KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH PHÓNG VÀ NẠP ĐIỆN CỦA TỤ ĐIỆN


1. Mục Đích:

Khảo sát sự biến thiên điện thế của tụ trong khi nạp và phóng.

Ảnh hưởng giá trị R và C đến thời gian nạp và phóng.

2. Chuẩn bị lý thuyết:

Sơ đồ mạch và đồ thị điện thế của tụ điện trong quá trình nạp có dạng:

UntitledUntitled1

Với T=RC

Từ đồ thị lý thuyết ta thấy tại thời điểm T=RC thì điện thế đạt được 63% Vmax.

Sơ đồ mạch và đồ thị của tụ điện trong quá trình phóng có dạng:

Untitled2Untitled3

Ta thấy trong quá trình phóng điện thìthời điểm T=RC thì tụ điện còn 37%Vmax

3. Thí nghiệm truyền thống & Thí nghiệm sử dụng thiết bị Addestation

4. Tiến hành:

Bước 1: Tiến hành lắp đặt các dụng cụ vào bảng điện aMatrix như mạch điện dưới đây

untitled71

Chú ý: công tắc được đặt ở vị trí 2, công tắc ở mặt bên cảm biến điện thế phải được đặt ở thang 6V.

Bước 2: Kết nối cảm biến với aMixer MGA, nhấn vào biểu tượng Snapshot_2012-03-27_112958 (Addestation v6.0) trên màn hình máy tính. Kết nối MGA vào máy tính qua cổng USB. Màn hình sẽ tự động hiển thị như hình bên dưới. Và nhấn “Chọn” (vì thang đo ta chọn cũng là 6V).

Untitled11

Bước 3: Ta sẽ có hai cách lựa chọn khi thu thập dữ liệu đó là “Tự động” hoặc “Tự chọn“. Nếu ta chọn tự động thì quá trình thu thập dữ liệu sẽ diễn ra tự động trong một khoảng thời gian nào đó tùy chọn, hết khoảng thời gian này thì phần mềm tự động dừng quá trình thu thập dữ liệu. Ở đây ta chọn “Tự động“. Sau đó để điều chỉnh thời gian cũng như tấc độ lấy mẫu (bao nhiêu mẫu trong một giây) ta nhấn vào nút “Lựa chọn” cạnh đó. Một hộp thoại hiển thị (hình bên dưới) và trong mục thời gian hiển thị dữ liệu chọn “30 giây“, trong mục tỉ lệ lấy mẫu thử chọn “50 Hz (50 mẫu/giây)“. Sau đó nhấn vào “Tắt Scope sau” và cuối cùng nhấn vào nút “Hoàn tất“.

Untitled12

Chú ý: Dạng đồ thị trong sẽ trơn tru hơn nếu ta chọn tỉ lệ lấy mẫu/giây càng thấp.

Bước 4: Nhấn vào biểu tượng Snapshot_2012-03-27_113345 để bắt đầu thu thập dữ liệu. Sau 30 giây thì quá trình thu thập dữ liệu sẽ tự dừng lại. Ta thu được dạng đồ thị hình bên dưới. Bạn có thể thay đổi thang của trục s (trục hoành) và trục V (trục tung).

Untitled13

Bước 5: Sau khi thay đổi thang đo của trục V là 0.25 ta chỉ con trỏ chuột vào vị trí có điện thế cao nhất và đọc giá trị. Rồi ghi vào bảng.

Untitled14Untitled15

Giả như trong đồ thị bên trên ta đọc được Vmax = 1.578V, 63%Vmax =1.578*0.63=0.994V. Sau đó ta đánh dấu vào đồ thị 2 điểm (điểm có Vc=0 và Vc=63%Vmax=0.994V). Ghi lại thời gian thu được.

Chú ý 1Nếu ta không thay đổi tỉ lệ của trục tung thì giá trị đọc được sẽ sai lệch lớn hơn. Nếu ta vẫn để V/div=1 thì giá trị ta đọc được chỉ có đến phần thập phân thứ 1 (ở đây có thể ta sẽ đọc được Vmax=1.9)

Chú ý 2: Để đánh dấu đúng 2 điểm trên đồ thị ta nhấn chuột phải vào đồ thị ta nhấn chuột phải vào đồ thị và chọn “Di chuyển đến và/hoặc đánh dấu một điểm đặc biệt“. Sau đó trong mục Di chuyển đến một điểm trên đồ thị dựa vào ta chọn “Biên độ Phạm vi” rồi nhập giá trị 0 vào trong ô V nhấn vào nút “Hoàn tất“. Làm tương tự với điểm thứ 2 (V=0.994) ta thu được như hình dưới. Đọc giá trị Thời gian chênh lệch rồi ghi lại vào bảng. Ở đây ta thu được 0.20 s.

Untitled16

Bước 6: Lắp lại mạch điện như sơ đồ bên trên nhưng thay đổi giá trị R=10kΩ , C=10μF ; rồi đo đạc và ghi lại giá trị vào trong bảng 1.

Bước 7: Giống bước 6 nhưng  R=20kΩ, C=4.7μF.

Untitled17Untitled18

5. Kết luận:

Từ đồ thị của mạch đầu tiên ta thấy rằng thời gian nạp và phóng phù hợp với lý thuyết (T=RC=0.20 s)

Hai đồ thị của các mạch sau thấy có độ dốc lên và dốc xuống tương tự nhau tức là thời gian phóng nạp tương tự. Do đó giá trị tích RC ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian phóng nạp của tụ điện.