Vật lí lớp 12

Khảo sát đoạn mạch xoay chiều RLC mắc nối tiếp Hồ Tuấn Hùng GV Khoa Vật Lí, Tr– ờng ĐHSP Hà Nội I.. Mục tiêu Thông qua bài thực hành, học sinh xác định đợc các thông số đặc trng cho đoạ

Bài thực hành vật lí lớp 12 Khảo sát đoạn mạch xoay chiều

RLC mắc nối tiếp

Hồ Tuấn Hùng GV Khoa Vật Lí, Tr– ờng ĐHSP Hà Nội

I Mục tiêu

Thông qua bài thực hành, học sinh xác định đợc các thông số đặc trng cho đoạn mạch xoay chiều có các linh kiện: điện trở, cuộn cảm và tụ điện mắc nối tiếp

II Lý thuyết

Mạch điện khảo sát nh sau:

Mắc linh kiện theo sơ đồ trên, với hai trờng hợp không có tụ điện C và có tụ điện C Dùng đồng hồ vôn đo các điện áp trên mạch điện thứ nhất với các vị trí nh sau: Uab, Ubc,

Uac Vẽ giản đồ Frenen với các véc tơ tơng ứng các điện áp Uab, Ubc, Uac

Uab =I.R

Ubc =I.Zbc

Uac = I.Zac

Đoạn bh mô tả điện áp trên điện trở

thuần của cuộn dây, tức Ubh = I.r Mà điện trở

R và điện trở thuần r mắc nối tiếp nhau, nên

ta có:

ab

bh R r r

R r I

R I bh

ab U

U

bh

Tơng tự, ta có:

14 , 3 ab

ch R f 2 ab

ch R U

U R L L

R U

U

ab

ch ch

π

= ω

=

⇒ ω

=

Ta có thể dùng thớc đo độ dài các đoạn thẳng trên giản đồ Frenen để xác định các

đại lợng r và L trong sơ đồ mạch không có tụ điện

Đối với mạch có đủ các phần tử R, L và C, ta cần xác định các đại lợng L, r, C và công suất tiêu thụ P Trong trờng hợp này cần đo các điện áp Uab, Ubc, Uac, Uad và cũng lập giản đồ Frenen nh hình sau:

Uac, 6V, 50Hz

Uad, 6V, 50Hz

d

C

c

IZac

IR

IZbc IωL

h

a

c

b

d h

I.Z ac

I.R

I.Zbc IωL

I/ωC I.r

ϕ

Các véc tơ ab , bc , ac , adcó độ lớn tơng ứng với các điện áp Uab, Ubc, Uac, Uad đo

đ-ợc trên mạch

Ta sẽ có:

ab

bh

R

r =

14 , 3 ab

ch R f 2 ab

ch R U

U R L L

R U

U

ab

ch ch

π

= ω

=

⇒ ω

=

14 , 3 R

1 cd

ab C ab

cd R C

1

Zcd = ⇒ =

ω

=

Xác định độ lệch pha của cờng độ dòng điện I với các điện áp Uab, Ubc, Uac, Uad bằng thớc đo góc giữa các véc tơ trên giản đồ frenen

Công suất P = UadIcosϕ, với I = Uab/R

Công suất toả nhiệt P' = (R+r).I2

III Giới thiệu dụng cụ

- Hộp dụng cụ gồm bảng lắp ráp mạch điện cùng các linh kiện: cuộn dây, tụ điện,

điện trở cùng các dây nối

- Bộ nguồn xoay chiều

- Đồng hồ đo hiệu điện thế (có thể dùng đồng hồ vôn hay đồng hồ đa năng)

IV Tiến hành thí nghiệm

- Cắm linh kiện lên bảng lắp ráp theo sơ đồ lí thuyết

- Nối dây nguồn cung cấp điện xoay chiều 6V, 50Hz cho mạch điện

- Dùng đồng hồ vôn đo điện áp tại các chốt của linh kiện và điền vào bảng sau

ab

bh R

r =

14 , 3 ab

ch R

L =

R1 = 10Ω

R2 = 680Ω

Tơng tự cho trờng hợp có tụ điện C

C1 = 1àF

C1 = 2àF

C1 = 4àF

Tính toán các giá trị r, L, C và P theo các biểu thức trên

V Lu ý

Các biểu thức tính toán ở trên đối với L và C là ứng với tần số 50Hz, nếu thay đổi tần số, cần thay 3,14 bằng 2πf với f là tần số đọc đợc trên bộ nguồn xoay chiều