin – Norton cho maïch Hình 1.2.3.
Uhm
Inm
Rth
Giaù trò ño Giaù trò tính Giaù trò ño Giaù trò tính Giaù trò ño Giaù trò tính
- Trang 28 -
+ Thöïc hieän treân breadboard maïch nhö Hình
1.2.8. Thöïc hieän khoaûng 10 giaù trò cuûa bieán trôû
VR töø 1kΩ ñeán 10kΩ (trong ñoù coù giaù trò baèng
Rth). Ño aùp u22treân VR. Tính coâng suaát treân VR
theo PVR = u2 /VR. Laäp baûng soá lieäu. Cho bieát
giaù trò cöïc ñaïi cuûa coâng suaát treân VR ño ñöôïc
vaø giaù trò cöïc ñaïi theo lyù thuyeát .
Hình 1.2.6: Ño Uhm
Hình 1.2.7: Ño Inm
Hình 1.2.8: Khaûo saùt coâng suaát max
Rth 10kΩ
VR
u2
1kΩ
…
…
PVR
PVR(max ño ñöôïc)
=
PVR(max theo lyù thuyeát) =
D. DUÏNG CUÏ THÍ NGHIEÄM:
-
-
-
-
-
Hoäp thí nghieäm (hay boä nguoàn DC hai ngoõ ra).
Breadboard.
Ñieän trôû : 2.2kΩ, 4.7kΩ, 5.6kΩ, 10kΩ vaø bieán trôû 10kΩ.
Ñoàng hoà ño vaïn naêng soá (DMM).
Daây noái thí nghieäm (coù daây noái treân breadboard).
----------------------------------------------------
- Trang 29 -
6 trang
10800
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Thí nghiệm mạch điện - Bài 4: Mạch điện một chiều (DC)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thi_nghiem_mach_dien_bai_4_mach_dien_mot_chieu_dc.pdf
