Khảo sát sự phụ thuộc theo thời gian của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và công suất tiêu thụ trên tụ khi tụ nạp và phóng điện

Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song được ngăn cách bởi lớp điện môi. Bài viết xây dựng một bài thí nghiệm khảo sát quá trình phóng, nạp của tụ điện khi tụ được nạp điện và phóng điện qua điện trở.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát sự phụ thuộc theo thời gian của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và công suất tiêu thụ trên tụ khi tụ nạp và phóng điện Journal of educational equipment: Applied research, Volume 2, Issue 305 (January 2024) ISSN 1859 - 0810 Khảo sát sự phụ thuộc theo thời gian của hiệu điện thế, cường độ dòng điện và công suất tiêu thụ trên tụ khi tụ nạp và phóng điện Hoàng Thị Lan Hương* *ThS. Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Received: 21/12/2023; Accepted: 29/12/2023; Published: 9/01/2024 Abstract: The capacitor is a device used to store energy in the form of electrical charge which can be later utilised to supply charge or energy once the power source is disconnected from it. Charging and ditscharging of capacitors holds importance because it is the ability to control as well as predict the rate at which a capacitor charges and discharges that makes capacitors useful in electronic timing circuits. This article aims to build an experiment to investigate the discharge and charging process of a capacitor when the capacitor is charged and discharged through a resistor. Keywords: Capacitor, resistor, discharge, charge.1. Đặt vấn đề Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động cấu tạobởi hai bản cực đặt song song được ngăn cách bởilớp điện môi. Tụ điện có tính chất cách điện 1 chiềunhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyênlý phóng nạp. Chúng được sử dụng trong các mạchđiện tử: mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tínhiệu xoay chiều, mạch tạo dao động .vv… Nguyên lýphóng, nạp của tụ điện là tính chất đặc trưng và cũnglà nguyên lý cơ bản trong hoạt động của tụ điện. Bài Hình 2.1. Sơ đồ Hình 2.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộcbáo xây dựng một bài thí nghiệm khảo sát quá trình nguyên lý của theo thời gian của uR và uCphóng, nạp của tụ điện khi tụ được nạp điện và phóng mạch nạpđiện qua điện trở.2. Nội dung nghiên cứu (1)2.1. Mục đích- yêu cầu: Khảo sát quá trình phóng, Lấy đạo hàm hai vế phương trình (1) theo thờinạp của tụ điện, cụ thể khảo sát và vẽ đồ thị biến đổi gian và thay :theo thời gian của hiệu điện thế trên hai đầu tụ điệnvà điện trở, cường độ dòng điện trong mạch và công (2)suất tiêu thụ trên tụ điện và điện trở khi tụ được nạpđiện và phóng điện qua điện điện trở. Từ đồ thị xác Lấy tích phân hai vế phương trình (2)định được hằng số thời gian τ. (3)2.2. Cơ sở lý thuyết2.2.1. Qúa trình nạp: Mắc nối tiếp điện trở R với tụ Hiệu điện thế trên hai đầu điện trở là:điện C, rồi nối với nguồn điện một chiều như hình2.1. (4) Tại thời điểm t = 0, bắt đầu đóng khoá K. Tụ được Hiệu điện thế trên hai bản tụ là:nạp điện qua điện trở R. Dòng điện ban đầu trong U0 (5)mạch là I 0 = ; (U0 là điện áp nguồn) và giảm dần Rtheo thời gian, hiệu điện thế trên hai đầu điện trở Công suất tiêu thụ trên trở:giảm dần, đồng thời hiệu điện thế trên hai đầu tụ tăng (6)dần đến giá trị U0. Áp dụng định luật Ôm ta có: 95 Journal homepage: www.tapchithietbigiaoduc.vn Journal of educational equipment: Applied research, Volume 2, Issue 305 (January 2024) ISSN 1859 - 0810 Tại thời điểm ban đầu t = 0, công suất đạt giá trị 4. Nguồn một chiều.cực đại, khi t tăng lên công suất giảm theo hàm e mũ. 5. Các tụ điện,các điện trở Công suất tiêu thụ trên tụ: 6. Một khoá hai trạng thái. 2.4. Trình tự thí nghiệm (7) 2.4.1. Mạch nạp a. Lắp mạch điện như hình 2.5. Tại thời điểm ban đầu công suất bằng 0, sau đókhi t tăng công suất biển đổi theo hàm e mũ, cụ thểthời gian ngắn ban đầu khi t tăng công suất tăng theohàm e mũ, sau đó giảm dần theo hàm e mũ.2.2.2. Quá trình phóng Xét một mạch điện gồm R mắc song song với tụC vào một nguồn U như hình 2.3. Do tụ mắc song song với điện trở nên: (8) Lấy đạo hàm hai vế phương trình (8) theo thời Hình 2.5. Sơ đồ thí nghiệm mạch nạpgian và thay , dấu trừ là do điện tích trên hai b. Khởi động chương trình Cassy Lab: Trong mànbản tụ giảm dần theo thời gian. hình Desktop của Windows, chọn Start\ Program\ CASSY Lab\ CASSY Lab. Hoặc có thể nháy đúp (9) chuột vào biểu tượng của Cassy Lab trên màn hình. Lấy tích phân hai vế phương trình (9) Trong cửa sổ CASSY Lab, chọn Activate (khởi động cho Sensor Cassy và Power Cassy). (10) Nhấn F5 để lựa chọn các thiết bị: cửa sổ Settings ...