Sử dụng đồng hồ đo điện vạn năng trong thực hành vật lí phổ thông

Nội dung tài liệu: Sử dụng đồng hồ đo điện vạn năng trong thực hành vật lí phổ thông

1. SỞ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TỈNH BẮC GIANG TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG HÀ VĂN OÁNH SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ ĐO ĐIỆN VẠN NĂNG TRONG THỰC HÀNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG Tổ: Vật lí – KTCN Năm học: 2022 – 2023 Mã số: Bắc Giang, tháng 3 năm 2023 Trang 1
2. MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....1 NỘI DUNG ....1 I. Đồng hồ vạn năng kim chỉ thị ... ... ... . 1 1. Cấu tạo chung...... .. . ..... . 1 2. Cách đọc giá trị trên cung chia độ . ..... ......3 3. Một số chú ý khi sử dụng . ..... ...................4 4. Cách sử dụng đồng hồ vạn năng kim chỉ thị . .......5 II. Đồng hồ vạn năng kiểu hiển thị số.. ... ... 10 1. Cấu tạo đồng hồ vạn năng hiển thị số Victor VC890C+. ....... .10 2. Cách sử dụng đồng hồ vạn năng hiển thị số Victor VC890C+. . .10 KẾT LUẬN ... 13 Trang 2
3. MỞ ĐẦU Trong các bài thực hành vật lí THPT về phần dòng điện việc sử dụng được thành thạo các dụng cụ đo để đo được các đại lượng cơ bản của dòng điện và hiệu điện thế là một yêu cầu tiên quyết. Hiện nay các thiết bị đo vạn năng được trang bị cho các trường khá đa dạng. Tuy nhiên các đồng hồ đo điện vạn năng phổ biến là đồng hồ đo điện vạn năng kim chỉ thị và đồng hồ đo điện vạn năng kiểu hiển thị số là phổ biến nhất. Trước yêu cầu của việc sử dụng thành thạo đồng hồ đo điện vạn năng trong các bài thực hành về dòng điện tôi chọn “Sử dụng đồng hồ đo điện vạn năng trong thực hành vật lí THPT” làm đề tài nghiên cứu của mình. NỘI DUNG I. Đồng hồ vạn năng kim chỉ thị 1. Cấu tạo a. Cấu tạo chung Hình 1. Cấu tạo đồng hồ vạn năng kim Kyoritsu KEW 1109S 1 – Kim chỉ thị 7 – Mặt chỉ thị 2 – Vít điều chỉnh điểm 0 tĩnh 8 – Mặt kính 3 – Đầu đo điện áp thuần xoay chiều 9 – Vỏ sau 4 – Đầu đo dương (+), hoặc p (Bán dẫn dương) 10 – Nút điều chỉnh 0Ω (0Ω ADJ) 5 – Đầu đo chung (Com), hoặc n (Bán dẫn âm) 11 – Chuyển mạch chọn thang đo 6 – Vỏ trước 12 – Đầu đo dòng điện xoay chiều 15A Trang 3
4. b. Một số kí hiệu sử dụng trên đồng hồ - Nội trở của đồng hồ: DC 20KΩ/V AC 9KΩ/V - Kí hiệu đo cả dòng xoay chiều và một chiều. - Phương đặt đồng hồ: +)┌┐ hoặc →: Phương đặt nằm ngang. +) ┴ hoặc ↑: Phương đặt thẳng đứng. +) Ð : Phương đặt xiên góc (thường là 450). - Điện áp thử cách điện: 5 KV. - Bảo vệ bằng cầu chì và điốt. DC.V (Direct Current Voltage): thang đo điện áp một chiều. AC.V (Alternating Current Voltage): Thang đo điện áp xoay chiều. DC.A (Direct Current Ampe): Thang đo dòng điện một chiều. AC.A (Alternating Current Ampe): Thang đo dòng điện xoay chiều. Ω: Thang đo điện trở. 0Ω ADJ (0Ω Adjust): Chỉnh không ôm (chỉnh điểm không động) . COM (Common): Đầu chung, cắm que đo màu đen. + : Đầu đo dương OUTPUT cắm que đo màu đỏ trong trường hợp đo điện áp thuần xoay chiều AC15A cắm que đo màu đỏ trong trường hợp đo dòng xoay chiều lớn cỡ A c. Cung chia độ Hình 2: Các cung chia độ trên mặt đồng hồ Kyoritsu KEW 1109S A là cung chia thang đo điện trở Ω : Dùng để đọc giá trị khi sử dụng thang đo điện trở. Cung chia độ thang đo Ω có giá trị lớn nhất bên trái và nhỏ nhất bên phải (ngược lại với tất cả các cung còn lại). B là mặt gương: Dùng để giảm thiểu sai số khi đọc kết quả, khi đọc kết quả hướng nhìn phải vuông góc với mặt gương – tức là kim chỉ thị phải che khuất bóng của nó trong gương. C là cung chia độ thang đo điện áp: Dùng để đọc giá trị khi đo điện áp một chiều và thang đo điện áp xoay chiều 50V trở lên. Cung này có 3 vạch chia độ là: 250V; 50V; 10V. Trang 4
5. D là cung chia độ điện áp xoay chiều dưới 10V: Trong trường hợp đo điện áp xoay chiều thấp không đọc giá trị trong cung C. E là cung chia độ dòng điện xoay chiều tới 15A. F là cung chia độ đo hệ số khuếch đại dòng 1 chiều của transistor - hFE. G, H là cung chia độ kiểm tra dòng điện và điện áp của tải đầu cuối. I là cung chia độ thang đo kiểm tra dB: Dùng để đo đầu ra tín hiệu tần số thấp hoặc âm tần đối với mạch xoay chiều. Thang đo này sử dụng để độ khuếch đại và độ suy giảm bởi tỷ số giữa đầu vào và đầu ra mạch khuếch đại và truyền đạt tín hiệu theo đơn vị đề xi ben. d. Các đại lượng đo được trên đồng hồ vạn năng Hình 3. Các đại lượng đo [1] DC.V: đo điện áp một chiều có 7 thang đo, từ 0,1V đến 1000V [2] DC.mA: Đo dòng điện 1 chiều, có 4 thang đo, từ 50mA đến 250mA [3] AC.V: Đo điện áp xoay chiều, có 4 thang đo, từ 10V đến 1000V [4] AC 15A: Đo dòng điện xoay chiều đến 15A [5] Ω: Đo điện trở, có 4 thang đo, từ X1Ω đến X 10kΩ 2. Cách đọc giá trị trên các cung chia độ Đồng hồ vạn năng có rất nhiều thang đo, mà mặt hiển thị có kích thước giới hạn, không thể ghi tất cả các cung chia độ cho mỗi thang. Chính vì vậy, khi đo chúng ta phải đọc giá trị của các cung chia độ cơ bản sau đó nhân (hoặc cộng) với hệ số mở rộng thang đo theo bảng sau. Đại lượng đo Thang đo Cung chia độ Hệ số mở rộng 0,1V C10 X 0,01 (chia 100) 0,5V C50 X 0,01 (chia 100) 2,5V C250 X 0,01 (chia 100) DC.V 10V C10 X 1 (Điện áp 1 chiều) 50V C50 X 1 250V C250 X 1 1000V C10 X 100 AC.V 10V D10 X 1 Trang 5
6. (Điện áp xoay chiều) 50V C50 X 1 250V C250 X 1 1000V C10 X 100 50mA C50 X 1 2,5mA C250 X 0,01 (chia 100) DC.A 25mA C250 X 0,1 (chia 10) 250mA C250 X 1 AC.A 15A E15 X 1 Ω X 1Ω A0 - 2k X 1 (Điện trở) X 10Ω A0 - 2k X 10 X 1kΩ A0 - 2k X 1000 X 10kΩ A0 - 2k X 10.000 Bảng 1. Đọc giá trị trên cung chia độ với mỗi thang đo 3. Một số chú ý chung khi sử dụng - Đối với đồng hồ kim chỉ thị đặt đồng hồ đúng phương qui định (thẳng đứng, nằm ngang hay xiên góc được kí hiệu trên mặt đồng hồ), nếu đặt sai sẽ gây sai số. - Cắm que đo đúng vị trí. - Trước khi đo đạc cần xác định đại lượng cần đo để chọn chức năng thang đo phù hợp. - Xác định khảng giá trị của đại lượng đo để lựa chọn thang đo phù hợp. Khi chưa biết giá trị của đại lượng cần đo phải để đồng hồ ở thang cao nhất. - Khi chuyển thang đo phải ngắt que đo ra khỏi điểm đang đo. - Khi không sử dụng đồng hồ, đặt chuyển mạch về vị trí OFF hoặc thang đo điện áp xoay chiều lớn nhất - Khi đặt nhầm thang đo tùy mức độ có thể làm hỏng đồng hồ hoặc kết quả phép đo không chính xác. Đại lượng DC.V AC.V DC.A AC.A Ω Điện áp DC OK sai KQ hỏng hỏng hỏng Điện áp AC không đo OK hỏng hỏng hỏng Dòng điện DC sai KQ sai KQ OK hỏng hỏng Dòng điện AC không đo sai KQ không đo OK hỏng Điện trở không đo hông đo không đo không đo OK Bảng 2: Hư hỏng đồng hồ vạn năng thường gặp Trang 6
7. 4. Cách sử dụng đồng hồ vạn năng kim chỉ thị 4.1. Đo điện áp 4.1.1. Đo điện áp một chiều V.DC a. Chú ý - Khi điện áp cao hơn 250V, cần tắt nguồn điện, nối dây đồng hồ vào điểm cần đo, sau đó mới bật nguồn. Không chạm vào dây đo đồng hồ, ghi lại kết quả đo, tắt nguồn rồi mới tháo dây đo đồng hồ ra khỏi điểm cần đo. - Không để chuyển mạch ở vị trí thang đo mA hay Ω, nếu không đồng hồ sẽ hỏng. - Không cắm que đo sang đầu đo dòng điện 15A xoay chiều. - Để đồng hồ ở thang đo một chiều mà đo điện áp xoay chiều, kim chỉ thị sẽ không lên, tuy nhiên dòng qua đồng hồ lớn có thể làm hỏng đồng hồ. b. Cách thực hiện Hình 4. Đo điện áp một chiều - Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào đầu (+) - Đặt chuyển mạch ở thang đo DC.V lớn hơn nhưng gần nhất với giá trị cần đo để kết quả đo là chính xác nhất. Ví dụ: Đo điện áp 220V thì có 2 thang lớn hơn là 250V và 1000V, nhưng thang 250V sẽ cho kết quả chính xác hơn. - Đặt 2 que đo vào 2 điểm cần đo. Que đen vào điểm có điện thế thấp, que đỏ vào điểm có điện thế cao. - Tính kết quả đo được V = A x (B/C) Với V là giá trị điện áp thực A – Là số chỉ của kim đọc được trên cung chia độ B – Là thang đo đang sử dụng C – Là giá trị max của cung chia độ Tỷ lệ B/C là hệ số mở rộng (Tham khảo bảng 1.1) Trang 7
8. 4.1.2. Đo điện áp xoay chiều V.AC a. Chú ý - Khi đo điện áp cao hơn 250V, cần tắt nguồn điện, nối dây đồng hồ vào điểm cần đo, sau đó mới bật nguồn. Không chạm vào dây đo đồng hồ, ghi lại kết quả đo, tắt nguồn rồi mới tháo dây đo đồng hồ ra khỏi điểm cần đo. - Không để chuyển mạch ở vị trí thang đo mA hay Ω, nếu không đồng hồ sẽ hỏng. - Không cắm que đo sang đầu đo dòng điện 15A xoay chiều. - Đặt chuyển mạch đồng hồ ở vị trí đo điện áp xoay chiều mà đo điện áp 1 chiều, kim đồng hồ vẫn lên nhưng kết quả là không chính xác. - Đối với thang đo xoay chiều 10V cần đọc ở cung chia độ riêng của nó thì kết quả mới chính xác (cung D10) b. Cách thực hiện Hình 5. Đo điện áp xoay chiều - Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào đầu (+) - Đặt chuyển mạch ở thang đo AC.V lớn hơn nhưng gần nhất với giá trị cần đo để kết quả đo là chính xác nhất. - Đặt 2 que đo vào 2 điểm cần đo. Không cần quan tâm đến cực tính của đồng hồ - Tính kết quả đo được giống trường hợp đo điện áp một chiều. Với V là giá trị điện áp thực A – Là số chỉ của kim đọc được trên cung chia độ B – Là thang đo đang sử dụng C – Là giá trị MAX của cung chia độ Tỷ lệ B/C là hệ số mở rộng (Tham khảo bảng 1) Trang 8
9. 4.2. Đo dòng điện 4.2.1. Đo dòng điện một chiều A.DC a. Chú ý: - Phạm vi đo được của đồng hồ lớn nhất là 250mA. - Các đầu đo của đồng hồ phải được kết nối chắc chắn với mạch điện cần đo. Nếu kết nối chập chờn có thể phát sinh những xung điện gây nguy hiểm cho mạch hoặc đồng hồ đo. - Không bao giờ thực hiện đo điện áp với các thang đo dòng điện. Các cầu chì có thể bị nổ hoặc hỏng đồng hồ. - Đặc biệt là khi có điện áp cao hơn 250V được đặt vào thang đo dòng điện, cầu chì có thể không bảo vệ được mạch điện bên trong, nhiều linh kiện sẽ bị hỏng. b. Cách thực hiện: Hình 6. Đo cường độ dòng điện một chiều - Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào đầu (+) - Đặt chuyển mạch của đồng hồ ở thang DC.A - 250mA. - Tắt nguồn điện của các mạch thí nghiệm. - Kết nối que đo màu đỏ của đồng hồ về phía cực dương (+) và que đo màu đen về phía cực âm (-) theo chiều dòng điện trong mạch thí nghiệm. Mắc đồng hồ nối tiếp với mạch thí ghiệm - Bật điện cho mạch thí nghiệm. - Khi kết quả đọc được nhỏ hơn 25mA, đặt chuyển mạch sang vị trí DC.A – 25mA để được kết quả chính xác hơn. Tương tự, khi kết quả nhỏ hơn 2,5mA thì đặt chuyển mạch sang vị trí DC.A – 2,5mA. Tức là bắt đầu từ thang lớn nhất, sau đó giảm dần thang đo đến khi chọn được thang lớn hơn nhưng gần nhất với giá trị dòng điện cần đo. - Đọc và tính giá trị: Đọc trên cung chia độ C, tính giá trị giống trường hợp đo điện áp 1 chiều. Tức là giá trị thực bằng số chỉ của kim trên cung chia độ nhân với thang đo và chia cho giá trị max trên cung chia độ đó (xem phần tính giá trị đo điện áp 1 chiều). Trang 9
10. 4.2.2. Đo dòng điện xoay chiều A.AC a. Chú ý: - Phạm vi đo được dòng điện xoay chiều lên đến 15A. - Thang đo này không có cầu chì bảo vệ nên nếu nhầm lẫn sẽ gây hư hỏng nghiêm trọng. - Không dùng thang đo dòng điện xoay chiều để đo điện áp. b. Cách thực hiện: Hình 7. Đo cường độ dòng điện xoay chiều - Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào đầu AC – 15A - Đặt chuyển mạch của đồng hồ ở thang AC – 15A. - Tắt nguồn điện của các mạch thí nghiệm. - Kết nối 2 que đo của đồng hồ về phía 2 điểm cần đo dòng điện của mạch thí nghiệm. - Bật điện cho mạch thí nghiệm. - Đọc và tính giá trị: Đọc trên cung chia độ E15, tính giá trị giống trường hợp đo điện áp 1 chiều. Tức là giá trị thực bằng số chỉ của kim trên cung chia độ nhân với thang đo và chia cho giá trị max trên cung chia độ đó (xem phần tính giá trị đo điện áp 1 chiều). 4.3. Đo điện trở a. Chú ý - Không bao giờ được đo điện trở trong mạch đang được cấp điện.Trước khi đo điện trở trong mạch hãy tắt nguồn trước. - Không để đồng hồ ở thang đo điện trở mà đo điện áp và dòng điện - đồng hồ sẽ hỏng ngay lập tức (Bảng 2). - Khi đo điện trở nhỏ (cỡ <10Ω) cần để cho que đo và chân điện trở tiếp xúc tốt nếu không kết quả không chính xác. - Khi đo điện trở lớn (cỡ > 10kΩ), tay không được tiếp xúc đồng thời vào cả 2 que đo, vì nếu tiếp xúc như vậy điện trở của người sẽ mắc song song với điện trở cần đo làm giảm kết quả đo. Trang 10
11. b. Cách thực hiện: Hình 8. Đo điện trở - Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào đầu (+) - Đặt 2 que đo vào 2 đầu điện trở. Chọn thang đo sao cho khi đo điện trở cần xác định, độ lệch của kim ở khoảng ½ thang đo. - Giữ nguyên thang đo này, bỏ điện trở, chập que đo vặn núm chỉnh 0ΩADJ để kim chỉ ở điểm 0 động. - Đo điện trở lại một lần nữa, kết quả lần này là chính xác. - Tính kết quả đo được R = A x B R - giá trị thực của điện trở. A - là số chỉ của kim trên cung chia độ. B - là thang đo. Trang 11
12. II. Đồng hồ vạn năng hiển thị số 1. Cấu tạo đồng hồ vạn năng hiển thị số VICTOR VC890C+ a. Các kí hiệu trên đồng hồ vạn năng hiển thị số. V~: Thang đo điện áp xoay chiều. V- : Thang đo điện áp một chiều. A~: Thang đo dòng điện xoay chiều. A- : Thang đo dòng điện một chiều. Ω: Thang đo điện trở. b. Cấu tạo bên ngoài Hình 9. Cấu tạo mặt đồng hồ vạn năng hiển thị số VICTOR VC890C+ c. Các thang đo Hình 10. Thang đo của đồng hồ vạn năng hiển thị số VICTOR VC890C+ d. Đồng hồ có các đầu cắm que đo COM (Common): chốt chung, cắm que đo màu đen V/Ω : Đầu đo dương màu đỏ, được sử dụng để đo điện trở và điện áp (một chiều và xoay chiều) 20A: Đầu cắm que đo màu đỏ trong trường hợp đo dòng điện lớn cỡ A. mA: Đầu cắm que đo màu đỏ trong trường hợp đo dòng điện nhỏ cỡ mA, µA. Trang 12
13. 2. Cách sử dụng đồng hồ vạn năng hiển thị số VICTOR VC890C+ 2.1. Đo dòng điện a. Chú ý - Để đồng hồ ở thang đo A~ để đo dòng điện xoay chiều và thang A- để đo dòng điện một chiều. - Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng 20A nếu đo dòng có cường độ lớn cỡ A và cổng mA nếu đo dòng có cường độ nhỏ cỡ mA . - Quy tắc đo tương tự quy tắc đo của đồng hồ vạn năng kim chỉ thị. Kết quả đo đọc trực tiếp trên màn hình LCD. b. Cách thực hiện - Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào cổng 20A nếu đo dòng có cường độ lớn cỡ A và cổng mA nếu đo dòng có cường độ nhỏ cỡ mA . - Đặt chuyển mạch của đồng hồ ở thang DC.A - 250mA. - Tắt nguồn điện của các mạch thí nghiệm. - Kết nối que đo màu đỏ của đồng hồ về phía cực dương (+) và que đo màu đen về phía cực âm (-) theo chiều dòng điện trong mạch thí nghiệm. Mắc đồng hồ nối tiếp với mạch thí nghiệm - Cấp điện cho mạch thí nghiệm. - Khi kết quả đọc được nhỏ hơn 25mA, đặt chuyển mạch sang vị trí DC.A – 25mA để được kết quả chính xác hơn. - Tương tự, khi kết quả nhỏ hơn 2,5mA thì đặt chuyển mạch sang vị trí DC.A – 2,5mA. Tức là bắt đầu từ thang lớn nhất, sau đó giảm dần thang đo đến khi chọn được thang lớn hơn nhưng gần nhất với giá trị dòng điện cần đo. - Đọc kết quả trên màn hình LCD. 2.2. Đo điện áp 2.2.1. Đo điện áp một chiều a. Chú ý: - Để đồng hồ ở thang V- để đo điện áp một chiều. - Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω. - Quy tắc đo tương tự qui tắc đo của đồng hồ vạn năng kim chỉ thị. Kết quả đo đọc trực tiếp trên màn hình LCD. b. Cách thực hiện: - Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω. - Đặt chuyển mạch ở thang đo DC.V lớn hơn nhưng gần nhất với giá trị cần đo để kết quả đo là chính xác nhất. Ví dụ: đo điện áp 220V thì có 2 thang lớn hơn là 250V và 1000V, nhưng thang 250V sẽ cho kết quả chính xác hơn. - Đặt 2 que đo vào 2 điểm cần đo. Que đen vào điểm có điện thế thấp, que đỏ vào điểm có điện thế cao. - Đọc kết quả trên màn hình. Trang 13
14. 2.2.2. Đo điện áp xoay chiều a. Chú ý: - Để đồng hồ ở thang đo V~ để đo điện áp xoay chiều. - Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω. - Quy tắc đo tương tự qui tắc đo của đồng hồ vạn năng kim chỉ thị. Kết quả đo đọc trực tiếp trên màn hình LCD. b. Cách thực hiện: - Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω. - Đặt chuyển mạch ở thang đo AC.V lớn hơn nhưng gần nhất với giá trị cần đo để kết quả đo là chính xác nhất. - Đặt 2 que đo vào 2 điểm cần đo. Không cần quan tâm đến cực tính của đồng hồ - Đọc kết quả trên màn hình. 2.3. Đo điện trở a. Chú ý: - Không bao giờ được đo điện trở trong mạch đang được cấp điện. Trước khi đo điện trở trong mạch hãy tắt nguồn trước. - Không để đồng hồ ở thang đo điện trở mà đo điện áp và dòng điện - đồng hồ sẽ hỏng ngay lập tức (Bảng 2). - Khi đo điện trở nhỏ (cỡ <10Ω) cần để cho que đo và chân điện trở tiếp xúc tốt nếu không kết quả không chính xác. - Khi đo điện trở lớn (cỡ > 10kΩ), tay không được tiếp xúc đồng thời vào cả 2 que đo, vì nếu tiếp xúc như vậy điện trở của người sẽ mắc song song với điện trở cần đo làm giảm kết quả đo. b. Cách thực hiện - Để đồng hồ ở thang đo điện trở Ω - Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω. - Đặt 2 que đo vào 2 đầu điện trở. - Đọc kết quả trên màn hiển thị. Trang 14
15. KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu, mặc dù còn hạn chế nhưng đề tài đã đạt được một số kết quả nhất định, cụ thể như sau: - Trình bày được cấu tạo, các thang đo của đồng hồ vạn năng kiểu kim chỉ thị và đồng hồ vạn năng kiểu hiện số. - Trình bày được cách sử dụng đồng hồ vạn năng kiểu kim chỉ thị và đồng hồ vạn năng kiểu hiện số để đo các đại lượng cơ bản của dòng điện là cường độ dòng điện và hiệu điện thế (một chiều - DC, xoay chiều - AC). Trang 15
16. ĐIỂM VÀ NHẬN XÉT ĐỀ TÀI CỦA TỔ CHUYÊN MÔN Điểm:................................................................................... Nhận xét của TTCM, TPCM: ... ... ... ... ... ... T/M TỔ CHUYÊN MÔN T/M HỘI ĐỒNG NCKH (Ký, họ và tên) (Ý kiến và xác nhận) Trang 16