Báo cáo mẫu thầy Đức| Môn VLĐC2| Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG MẠCH CẦU MỘT CHIỀU - ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG BẰNG MẠCH XUNG ĐỐI
PHẦN 1: ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG MẠCH CẦU WHEATSTON BẢNG SỐ LIỆU
Độ dài của cầu dây XY: L = 500 mm
Độ chính xác của thước đo trên cầu dây: ∆𝐿 1 mm 𝑑𝑐 =
Cấp chính xác của hộp điện trở mẫu: 𝛿0 = 0.2% Lần đo R o(Ω)
∆R o(Ω) 1 850.6 0.44 2 851.3 1.14 3 848.7 1.46 4 850.4 0.24 5 849.8 0.36 𝑅 850.16 (Ω) 0.73 (Ω) Trung bình 0 = ∆𝑅0 = XỬ LÝ SỐ LIỆU
Tính sai số của các đại lượng đo trực tiếp ∆𝐿 suy ra 1 mm 1 = ∆𝐿2 = 1𝑚𝑚
∆𝐿 = ∆𝐿1 = ∆𝐿2 = Mặt khác: ∆𝑅 1.7 (Ω) 0 𝑑𝑐 = 𝛿0. 𝑅0 = do đó ∆𝑅 2.4
0 = ∆𝑅0 𝑑𝑐 + ∆𝑅0 = (Ω)
Tính sai số và giá trị trung bình Rx a. Sai số tương đối ∆𝑅 ∆𝑅 ∆𝐿 ∆𝑅 (𝐿 0. 𝑋𝑋 500 ∗ 1 𝛿 = 𝑥 = 0 + 1𝐿2 + ∆𝐿2𝐿1 = 0 + 2 + 𝐿1)∆𝐿2 = + = 1.1% 𝑅𝑥 𝑅0 𝐿1𝐿2 𝑅0 𝐿1𝐿2 𝑋𝑋𝑋. 𝑋𝑋 250 ∗ 250 b. Giá trị trung bình: 𝐿 250 𝑅 1 = 𝑋𝑋𝑋. 𝑋𝑋 ∗ ≈ 850.2 (Ω) 𝑥 = 𝑅0 𝐿 − 𝐿1 500 − 250 c. Sai số tuyệt đối: ∆𝑅 9.2 (Ω) 𝑥 = 𝛿. 𝑅𝑥 =
Viết kết quả của phép đo điện trở Rx 𝑅 850.2 ± 9.2 (Ω)
𝑥 = 𝑅𝑥 ± ∆𝑅𝑥 = GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
PHẦN 2: ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG BẰNG MẠCH XUNG ĐỐI BẢNG SỐ LIỆU
Suất điện động của nguồn chuẩn: 𝐸 1.000 ± 0.001 0 = (V)
Độ chính xác của thước đo trên cầu dây: ∆𝐿 𝑑𝑐 = 1 (mm) Lần đo L1 (mm) ∆L1 (mm) L1' (mm) ∆L1' (mm) 1 426 0.6 253 0.4 2 425 0.4 252 0.6 3 426 0.6 253 0.4 4 425 0.4 252 0.6 5 425 0.4 253 0.4 ′ Trung bình ′ 𝐿 425.4 0.5 𝐿 = 1 = ∆𝐿1= ∆𝐿 1 = 252.6 1 0.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU
Tính sai số của các đại lượng đo trực tiếp
∆𝐿1 = ∆𝐿1 𝑑𝑐 + ∆𝐿1= 1 + 0.5 = 1.5 (mm) ∆𝐿′ ′ ′
1 = ∆𝐿1 𝑑𝑐 + ∆𝐿1= 1 + 0.5 = 1.5 (mm)
∆𝐸0 = ∆𝐸 𝑑𝑐 = 0.001 (V)
Tính sai số và giá trị trung bình của suất điện động cần đo Ex a. Tính sai số ∆𝐸 ∆𝐸 ∆𝐿 ∆𝐿′ 0.001 𝑋. 𝑋 𝑋. 𝑋 𝛿 = 𝑥 = 0 + 1 + 1 = + + = 0.9% 𝐸 ′ 𝑥 𝐸0 𝐿1 𝐿 1.000 𝑋𝑋𝑋. 𝑋 𝑋𝑋𝑋. 𝑋 1
b. Tính giá trị trung bình của suất điện động Ex: 𝐿 𝑋𝑋𝑋. 𝑋 𝐸 1 = 1 ∗ = 1.684 (V) 𝑥 = 𝐸0 𝐿′ 𝑋𝑋𝑋. 𝑋 1
c. Tính sai số tuyệt đối của suất điện động Ex:
∆𝐸𝑥 = 𝛿. 𝐸𝑥 = 0.016 (V)
Viết kết quả của phép đo suất điện động Ex: 𝐸 1.684 ± 0.016 (V)
𝑥 = 𝐸𝑥 ± ∆𝐸𝑥 = P/S:
Số liệu trên chỉ mang tích chất tham khảo (nếu các bạn copy và bị trả lại là tôi không chịu trách nhiệm đâu
đấy → tránh một số trường hợp ăn vạ ^.^)
Chúc các bạn hoàn thành tốt bài thí nghiệm
GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.wordpress.com V2011
HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 1
1. Tên bài: Đo điện trở bằng mạch cầu Wheatston – Đo suất điện động bằng mạch xung đối 2. Nhận xét:
- Đây là chắc là một trong hai bài khó nhất trong đợt này vì các bạn thường gặp khó khăn trong
việc lắp mạch. Ngoài ra hệ thống trang thiết bị đôi khi bị trục trặc như dây đứt ngầm, hỏng điện
kế,… khiến cho bài đã khó lại càng khó hơn.
- Tuy nhiên, nếu bạn đã thành thạo và lắp đúng mạch thì việc đo đạc lấy số liệu sẽ rất nhanh
(trung bình 20s/ số liệu  chưa đầy 2 phút là xong) 3. Giải quyết:
3.1. Những đại lượng cần biết:
 Cấp chính xác của hộp điện trở mẫu: 0.2% (cái này vô cùng quan trọng đấy, nếu các bạn
không ghi vào thì về sau không thể tính được sai số của phép đo  100% bị trả lại bài rồi)
 Độ dài của cầu dây: L = 500 mm
 Sai số của thước đo: 1 mm
 Số lượng dây: mạch cầu (7 dây  mắc mà trên hoặc dưới 7 dây thì có nghĩa là mắc sai hoặc
mắc thừa những dây không cần thiết), mạch xung đối (5 dây)
3.2. Quá trình đo cần chú ý:
a. Đối với mạch cầu:
 Phải quan sát thật kĩ sơ đồ (hình 4).
 Chú ý các thông số thiết lập ban đầu:
o R để ở khoảng 800 – 900 ôm  các bạn có biết vì sao phải để giá trị này không? 
vì điện trở Rx thường ở khoảng này nên đặt như vậy để tránh trường hợp cầu mất cân
bằng dẫn tới dòng qua điện kế G vượt ngưỡng.
o Nguồn phải vặn về vị trí 0V (vặn ngược theo chiều kim đồng hồ)
 Sau đó lắp mạch theo các bước sau:
o B1: Lắp ngay điện trở Rx và Ro vào mạch
o B2: Lắp dây theo thứ tự sau: + nguồn  + A; -A  X; B  - G  B’; con chạy 
+G  mời thầy cô giáo kiểm tra và tận hưởng thành quả của mình :).
 Điều chỉnh dòng trong mạch là I = 50 mA và tiến hành đo (khi điều chỉnh dòng các bạn sẽ
thấy kim điện kế G sẽ lệch khỏi vị trí cân bằng một chút  điều chỉnh Ro để kim về vị trí 0.
 Chú ý khi đo phải để điện kế G ở vị trí “THÔ” và điều chỉnh Ro sao cho kim về vị trí 0 rồi
chỉnh sang vị trí “TINH” và tinh chỉnh Ro để kim đến vị trí 0 (các bạn phải nhớ điều chỉnh
các thang 0.1x trên điện trở Ro nữa  mục đích là để lấy sai số thôi  cho kết quả nó chân
thực đỡ bị nghi ngờ là fake số liệu)
 Cuối cùng là bước vô vô cùng quan trọng: tháo mạch và sang bài sau :).
b. Đối với mạch xung đối
 Mạch bài này thì quá dễ nên chắc cũng không cần phải hướng dẫn các bạn
 Ở bài này chỉ chú ý một vài chỗ:
GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.wordpress.com V2011
o Nếu bạn để dòng 75 mA khi đo nguồn chuẩn Eo (cái nguồn nằm ngay trên máy đó,
nhiều bạn còn chả biết nguồn chuẩn ở đâu  pó tay) điều chỉnh con chạy mà đến tận
giá trị 350 – 500 cm kim điện kế G mới về 0 thì tốt nhất là bạn nên tăng tối đa dòng
trong mạch để giảm giá trị L1’ này
o Nên nhớ trong cả hai lần đo phải để dòng trong mạch cùng một giá trị  nếu khác
dòng thì kết quả 100% sai (rất nhiều bạn đo khác dòng mà vẫn ra đáp số chuẩn 
100% là chép kết quả  nếu bị phát hiện thì ….T.T).
o Đo xong thì phải tính thử kết quả: thông thường thì suất điện động của pin chỉ khoảng
từ 1.5V đến hơn 1.7V một chút (thế mà tôi hỏi một bạn là suất điện động của pin
trong bài là bao nhiêu thì bạn đó trả lời rất tự tin khoảng vài chục V thầy ạ  không đỡ nổi)
4. Xử lý số liệu:
 Sinh viên thường có câu:”Lấy được số liệu đã khó, xử lý số liệu còn khó hơn”, nhưng ở bài
này vấn đề xử lý số liệu thì rất đơn giản chỉ cần các bạn nắm vững quy tắc tính sai số, và viết
kết quả cho chuẩn là OK.
 Nhưng nói thì dễ hơn làm, có rất nhiều bạn tôi hướng dẫn từ tuần đầu (trả bài liên tục) mà
vẫn không sửa được lỗi đó  chắc là lười không bao giờ thèm đọc quy tắc sai số hoặc cũng
có thể đọc không hiểu và chép bài của người khác (thông thường các bạn hay chép phần xử
lý số liệu của nhau nên nhiều khi hi sinh đồng loạt )  vì thế tốt nhất là các bạn hãy nghiên
cứu lại quy tắc sai số và viết kết quả mà tôi đã trình bày trên blog.
KẾT THÚC BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1 – CHÚC MỌI NGƯỜI HOÀN THÀNH TỐT BÀI NÀY
GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.wordpress.com V2011
Hình 1: Sơ đồ mạch cầu
Hình 2. Sơ đồ mạch xung đối GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN DUNG BẰNG MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHÓNG DÙNG ĐÈN NEON
XÁC ĐỊNH HIỆU ĐIỆN THẾ TẮT VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ SÁNG CỦA ĐÈN NEON - XÁC ĐỊNH CHU KỲ CỦA MẠCH TÍCH PHÓNG BẢNG SỐ LIỆU
Hiệu điện thế ở đầu vào mạch điện: Un = 90 (V) Vôn kế: Um = 100 (V) δV = 1.5%
Cấp chính xác của máy đo thời gian MC-963A: ∆t = 0.01 (s) Lần đo 𝑈𝑆(𝑉) ∆𝑈𝑆(𝑉) 𝑈𝑇(𝑉) ∆𝑈𝑇(𝑉) 𝑡0(𝑠) ∆𝑡0(𝑠) 1 76 0.4 60 0.4 44.13 0.012 2 74 1.6 60 0.4 44.11 0.008 3 76 0.4 58 1.6 44.10 0.018 4 76 0.4 60 0.4 44.12 0.002 5 76 0.4 60 0.4 44.13 0.012 TB 𝑈 75.6 0.6 59.6 0.6 44.12 0.01 𝑆 = ∆𝑈𝑆= 𝑈𝑇 = ∆𝑈𝑇= 𝑡0 = ∆𝑡0 = XỬ LÝ SỐ LIỆU
Xác định hiệu điện thế sáng và hiệu điện thế tắt của đèn neon
Sai số dụng cụ của vôn kế:
∆𝑈 𝑑𝑐 = 𝛿𝑉. 𝑈𝑚 = 1.5 (V) Hiệu điện thế sáng: 𝑈 75.6 ± 2.1 (V)
𝑆 = 𝑈𝑆 ± ∆𝑈𝑆 =
∆𝑈𝑆 = ∆𝑈𝑆 𝑑𝑐 + ∆𝑈𝑆 = 1.5 + 0.6 = 2.1 (V) Hiệu điện thế tắt: 𝑈 59.6 ± 2.1
𝑇 = 𝑈𝑆 ± ∆𝑈𝑆 =
∆𝑈𝑇 = ∆𝑈𝑇 𝑑𝑐 + ∆𝑈𝑇 = 1.5 + 0.6 = 2.1 (V)
Xác định chu kì của mạch dao động tích phóng
a. Xác định giá trị đo gián tiếp của chu kì t0 GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com 𝑈 𝜏 𝑛 − 𝑈𝑇 = 0.74721 (s)
0 𝑔𝑡 = 𝑅0𝐶0𝑙𝑛 𝑈𝑛 − 𝑈𝑆
b. Xác định giá trị đo trực tiếp của chu kì t0: 𝑡 𝑋𝑋. 𝑋𝑋 𝜏 0 0 = = = 0.88236 (s) 50 50 ∆𝑡 ∆𝑡
𝑋. 𝑋𝑋 + 𝑋. 𝑋𝑋 và: ∆𝜏 0 = 0 𝑑𝑐 + ∆𝑡0 = = 0.00041 (s) 0 = 50 50 50 Suy ra: 𝜏0 𝑡𝑡 = 𝜏0 ± ∆𝜏0 = 0.88236 ± 0.00041 (s)
c. Sự sai lệch giữa giá trị đo gián tiếp và giá trị đo trực tiếp:
𝜏0 𝑔𝑡 = 𝜏0 𝑡𝑡 = 0.74721 - 0.88236 = -0.13515 (s)
XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ Rx VÀ XÁC ĐỊNH ĐIỆN DUNG Cx BẢNG SỐ LIỆU Điện trở mẫu: Ro = 1 (MΩ) 𝛿𝑅0 = 0.5% Điện dung mẫu: Co = 1 (mF) 𝛿𝐶0 = 5%
Cấp chính xác của máy đo thời gian MC-963A: ∆t = 0.01 (s) Lần đo 𝑡 ′ ′ 𝑥(𝑠) ∆𝑡𝑥(𝑠) 𝑡𝑥(𝑠) ∆𝑡𝑥(𝑠) 1 77.40 0.04 84.25 0.01 2 77.46 0.10 84.35 0.11 3 77.16 0.20 84.15 0.09 4 77.40 0.04 84.22 0.02 5 77.36 0.00 84.22 0.02 TB 𝑡 77.36 (s) 0.08 (s) ′ = 84.24 (s) ∆𝑡′ = 0.08 (s) 𝑥 = ∆𝑡𝑥 = 𝑡𝑥 𝑥 XỬ LÝ SỐ LIỆU
Xác định giá trị điện trở Rx: GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
a. Tính sai số tương đối trung bình: ∆𝑅 ∆𝑅 ∆𝑡 ∆𝑡 𝑋𝑋𝑋𝑋 𝑋. 𝑋𝑋 𝑋. 𝑋𝑋 𝛿 = 𝑥 = 0 + 𝑥 0 + + = 0.66% 𝑅 = 𝑥 𝑅0 𝑡𝑥 + 𝑡0 𝑋𝑋𝑋𝑋𝑋𝑋 𝑋𝑋. 𝑋𝑋 𝑋𝑋. 𝑋𝑋 và ∆𝑡 0.01 + 0.08 = 0.09 (s)
𝑥 = ∆𝑡𝑥 𝑑𝑐 + ∆𝑡𝑥 = ∆𝑡 0.01 + 0.01 = 0.02 (s)
0 = ∆𝑡0 𝑑𝑐 + ∆𝑡0 =
b. Tính giá trị trung bình: 𝑡 𝑋𝑋. 𝑋𝑋 𝑅 𝑥 = 1.753 (MΩ)
𝑥 = 𝑅0 𝑡0 = 𝑋 𝑋𝑋. 𝑋𝑋
c. Tính sai số tuyệt đối trung bình 0.012 (MΩ) ∆𝑅𝑥 = 𝛿𝑅𝑥 =
d. Viết kết quả của phép đo Rx: 1.753 ± 0.012 (MΩ)
𝑅𝑥 = 𝑅𝑥 ± ∆𝑅𝑥 =
Xác định giá trị điện dung Cx:
a. Tính sai số tương đối trung bình: ∆𝐶 ∆𝐶 ∆𝑡′ ∆𝑡 𝑋𝑋𝑋𝑋 𝑋. 𝑋𝑋 𝑋. 𝑋𝑋 𝛿 = 𝑥 = 0 + 𝑥 0 + + = 5.2% 𝐶 ′ + = 𝑥 𝐶0 𝑡𝑥 𝑡0 𝑋𝑋𝑋𝑋𝑋𝑋 𝑋𝑋. 𝑋𝑋 𝑋𝑋. 𝑋𝑋 ′ ′ ′ và ∆𝑡 = ∆𝑡 = 0.01 + 0.08 = 0.09 (s) 𝑥 𝑥 𝑑𝑐 + ∆𝑡𝑥 ∆𝑡 0.01 + 0.01 = 0.02 (s)
0 = ∆𝑡0 𝑑𝑐 + ∆𝑡0 =
b. Tính giá trị trung bình: 𝑡 𝑋𝑋. 𝑋𝑋 𝐶 𝑥 𝑥 = 𝐶0 = 1.909 (mF) 𝑡0 = 𝑋 𝑋𝑋. 𝑋𝑋
c. Tính sai số tuyệt đối trung bình 0.098 (mF) ∆𝐶𝑥 = 𝛿𝐶𝑥 =
d. Viết kết quả của phép đo Rx: 𝐶 1.909 ± 0.098 (mF)
𝑥 = 𝐶𝑥 ± ∆𝐶𝑥 = GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.wordpress.com V2012
HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 2
1. Tên bài: Xác định điện trở và điện dung bằng mạch dao động tích phóng dùng đèn Neon 2. Nhận xét:
- Đây là bài thí nghiệm khá đơn giản trong việc đo đạc lấy số liệu (tất nhiên là trừ trường hợp thiết bị có vấn đề)
- Xử lý số liệu thì lại khá là khó nếu các bạn không nắm vững quy tắc sai số, theo kinh nghiệm
của tôi thì bài này phần lớn các bạn sẽ bị trả lại vì lỗi sai số. 3. Giải quyết:
3.1. Những đại lượng cần biết:
 Hiệu điện thế ở đầu vào mạch điện U : thường để giá trị từ n
90 V đến 100 V (chú ý là nếu Un
đo càng cao thì đo càng nhanh  lời khuyên là các bạn nên để khoảng tầm 96 V hoặc 98 V.
Ngoài ra thì không có trường hợp Un là số lẻ, rất nhiều bạn thấy kim nằm ở giữa hai vạch thì
điền luôn giá trị lẻ  sai  khi kim nằm ở giữa thì các bạn có thể làm tròn lên hoặc làm tròn xuống).
 Vôn kế V: Um = 100 V  đây chính là giá trị max của thang đo Vonke (có khá nhiều bạn ghi
là 110 V  sai), cấp chính xác của vôn kế là 1.5 % (hãy nhìn vào góc dưới của đồng hồ các
bạn sẽ thấy con số này)
 Cấp chính xác của máy MC-963A là 0.01 (s)
 Điện trở mẫu: 1 MΩ, cấp chính xác 0.5%
 Điện dung mẫu: thông thường là 1 μF chứ không phải là 2.2 μF ghi trên máy (thế mà cũng
có rất nhiều bạn viết một cách hồn nhiên 1 MF  con số không tưởng), cấp chính xác thì
tùy từng điện dung của từng phòng nên tốt nhất để yên tâm thì các bạn nên hỏi trực
tiếp các thầy giáo hướng dẫn.  cái này rất có lợi vì sau này có sai sót thì còn có người để đổ tội ^_^.
 Số lượng dây: bài này số dây cần thiết chỉ là 2 dây  thế nhưng nhiều bạn cứ thấy nhiều dây
xung quanh bài thí nghiệm lại nghĩ là phải cần từng đấy dây nên chỗ nào mắc được là mắc
cho bằng hết dây  đấu sai hoặc thừa dây không cần thiết.
3.2. Quá trình đo cần chú ý:
a. Đối với phần xác định hiệu điện thế đèn Neon
 Tuyệt đối không lắp trực tiếp nguồn vào đèn mà không có điện trở bảo vệ  cháy đèn ngay
(mà theo điều lệ phòng thí nghiệm, gây hỏng hóc thiết bị thì hậu quả bi đát thế nào chắc các
bạn hiểu hết rồi ). Vì vậy, khi lắp xong mạch thì tốt nhất là không bật nguồn và mời các
thầy ra kiểm tra trước cho lành  chẳng may cháy đèn thì còn có người đỡ cho.
 Bài này sẽ sử dụng điện trở 100K chứ không phải điện trở Ro  cái này rất nhiều bạn nhầm
 Một số điểm đã được nối ngầm với nhau là: 3 điểm ở dưới, 3 điểm ở trên (tính từ bên phải sang).
 Chú ý tiếp theo là khi đọc kết quả US : khi các bạn tăng dần U đến giá trị nào đó thì đèn sẽ
sáng  khi đó kim của vôn kế sẽ giật ngược trở lại một chút  các bạn phải nhớ US là giá trị
ngay lúc nó giật trở về.
GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.wordpress.com V2012
 Giá trị US và giá trị UT thường chênh lệch nhau khoảng từ 10 V đến 16 V
b. Xác định điện trở và điện dung bằng mạch dao động tích phóng.
 Phần này nhiệm vụ của các bạn chỉ là ngồi bấm nút và “air blade” trong lúc máy đo thời gian chạy.
 Trường hợp đèn nhấp nháy mà đồng hồ thời gian không chạy (trường hợp này khá phổ biến)
các bạn hãy chủ động điều chỉnh cảm biến sao cho nó hứng được ánh sáng của đèn nhấp
nháy  nói chung là cũng đòi hỏi một chút khéo tay và kiên nhẫn  nếu khéo tay và kiên
nhẫn rồi mà vẫn không chạy thì sử dụng giải pháp tối ưu là “em thưa thầy đồng hồ đo không chạy.”
 Chú ý là trong cả ba trường hợp RoCo, RxCo, RoCx các bạn phải để cùng một hiệu điện thế Un
 chỉ cần thay đổi Un là kết quả sẽ sai ngay.
 Thông thường là to < tx < tx’, tất nhiên có phòng thì tx’ > tx do sử dụng điện dung khác nhau.
4. Xử lý số liệu:
 Phần xử lý số liệu của bài này super dài dòng và hoa mắt  rất dễ sai sót  tốt nhất khi xử
lý sai số hãy lẩm nhẩm khẩu quyết “tương đối, tuyệt đối không quá 2 chữ số có nghĩa” 
chỗ nào mà có Δ, δ là không được quá 2 chữ số có nghĩa.
 Để xử lý được chuẩn xác các bạn nên tham khảo bài báo cáo mẫu.
KẾT THÚC BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2 – CHÚC MỌI NGƯỜI HOÀN THÀNH TỐT BÀI NÀY GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
KHẢO SÁT MẠCH CỘNG HƯỞNG RLC BẰNG DAO ĐỘNG KÝ ĐIỆN TỬ
XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ RX
Cấp chính xác của hộp điện trở mẫu: 𝛿𝑅 = 0.2% Lần đo f (Hz) 𝑅0 Ω 𝑅𝑥 Ω Δ𝑅𝑥 Ω 1 500 4900 4900 53 2 1000 4990 4990 37 3 1500 4970 4970 17 TB 𝑅 4953 Ω Δ𝑅 36 Ω 𝑥 = 𝑥 =
Δ𝑅𝑥 = Δ𝑅𝑥 𝑑𝑐 + Δ𝑅𝑥 = 0. 2%. 𝑋𝑋𝑋𝑋 + 𝑋𝑋 = 46 Ω Kết quả 𝑅 4953 ± 46 Ω
𝑥 = 𝑅𝑥 ± ∆𝑅𝑥 =
XÁC ĐỊNH ĐIỆN DUNG CX 1 Lần đo f (Hz) 𝑍𝐶 = 𝑅0 Ω Δ𝑍𝐶 Ω 𝐶𝑥 = 𝜇𝐹 2𝜋𝑓𝑅 Δ𝐶𝑥 𝜇𝐹 0 1 1000 3331 6.7 0.04778 0.00021 2 2000 1512 3.0 0.05263 0.00506 3 3000 1254 2.5 0.04231 0.00526 Trung bình 𝐶 0.04757 0.00351 𝑥 = Δ𝐶𝑥 = Kết quả
𝐶𝑥 = 𝐶𝑥 ± ∆𝐶𝑥 = 0.0476 ± 0.0035 μF
(phải làm tròn để đảm bảo qui tắc viết sai số) GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TỰ CẢM L 𝑅 Lần đo 0 f (Hz) 𝑍𝐶 = 𝑅0 Ω Δ𝑍𝐶 Ω 𝐿𝑥 = 𝑚𝐻 2𝜋𝑓 Δ𝐿𝑥 𝑚𝐻 1 10000 88 0.18 1.40 0.030 2 20000 176 0.35 1.40 0.030 3 30000 281 0.56 1.49 0.060 Trung bình 𝐿𝑥 = Δ𝐿 1.43 𝑥 = 0.04 Kết quả
𝐿𝑥 = 𝐿𝑥 ± ∆𝐿𝑥 = 1.43 ± 0.04 mH
ĐO TẦN SỐ CỘNG HƯỞNG Lần đo Mạch RLC nối tiếp Mạch RLC song song 𝑓 ′ 𝐶𝐻(𝑘𝐻𝑧) ∆𝑓𝐶𝐻(𝑘𝐻𝑧) 𝑓𝐶𝐻(𝑘𝐻𝑧)
∆𝑓′𝐶𝐻(𝑘𝐻𝑧) 1 20.07 0.06 20.12 0.01 2 19.89 0.24 20.13 0.00 3 20.44 0.31 20.14 0.01 ′ TB 𝑓𝐶𝐻 = 20.13 kHz ∆𝑓 ′ 𝐶𝐻 = 0.20 kHz 𝑓 = 20.13 kHz ∆𝑓𝐶𝐻= 0.01 kHz 𝐶𝐻
Đánh giá kết quả đo tần số cộng hưởng
Trên cơ sở các giá trị điện dung và hệ số tự cảm xác định từ kết quả đo ở trên ta tính tần số cộng hưởng theo công thức: 1 𝑓𝐶𝐻 = = 19.29 kHz 2𝜋 𝐿𝐶
Chém gió: Phần này các bạn tự xử nhé :))
GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.wordpress.com V2012
HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 3
1. Tên bài: Khảo sát mạch cộng hưởng RLC bằng dao động ký điện từ 2. Nhận xét:
- Có lẽ đây là bài mắc mạch khó thứ 2 đối với các bạn (với tôi thì bài này mắc mạch quá đơn giản).
- Xử lý số liệu cũng khá dễ và nhanh không quá khó như bài 2. 3. Giải quyết:
3.1. Những đại lượng cần biết:
 Cấp chính xác của hộp điện trở mẫu: 0.2%
 Các thang đo của máy phát tín hiệu: 1K, 10K, 100K  cái này các bạn phải chú ý để tránh
đọc sai. Giả sử bạn để thang 100K thì có nghĩa là tín hiệu của bạn có thể lên được giá trị
100K chứ không phải lấy tín hiệu hiển thị nhân với 100K  Để đọc số liệu chuẩn thì các bạn
phải quan sát số liệu chính và đèn đơn vị. Giả sử trên máy phát tín hiệu hiển thị 12.34 và đèn
k bật sáng thì có nghĩa là tần số 12.34 kHz, nếu đèn Hz sáng (các đèn còn lại tắt) thì có nghĩa
là tần số chỉ là 12.34 Hz.
 Số lượng dây: 3 dây
 Chú ý phân biệt đầu tín hiệu dương và tín hiệu âm của mỗi kênh trên dao động kí điện tử và
khi đấu mạch thì luôn nhớ quy tắc sau:
o Đừng bao giờ hai chân +, và – cắm cùng một chỗ  lỗi vô cùng sơ đẳng thế nhưng
cũng có nhiều bạn đấu như vậy  may mà tín hiệu nhỏ chứ nếu ra thực tế các bạn
đấu dây như thế thì sẽ bị chập điện ngay.
o Khi lấy tín hiệu trên R, C, L thì luôn nhớ chân + luôn nằm ở bên phía tay trái của các
bạn (tức là gần chân nguồn tín hiệu)
o Phân biệt được chân + và chân -: chân + thường là màu đỏ, chân – có thể là màu đen hoặc màu xanh, trắng.
o Thang đo trên hai kênh phải như nhau.
Hình 1: Đầu lấy tín hiệu của dao động ký điện tử
GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.wordpress.com V2012
3.2. Quá trình đo cần chú ý: a. Đo điện trở
 Các bạn có thể mắc theo sơ đồ trong sách hướng dẫn hoặc mắc theo cách sau:
o Bước 1: đấu nối tiếp Rx và R0 với nhau
o Bước 2: Kênh X lấy tín hiệu trên R0
o Bước 3: Kênh Y lấy tín hiệu trên Rx (chú ý là chỉ cần đầu + cắm vào, không nhất
thiết phải cắm đầu -)
o Bước 4: Mời thầy giáo kiểm tra và tiến hành đo đạc thôi.
 Các bạn điều chỉnh Ro khi nào trên dao động kí có một đường tạo với trục ngang 1 góc 450
thì ghi giá trị đó lại (đấy chính là giá trị điện trở Rx)  sau đó tăng tần số và đo tiếp
 Chú ý là điện trở gần như không đổi theo tần số (vì R có phụ thuộc vào tần số đâu)  vậy mà
có những bạn thấy điện trở không đổi thì lại thắc mắc với tôi là không hiểu tại sao điện trở
không thay đổi thầy ạ  pó cái tay là pó cái chân. b. Đo dung kháng
 Mạch đo dung kháng rất đơn giản, các bạn chỉ việc thay Rx thành Cx là xong  khi đó tín
hiệu trên dao động kí sẽ có dạng là elip  các bạn chỉ việc điều chỉnh R0 sao cho thành
đường tròn là xong  giá trị R0 chính là giá trị ZC.
 Tần số khảo sát sẽ là 1000 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz, nếu các bạn không tăng lên được 3000 Hz
thì hãy chọn thang đo lớn hơn ở trên máy phát tín hiệu là ok c. Đo cảm kháng
 Cũng tương tự như trên, chỉ khác là tín hiệu thu được trên dao động kí không phải là một elip
đẹp mà là một elip hơi méo mó một chút  các bạn chỉnh R0 sao cho hình thu được gần tròn
là ok (đừng hi vọng nó sẽ tròn xoe như bài dung kháng)  giá trị R0 khi đó chính là giá trị ZL
d. Khảo sát cộng hưởng
 Chú ý sau khi xác định xong ZL và ZC để dự đoán tần số cộng hưởng các bạn nên áp dụng
công thức theo lý thuyết để xác định sơ bộ giá trị cộng hưởng  giá trị khảo sát sẽ thay đổi xung quanh giá trị đó.
 Mạch cộng hưởng sẽ được mắc theo hình vẽ và clip minh họa:
Hình 2. Mạch đo điện trở - Tín hiệu thu được trên dao động kí
GV: Trần Thiên Đức - http://ductt111.wordpress.com V2012
Hình 3. Sơ đồ mắc mạch cộng hưởng nối tiếp
4. Xử lý số liệu:
 Các bạn cần phải viết đầy đủ công thức tính sai số dụng cụ của điện trở mẫu (đây chính là lý
do mà phải ghi bổ sung thêm giá trị cấp chính xác của hộp điện trở mẫu).
 Để xử lý được chuẩn xác các bạn nên tham khảo bài báo cáo mẫu.
KẾT THÚC BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 3 – CHÚC MỌI NGƯỜI HOÀN THÀNH TỐT BÀI NÀY GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
KHẢO SÁT VÀ ĐO CẢM ỨNG TỪ DỌC THEO CHIỀU DÀI MỘT ỐNG DÂY THẲNG DÀI BẢNG SỐ LIỆU Thang đo I 10 (A) sai số dụng cụ 0.01 (A) n = 2500 vòng/m Thang đo Bo 19.99 (mT) sai số dụng cụ 0.01 (mT) R = 2.02 cm
Cường độ dòng điện I: 0.4 (A) L = 30 cm x (cm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bo(mT) 0.87 1.30 1.47 1.54 1.59 1.61 1.62 1.63 1.64 1.64 1.65 x (cm) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Bo(mT) 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.64 1.63 1.62 x (cm) 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Bo(mT) 1.62 1.61 1.60 1.54 1.53 1.51 1.42 1.21 0.90
Vẽ đồ thị biểu diễn đường phụ thuộc thực nghiệm của B = f(x) 𝜇
Bảng số liệu tính theo công thức (3) 𝐵 0𝜇𝑟 0 = 𝐼 2
0. 𝑛. 𝑐𝑜𝑠𝛾1 − 𝑐𝑜𝑠𝛾2
Chú ý là công thức hơi khác sách một chút, tôi cũng không biết sách đúng hay tôi đúng. Nhưng chỉ biết là tính theo công thức
trong sách thì nó không ra :)
trong đó μo là hằng số từ và có giá trị là
𝟒𝝅. 𝟏𝟎−𝟕 𝑯/𝒎
μr là độ từ thẩm của môi trường, mà không khí thì coi như bằng 1
Io là cường độ dòng điện cực đại sẽ phải bằng 𝑰. 𝟐 (I = 0.4 A)
n mật độ dòng -> đã biết -> tự tìm
Vấn đề kinh dị ở đây là tính hai đại lượng cos còn lại như thế nào. Nhìn chung
các bạn đã vào được BK thì chắc chắn phải biết tính như thế nào. Nhưng
không hiểu sao vào xong rồi thì lại không tính được. Chắc dưới áp lực của các
bài thí nghiệm nên chắc không còn đủ tỉnh táo để tính nữa :)
Ở đây chỉ cần áp dụng công thức tính hàm cos trong tam giác vuông là xong --
> đơn giản như đan rổ *.* 𝒙 𝒙 𝒄𝒐𝒔𝜸 𝑳 − 𝒙 𝑳 − 𝒙 𝟏 = = 𝒓
𝒄𝒐𝒔𝜸𝟐 = −𝒄𝒐𝒔 𝝅 − 𝜸𝟐 = − = − 𝟏 𝑹𝟐 + 𝒙𝟐 𝒓𝟐 𝑹𝟐 + 𝑳 − 𝒙 𝟐 GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
Bảng số liệu tính theo lý thuyết x (cm) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bo(mT) 0.89 1.28 1.51 1.62 1.68 1.71 1.73 1.74 1.75 1.75 1.76 x (cm) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Bo(mT) 1.76 1.76 1.76 1.76 1.76 1.76 1.76 1.76 1.76 1.76 1.75 x (cm) 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Bo(mT) 1.75 1.74 1.73 1.71 1.68 1.62 1.51 1.28 0.89 Chú ý:
Bảng số liệu tính theo lý thuyết các bạn nên viết trong báo cáo thí nghiệm (để tránh trường hợp giáo viên hỏi là vẽ đường lý
thuyết kia theo số liệu ở đâu)
Trong đồ thị trên các bạn có thể thay chữ thập sai số bằng ô sai số cũng được. Tuy nhiên do ô quá bé nên ta chỉ vẽ tượng trưng
và phóng to 1 đồng chí đại diện ra là ngon ngay :)
Cố gắng uốn éo tối đa có thể được để đồ thị là đường cong trơn và đi qua ô sai số. Trong trường hợp số liệu quá banana thì
đành phải lượn sóng một chút :) GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA CẢM ỨNG TỪ VÀO DÒNG ĐIỆN
Vị trí cuộn dây đo: 15 cm 𝐼(𝐴) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 𝐼0 = 1.41. 𝐼 (𝐴) 0.141 0.283 0.424 0.566 0.707 0.849 0.990 1.131 𝐵0𝑇𝑁(𝑚𝑇) 0.43 0.82 1.26 1.65 2.14 2.59 3.02 3.47
Vẽ đồ thị biểu diễn đường phụ thuộc thực nghiệm của B = f (I )
Giá trị Bo lý thuyết được tính theo công thức: 𝐵0(𝐿𝑇) = 𝜇0𝜇𝑟𝑛𝐼0
Bảng số liệu tính giá trị Bo lý thuyết 𝐼0 = 1.41. 𝐼 (𝐴) 0.141 0.283 0.424 0.566 0.707 0.849 0.990 1.131 𝐵0𝐿𝑇(𝑚𝑇) 0.44 0.89 1.33 1.76 2.22 2.67 3.11 3.55 GV: Trần Thiên Đức ductt111.wordpress.com V2012 Email: ductt111@gmail.com
Chú ý với giá trị ứng với I = 0.4A, các bạn sẽ thấy giá trị Bo lý thuyết là 1.78 trong khi ở bảng trên lại là 1.76. Lý do là công thức ở
bảng này đã được xử lý gần đúng nên giá trị có sai lệch đôi chút nhưng mà nhỏ như con thỏ thôi không nên care làm gì. Tất nhiên để
cho đồng bộ thì chúng ta nên xử lý giá trị này một chút bằng cách lấy y như nhau (thích lấy theo bảng nào cũng được). Ở đây, tôi lấy
theo bảng 1 nên sẽ thành 1.76. Còn các giá trị ứng với I khác thì cứ giữ nguyên không vấn đề gì.
SO SÁNH CẢM ỨNG TỪ THỰC NGHIỆM VÀ LÝ THUYẾT 𝐵0(𝑚𝑇) Vị trí x (m) 𝑐𝑜𝑠𝛾1 𝑐 𝑜𝑠𝛾 n 𝐼
Số liệu lý thuyết và thực nghiệm lấy từ hai 2 0(𝐴) LT TN
bảng trên cùng. Giá trị Io chính là giá trị
hiệu dụng I = 0.4A nhân với căn 2 0.00 0.000 -0.998 2500 0.566 0.89 0.87 0.15 0.991 -0.991 2500 0.566 1.76 1.65 0.30 0.998 0.000 2500 0.566 0.89 0.90 𝐵0(𝑚𝑇) Sai lệch Vị trí x (m)
𝑁2(𝑣ò𝑛𝑔) 𝑆 (𝑚2) 𝜔(1 𝑠) 𝐼 𝐸 0 (𝐴) 0 (𝑚𝑉) LT TN (%) 0.00 100 7.5E-04 100π 0.566 20.50 0.89 0.87 1.87% 0.15 100 7.5E-04 100π 0.566 38.88 1.76 1.65 6.32% 0.30 100 7.5E-04 100π 0.566 21.21 0.89 0.90 1.51%
Giá trị E được tính theo công thức 𝐸0 = 𝐵0𝑁2𝑆𝜔
Ở đây nói thật với các bạn là tôi cũng không biết là báo cáo muốn hỏi tính Eo theo giá trị B lý thuyết hay thực nghiệm. Nói chung là
yêu cầu khá ảo. Vì thí nghiệm là liên quan tới thực nghiệm là chính nên tôi lựa chọn tính theo giá trị B thực nghiệm 𝐵
Độ sai lệch giữa lý thuyết là thực nghiệm có thể tính theo công thức: 0𝐿𝑇 − 𝐵𝑜𝑇𝑁 𝐵 𝑜𝐿𝑇 P/S:
Nói chung đây là bài thí nghiệm mà đo thì dễ, xử lý số liệu thì khá là mệt -> dễ gây ức chế, dẫn đến một số hành động ngoài ý muốn ->
đề nghị các bạn xử lý thật bình tĩnh và cẩn thận. Nếu rơi vào trạng thái mất bình tĩnh thì tốt nhất là đi chơi đã rồi về làm bài sau :)
Chúc các bạn hoàn thành tốt bài này.