Bài 7 thí nghiệm vật lý BKE-010
làm quen Sử dụng dụng cụ đo điện
Khảo sát các mạch điện một chiều và xoay chiều

I.mục đích thí nghiệm
1. Làm quen và sử dụng đồng hồ đa năng hiện
số (Digital Multimeter) để đo hiêụ điện thế và c-
ờng độ dòng điện trong các mạch điện một chiều
và xoay chiều, hoặc đo điện trở của các vật dẫn.
2. Khảo sát sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở
kim loại bằng cách vẽ đờng đặc trng vôn-ampe của
bóng đèn dây tóc. Từ đó xác định nhiệt độ của
dây tóc bóng đèn.
3. Khảo sát các mạch điện RC và RL có dòng
xoay chiều để kiểm chứng phơng pháp giản đồ
vectơ Fresnel, đồng thời dựa vào định luật Ohm
đối với dòng xoay chiều để xác định tổng trở, cảm
kháng và dung kháng của các mạch điện. Từ đó
xác định điện dung của tụ điện và hệ số tự cảm
của cuộn dây dẫn.
II. Dụng cụ
2 đồng hồ đa năng hiện số kiểu DT9205 ;
1 bóng đèn dây tóc 12V-3W ;
1 mẫu điện trở R
x
;
1 mẫu tụ điện C
x
;
1 mẫu cuộn cảm L
x

.

(2)
Trong đó :
U : Giá trị đo đợc, chỉ thị trên đồng hồ.
(%) : Cấp chính xác của thang đo

: Độ phân giải của thang đo.
n = 1 3 ( quy định theo từng thang đo bởi
nhà sản xuất ).Cách tính tơng tự đối với các thang
đo thế và dòng khác.
Các thang đo thế và dòng có độ nhạy cao nhất
thờng là 200mV và 200 A hoặc 2mA, đợc dùng
để đo các hiệu thế và dòng điện một chiều rất
nhỏ. Cần rất thận trọng khi sử dụng các thang đo
này. Nếu vô ý để hiệu thế hoặc dòng điện lớn gấp
5-10 lần giá trị thang đo này, có thể gây ra h hỏng
trầm trọng cho đồng hồ. Vì vậy, các quy tắc nhất
thiết phải tuân thủ khi sử dụng đồng hồ vạn
năng hiện số là :
1.Không bao giờ đợc phép chuyển đổi thang
đo khi đang có điện ở đầu đo.
2.Không áp đặt điện áp, dòng điện vợt quá giá
trị thang đo. Trờng hợp đại lợng đo cha biết, thì
hãy đo thăm dò bằng thang đo lớn nhất, rồi rút
điện ra để chọn thang thích hợp.
3. Để đo cờng độ dòng điện nhỏ chạy trong
đoạn mạch, ta dùng hai dây đo cắm vào hai lỗ
COM (lỗ chung ) và lỗ A trên đồng hồ. Hai
đầu cốt còn lại của dây đo đợc mắc nối tiếp với

Hai đầu có mỏ kẹp cá sấu còn lại của dây đo đợc
mắc song song với đoạn mạch. Chuyển mạch
chọn thang đo đợc vặn về các vị trí thuộc giải đo
DCV để đo hiệu thế một chiều, ACV để đo hiệu thế
xoay chiều,và để đo điện trở.

digital multimeter
DT 9202

1.289

2K 20K 2M 20M

200 200M
2m 200m
ACA 20m X 2 DCV
200m 20
20 200
20 1000
200m 700
20m 200
DCA 2m 20 ACV
20à 2
2à 200n 2n 200m
C
x
F h
FE

20A A COM V/

trong đó G là độ dẫn điện của đoạn mạch.
Nhng do hiệu ứng Jun-Lenxơ, lợng nhiệt Q toả
ra trên điện trở R trong thời gian

bằng :
Q = R I
2

(5)
Lợng nhiệt này làm tăng nhiệt độ và do đó làm
thay đổi điện trở của đoạn mạch. Vì dây tóc bóng
đèn Đ làm từ Vonfram, nên điện trở R của nó
thay đổi theo nhiệt độ t theo công thức :

( )
2
0t
tt.1RR

++=
(6)
với R
t
là điện trở ở
Ct
0
và R
0
là điện trở ở
C0

0
t.t.1
R
R

++
=
(7)
2
+
-
Un
E
A B, B
Đ
1
P
Hình 2
A
Đ
2
C
V
Đ
+
+
I
Giải phơng trình (6) đối với t, cộng thêm 273K
ta xác định đợc nhiệt độ tuyệt đối của dây tóc
đèn:

t
(8)
trong đó điện trở
p
R
và
t
R
tính theo công thức (3)
với I là dòng điện một chiều chạy qua dây tóc
đèn Đ và U là hiệu điện thế tơng ứng giữa hai đầu
dây tóc đèn.
3. Khảo sát mạch điện xoay chiều R-C
Đặt hiệu điện thế xoay chiều u có tần số f vào
hai đầu mạch điện gồm tụ điện có điện dung C
mắc nối tiếp với điện trở thuần R (Hình 3).
Giả sử dòng điện xoay chiều chạy trong mạch
ở thời điểm t có dạng :
i =
I f t
0
2.sin .

(9)
Khi đó : u = u
R
+ u
C
(10)
Vì u


U
C0

U
0

Hình 4
áp dụng giản đồ vectơ Fresnel (Hình 4), ta tìm đ-
ợc dạng của hiệu điện thế xoay chiều u :
u =
U f t
0
2.sin( . )

+
(12)
với
U
0
=
U U
R C0
2
0
2
+
(13)
tg


2
C
2
00
II =+=
(15)
với Z
C
là dung kháng của tụ điện :

C.f2
1
Z
C

=
(16)
và Z là tổng trở của mạch R-C đối với dòng điện
xoay chiều tần số f :

Z
=
R Z
C
2 2
+
(17)
Chia hai vế của (15) cho
2
, ta nhận đợc

và u
r
cùng pha với i , còn u
L
nhanh pha
/2 so với i, nên ta có thể viết :
u = U
oR
.sin 2

f.t +U
or
. sin 2

f.t + U
oL
.sin
(2

f.t+/2) (20)
Tơng tự trên, áp dụng giản đồ vectơ Fresnel
(Hình 6), ta tìm đợc :
u = U
0
.sin (2

f t. )+
(21)
với
U

C
R
E
R
B
V A
A
E
C
~U
C
Hình 3
Thay U
0R
= I
0
.R , U
0r
= I
0
.r và U
0L
=I
0
.2

f.L vào
(22), ta có biểu thức :

22

Z
(27)
trong đó U và I là giá trị hiệu dụng của hiệu điện
thế và cờng độ dòng xoay chiều trong mạch R-L có
thể đo bằng đồng hồ đa năng hiện số.
IV. Trình tự thí nghiệm
1. Kiểm tra hoạt động của bộ nguồn điện 12V-3A
(AC-DC POWER SUPPLY)

nguồn điện 12V-3A
AC-DC POWER SUPPLY P
A V 0

~12V +12V K
Hình 7
Bộ nguồn điện 12V-3A/AC-DC (Hình 7) có thể
cung cấp :
Điện áp một chiều 0ữ12V đợc lấy ra từ hai cọc
đấu dây 12V phía phải, cung cấp dòng tối đa 3A,
có thể điều chỉnh liên tục nhờ núm xoay P. Hai
đồng hồ A và V lắp trên mặt bộ nguồn dùng chỉ
thị gần đúng điện áp và dòng điện ra (>1,5%).
Điện áp xoay chiều cố định ~12V lấy ra từ hai
lỗ đấu dây phía trái.
Kiểm tra hoạt động của bộ nguồn bằng cách :
- Cắm phích lấy điện của bộ nguồn này vào ổ
điện xoay chiều ~220V trên bàn thí nghiệm.
- Bấm khoá K trên mặt bộ nguồn : đèn LED
của nó phát sáng báo hiệu sẵn sàng hoạt động.
- Vặn từ từ núm xoay P theo chiều kim đồng

Vặn từ từ núm xoay P của bộ nguồn để điều
chỉnh hiệu điện thế U( chỉ trên vônkế hiện số V )
tăng dần từng vôn một, từ 0 đến 10V. Đọc và ghi
các giá trị cờng độ dòng điện I tơng ứng ( chỉ trên
von kế số A ) vào bảng 1 .
d. Kết thúc phép đo : Vặn nhẹ núm xoay P
về tận cùng bên trái, Bấm khoá K để tắt bộ
nguồn. Bấm các núm "ON/OFF" trên hai đồng hồ
để tắt điện cho chúng .
3. Xác định nhiệt độ nóng sáng của dây tóc đèn.
Để xác định nhiệt độ nóng sáng của dây tóc
đèn, ta phải đo điện trở cúa dây tóc đèn ở nhiệt
4
Ur
UR
I
U
0L
U
0
U
L
Hình 6

độ phòng. Tháo vônkế V ra khỏi mạch điện , vặn
chuyển mạch chọn thang đo của nó về vị trí
200 dùng nó làm ômkế để đo điện trở. Các
cực "V/

" và "COM" của ômkế đợc nối với hai

c. Tiến hành đo : Bấm núm "ON/OFF" trên
mặt vônkế V và ampekế A, cho chúng hoạt động .
Bấm khoá K của bộ nguồn. Quan sát ,đọc và
ghi giá trị cờng độ dòng điện chỉ trên Ampe kế A
vào bảng 2.
Dùng vônkế V lần lợt đo các giá trị hiệu điện
thế hiệu dụng U ở hai đầu đoạn mạch, U
R
giữa
hai đầu điện trở thuần R , và U
C
giữa hai đầu tụ
điện C, đọc và ghi vào bảng 2.
d. Kết thúc phép đo : Bấm khoá K để tắt bộ
nguồn. Bấm các núm "ON/OFF" trên hai đồng hồ
để tắt điện cho chúng .
Ghi vào bảng 2 : giá trị giới hạn, độ nhạy, cấp
chính xác và số n qui định đối với thang đo đã
chọn trên vônkế và ampekế.
5. Xác định hệ số tự cảm L của cuộn dây dẫn
trong mạch RL

a. Mắc mạch điện : Mắc cuộn dây dẫn có điện
trở thuần r, hệ số tự cảm L nối tiếp với điện trở R
vào bảng lắp ráp mạch điện theo sơ đồ hình 5.
Điện áp xoay chiều ~12V đợc lấy từ hai lỗ ra xoay
chiều ~12V trên mặt bộ nguồn để cung cấp cho
mạch điện. Vẫn dùng hai đồng hồ đa năng hiện
số DT9202 làm vônkế và ampekế xoay chiều .
b. Chú ý : Giữ nguyên vị trí thang đo của

Sau đó, bấm núm "ON/OFF" tắt điện cho
ômkế
Ghi vào bảng 3 : giá trị giới hạn, độ nhạy, cấp
chính xác và số n đợc qui định đối với thang đo đã
chọn trên vônkế V, ampekế A và ômkế .
V. Tính toán kết quả đo
1. Dựa vào các cặp giá trị của I, U tơng ứng, và
các giá trị R
p
và t
p
thu đợc trong bảng 1, hãy :
vẽ đặc tuyến vôn-ampe I = f(U) của bóng
đèn dây tóc.
Xác định nhiệt độ T của dây tóc đèn Đ nóng
sáng khi giữa hai cực của đèn có hiệu điện
thế
V10U =
dựa theo các công thức (3),
(7) và (8).
5
2. Dựa vào các giá trị I , U , U
R
, U
C
đo đợc trong
bảng 2 để xác định :
tổng trở
I
U

1% là tần số lới điện quốc gia.
3. Dựa vào các giá trị đo đợc của U, I và R đo đ-
ợc trong mạch RL để xác định :
tổng trở Z = U/I
cảm kháng

22
)( rRZZ
L
+=

hệ số tự cảm

f
Z
L
L

2
=

với f = 50Hz

1% là tần số lới điện quốc gia.
VI. Câu hỏi kiểm tra
1. Phát biểu và viết biểu thức của định luật Ôm
đối với dòng điện không đổi.
Tại sao đặc tuyến vôn-ampe I = f (U) của bóng
đèn dây tóc không phải là đờng thẳng ?
2. Nêu rõ quan hệ về tần số, pha và biên độ

U
U
C
C
= + + +

L
L
U U Z U I R R
I Z R
f
f
=
+ +

+ +
. . . .
.( )
2 2 2


trong đó
I
U
Z =

Phụ lục : Bảng thông số kỹ thuật đồng hồ vạn năng DT-9202

Điện trở
200
0,8%
1
C
Điện dung2nF
2,5%
32K20nF20K200nF2M2àF20M1%220àF200M5%10
Báo cáo thí nghiệm
sử dụng dụng cụ đo điện
khảo sát mạch điên một chiều, xoay chiều

Trờng Xác nhận của thày giáo
Lớp Tổ
Họ tên
I. Mục đích thí nghiệm



II. Kết quả thí nghiệm
1. Bảng 1 : Đo đặc trng Von Ampe của dây tóc bóng đèn
Von kế V :
Um = =
U = n =

Ampe kế A :
Im = =

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2. Bảng 2 : Khảo sát Mạch R-C
Von kế V :
Um = = U = n =
Ampe kế A :
Im = = I = n =
I
(mA)
U

Cờng độ dòng
một chiều2mA
0,8%
1
ACA
Cờng độ dòng
xoay chiều2mA
1%
3 20mA20mA200mA1,2%1200mA1,8%3 20A2%520A3%7

Điện trở
200
0,8%
1
C
Điện dung2nF
2,5%
32K20nF20K200nF2M2àF20M1%220àF200M5%10
3. Bảng 3 : Khảo sát Mạch R-L
Ôm kế
Rm = = R = n = R
P
=
I
(mA)
U
(V)
U
R
(V)