Giải Vật lí 12 Bài 19: Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

Mục lục Giải Vật lí 12 Bài 19: Thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

I. Mục đích

Nội dung trong sgk trang 98

II. Dụng cụ thí nghiệm

Nội dung trong sgk trang 98

III. Tiến hành thí nghiệm

Nội dung trong sgk trang 98 - 99

Báo cáo thực hành: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối tiếp

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

+ 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 chọn đồng hồ có GHĐ lớn hơn điện áp hoặc dòng điện cần đo và ĐCNN thích hợp.

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.

II. 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 U_MQ = U; U_MN ; U_NP ; U_MP ; U_PQ . Ghi các kết quả đo kèm sai số đo vào bảng 19.1

Bảng 19.1

UMQ = U	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 $\overrightarrow{MN},\overrightarrow{MP},\overrightarrow{NP},\overrightarrow{PQ}$ và $\overrightarrow{MQ}$ có độ dài biểu diễn các điện áp hiệu dụng U_MN ; U_NP ; U_MP ; U_PQ  và U_MQ 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 $\overrightarrow{MN}$ biểu diễn u_MN có độ lớn U_MN = I.R ứng với độ dài MN.

+ Vec tơ $\overrightarrow{NP}$ biểu diễn u_NP có độ lớn U_NP = I.Z_Lr ứng với độ dài NP.

+ Vec tơ $\overrightarrow{MP}$ biểu diễn u_MP có độ lớn U_MP = I.Z_RLr ứng với độ dài MP.

+ Vec tơ $\overrightarrow{PQ}$ biểu diễn u_PQ có độ lớn $U_{PQ}=\frac{I}{\omega C}$ ứng với độ dài PQ.

+ Vec tơ $\overrightarrow{MQ}$ biểu diễn u_MQ có độ lớn U_MQ = 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 $\overrightarrow{PQ}$ cắt $\overrightarrow{MN}$ kéo dài tại điểm H.

=> Đoạn NH biểu diễn U_NH = 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

$$\begin{gathered} + L=\frac{R\frac{PH}{MN}}{2\pi f}=\frac{220\frac{32}{39}}{2\pi .50}=0,575H \\ + C=\frac{\frac{MN}{PQ}}{2R\pi f}=\frac{\frac{39}{67}}{\mathrm{2.220.}\pi .50}=8,{422.10}^{-6}F \\ + r=R\frac{NH}{MN}=220\frac{21}{39}=118,46\left(\Omega \right) \\ + cos\phi =\frac{MH}{MQ}=\frac{\sqrt{M{P}^2-P{H}^2}}{MQ} \\ =\frac{\sqrt{{69}^2-{32}^2}}{69}=0,886 \end{gathered}$$

$+ cos\phi =\frac{R+r}{Z}$ nên $Z=\frac{R+r}{cos\phi }=\frac{220+118,46}{0,886}=382,01\Omega$

Câu hỏi trang 101 sgk Vật lí 12: 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?

Lời giải:

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

+ 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 k.

+ 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.

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 12 hay, chi tiết khác:

Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha 

Bài 20: Mạch dao động 

Bài 21: Điện từ trường 

Bài 22: Sóng điện từ 

Bài 23: Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến