mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các giá trị đại lượng, đơn vị của các đại lượng. - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học 10 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không có Nội dung chính: 1. Định nghĩa đo lường.
Mục tiêu: Nắm được các khái niệm và trả lời được các câu hỏi sau: - Đo lường là gì ? - Định nghĩa đo lường ? - Phương trình đo lường ? Đo lường là quá trình lượng hóa đại lượng đo để có thể biết đại lượng đo lớn hay bé, cao hay thấp, to hay nhỏ, dài hay ngắn, nặng hay nhẹ, nóng hay lạnh, v.v… Phép đo thực chất là phép so sánh đại lượng đo với mẫu, hay chuẩn quy ước (gọi là đơn vị đo), từ đó đánh giá định lượng bằng số kết quả đo. Đo lường là quá trình đánh giá định lượng đại lượng đo bằng cách so sánh đại lượng đo với đơn vị. Phép đo có thể biểu diễn bằng phương trình: X A = (1.1) X0 11 Trong đó: X - đại lượng đo, X0 - đơn vị đo (hay mẫu), A - giá trị bằng số của đại lượng đo. Kết quả phép đo thường được biểu diễn dưới dạng: X = A.
Biểu diễn số đo của một số đại lượng vật lý ta viết: - Cường độ dòng điện trong mạch là : I = 5A - Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là : U = 25V - Điện trở của dây dẫn là : R = 2Ω, - Nhiệt độ sôi của nước là : T = 1000C - Chiều dài quãng đường là : l = 2500 m. - Vận tốc trung bình của xe ô tô là : v = 40 km/h.v… Trong các ví dụ trên thì: I, U, R, T, l, v, … là các đại lượng đo; A, V, Ω 0C, m, km/h,… là các đơn vị đo, còn các con số đứng trước chính là giá trị bằng số của đại lượng đo tương ứng. Đại lượng điện và đại lượng không điện. Mục tiêu: Phân biệt và định nghĩa được đại lượng điện, đại lượng không điện.
Căn cứ vào tính chất điện của các đại lượng vật lý người ta phân các đại lượng đo ra các đại lượng điện và các đại lượng không điện. Đại lượng điện. Là những đại lượng vật lý được dùng để mô tả các tính chất điện, các hiện tượng và các quá trình điện từ trong tự nhiên. Các đại lượng điện lại được chia ra 2 loại: tác động (active) và thụ động (passive).
- Đại lượng điện tác động (active). Là những đại lượng lượng có mang năng lượng như dòng điện, điện áp, công suất. Khi đo các đại lượng điện năng lượng của đại lượng đo sẽ tác động lên mạch đo và cơ cấu đo để làm quay phần động của cơ cấu chỉ thị. - Đại lượng điện thụ động (passive).
Là những đại lượng bản thân không mang năng lượng. Các phần tử mạch như điện trở R, điện cảm L, điện dung C, trở kháng Z … là những đại lượng thụ động. Khi đo chúng cần phải cung cấp nguồn cho mạch đo để tạo ra các tín hiệu điện áp hoặc dòng điện trong mạch. Đại lượng không điện.
Dùng để mô tả các tính chất, các hiện tượng và các quá trình phi điện. Hầu hết các đại lượng vật lý là các đại lượng không điện, chẳng hạn như: 12 Các đại lượng cơ: chiều dài, khối lượng, thời gian, …. Các đại lượng nhiệt: nhiệt độ, nhiệt lượng,… Các đại lượng quang: quang thông, cường độ sáng, v.v… Hầu hết các đại lượng vật lý bắt gặp trong thực tế đều là không điện. Phân loại phương pháp đo Mục tiêu: Phân loại và mô tả được nguyên tắc của các phương pháp đo.
Phân loại theo thao tác đo Đo lường là quá trình so sánh đại lượng đo với đơn vị. Tùy thuộc vào thao tác thực hiện phép đo mà người ta chia ra các phương pháp đo: trực tiếp, gián tiếp, hợp bộ, thống kê. Đo trực tiếp: Là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất.Ví dụ, đo dòng điện bằng ampe kế, đo điện áp bằng vôn kế, đo điện trở bằng ôm kế, v.v… Đo gián tiếp: Là cách đo mà kết quả được suy ra từ sự phối hợp kết quả của nhiều phép đo trực tiếp. Ví dụ đo điện trở bằng phương pháp V-A ta phải thực hiện 2 phép đo trực tiếp: thứ nhất dùng ampe kế đo dòng I chạy qua điện trở, thứ 2 dùng vôn kế đo sụt áp U ở 2 đầu điện trở.
Giá trị điện trở cần đo được tính theo định luật Ôm: R = U/I. Đo hợp bộ: Là cách đo gần giống như phép đo gián tiếp nhưng số lượng phép đo trực tiếp nhiều hơn và kết quả đo nhận được thường phải thông qua việc giải một phương trình hay một hệ phương trình mà các thông số đã biết chính là các số liệu đo được. Đo thống kê: Là phép đo với số lần đo đủ lớn sau đó lấy giá trị trung bình. Phép tính thống kê cho phép nâng cao độ tin cậy cũng như độ chính xác của phép đo.
Đo lường học: Là ngành khoa học chuyên nghiên cứu về các phương pháp để đo các đại lượng khác nhau, nghiên cứu về mẫu và đơn vị đo. Kỹ thuật đo lường: Ngành kỹ thuật chuyên nghiên cứu áp dụng các thành tựu của đo lường học vào phục vụ sản xuất và đời sống. Phân loại theo phương pháp và kỹ thuật đo Theo phương pháp và kỹ thuật thực hiện phép đo người ta chia ra: đo điện và đo không điện. Đo điện: Là phương pháp đo sử dụng tín hiệu điện (điện áp, dòng điện) để biến đổi và xử lý kết quả và sử dụng các dụng cụ đo điện để chỉ thị.
Các tín hiệu điện sử dụng trong hệ thống đo điện có thể ở dạng tương tự (analog) hoặc dạng số (digital). Tín hiệu tương tự có thể là dòng điện, điện áp một chiều hoặc xoay chiều và để chỉ thị các đại lượng đo tương tự thường dùng các dụng cụ đo cơ điện. Các tín hiệu digital thường ở dạng xung hoặc số. Trong 13 trường hợp này phải sử dụng các mạch điện tử để xử lý tín hiệu và thường dùng các bộ chỉ thị số để hiển thị kết quả.
Phương pháp đo điện thường đơn giản, dễ thực hiện, có độ chính xác cao và đặc biệt có thể đo từ xa vì tín hiệu điện dễ dàng biến đổi, khuếch đại và truyền dẫn bằng các phương pháp xử lý khác nhau nhờ kỹ thuật điện tử. Các máy đo điện có kết hợp các mạch biến đổi điện tử làm tăng độ nhạy, độ chính xác, phạm vi và giới hạn đo của các dụng cụ đo điện. Các máy đo hiện đại thường là sự kết hợp các mạch đo điện – điện tử với nhiều tính năng, tiện ích cho người dùng. Đặc biệt có thể hiển thị theo quá trình, lưu trữ kết quả, in ấn và tự động hóa quá trình đo lường.
Đo không điện: Là phương pháp đo trực tiếp các đại lượng không điện bằng các dụng cụ đo không điện. Ví dụ đo nhiệt độ bằng nhiệt kế thủy ngân. Đo chiều dài bằng thước mét. Đo tốc độ quay bằng bộ truyền động hộp số v.v… Các dụng cụ đo không điện thường có dạng đơn giản, độ chính xác giới hạn và khó hoặc không thể đo lường được từ xa.
Đo các đại lượng không điện bằng phương pháp đo điện. Do các đặc tính ưu việt của phương pháp đo điện, nên ngày nay các dụng cụ đo điện được sử dụng trong hầu hết các hệ thống đo lường và có thể đo được tất cả các đại lượng vật lý. Để đo các đại lượng không điện bằng phương pháp đo điện người ta phải sử dụng các bộ chuyển đổi đo lường để chuyển các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện, sau đó dùng hệ thống đo điện để xử lý và đo đạc. Sơ đồ nguyên tắc của phương pháp chỉ ra trên hình 1.
Đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện Các bộ chuyển đổi đo lường đóng vai trò như các nhà “phiên dịch” chuyển ngôn ngữ “không điện” lối vào thành ngôn ngữ “điện” lối ra. Chúng thường là các bộ cảm biến (sensor), là các đầu dò thu nhận tín hiệu không điện cần đo lối vào và biến đổi chúng thành tín hiệu điện lối ra. Tùy thuộc vào tín hiệu lối vào là cơ, nhiệt, quang, hóa,… mà ta sẽ sử dụng các bộ chuyển đổi tương ứng: - Chuyển đổi cơ – điện - Chuyển đổi nhiệt – điện - Chuyển đổi quang – điện - Chuyển đổi hóa – điện, - Chuyển đổi bức xạ và ion hóa 14 - v. Đơn vị, hệ đơn vị đo lường.
Mục tiêu: Nắm vững các khái niệm: đơn vị đo, đơn vị cơ bản, đơn vị vẫn xuất, hệ đơn vị quốc tế SI. Bội và ước của đơn vị cơ bản. Đo là đánh giá định lượng đại lượng đo bằng cách so sánh đại lượng đo với mẫu hay đơn vị. Để biểu diễn các đại lượng đo dưới dạng một con số, phải chọn “cỡ” cho nó, nghĩa là lượng hóa nó, ta phải chọn đơn vị đo.
Về mặt nguyên tắc, theo (1.1) ta có thể chọn đơn vị là một lượng tùy ý. Tuy nhiên giá trị của nó phải phù hợp với thực tế và tiện lợi khi sử dụng. Năm 1832, nhà toán học Đức K. Gauss đã chỉ ra rằng, nếu như chọn 3 đơn vị độc lập để đo chiều dài (L), khối lượng (M), thời gian (T) - thì trên cơ sở 3 đại lượng này nhờ các định luật vật lý, có thể thiết lập được đơn vị đo của tất cả các đại lượng vật lý còn lại.