Báo cáo thí nghiệm đo lường

Nội dung, quy trình -Nhận các dụng cụ đo là các cơ cấu đo : Từ điện, điện từ… -Tháo lắp các dụng cụ đo để xem cấu tạo và nguyên lý của các dụng cụ đo a, Cơ cấu chỉ thị từ điện Hình 1: C

Bài 1: Các cơ cấu chỉ thị cơ điện

1.Mục tiêu

-Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý của các cơ cấu đo cơ bản: biết cách nhận biết các

cơ cấu đo

2.Công tác chuẩn bị của sinh viên

-Nghiên cứu nội dung bài thí nghiệm để hiểu rõ mục đích, yêu cầu của bài thí nghiệm

-Phải thuộc và trả lời các câu hỏi lý thuyết liên quan tới bài thí nghiệm

-Sinh viên phải nắm vững kiến thức lý thuyết các cơ cấu đo cơ bản

-Đọc kỹ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm

3 Nội dung, quy trình

-Nhận các dụng cụ đo là các cơ cấu đo : Từ điện, điện từ…

-Tháo lắp các dụng cụ đo để xem cấu tạo và nguyên lý của các dụng cụ đo

a, Cơ cấu chỉ thị từ điện

Hình 1: Cơ cấu chỉ thị từ điện

Cấu tạo gồm phần tĩnh và phần động:

+)Phần tĩnh gồm nam châm vĩnh cửu 1,mạch từ , cực từ 3 và lõi sắt 6 hình thành mạch từ kín

+)Phần động gồm khung quay 5 Khung quay được gắn vào trục quay.Trên trục quay có 2 lò xo cản 7 mắc ngược nhau,kim chỉ thị 2 và thang đo 8

Nguyên lí làm việc :Khi có dòng điện chạy qua ,khung dây quay dưới tác động của

từ trường của nam châm vĩnh cửu,khung quay lệch khỏi vị trí ban đầu một góc dα

nào đấy.Momen quay được tạo ra M q=

dW e dα

Trên mặt cơ cấu chỉ thị từ điện thì ta thấy các thang đo để đo thông số dòng điện và điện áp, điện trở và có thể đo đại lượng không điện.Ngoài ra còn có các chỉ số chỉ

độ chính xác,kiểu đứng 90 độ,điều kiện làm việc như về nhiệt độ…

Kí hiệu :

b,Cơ cấu chỉ thị điện từ

Hình 2: Cơ cấu chỉ thị điện từ

Cấu tạo chung gồm 2 phần cơ bản :phần tĩnh và phần động:

-Phần tĩnh là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí(khe hở làm việc)

-Phần động là lõi thép 2 được gắn trên trục quay 5, lõi thép có thể quay tự do trong khe làm việc của cuộn dây.Trên trục quay có gắn : bộ phận cản dịu không khí 4,kim chỉ 6, đối trọng 7.Ngoài ra còn có lò xo cản 3,bảng khắc độ 8

Nguyên lí làm việc :Khi cho dòng điện I chạy vào cuộn dây 1(phần tĩnh) tạo thành một nam châm điện hút lõi thép 2 vào khe hở không khí với momen quay:

M= dW e

dα ,với We =

L.I2

2 Với L là điện cảm của cuộn dây ⇒M q=

1

2 I

2dL dα

Trên mặt đồng hồ có ghi các thang đo để đo các thông số điện áp và dòng điện.Còn

có cấp chính xác, nhiệt độ làm việc,để dụng cụ kiểu đứng

Kí hiệu :

c,Đồng hồ vạn năng chỉ thị kim

Thang chia độ là mặt khắc độ trên thang đo,để xác định giá trị đo.Quan sát thấy có các vị trí để đo dòng điện AC-DC,điện áp DC –AC và điện trở.Trên thang chia độ cũng chia ra các mức thang khác nhau để đọc thông số cần đo.Ta có thể chỉnh định điểm “0” bằng cách chập 2 que đo khi đo điện trở.Chỉnh định lại kim khi vị trí của

nó bị lệch khỏi điểm vô cùng(đối với thang đo điện trở) bằng việc xoay ốc chặn kim chỉ trên mặt đồng hồ.Sơ đồ nguyên lí như hình 2.3

Khi đo gặp phải sai số nhưng tương đối nhỏ do việc chỉnh định không tốt,pin kém hoặc do lí do khách quan khác tác động

4.Kết luận

-Sau khi hoàn thành phần bài thí nghiệm này chúng ta có thể hiểu rõ mục đích, nguyên lí ,cấu tạo và cách nhận biết các cơ cấu chỉ thị phổ biến đã được thực hành

ở trên

Bài 2: ĐO DÒNG ĐIỆN

1.Mục tiêu

-Học và sử dụng thiết bị đo: Phân tích cấu tạo, hoạt động, chức năng sử dụng loại đồng hồ vạn năng có thang đo dòng điện

-Biết cách đo dòng điện AC và DC đi qua 1 phụ tải

-Biết cách đọc kết quả đo và đánh giá kết quả đo

2.Công tác chuẩn bị của sinh viên

-Nghiên cứu nội dung bài thí nghiệm để hiểu rõ mục đích, yêu cầu của bài thí nghiệm

-Phải thuộc và trả lời các câu hỏi lý thuyết liên quan đến bài thí nghiệm

-Sinh viên phải nắm vững kiến thức lý thuyết các cơ cấu đo dòng điện

-Đọc kĩ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm

3.Trang thiết bị cần thiết

-Đồng hồ vạn năng có thang đo dòng điện DC

-Thiết bị tạo nguồn dòng AC với các mức khác nhau.

-Thiết bị tạo nguồn dòng DC với các mức khác nhau

-Các dụng cụ khác : biến áp, biến dòng , điện trở SUN , biến trở, tải AC, tải DC 4.Nội dung , quy trình

-Dụng cụ được sử dụng để đo dòng điện gọi là ampe kế hay ampe mét

Ký hiệu là

Công suất tiêu thụ càng nhỏ càng tốt, điện trở của ampe kế càng nhỏ càng tốt và lý tưởng bằng 0

-Làm việc trong một dải tần cho trước đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo -Mắc ampe kế để đo dòng phải mắc nối tiếp với dòng cần đo như hình 2.1

Đồng hồ chỉ thị kim để ở thang đo dòng DC

Hình 2.1.Ampemet đo dòng 1 chiều

Hình 2.2.Ampemet từ điện có mạch chỉnh lưu đo dòng điện xoay chiều

Hình 2.3.Sơ đồ nguyên lý đồng hồ vạn năng có các thang đo dòng điện DC, điện

áp DC, điện áp AC và điện trở

-Phân tích sơ đồ dòng điện DC trên hình 2.3

-So sánh sự khác nhau giữa dòng điện DC và dòng điện AC

Khi đo dòng xoay chiều sẽ đi qua khối chỉnh lưu

-Điều cần chú ý khi đo dòng điện DC:

Để đúng loại thang đo dòng điện 1 chiều để thu được kết quả chính xác.Để đúng đầu đo (+) (-) khi xác định cực nguồn 1 chiều.Mắc đúng như sơ đồ 2.1

-Điều cần lưu ý khi đo dòng điện AC là gì?

Để đúng thang đo dòng điện xoay chiều

-Giải thích chức năng của D3,D4

Bài 3:ĐO ĐIỆN ÁP

1.Mục tiêu

- Học và sử dụng thiết bị đo: Phân tích cấu tạo, hoạt động, chức năng sử dụng loại đồng hồ vạn năng có thang đo điện áp

-Biến cách đo điện áp AC và DC rơi trên một phụ tải

-Biết cách đọc kết quả đo và đánh giá kết quả đo

2.Công tác chuẩn bị của sinh viên

-Nghiên cứu nội dung bài thí nghiệm để hiểu rõ mục đích, yêu của bài thí nghiệm -Phải nắm vững kiến thức lý thuyết các cơ cấu đo điện áp

-Đọc kĩ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm

3.Quy trình thực hiện

Dụng cụ dùng để đo điện áp gọi là Vôn kế(voltmeter).Kí hiệu :

Khi đo điện áp bằng vôn mét thì vôn mét đó luôn được mắc song song với đoạn mạch cần đo như hình 3.1

Hình 3.1.Sơ đồ mắc Vôn mét đo điện áp của phụ tải

-Phân tích sơ đồ mạch đo điện áp AC trên hình 2.3

-Phân tích sơ đồ mạch đo điện áp DC trên hình 2.3

-So sánh sự khác nhâu giữa 2 mạch đo điện áp xoay chiều và một chiều.Giải thích tại sao có sự khác nhau đó

-Điều cần chú ý khi đo điện áp DC là gì

-Điều cần chú ý khi đo điện áp AC là gì

Bài 4: ĐO ĐIỆN TRỞ

1.Mục tiêu

-Học và sử dụng thiết bị đo:phân tích cấu tạo, hoạt động, chức năng sử dụng loại đồng hồ vạn năng có thang đo điện trở

-Biết cách đo điện trở theo phương pháp trực tiếp và gián tiếp

-Biết cách đọc kết quả đo và đánh giá kết quả đo

2.Công tác chuẩn bị của sinh viên

-Nghiên cứu nội dung bài thí nghiệm để hiểu rõ mục đích, yêu cầu của bài thí nghiệm

-Nắm vững kiến thức lý thuyết các phương pháp đo điện trở trực tiếp và gián tiếp -Đọc kĩ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm

3.Nội dung thực hiện

-Dụng cụ được sử dụng để đo điện trở gọi là Ôm mét.Kí hiệu là:

-Cơ cấu chỉ thị của Om met thường dùng là cơ cấu chỉ thị từ điện.

-So sánh sự khác nhau giữa các phương pháp đo điện trở gián tiếp

a,Đo điện trở bằng vôn mét và ampe mét

Hình 4.1.Sơ đồ mắc vôn mét và ampe mét đo điện trở

Dựa vào số chỉ của ampe mét và vôn mét ta xác định được giá trị điện trở Rx.Để đo điện trở tương đối nhỏ người ta dùng sơ đồ 4.1b Còn đo R tương đối lớn thì dùng

sơ đồ hình 4.1a sẽ bảo đảm sai số yêu cầu

Hình 4.1a : Rx=

U

I x=

U I−I v=

U

R V

Hình 4.1b: Rx =

U −U A

I X =

U −I R A I

b,Đo điện trở bằng vôn mét và điện trở mẫu R0

Điện trở Rx cần đo mắc nối tiếp với điện trở mẫu R0 chính xác cao và nối vào nguồn U.Dùng vôn mét đo điện áp rơi trên Rx là Ux và điện áp rơi trên điện trở mẫu

là U0 , ta được : R x=

U x

U0 R0

Sai số của phép đo điện trở ở đây bằng tổng sai số của điện trở mẫu(R0) và sai số của vonmet

c,Đo điện trở Rx bằng 1 ampe mét và điện trở mẫu (R0)

Điện trở Rx cần đo nối song song với điện trở mẫu R0 và mắc vào nguồn cung cấp U Dùng ampe mét lần lượt đo dòng điện qua Rx và Ix và dòng qua R0 là I0 ; coi điện trở trong của ampe mét rất nhỏ và có độ chính xác cao Qua tính toán xác định

được R x=

I0

I x .R0

.Sai số của phép đo Rx bằng tổng sai số của điện trở mẫu R0 và sai số của ampe mét

-Vấn đề sai số khi sử dụng các phương pháp đo điện trở gián tiếp khác nhau

Khi chọn cách đo nào đó cần xác định được phương pháp đo này có hiệu quả cho việc đo điện trở lớn hay điện trở tương đối nhỏ Để thu được 1 kết quả có sai

số là nhỏ nhất

Các sai số có thể từ điện trở mẫu, vôn mét, ampe mét hoặc do người thực hiện phép đo ghi sai, cách áp dụng sai phương pháp và các dụng cụ đo di kèm

-Phân tích sơ đồ mạch đo điện trở hình 2.3

Ta chọn thang đo điện trở x100 để phân tích.Hai đầu que đo được đưa vào 2 đầu của điện trở cần đo.Từ đầu (+) của que đo đến cầu chì F1 đi đến đầu âm của pin B1.Đầu dương của pin B1 đi đến thanh đồng làm cho 2 thanh đồng vị trí thang x100 thông với nhau.Rồi đi theo 2 đường.Đường 1 qua biến trở R23 vào cơ cấu chỉ thị về đầu que đo (-).Đường 2 thì qua điện trở R20 về thẳng que đo đầu (-)

-So sánh sự khác nhau giữa đo điện trở lớn và đo điện trở nhỏ

Khi đo điện trở lớn thì cần chuyển sang thang 10K được nối với nguồn 9V.Vì như vậy sẽ hiện thị chính xác hơn giá trị của điện trở cần đo.Còn với điện trở nhỏ thì nối với nguồn 3V thì có thể hiện thị tương đối chính xác rồi

-Điều cần chú ý khi đo điện trở nhỏ

Khi đo điện trở nhỏ cần để thang đo gần nhất với giá trị đo.Tăng dần mức thang lên cao.Có thể chọn phương pháp đo hình 4.1b ,thực hiện đúng như cách mắc cũng như tính toán