BÁO CÁO THÍ NGHIỆM mạch điện một chiều DC

lOMoARcPSD|11424851

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
~⸙ ⸙ ⸙ ~
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Thực hiện bởi:
1. Huỳnh Kỳ Anh – 1912566
2. Lê Danh An - 1912521
3.
Nhóm thí nghiệm: Nhóm 01/ Lớp DT03
Link ghi âm ghi hình các phiên Google Meet:(thí nghiệm tại trường)
Phiên 1:
Ngày hồn thành báo cáo: 18/11/2021


lOMoARcPSD|11424851

Bài 1 : MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU (DC)
A. MỤC ĐÍCH:
Bài thí nghiệm giúp sinh viên thực hiện các mạch điện cơ bản như mạch chia
áp , mạch chia dòng, kiểm chứng các định luật Kirchhoff và khảo sát mạch tương
đương
Thevenin-Norton trong mạch điện DC. Ngồi ra , bài thí nghiệm cịn giúp sinh viên
so sánh kết quả giữa tính tốn lý thuyết và kết quả thí nghiệm của mạch điện DC một
nguồn và nhiều nguồn.
B. ĐẶC ĐIỂM:
Mạch điện DC chỉ tồn tại các phần tử nguồn và điện trở. Nền tảng của phân
tích mạch điện Dc là luật Ohm và các định luật Kirchhoff. Ngoài ra , để tăng hiệu quả
của q trình tính tốn mạch DC , người ta có thể dựa trên các phép biến đổi tương

đương ( chia áp , chia dòng , biến đổi nguồn,…), phân tích dùng ma trận ( thế nút ,
dịng mắt lưới ,…) hay dùng các định lý đặc trưng cho mạch tuyến tính ( nguyên lý tỉ
lệ , nguyên lý xếp chồng , sơ đồ tương đương Thevenin-Norton…).
C. PHẦN THÍ NGHIỆM:
I.
a.
-

Mạch chia áp:
Thực hiện mạch chia áp và tính tốn áp của từng trở.
Yêu cầu : Lắp mạch chia áp như hình 1.2.1.1. Điều chỉnh nguồn DC để được
giá trị điện áp u như trong bảng số liệu. Dùng DC volt kế đo u1 , u2 , u3 và tính
tốn các giá trị trên theo lý thuyết .Tính tốn sai số khi đo.

Hình 1.2.1.1: Mạch chia áp

-

Tính theo lý thuyết :

*Đối với u(V)=5(V).


lOMoARcPSD|11424851

*Đối với u(V)=12(V):

*Đối với u(V) = 5(V).

*Đối với u(V) = 12(V).

lOMoARcPSD|11424851

Bảng Số Liệu :
u(V)

u1
Tính

Đo

u2
%sai
số

Tính

Đo

u3
%sai
số

Tính

Đo

%sai số

5

0,88

0,8658

1,614% 1,88

1,8567

1,240% 2,24

2,2111

1,291%

12

2,112

2,1007

0,535% 4,512

4,506

0,133% 5,376

5,365

0,205%

b.Kiểm chứng luật Kirchoff về điện áp:
- Theo Kirchoff Voltage Law, ta có u = ∑u = u1+u2+u3. Tính ∑u từ số liệu đo và
sai số của nó.
*Khi u(V)=5(V): ∑u = u1+u2+u3 = 0,8658+1,8567+2,2111 = 4,9336(V).

Sai số :
*Khi u(V)=12(V): ∑u = u1+u2+u3 = 2,1007+4,506+5,365 = 11,9717(V).

Sai số :
Bảng Số Liệu :

u(V)

∑uk

%sai số

5

4,9336

1,328%

12

11,9717

0,236%

c. Thiết kế mạch chia áp DC :


lOMoARcPSD|11424851

-

Thiết kế một mạch DC gồm 2 điện trở R1 và R2 nối tiếp theo yêu cầu ban đầu:
R2 có áp vào 5(V) , áp ra 2(V).
Dòng trong mạch phải bé hơn 10mA.

-

Mạch thiết kế như sau :

Chọn R1 = 4,7kΩ , R2 = 3,245kΩ . => Kết quả đo áp là u2 = 2,002(V) , dòng trong
mạch là 0,629(mA) < 10(mA).
d. Ứng dụng mạch chia áp :
+ Ứng dụng 1 : Đo nội trở Rs .Thực hiện mạch thí nghiệm như hình 1.2.1.2.Trước hết
chưa nối VR vơ mạch , chỉnh máy phát song có tín hiệu trên output là 2Vrms , f =
1kHz. Nối VR vào mạch , tăng dần từ 10Ω cho đến khi áp hiệu dụng trên output là
1Vrms. Theo nguyên lý chia áp , giá trị VR sẽ bằng giá trị Rs.

Hình 1.2.1.2: Mạch đo nội trở máy phát sóng trên hộp TN
Giá trị Rs (đo được ) = 51Ω.
+ Ứng dụng 2: Đo điện trở vào Rin của mạch như hình 1.2.1.3. Đưa tín hiệu output vào
CH1 , tín hiệu tại nút a vào CH2 của dao động ký. Chỉnh tăng VR từ giá trị 100Ω.
Cho đến khi tín hiệu tại a có biên độ bằng ½ biên độ tại output thì giá trị VR sẽ bằng
giá trị Rin của mạch.

lOMoARcPSD|11424851

Hình 1.2.1.3: Mạch đo điện trở vào Rin của một mạch điện.
-

Tính theo giá trị 3 điện trở :

=>

.

Giá trị Rin (đo được ) = 1180Ω
Giá trị Rin ( tính theo giá trị 3 điện trở ) = 1,182kΩ = 1182Ω.
II.

Mạch chia dịng.

a. Thực hiện mạch chia dịng và tính dòng qua từng trở :
- Yêu cầu : Thực hiện mạch chia dịng như hình 1.2.2.1. Thay đổi giá trị u của
nguồn như trong bảng số liệu . Dùng Ampe kế đo giá trị I1, I2, I3 và tính tốn I2 ,
I3 theo lý thuyết. Tính tốn sai số khi đo.

Hình 1.2.2.1: Mạch chia dịng.
I1 = 1,041(mA) (khi u=5V) và I1 = 2,527(mA) (khi u=12V)
-

Tính theo lý thuyết :

*Khi u(V) = 5(V):

*Khi u(V) = 12(V):


lOMoARcPSD|11424851

-

Tính sai số :

* Đối với u(V) = 5(V):

* Đối với u(V) = 12(V):

Bảng Số Liệu :
u
(V)

I1
(mA)

I2(mA)

I3(mA)

Tính tốn

Đo được

%sai số

0,572

0,562

Tính
tốn

Đo được

%sai số

5

1,041

1,748%

0,48

0,479

0,438%

12

2,527
1,372
1,366

0,438%
Kiểm chứng luật Kirchoff về dòng điện :

1,152

1,156

0,348%

b.

- Theo Kirchoff Current Law, ta có
và sai số của nó.
* Khi u(V) = 5(V):

. Tính ∑ Ik từ số liệu đo


lOMoARcPSD|11424851

Sai số:

* Khi u(V) = 12(V):

Sai số:
Bảng Số Liệu :
u(V)

I1(mA)

∑Ik

%sai số

5

1,052

1,041

1,046%

12
2,524
2,522
0,079%
c.
Thiết kế mạch chia dòng DC:
- Thiết kế một mạch DC gồm 2 điện trở R1 và R2 mắc song song theo yêu cầu ban
đầu :
Dòng tổng 10 mA.
R1 là 4,7kΩ và I1=4 mA. Vẽ mạch thiết kế :

Trị số R2 = 3,17kΩ, đo lại dòng qua R1 =
4mA.
d.
Chia mạch dùng nhiều điện trở : Thực hiện mạch thí nghiệm như hình
1.2.2.2. Đo và tính sai số I1.

Hình 1.2.2.2: Mạch chia dịng nhiều điện trở.

I1 tính theo chia dịng :


lOMoARcPSD|11424851

vớ i
.

Sai số :

.

Bảng Số Liệu :
Dòng I đo

Dòng I1 đo

Dịng I1 tính theo chia
dịng

Sai số khi dùng chia
dịng cho I

1,467

0,310

0,3122

0,705%

III. Giải tích mạch DC nhiều nguồn dùng
thế nút và mắt lưới.

+ E1 : Nguồn DC 5V.
+ E2 : Nguồn DC 12V.

Dùng volt kế DMM đo lại các u.

Dùng volt kế DMM đo lại E1 , E2. Dùng pp thế
nút hoặc dịng mắt lưới tính u trên các trở.

Hình 1.2.3: Mạch DC nhiều nguồn
*Tính theo lý thuyết : Chọn UD = 0 => Sử dụng pt điện thế nút :

(

)

=>
=>
;

;

;


lOMoARcPSD|11424851

Bảng số liệu :
Điện áp

Giá trị tính

Giá trị đo

% sai số

E1

5V

5V

0%

E2

12V

12V

0%

u1

1,21V

1,1681V

2,659%

u2

3,79

3,765

0,922%

u3

-8,21

-8,214

0,171%

u4

-7

-7,047

0,672%

IV.

Cầu đo Wheatstone một chiều đo điện trở

Là cầu đo điện trở dựa trên nguyên lý cân bằng , dùng đo điện trở giá trị từ 1Ω trở

lên bằng cách thực hiện mạch thí nghiệm như hình dưới. Dùng DMM cho chức năng DC
volt kế (DCV) có giá trị chỉ thị gần zero nhất là cầu cân bằng. Cầu đo này dùng để đo giá trị
điện trở R2 khi chỉnh VR từ giá trị 1kΩ , mỗi lần tăng 100Ω. Ghi lại giá trị VR và giá trị chỉ
thị trên DCV theo bảng.

Hình 1.2.4: Mạch đo Wheatstone một chiều
Giá trị VR
Chỉ số của DCV
V.

VRcb - 100Ω

VRcb = 2199Ω

VRcb + 100Ω

33,97mV

0,09mV

-33,15mV

Kiểm chứng nguyên lý tỉ lệ trên mạch DC

Với mạch thí nghiệm như hình 1.2.5 , nguyên lý tỉ lệ được hiểu là điện áp u2 trong
mạch tỉ lệ với nguồn tác động lên mạch Ein theo : u2 = K.Ein. Nguồn Ein lấy từ nguồn
DC được điều chỉnh trên hộp TN chính. Thay đổi giá trị Ein và đo u2.

lOMoARcPSD|11424851

Hình 1.2.5: Mạch kiểm chứng nguyên lý tỉ lệ.
Ein

4V

6V

8V

10V

12V

u2

1,16V

1,7392V

2,3137V

2,8972V

3,483V

Vẽ đồ thị :

Downloaded by nhung nhung ()


lOMoARcPSD|11424851

VI.

Kiểm chứng nguyên lý xếp chồng trên mạch DC

Hình 1.2.6.1:Mạch chỉ có nguồn E1

Hình 1.2.6.2: Mạch chỉ có nguồn E2

Để kiểm chứng giá trị đo được của u1 trên mạch hình 1.2.3 dựa trên nguyên lý xếp
chồng , ta làm như sau :
+ Chỉ cho tác động lên mạch nguồn E1 = 5V bằng cách thực hiện thí nghiệm như hình
1.2.6.1 và đo u11.
+ Chỉ cho tác động lên mạch nguồn E2 = 12V bằng cách thực hiện thí nghiệm như
hình 1.2.6.2 và đo u12.
+ Tính u1 theo ngun lý xếp chơ
*Tính theo ngun lý xếp chồng :

.

Điện áp

u1

Mạch chỉ có

nguồn E1(u11)

Mạch chỉ có
nguồn E2(u12)

3,69V

-2,5224V

Giá trị tính
theo xếp
chồng
1,1676V

Giá trị đo khi
có cả 2
nguồn
1,1681V

+ Mở rộng khảo sát nguyên lý xếp chồng trong mạch có cả nguồn DC và AC:

Hình 1.2.6.3: Đo uC khi mạch có cả nguồn DC và AC

Downloaded by nhung nhung ()

% sai số khi
dùng xếp
chồng
0,043%

lOMoARcPSD|11424851

Bảng Số liệu :
Giá trị uC đo ở chức năng DCV

Giá trị uC đo ở chức năng ACV

2,31V
0,954V
Giải thích :
Khi đo ở chức năng DCV , ta chỉ lấy nguồn DC còn nguồn AC = 0 , trở thành dây
dẫn . Áp dụng điện thế nút ta có được UA = UC = 2,28V sấp sỉ bằng 2,31V là giá trị đo
được.
Khi đo ở chức năng ACV , ta thay đổi ngược lại khi đo chức năng DCV. Phức hóa
mạch , tính được UA=UC=1,079(V) ( Hiệu dụng ) , sấp sỉ với 0,954V là giá trị đo được.

VII.

Sơ đồ Thevenin-Norton và ngun lý truyền cơng suất cực đại

Hình 1.2.7.1: Đo Uhm

Hình 1.2.7.2: Đo Inm

Uhm
Giá trị đo
8,184

Ihm

Giá trị tính
8,194

Giá trị đo
3,217

Rthevenin

Giá trị tính

Giá trị đo

3,207

Giá trị tính

2,522

*Tính theo lý thuyết :

●
●

=> Unút giữa = 8,194(V) = Uhm.
4,7k.I1 = 5 => I1 = 1,064(mA) , 5,6k.I2 = 12 => I2 = 2,143(mA) => Inm = I1 + I2
= 3,207(mA).

●

Rthevenin = Uhm / Inm = (8,294/3,207).103 = 2,555kΩ

Downloaded by nhung nhung ()

2,555


lOMoARcPSD|11424851

Hình 1.2.7.3: Khảo sát cơng suất max
VR

1kΩ

2kΩ

2,522kΩ 3kΩ

4kΩ

5kΩ

6kΩ

7kΩ

8kΩ

9kΩ

10kΩ

IVR(mA)

2,317

1,806

1,636

1,48

1,254

1,089

0,963

0,863

0,782

0,714

0,658

PVR(mW)

5,368

6,523

6,750

6,571

6,290

5,930

5,564

5,213

4,892

4,588

4,330

+ Thực hiện mạch khảo sát cơng suất cực đại trong mạch có nguồn AC. Chỉnh cho u
hiệu dụng bằng 2V , tần số là 5kHz.Thực hiện 10 giá trị của VR từ 1kΩ đến 10kΩ.Đo
IVR , tính PVR.

Hình 1.2.7.4 : Cực đại công suất
mạch AC Bảng số liệu :
VR

1kΩ

2kΩ

2,573k
Ω

3kΩ

4kΩ

5kΩ

6kΩ

7kΩ

8kΩ

9kΩ

10kΩ

IVR

0,34

0,28

0,248

0,19

0,17

0,17

0,15

0,13

0,12

0,11

0,1

P

0,12

0,16

0,158

0,152

0,145

0,145

0,13

0,12

0,119

0,11

0,1

VR

VR để PVR max theo lý thuyết = 2,573kΩ

Downloaded by nhung nhung ()


lOMoARcPSD|11424851

Công suất PVR (max) theo lý thuyết = 0,158mW.

VIII.

Sơ đồ Module DC Circuits.

Bảng 1.2.1: Danh sách linh kiện trên Module DC Circuits
STT

Tên linh kiện

Giá trị danh định / mô tả

1

Biến trở VR (4 dãy)

1kx10; 100x10; 10x10; 1x10Ω

2

R1,R6

10kΩ

3

R2,R7,R11

2.2kΩ

4

R3,R4,R8,R10

4.7kΩ

5

R5,R9,R12

5.6kΩ

6

C1

0,01μF (103)

7

L1

100mH

D.DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM:
- Hộp thí nghiệm ( hay bộ nguồn DC hai ngõ ra).
- Các điện trở : 1kΩ, 2.2kΩ,4.7kΩ, 5.6kΩ, 10kΩ.

Downloaded by nhung nhung ()


lOMoARcPSD|11424851

- Các tụ điện không phân cực : 105, 104, 473, 223, 103.
- Biến trở 1kΩ, 10kΩ.
Đồng hồ đo vạn năng số (DMM). Dây nối thí nghiệm (có dây nối trên breadboard).

Downloaded by nhung nhung ()