Bộ lắp mạch điện xoay chiều

Bộ lắp mạch ảo cho chuyên đề Dòng điện xoay chiều, Vật lí 12 (Chương trình GDPT 2018). Học sinh kéo linh kiện từ hộp ra bảng, nối các đầu dây tự do thành mạch bất kì — nối tiếp, song song, nhiều nguồn — thay vì chỉ xem một sơ đồ in sẵn. Mạch được giải theo thời gian thực bằng phương pháp nút, nên mọi cách mắc đều cho số đo đúng. Màn Giới thiệu có nguồn xoay chiều chỉnh được biên độ và tần số, pin, điện trở, bóng đèn, công tắc: electron chạy qua lại đổi chiều theo nguồn, bóng đèn nhấp nháy theo công suất tức thời. Vôn kế, ampe kế và hai đồ thị theo thời gian có que đo kéo vào bất kì đâu trong mạch. Màn Phòng thí nghiệm thêm tụ điện, cuộn cảm, cầu chì, điện trở trong, điện trở dây và đồng hồ bấm giờ: đặt hai đồ thị lên cùng một tụ điện để thấy i sớm pha 90° so với u, lên cuộn cảm để thấy i trễ pha; dùng pin và công tắc để đo thời gian tụ nạp tới 63 % (τ = RC). Khi chọn một linh kiện, bảng số đo đặt kết quả mô phỏng cạnh lời giải phức: tổng trở Z = √(R² + (Z_L − Z_C)²), biên độ I₀ = U₀/Z và độ lệch pha. Ví dụ với mạch mẫu R–L–C nối tiếp (R = 10 Ω, L = 5 H, C = 0,05 F, U₀ = 10 V): tần số cộng hưởng f₀ = 1/(2π√(LC)) ≈ 0,32 Hz, khi đó dòng điện cực đại đạt 1 A và cùng pha với điện áp; ở 0,5 Hz biên độ còn khoảng 0,73 A và i trễ pha khoảng 43°. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao bóng đèn mắc với nguồn xoay chiều tần số thấp lại nhấp nháy hai lần trong mỗi chu kì? – Trên hai đồ thị đặt cùng một tụ điện, đỉnh của i xuất hiện trước hay sau đỉnh của u? Với cuộn cảm thì sao? – Cộng biên độ điện áp trên R, L, C trong mạch nối tiếp có bằng biên độ điện áp nguồn không? Vì sao?