Bài 19. Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp sgk Vật Lí 12

Hướng dẫn giải Bài 19. Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp sgk Vật Lí 12.

THỰC HÀNH

I – Mục đích

– Dùng đồng hồ đo điện đa năng để đo hiệu điện thế xoay chiều.

– Vận dụng phương pháp Fresnen để xác định L, r, C, Z và \(Cos\varphi \) của mạch RLC mắc nối tiếp.

– Thao tác an toàn trong lúc tiếp xúc với dòng điện có tần số lớn.

II – Dụng cụ thí nghiệm

– Một đồng hồ đo điện đa năng hiện số.

– Một nguồn điện AC 6V – 12 V/50Hz.

– Một điện trở \(R = 270\Omega (220\Omega )\)

– Một tụ điện có \(C = 2–10\mu F\)

– Một cuộn dây có 1000 – 2000 vòng.

– Compa; thước 200 mm và thước đo góc.

– Bảng mạch lắp sẵn.

– Các dây nối.

III – Lắp ráp thí nghiệm

– Lắp mạch điện theo hình vẽ:

– Dùng đồng hồ đo điện đa năng ở thang đo AC 20V để đo các hiệu điện thế: $U_{MN}; U_{NP}; U_{PQ}; U_{MP}; U_{MQ}$.

– Dùng thước và compa vẽ các vector MN; MP; PQ; MP; MQ lần lượt biểu diễn các hiệu điện thế: $U_{MN}; U_{NP}; U_{PQ}; U_{MP}; U_{MQ}$.

Với:

P: giao điểm của hai cung tròn bán kính MP, NP.

Q: giao điểm của hai cung tròn bán kính MQ, PQ.

H: giao điểm của đoạn MN và PQ.

Đo các độ dài MN; MP; PQ; PH; MQ; NH chính xác đến 1mm thì ta tính được các giá trị L, C, r, Z và \(Cos\varphi \)

\(\begin{array}{l}
\frac{{{U_L}}}{{{U_R}}} = \frac{{I\omega L}}{{IR}} = \frac{{\omega L}}{R} = \frac{{PH}}{{MN}} \Rightarrow L = ……………..(………)\\
\frac{{{U_R}}}{{{U_C}}} = \frac{{IR}}{{\frac{I}{{\omega C}}}} = \omega CR = \frac{{MN}}{{PQ}} \Rightarrow C = ……………..(………)\\
\frac{{{U_r}}}{{{U_R}}} = \frac{{Ir}}{{IR}} = \frac{r}{R} = \frac{{NH}}{{MN}} \Rightarrow r = ……………..(………)\\
Cos\varphi = \frac{{MH}}{{MQ}} = ………………….\\
Z = \frac{{R + r}}{{\cos \varphi }} = …………………..(………..)
\end{array}\)

IV – Báo cáo thí nghiệm

Bảng 10.1

1. Vẽ giản đồ theo phương pháp từ SGK.

2. Đo các độ dài sau:

MN = ………(mm) NH = …………(mm)

MP = ………(mm) MQ = …………(mm)

PH = ………(mm) PQ = …………(mm)

3. Tính ra các trị số của L, C, r, Z và \(Cos\varphi \)

Số liệu tham khảo:

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

I – TÓM TẮT LÝ THUYẾT

– Vẽ sơ đồ đoạn mạch có điện trở, cuộn dây và tụ điện mắc nối tiếp.

– Nêu tóm tắt cách dùng vôn kế xoay chiều và phép vẽ các vectơ quay để xác định trị số của L, r, C, Z và cosφ của cả đoạn mạch.

Trả lời:

Vôn kế xoay chiều được mắc song song với điểm cần đo trong mạch điện. Vì là đo dòng điện và điện áp xoay chiều nên đấu chiều nào của đồng hồ cũng được. Khi chọn đồng hồ phải có chỉ số đo lớn hơn điện áp hoặc dòng điện cần đo.

Ví dụ: muốn đo điện áp 220V cần đồng hồ có chỉ số đo là 300V.

Chỉ số đồng hồ nhỏ hơn sẽ gây cháy đồng hồ. Chỉ số đồng hồ lớn quá sẽ khó đọc.

II – KẾT QUẢ THỰC HÀNH

Xác định r, L của cuộn dây không có lõi sắt và điện dung C của tụ điện

1. Mắc đoạn mạch có R, L, C nối tiếp vào hai cực nguồn điện xoay chiều cỡ U = 12V theo sơ đồ ở hình 19.1.

Bảng 19.1

3. Vẽ giản đồ: