Vật lí lớp 12

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: U
ab
, U
bc
,
U
ac
. Vẽ giản đồ Frenen với các véc tơ tơng ứng các điện áp U
ab
, U
bc
, U
ac
.
U
ab
=I.R
U
bc
=I.Z
bc
U

ac
= I.Z
ac
Đoạn bh mô tả điện áp trên điện trở
thuần của cuộn dây, tức U
bh
= I.r. Mà điện trở
R và điện trở thuần r mắc nối tiếp nhau, nên
ta có:
ab
bh
Rr
r
R
r.I
R.I
bh
ab
U
U
bh
ab
====
Tơng tự, ta có:
14,3ab
ch
R
f2.ab
ch
R

.U
U
RL
L
R
U
U
ab
ch
ch
ab
=

=

=

=
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 U
ab
, U
bc
, U
ac
, U
ad
và cũng lập

giản đồ Frenen nh hình sau:
a
b
c
U
ac
, 6V, 50Hz
R
L, r
a
b
c
U
ad
, 6V, 50Hz
d
R
L
C
a
b
c
IZ
ac
IR
IZ
bc
IL
h
a

c
b
d
h
I.Z
ac
I.R
I.Z
bc
IL
I/C
I.r

Các véc tơ
ad,ac,bc,ab
có độ lớn tơng ứng với các điện áp U
ab
, U
bc
, U
ac
, U
ad
đo đ-
ợc trên mạch.
Ta sẽ có:
ab
bh
Rr
=

14,3ab
ch
R
f2.ab
ch
R
.U
U
RL
L
R
U
U
ab
ch
ch
ab
=

=

=

=
14,3.R
1
.
cd
ab
C

ab
cd
R
C
1
Z
cd
==

=
Xác định độ lệch pha của cờng độ dòng điện I với các điện áp U
ab
, U
bc
, U
ac
, U
ad
bằng thớc đo góc giữa các véc tơ trên giản đồ frenen.
Công suất P = U
ad
Icos, với I = U
ab
/R
Công suất toả nhiệt P' = (R+r).I
2
.
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.
U
ab
U
bc
U
ac
ab
bh
Rr
=
14,3ab
ch
RL
=
R
1
= 10
R
2
= 680
Tơng tự cho trờng hợp có tụ điện C
R = 10
U
ab

U
bc
U
ac
U
ad

C
1
= 1àF
C
1
= 2àF
C
1
= 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 2f với f là tần số đọc đợc trên bộ nguồn xoay chiều.