Vật lí 12 Bài 19: Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp được THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.
Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 19
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 Cosφ của mạch RLC mắc nối tiếp.
• Thao tác an toàn trong lúc tiếp xúc với dòng điện có tần số lớn.
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 = 270Ω (220Ω)
• Một tụ điện có C = 2 – 10μF
• Một cuộn dây có 1000 – 2000 vòng.
• Compa; thước 200 mm và thước đo góc.
• Bảng mạch lắp sẵn.
• Các dây nối.
Tiến hành thí nghiệm
1. Lắp mạch điện theo hình vẽ:
2. Dùng đồng hồ đo điện đa năng ở thang đo AC 20V để đo các hiệu điện thế: UMN; UNP; UPQ; UMP; UMQ.
3. Dùng thước và compa vẽ các vector MN; MP; PQ; MP; MQ lần lượt biểu diễn các hiệu điện thế uMN; uNP; uPQ; uMP; uMQ.
Trên hình bên :
• 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.
4. 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 cosφ.
Báo cáo thực hành
Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp
+ 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.
Lời giải:
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.
VD: 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.
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 SGK.
2. Chọn vôn kế xoay chiều có phạm vi đo 20V để đo UMQ = U; UMN; UNP; UMP; UPQ. Ghi các kết quả đo kèm sai số đo vào bảng 19.1
Bảng 19.1
UMQ = U (V) UMN (V) UNP (V) UMP (V) UPQ (V) 6,9 ± 0,1 3,9 ± 0,1 3,8 ± 0,1 6,9 ± 0,1 6,7 ± 0,1
3. Dùng compa và thước vẽ các vectơ quay MN→, MP→, NP→ và MQ→ có độ dài biểu diễn các điện áp hiệu dụng UMN, UNP, UMP, UPQ và UMQ đã đo được với mức chính xác đến 1 mm, theo cùng một tỉ xích 10 mm ứng với 1 V.
Lời giải:
– Dùng thước và compa vẽ các vectơ quay theo cùng tỉ xích 1V ứng với 10 mm.
+ Vec tơ MN→ biểu diễn uMN có độ lớn UMN = I.R ứng với độ dài MN.
+ Vec tơ NP→ biểu diễn uNP có độ lớn UNP = I.ZLr ứng với độ dài NP.
+ Vec tơ MP→ biểu diễn uMP có độ lớn UMP = I.ZRLr ứng với độ dài MP.
+ Vec tơ PQ→ biểu diễn uPQ có độ lớnứng với độ dài PQ.
+ Vec tơ MQ→ biểu diễn uMQ có độ lớn UMQ = I.Z ứng với độ dài MQ.
– P là giao điểm của hai cung tròn bán kính MP và NP.
– Q là giao điểm của hai cung tròn bán kính MQ và PQ.
– Vec tơ PQ→ cắt MN→ kéo dài tại điểm H.
=> Đoạn NH biểu diễn UNH = I.r
4. Từ giãn đồ vectơ đã vẽ, đo các độ dài:
MN = 39 ± 1 (mm); NH = 21 ± 1 (mm)
MP = 69 ± 1 (mm); MQ = 69 ± 1 (mm)
PH = 32 ± 1 (mm); PQ = 67 ± 1 (mm)
5. Tính ra các trị số của L, C, r, Z và Cosφ
Giải bài tập SGK Vật lí 12 Bài 19
Hình 19.3 vẽ mặt của một đồng hồ đa năng hiện số một núm xoay để chọn loại đại lượng cần đo, các ổ cắm dây đo và các chữ số chỉ các phạm vi đo.
Cần thực hiện những thao tác nào (vặn núm xoay tới vị trí nào, cắm các dây đo vào những ổ nào) khi dùng máy để đo:
a) Điện trở có 2200Ω
b) Điện áp xoay chiều có 12,5V?
c) Cường độ dòng điện xoay chiều cỡ 50mA?
Trả lời:
a) Để đo điện trở cỡ 2200Ω ta thực hiện như sau:
Vặn núm xoay ở giữa máy đến vị trí có chấm ghi 20k nằm ở khu vực có ghi chữ Ω
Cắm hai đầu dây đo vào 2 lỗ “COM” và “V/Ω”
Nhấn nút “ON/OFF” để mở máy.
Dùng hai đầu dây đo chập sát vào hai đầu điện trở cần đo.
Chờ cho các chữ số ổn định đọc giá trị.
Giá trị hiển thị trên máy đo tính theo kω.
Sai số đo của máy đo này tính gần đúng là 1%.
b) Để đo điện áp xoay chiều cỡ 12,5V, ta thực hiện như sau:
Vặn núm xoay giữa máy đến vị trí có chấm ghi 20 nằm ở khu vực có chữ ACV.
Cắm hai đầu dây đo vào 2 lỗ “COM” và “V/Ω”
Nhấn nút “ON/OFF” để mở máy.
Dùng hai đầu dây đo chập sát vào hai đầu đoạn mạch có điện áp cần đo.
Chờ cho các chữ số ổn định đọc giá trị.
Giá trị hiển thị trên máy đo tính theo V.
Sai số đo của máy đo này tính gần đúng là 1%.
c) Để đo cường độ xoay chiều cỡ 50mA, ta thực hiện như sau:
Vặn núm xoay ở giữa máy đến vị trí có chấm ghi 200m nằm ở khu vực có chữ ACA.
Cắm hai đầu dây đo vào 2 lỗ “COM” và “A”.
Nhấn nút “ON/OFF” để mở máy.
Tháo hở một đầu đoạn mạch.
Dùng hai đầu dây đo chập sát vào hai đầu đoạn mạch hở đó.
Chờ cho các chữ số ổn định đọc giá trị.
Giá trị hiển thị trên máy đo tính theo mA.
Sai số đo của máy đo này tính gần đúng là 1%.
Lưu ý: Chỉ đọc kết quả đo khi các chữ số đã ổn định, không còn nhấp nháy.
******************
Trên đây là nội dung bài học Vật lí 12 Bài 19: Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp do THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.
Biên soạn bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Vật Lý 12
