<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>STTMSSVHỌ VÀ TÊNEMAIL</b>

1 2110640 Bùi Minh Tuấn

2 2111905 Nguyễn Đức Nhân 3 2113350 Lê Trung Hiếu

5 2114092 Lê Trần Liễu My

<b>Bài 6: </b>

<b>Giảng viên: Trịnh Trần Hồng DuyênLớp: L05</b>

<b>Danh sách thành viên:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHÓNGDÙNG ĐÈN NEON ĐO ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN DUNG</b>

<i>Mạch dao động tích phóng dùng đèn neon là</i>

<i>một mạch dao động điện đơn giản (Hình 1) gồm:</i>

đèn neon Ne (là một bóng thuỷ tinh nhỏ, bên trong

<i>được hút chân khơng đến cỡ 10mmHg và có hai điệncực kim loại A và K đặt cách nhau 2 ÷ 3mm), điệntrở bảo vệ mạch điện R có giá trị cỡ mêgm (MΩ)</i>

mắc nối tiếp với đèn neon Ne, tụ điện có điện dung

<i>C cỡ micrơfara (µF) mắc song song với đèn neon</i>

<i>Ne, nguồn điện khơng đổi có hiệu điện thế Un.</i>

<i><b> Hình 1</b></i>

<i>Đầu tiên, tụ điện C tích điện từ nguồn điện Un. Hiệu điện thế U giữa hai cực của tụ điện Ctăng dần từ 0 đến giá trị US . Khi U =U<small>S: đèn neon Ne bừng sáng (trở thành vật dẫn điện có </small>điện trở khá nhỏ, nhưng do có điện trở R mắc nối tiếp với nó, nên cường độ dịng điện trong mạch khá nhỏ, chỉ đạt khoảng chục micrôampe). Tụ điện C phóng điện qua đèn neon Ne và hiệu điện thế U giữa hai cực của nó giảm rất nhanh từ Us xuống giá trị U<small>T</small> . Khi U = U<small>T</small> : đèn </i>

<i>neon Ne vụt tắt và trở thành vật cách điện. Tụ điện C khơng phóng điện nữa, mà tích điện từnguồn điện Un và hiệu điện thế U giữa hai cực của nó lại tăng dần từ U<small>T</small> đến giá trị U<small>S</small> .</i>

<i>Khi U = US: đèn neon Ne lại bừng sáng. Tiếp sau đó, tồn bộ q trình tích điện và phóngđiện của đèn neon Ne lại lặp lại tuần hoàn theo thời gian và gọi là dao động tích phóng.Sựbiến thiên của hiệu điện thế U giữa hai</i>

<i>cực của tụ điện C trong mạch dao</i>

động tích phóng dùng đèn neon được biểu diễn trên hình 2.

<i>Giá trị US gọi là hiệu điện thế sángvà giá trị UT gọi là hiệu điện thế tắt.Chu kỳτ của dao động tích phóng</i>

bằng khoảng thời gian giữa hai lần bừng sáng liên tiếp của đèn neon Ne

<i>trong mạch điện: τ =¿t<small>2 - t1 </small></i>

<i>Có thể tìm biểu thức chu kỳ τ của dao động tích phóng bằng cách áp dụng định luật Ôm</i>

đối với mạch điện trên hình 1, ta có:

<i>R</i> ⁽¹⁾

<i>với i là cường độ dòng điện chạy trong mạch khi tụ điện đang tích điện từ nguồn điện Un. Saukhoảng thời gian rất nhỏ dt, điện tích của tụ điện tăng thêm một lượng bằng :</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<i>Thực tế, vì tụ điện C phóng điện rất nhanh (gần như tức thời), nên có thể coi gần đúng:</i>

<i>τ =t</i><small>2</small>−<i>t1^' , với t</i><small>1</small><i>^' là thời điểm tụ điện C lại bắt đầu tích điện từ nguồn điện Un sau khi đèn</i>

<i>neon vụt tắt. Thực hiện phép tích phân đối với phương trình (4) từ thời điểm t</i>₁<i><small>'</small></i> đến thời điểm

<i>t<small>2</small> ứng với các giá trị hiệu điện thế U<small>T</small> và U<small>S</small> giữa hai cực của tụ điện C:</i>

<i>Chu kỳ τ của mạch dao động tích phóng tỷ lệ với điện trở R và điện dung C trong mạch.</i>

Trong thí nghiệm này, ta khảo sát mạch dao động tích phóng dung đèn neon bằng nghiệm

<i>lại cơng thức (5). Mặt khác, sử dụng mạch dao động tích phóng để xác định các điện trở Rx vàđiện dung Cx mắc trong mạch này.</i>

<b>II.Trình tự thí nghiệm 1. Dụng cụ đo</b>

<i>Điện trở mẫu R0 = 1,00 ± 0,01MΩ;</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Cảm biến thu-phát quang điện hồng ngoại.

<i><b>2. Đo hiệu điện thế sáng U<small>S</small> và hiệu điện thế tắt U<small>T</small></b></i><b> của đèn neon</b>

<b>a. Chưa cắm phích lấy điện của bộ thiết bị thí nghiệm vật lý vào nguồn điện ~220V. </b>

Quan sát mặt máy trên giản đồ hình 3.

<b>b.</b> Mắc mạch điện trên mặt máy theo sơ đồ hình 4, trong đó:

- <i>Điện trở bảo vệ R = 150k mắc nối tiếp vớiđèn neon Ne giữa hai chốt P, Q.</i>

- <i>Vôn kế V mắc song song với đèn neon Negiữa hai chốt L, E (hai chốt S, E2 dùng quan sát dao</i>

động tích phóng trên dao động ký điện tử).

- <i>Núm xoay của nguồn điện Un đặt ở vị trí 0</i>

(hiệu điện thế của nguồn điện này có thể thay đổi từ 0

<i>đến +100V nhờ một biến trở núm xoay mắc giữa haichốt P, E1).</i>

- <i>Khố K (cơng tắc) đặt ở trạng thái ngắt điện.</i>

<i><b>Chú ý: Trước khi cắm phích lấy điện của bộ thiết bị thí nghiệm vào nguồn ~220V, </b></i>

<b>phải mời thầy giáo tới kiểm tra mạch điện và hướng dẫn cách sử dụng để tránh làm hỏng máy!</b>

<b>c.</b> <i>Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phát sáng. Vặn từ từ núm xoay của nguồn điện </i>

<i>U<small>n</small> để tăng dần hiệu điện thế U giữa hai cực của đèn neon Ne cho tới khi đèn bừng sáng. Đọc </i>

<i>và ghi giá trị của hiệu điện thế sáng US chỉ trên vôn kế V vào bảng 1.</i>

<i> Sau đó lại vặn từ từ núm xoay của nguồn Un để giảm dần hiệu điện thế U giữa hai cực của đèn neon Ne cho tới khi đèn vụt tắt. Đọc và ghi giá trị của hiệu điện thế tắt UT chỉ trên </i>

<i>vôn kế V vào bảng 1.</i>

<i> Thực hiện lại động tác này 5 lần. Đọc và ghi các giá trị tương ứng của US và U<small>T</small> trong </i>

mỗi lần đo vào bảng 1.

<i><b>d. Vặn núm xoay của nguồn Un</b> về vị trí 0. Bấm khố K trên mặt máy để ngắt điện. Tháo</i>

<i>bỏ điện trở bảo vệ R ra khỏi mạch điện.</i>

<i><b>3. Nghiệm công thức xác định chu kỳ τ</b></i><small>0</small><b> của mạch dao động tích phónga. Mắc lại mạch điện trên mặt máy theo sơ đồ mạch điện hình 5, trong đó:</b>

<i>− Vơn kế V mắc giữa hai chốt P, E1.</i>

− Tụ điện mẫu C<small>0</small><i> mắc song song với đèn neon Ne giữa hai chốt L, E.</i>

− Điện trở mẫu R<small>0</small><i> mắc nối tiếp với đèn neon Ne giữa hai chốt P, Q.</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>b. Đặt đầu cảm biến thu-phát quang điện hồng ngoại lên mặt máy sao cho đèn neon Ne</b>

nằm giữa hai lỗ cửa sổ của đầu cảm biến. Cắm đầu cảm biến vào ổ A của máy đo thời gian đa

<i>năng hiện số (Hình 6). Vặn núm chọn kiểu đo "MODE" sang vị trí n = 50. Gạt núm chọnthang đo thời gian "TIME RANGE" sang vị trí 99,99s.</i>

<b>Mời thầy giáo tới kiểm tra mạch điện trên mặt máyMC -958. Cắm phích lấy điện của máy vào nguồn điện~220V. </b>

<b>c.</b> <i>Bấm khoá K trên mặt máyđể đóng điện vào máy:đèn LED phát sáng. Vặn núm xoay của nguồn điện Un đểvôn kế V chỉ giá trị Un = 90V và giữ giá trị này không đổi</i>

<i>trong thời gian mạch R0C<small>0</small> thực hiện dao động.</i>

<i>Theo cơng thức (5), dao động tích phóng của mạch R0C<small>0</small></i>

có chu kỳ bằng:

<i>τ</i>₀=<i>R</i>₀<i>.C</i>₀<i>. ln^Uⁿ</i>⁻<i>^U^TU_n</i>−<i>U_S</i>

<b>d. Cắm phích lấy điện của máy đo thời gian vào nguồn điện ~220V. Bấm khóa đóng</b>

<i>điện K: các chữ số phát sáng hiện thị trên cửa sổ "CHU KỲ" và "THỜI GIAN". Bấm nút</i>

"RESET"để đưa các chữ số về trạng thái 0.000. Sau đó, máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian t<small>0 </small><i>của n = 50 chu kỳ dao động tích phóng τ</i><small>0</small><i> của mạch R0C<small>0</small><b> ứng với 51 lần bứng</b></i>

sáng liên tiếp của đèn neon Ne.

<i>Thực hiện 5 lần phép đo t0. Đọc và ghi giá trị tương ứng của t</i><small>0 trong mỗi lần đo vào bảng</small>

<i>1. Từ đó suy ra chu kỳ dao động tích phóng τ</i><small>0</small><i> của mạch điện R0C<small>0</small> đo bằng:</i>

<b>a. Thay điện trở cần đo Rx vào vị trí của điện trở mẫu R</b><small>0 </small>mắc giữa hai chốt P, Q trong sơ đồ mạch điện hình 5. Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phát sáng.

Vặn núm xoay của nguồn U<small>n</small> để vônkế V chỉ giá trị U<small>n</small> = 90V và giữ giá trị này không đổi trong thời gian mạch điện R<small>x</small> C<small>0</small> thực hiện dao động tích phóng.

Theo cơng thức (5), chu kỳ dao động tích phóng τ<small>R</small> của mạch điện R<small>x</small> C<small>0</small> tính bằng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<i>τ_R</i>=<i>R_x.C</i>₀<i>. ln ln</i>

(

<i>^U<small>n</small></i>−<i>U_TU_n</i>−<i>U_S</i>

)

(8)

<b>b. Bấm nút "RESET" của máy đo thời gian để đưa các chữ số về trạng thái 0.000. Sau đó, </b>

máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian t<small>R</small><i> của n = 50 chu kỳ dao động tích phóng τ</i><small>0</small>

của mạch điện R<small>x</small> C<small>0</small> ứng với 51 lần bừng sáng liên tiếp của đèn neon Ne.

Thực hiện 5 lần phép đo t<small>R</small>. Đọc và ghi giá trị tương ứng của tR trong mỗi lần đo vào bảng

<i>1. Từ đó suy ra chu kỳ dao động tích phóng τ</i><small>0</small> của mạch điện R<small>x</small> C<small>0</small> đo bằng:

<b>a. Thay tụ điện có điện dung C</b><small>x</small> cần đo vào vị trí của tụ điện mẫu C<small>0</small> mắc giữa hai chốt L, E trong sơ đồ mạch điện hình 5. Bấm khố K trên mặt máy: đèn LED phát sáng.

Vặn núm xoay của nguồn U<small>n</small> để vônkế V chỉ giá trị U<small>n</small> = 90V và giữ giá trị này không đổi trong thời gian mạch điện R<small>0</small> C<small>x</small> thực hiện dao động tích phóng.

<i>Theo cơng thức (5), chu kỳ dao động tích phóng τ</i><small>0</small> của mạch điện R<small>0</small> C<small>x</small> tính bằng:

<i>τ_C</i>=<i>R</i>₀<i>.C</i>₀<i>. ln ln</i>

(

<i>^U<small>n</small></i>−<i>U_TU_n</i>−<i>U_S</i>

)

(11)

<b>b. Bấm nút "RESET" của máy đo thời gian để đưa các chữ số về 0.000. Sau đó, máy đo</b>

thời gian tự động đo khoảng thời gian t<small>C</small> của n = 50 chu kỳ dao động tích phóng <small>C</small> của mạch điện R<small>0</small> C<small>x</small> ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp của đèn neon Ne.

Thực hiện 5 lần phép đo t<small>C</small>. Đọc và ghi giá trị tương ứng của t<small>C</small> trong mỗi lần đo vào bảng

<b>c. Đọc và ghi các số liệu sau đây vào bảng 1 :</b>

- Giá trị cực đại U<small>m</small> và cấp chính xác <small>v</small> của vơnkế V. - Độ chính xác t của máy đo thời gian

- Giá trị điện trở mẫu R<small>0</small>

- Giá trị điện dung mẫu C<small>0</small>.

<b>d. Vặn núm xoay của nguồn U</b><small>n</small> về vị trí 0. Bấm các khố K trên mặt máy để ngắt điện: các

<b>đèn LED đều tắt. Rút phích lấy điện của các máy ra khỏi nguồn ~220V.Thu xếp gọn gàngcác dụng cụ trên bàn thí nghiệm.</b>

<b>III. Cơng thức tính và cơng thức sai số:</b>

<b>1. Cơng thức tính điện trở, điện dung và chu kì dao động:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<i>- Điện dung mẫu: C</i><small>0</small>=1,00 ± 0,01( μF )

<i>- Độ chính xác của máy đo thời gian: Δt = 0,01 (s)</i>

</div>