TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

MẠCH ĐIỆN
Lưu hành nội bộ
2008
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 1 THÍ NGHIỆM SỐ 1
MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀUGiáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 2

dấu “+”.
Ví dụ: cho một nút mạch như hình 1-1. Ta có:
i
1
+ i
2
+ i
3
– i
4
– i
5
= 0
i
1
+ i
2
+ i
3
= i
4
+ i
5
Nghĩa là tổng các dòng điện đi vào nút (đỉnh) bằng tổng các dòng điện ra khỏi nút.
Định luật K1 nói lên tính chất liên tục của dòng điện.
Mở rộng định luật K1 cho mặt mạch
:
Tổng đại số các dòng điện đi qua mặt cắt bất kỳ trong một mạch điện bằng
không. (Dòng điện đi vào mặt cắt lấy dầu “+” và dòng điện đi ra lấy dấu “-” )
i

=
=
∑
(1-4)

Dấu của điện áp được xác định dựa trên chiều dương của điện áp đã chọn so với
chiều của vòng. Chiều của vòng được chọn tuỳ ý (cùng chiều hoặc ngược chiều kim
đồng hồ). Trong mỗi vòng nếu chiều vòng đi từ cực “+” sang cực “-” của điện áp, thì
điện áp mang dấu “+”, còn ngược lại mang dấu “-”.
Ví dụ: cho mạch như hình 1-2. Viết phương trình K2 cho mạch.

Theo vòng C1:
-E
1
+ u
R1
+ u
R2
+ u
R3
+ u
R4
= 0 (1-5)
Theo vòng C2:

Vong Vong
ue=
∑∑
(1-7)
R
1
R
2
R
5
R
3
R
4
E
1
i
1
i
3
+ u
R1
- + u
R2
-
- u
R4
+
- u
R5


1.5 Nguyên lý xếp chồng:
* Đáp ứng của mạch với nhiều nguồn kích
thích độc lập bằng tổng các đáp ứng với từng
nguồn kích thích độc lập riêng rẽ.
* Khi tìm đáp ứng của mạch với một nguồn
kích thích độc lập nào đó phải triệt tiêu các
nguồn độc lập khác.
+ Nguồn áp : ngắn mạch.
+ Nguồn dòng : hở mạch.
1.6 Phép biến đổi tương đương
a. Biến đổi điện trở (hình 1-5a,b)

e(t)
R
5
J(t)

C
R
2
L
βi(t)
u(t)

21
21
12
.
RR
RR
R
+
=

R
1

(a)Điện trở ghép nối tiếp
(b)Điện trở ghép song song
Hình 1-5
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 5
b. Biến đổi nguồn (hình 1-6a,b)

II. CÁC DỤNG CỤ ĐO

2.1 Đo dòng điện một chiều (DC)
Cả ba cơ cấu từ điện, điện từ, điện động đều đo được dòng điện DC, tuy nhiên


J
1
J
2

J
3

J
123
=J
1
-J
2
+J
3

(a)Các nguồn áp nối tiếp (b)Các nguồn dòng song song
Hình 1-6 a,b
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 6

- Do dòng điện AC lớn bằng ampe kế xoay chiều + biến dòng (ampe kẹp)

Ví dụ: I
1
= 30.000A, I
đm
= I

2.2.1.1 Mạch R
P
riêng rẽ

)(
max pkmkño
RR
I
VV +
=
=

m
R
I
V
maxmax
=

m
pk
k
R
R
V
V
+=⇒ 1
max

⇒

1
I
2
Tải

+

-

U

Hình 1-9: Đo dòng điện lớn dùng biến dòng
+

+ I
max
, R
m
-
I
m
R
1
R
2
R
k
-

V

I
Sn
1

2

n

Hình 1-8: Nguyên lý đo.
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 7
2.2.1.2 Mạch R
P
vạn năng
kPk
R
R
R
R
++
+
=

21

)(
max Pkmkño
R
R
I

2.2.2 Đo điện áp AC
Cơ cấu từ điện + chỉnh lưu + R
P
= Vôn kế AC
- Dùng mạch chỉnh lưu toàn kỳ.

+ Nếu R
D
= 0 ( hoặc V
D
= 0V)
kPk
R
R
R
R
+
+
+=
21

))((
max Pkmkño
R
R
hd
I

−=
hdV
V
RR
k
mPk

+ Nếu R
D
≠ 0 ( hoặc V
D
≠ 0V)
kPk
R
R
R
R
+
+
+=
21

))(()())((
maxmax PkmDPkmDkño
R
R
hd
I
hdV
R

I
m
R
1
-

V
đo
k

R
2
R
K
. . .

2

1

Hình 1.11: Mạch đo áp kiểu shunt vạn năng
+

+ I
max
, R
m
-
I
m

PkDk
R
R
hdV
hdVV
+=
−
1
)(
)(
max
→
)1
)(
)(
(
max
−
−
=
hdV
hdVV
RR
Dk
mPk

- Dùng mạch chỉnh lưu toàn kỳ
)1
)(
)(.2

định bởi các thông số điện áp khác nhau.
Với loại µV, tín hiệu trước khi đưa vào bộ tách sóng thì được đưa qua bộ
khuếch đại. Yêu cầu bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại ổn định khi các điều kiện bên
ngoài và điện áp nguồn cung cấp thay đổi, hệ số khuếch đại không phụ thuộc tần số,
tổng trở vào phải lớn, điện dung vào phải nhỏ.
Bộ biến
đổi
Bộ chỉ
thị
Điện áp
cần đo
Hình 1.13: Mạch nguyên lý chung của vôn kế điện tử
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 9
Bộ chỉ thị của vôn kế là mạch đo điện áp một chiều, chỉ thị bằng kim hoặc số,
yêu cầu tổng trở vào lớn (khoảng vài trăm MΩ). Để đảm bảo các yêu cầu này, đối với
các bộ chỉ thị kim dùng trên thực tế thường hay dùng mạch khuếch đại áp một chiều
dạng sơ đồ cầu và cơ cấu từ điện.

0
5
10
A
0
10
20
V
Đồng hồ Ampe kế Đồng hồ Vôn kế
Hình 1.14: Đồng hồ đo dòng và áp một chiều
Giáo trình thí nghiệm mạch điện 2. Phát biểu Định Luật Kirchhoff 2:

3. Phát biểu Nguyên Lý Phân Dòng:
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 11
4. Phát biểu Nguyên Lý Xếp Chồng:

5. Giải thích, nội trở của nguồn là gì?

III. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM:
1.Tìm hiểu thiết bị dụng cụ của bàn thí nghiệm:
Trên bàn thí nghiệm có
:
* Nguồn xoay chiều 1 pha 220V qua CB và đèn tín hiệu.

Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 12
Sơ đồ bàn thí nghiệm ( xem hình 1). Trong đó:
CB : Công tắc đóng điện xoay chiều vào bàn thí nghiệm.
K
1
: Công tắc đóng điện vào từ ngẫu 1 cung cấp cho nguồn 1 chiều thứ nhất.
K
2
: Công tắc đóng điện vào từ ngẫu 2 cung cấp cho nguồn 1 chiều thứ hai
K
3
: Công tắc đổi nối cho đồng hồ Vônmét đo điện áp nguồn 1 hoặc 2.
K
U1
: Nút điều chỉnh điện áp cho nguồn 1 chiều thứ nhất.
K
U2
: Nút điều chỉnh điện áp cho nguồn 1 chiều thứ hai.
K
R1
, K
R2
: Nút điều chỉnh biến trở 1, 2.
: Các nút trung gian
2.Xác định trị số điện trở R bằng thí nghiệm:
Min

Max



0
2

3

4
5
6
Điều chỉnh
nguồn E
1

K
1
+ -
N
guồn E
1

V
3
K
2
+ -
N
guồn E
2

1

a/ Điện trở R trong mạch điện được xác định theo biểu thức:
R = U/I
b/ Mạch điện thí nghiệm theo sơ đồ hình 2: c/ Tiến hành thí nghiệm:
 Lần lượt thí nghiệm với R
1
, R
2
, R
3
. Xác định R
1max
, R
2max
, R
3
.
 Sau khi CBHD kiểm tra cho phép mới được đóng khóa K.
 Để R ở vị trí R
max
, lần lượt tăng E (E<100V), ghi kết quả vào bảng và vẽ
quan hệ U
1
=f(I
1

1

A
1
V
1
E

Hình 1.17
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 14

TT E(V) U
1
(V) I
1
(A) Kết quả tính R
3
Nhận xét kết quả
1
2
3
4
5
c/ Nhận xét và vẽ quan hệ U
1
= f(I
1
) với R
1

20
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
I(A)
U(V)

100
80
60
40
20
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
a)
b)
I(A)
U(V) 100
80
60
40
20
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
c)
Quan hệ giữa U = f(I)
a)
Với R

0,5

2
1,0

3
1,5

4
2,0

5
3,0

Nhận xét: Quan hệ giữa U
1
và I
1
hay trị số điện trở theo I . Giải thích kết quả thí
nghiệm:

Vẽ quan hệ U
1
= f(I
1
)


Trang 16
b. Mạch thí nghiệm theo hình 1.18:
c/ Tiến hành thí nghiệm:
Sau khi CBHD kiểm tra cho phép mới được đóng CB chính và khóa K.
- Biến trở R
1
và R
2
để ở giới hạn cực đại (R
max
)
- Nguồn E
1
để ở vị trí cực tiểu U = 0V- Điều chỉnh E
1
để có các trị số thích hợp U = 100 V
- I
Σ,
I
1
, I

I
1
/I
3
I
2
/I
3

1
2
3
4
5
d/ Nhận xét kết quả I
Σ
và tỷ lệ phân phối dòng trong thí nghiệm - Giải thích.
R
2max
R
3
K
1
V
1
R
1max

bằng cách đổi nối khóa K
3
ở đồng hồ V
3
).
Sau khi CBHD kiểm tra cho phép mới đóng CB.
* Vị trí E
1
và E
2
ban đầu đều bằng không; R
1
, R
2
ở vị trí cực đại
* Điều chỉnh E
1
, E
2
thích hợp với các giá trị khác nhau:
E
1
, E
2
< 80V; I
1
, I
2
, I
3

+U
R3

E
2
=
U
R2
+U
R3

1
2
3
4
5
I
1
I
2
I
3
E
1

K
1
V
3
R

điều kiện khi nguồn nào đó tác động thì tất cả các nguồn áp khác điện áp bằng không,
còn toàn mạch điện vẫn giữ như trạng thái ban đầu (không thay đổi các thông số của
mạch). Sơ đồ (hình 5-a) có 2 nguồn E
1
và E
2
gồm 2 trạng thái chỉ có nguồn E
1
(hình 5-
b) và E
2
(hình 5-c) xếp chồng nhau. Theo nguyên lý xếp chồng:
I
1a
= I
1b
+ I
1c

I
2a
= I
2b
+ I
2c

I
3a
= I
3b

V
3
R
3

R
1
R
2
A
1
A
2
A
3
V
3

E
2
E
1
K
2

(Hình 1.20b)
K
1
I
1b

1
R
2
A
1
A
2
A
3
V
3
E
2
(Hình 1.20c)
K
2
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 19
c/Tiến hành thí nghiệm:
Sau khi được CBHD kiểm tra và cho phép mới được đóng điện.
* Trong mỗi lần thí nghiệm lần lượt theo sơ đồ 1.20a, sau đó giữ nguyên E
1,
R
1
, R
2
,
R
3
chỉ bỏ E

TT
Kết quả theo sơ đồ 5-a Kết quả theo sơ đồ 5-b Kết quả theo sơ đồ 5-c
E
1
E
2
I
1a
I
2a
I
3a
E
1
I
1b
I
2b
I
3b
E
2
I
1c
I
2c
I
3c

1


Nhận xét
TT I
3a
= I
3b
+ I
3c

Thỏa Không
Chú ý: + Tính toán số liệu vào bảng
+ Đánh dấu “X” vào ô nhận xét
1 + Nhận xét chung các kết quả đạt
2 được từ thí nghiệm
3
4
5 Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 21

108180 ≤ϕ≤− hoặc
)(
0
3600 ≤ϕ≤
Quá trình điều hoà là hàm tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ :
ω
π
=
2
T

Đại lượng :
π
ω
==
2
1
T
f
được gọi là tần số, đơn vị là Hertz (Hz) là số chu kỳ trong 1
giây(s).
yxyx
)t()t(
ϕ
−ϕ=ϕ+
ω
−ϕ+ω=ϕ∆
: được gọi là góc lệch pha giữa x(t) và y(t).
Nếu
0>ϕ∆ : gọi là x(t) sớm pha hơn y(t) - [y(t) trễ pha so với x(t)]

22
1

Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 23
Quan hệ giữa trị biên độ và trị hiệu dụng của các đại lượng điều hoà:
Đại lượng điều hoà Trị biên độ Trị hiệu dụng
)tcos(I)t(i
im
ϕ
+
ω=
m
I
2
m
hd
I
I
=
)tcos(U)t(u
um
ϕ+ω=

m
U
2
m
hd
U

=
Định luật Kirchoff phức:
K1: Tổng đại số các ảnh phức của các dòng điện chảy vào một nút (mặt kín) bằng
không.
0
1
=
∑
=
n
k
k
I


K2: Tổng đại số các ảnh phức của các sụt áp trên các phân tử trên một vòng kín
bằng không.
0
1
=
∑
=
n
k
k
U


Mạch cộng hưởng
1. Mạch cộng hưởng nối tiếp (cộng hưởng điện áp)

LC
C
L
C
L
11
0
1
0
0
0
0
0
=⇒=⇒=−
ω
ω
ω
ω
ω

R
U


C
L

Hình 2.1
Giáo trình thí nghiệm mạch điện
Trang 24

L
CB
ω
ωω
1
)(
−= là điện nạp của mạch.

R
G
1
=
: là điện dẫn của mạch
Trở kháng của mạch là:






−+
==
L
CjG
Y
Z
ω
ω
1
11

CG
Z
ω
ωII. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
1. Thực tập cách nối Ampemeter, Voltmeter, cosϕ, Oatmeter để đo I, U, cosϕ, P
của mạch xoay chiều.
2. Thực tập cách xác định thông số của tải: R, X
L
, X
C.

3. Xây dựng đồ thị vectơ điện áp và dòng điện trong mạch xoay chiều.
4. Nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng điện áp trong mạch xoay chiều.
5. Nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng dòng điện trong mạch xoay chiều.
6. Nghiên cứu chế độ làm việc của mạng 2 cửa không nguồn.

R

U

C
L

Hình 2.2