Kênh lệch đứng Y trong Oxillo

Cơ cấu đo điện động hoạt động dựa trên tương tác giữa từ trường của hai cuộn dây. Khi đo dòng một chiều, góc quay α tỉ lệ với tích của dòng điện qua hai cuộn dây (I1 và I2) và một hằng số K đặc trưng cho cơ cấu. Vì vậy, biểu thức đúng là α = KI1I2.

Phương án A sai vì có thêm cosφ, yếu tố này xuất hiện khi đo dòng xoay chiều do sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp.

Phương án C sai vì chỉ xét một dòng điện I2, trong khi góc quay phụ thuộc vào cả hai dòng điện.

Phương án D sai vì cơ cấu đo điện động sẽ có góc quay khác 0 khi có dòng điện chạy qua.

Khi khóa K ở vị trí 1, điện trở Rsh1 được mắc song song với cơ cấu đo. Ta có công thức tính điện trở shunt:

Rsh1 = Rcc * Iđm / (Imax - Iđm)

Trong đó:

* Rcc = 1kΩ = 1000Ω
* Iđm = 5µA = 5 * 10^-6 A
* Imax là giá trị dòng đo tối đa cần tìm

Ở thang đo thứ nhất, ta có Rsh1 = Rcc. Thay vào công thức trên, ta được:

Rcc = Rcc * Iđm / (Imax - Iđm)

1 = Iđm / (Imax - Iđm)

Imax - Iđm = Iđm

Imax = 2 * Iđm = 2 * 5 * 10^-6 A = 10 * 10^-6 A = 10µA

Tuy nhiên, các đáp án đều lớn hơn nhiều so với kết quả tính toán này. Xem xét lại mạch, khi K ở vị trí 1, mạch chỉ có Rcc và cơ cấu đo. Khi đó, dòng điện tối đa đo được chính là dòng điện giới hạn bởi điện trở Rcc. Ta có:

Imax = U / Rcc

Vì không có thông tin về điện áp U, ta không thể tính trực tiếp Imax theo công thức này.

Nhưng đề bài có vẻ đã bị thiếu thông tin (điện áp nguồn hoặc giá trị của Rsh1 khi K ở vị trí 1). Nếu giả sử rằng khi K ở vị trí 1, điện trở Rsh1 được chọn sao cho dòng điện qua cơ cấu đo là Iđm khi dòng điện tổng là Imax, và Rsh1 = Rcc (như một cách hiểu khác của câu hỏi khi không cho giá trị Rsh1), ta có:

Imax = Iđm + (Iđm * Rcc) / Rsh1 = Iđm + Iđm = 2 * Iđm = 10µA. Tuy nhiên các đáp án không có giá trị nào gần với 10µA

Với các đáp án được đưa ra, có vẻ như đề bài đang hướng đến một cách tính khác, hoặc có một thông tin bị thiếu. Ta xét trường hợp, khóa K ở vị trí 1, thì điện trở tương đương của mạch là Rcc // Rsh1, nếu Rsh1 rất nhỏ so với Rcc, thì điện trở tương đương sẽ xấp xỉ Rsh1, và dòng điện đo được sẽ lớn hơn rất nhiều so với Iđm. Ta xét đáp án gần nhất với dòng điện định mức của cơ cấu đo (5µA) nhất là đáp án B. 0,505mA. Giả sử Imax = 0.505mA = 505µA. Khi đó,

Rsh1 = Rcc * Iđm / (Imax - Iđm) = 1000 * 5 / (505 - 5) = 1000 * 5 / 500 = 10Ω. Giá trị này có vẻ hợp lý.

Tuy nhiên, do thiếu thông tin và sự không rõ ràng trong đề bài, đáp án chính xác nhất có thể là B nếu chúng ta giả sử rằng có sự liên hệ giữa Imax và Iđm theo tính toán trên.

Để phép đo dòng điện chính xác, điện trở nội của ampe kế (dụng cụ đo) phải nhỏ hơn nhiều so với điện trở của mạch (phụ tải). Điều này đảm bảo rằng ampe kế không làm thay đổi đáng kể dòng điện trong mạch khi nó được mắc nối tiếp vào mạch để đo. Nếu điện trở của ampe kế lớn, nó sẽ làm giảm đáng kể dòng điện thực tế, dẫn đến kết quả đo không chính xác.

Phương án A đúng vì nó phản ánh yêu cầu điện trở nội của ampe kế phải nhỏ hơn nhiều so với điện trở của phụ tải.

Phương án B sai vì nếu điện trở của ampe kế bằng điện trở của phụ tải, nó sẽ làm giảm đáng kể dòng điện.

Phương án C sai vì nếu điện trở của ampe kế lớn hơn nhiều so với điện trở của phụ tải, nó sẽ gần như chặn hoàn toàn dòng điện, dẫn đến kết quả đo sai lệch nghiêm trọng.

Phương án D sai vì hoàn toàn có thể so sánh được điện trở nội của ampe kế so với điện trở của phụ tải.

Để giải quyết bài toán này, ta cần xác định mối quan hệ giữa điện áp tối đa hiệu dụng ở mỗi thang đo (C, B, A) và các điện trở R1, R2, R3. Điện áp rơi trên điện trở Rcc là không đổi và bằng Icc * Rcc = 50μA * 1kΩ = 0.05V. Điện áp rơi trên diode UD = 0.6V.

Điện áp hiệu dụng tối đa ở các thang đo C, B, A lần lượt là 5V, 10V và 20V.

Ta có thể thiết lập các phương trình dựa trên định luật Ohm và Kirchhoff như sau:

* Thang C (5V): 5V = Icc * (R1 + R2 + R3) + UD
* Thang B (10V): 10V = Icc * (R2 + R3) + UD
* Thang A (20V): 20V = Icc * R3 + UD

Thay các giá trị đã biết vào:

* 5 = 50 * 10^-6 * (R1 + R2 + R3) + 0.6 => R1 + R2 + R3 = (5 - 0.6) / (50 * 10^-6) = 88000 = 88kΩ (1)
* 10 = 50 * 10^-6 * (R2 + R3) + 0.6 => R2 + R3 = (10 - 0.6) / (50 * 10^-6) = 188000 = 188kΩ (2)
* 20 = 50 * 10^-6 * R3 + 0.6 => R3 = (20 - 0.6) / (50 * 10^-6) = 388000 = 388kΩ (3)

Từ (3) ta có R3 = 388kΩ

Thay (3) vào (2) ta có R2 = 188kΩ - 388kΩ (điều này là không thể vì R2 không thể âm). Do đó, không có đáp án nào đúng trong các lựa chọn đã cho, có lẽ có sai sót trong đề bài hoặc các đáp án.

Tuy nhiên, nếu đề bài có chút sai sót và ta giả sử điện áp trên diode là 0V (UD = 0V), khi đó:
* 5 = 50 * 10^-6 * (R1 + R2 + R3) => R1 + R2 + R3 = 100kΩ (1)
* 10 = 50 * 10^-6 * (R2 + R3) => R2 + R3 = 200kΩ (2)
* 20 = 50 * 10^-6 * R3 => R3 = 400kΩ (3)

Từ (3) ta có R3 = 400kΩ

Thay (3) vào (2) ta có R2 = 200kΩ - 400kΩ = -200kΩ (vẫn không hợp lý).

Nếu đề bài vẫn đúng như trên, không có đáp án nào thỏa mãn. Do đó, đáp án đúng nhất là "Không đáp án nào đúng".