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OSCILOSCÓPIO
VALORES CARACTERÍSTICOS DE TENSÃO E DE CORRENTE
Valores da voltagem para onda senoidal
O valor médio : média aritmética dos valores numa onda senoidal para um meio ciclo. Vm = 0,637 Vp
Valor eficaz ou valor rms Vrms = 0,707 Vp
O Valor rms de uma onda senoidal corresponde à mesma quantidade de tensão ou corrente contínua capaz de produzir a mesma potência de aquecimento.
MEDIDA COM OSCILOSCÓPIO FREQÜÊNCIA: Ciclo completo da senóide ocupa divisões na direção horizontal da tela, esse é o período. F = 1/T VOLTAGEM: Corrente Alternada - Divisões verticais Vp = Vpp/2 e Valor eficaz (ou RMS) Vrms = 0,707 x Vp
EXPERIMENTO MATERIAL Fonte variável ; Osciloscópio ; Gerador de sinais ; Multímetro
PROCEDIMENTO
2- tabela do valor medido com o voltímetro e com o osciloscópio; 4- Construa uma tabela da freqüência lida no gerador com a medida com o osciloscópio;
5- o mesmo agora com o gerador de sinais em onda quadrada para freqüências de 250Hz e 1200Hz;
7-Ajuste o gerador de sinais para freqüências de 60Hz, onda senoidal. Utilizando o voltímetro na escala VAC, ajuste a saída do gerador. Para cada caso meça com o osciloscópio e anote respectivamente, a tensão Vp e a tensão Vpp. Feito isto calcule o valor da tensão eficaz (Vrms) e compare com o medido com o voltímetro.
FIGURAS DE LISSAJOUS : Nas placas horizontais do osciloscópio são aplicadas tensões senoidais de freqüência igual ou múltipla da tensão aplicada a placa vertical. As figuras que se obtém na tela, devido à interação do feixe eletrônico com os campos elétricos variáveis e perpendiculares entre si, são denominados figuras de lissajous. Em cada instante o feixe atingirá a tela em uma posição diferente. A situação volta a se repetir ao final de um tempo que é mínimo múltiplo comum dos períodos de variação das duas tensões. O efeito visual é o de uma trajetória contínua que se inscreve em retângulos cujos lados correspondem às deflexões máximas do feixe eletrônico nas direções vertical e horizontal respectivamente. Vamos entender melhor estas figuras analisando dois casos:
A- Quando as tensões senoidais aplicadas possuem a mesma freqüência porém, com uma defasagem de Ѳ. Suponhamos que as tensões senoidais aplicadas na horizontal e na vertical, respectivamente, sejam X e Y e de mesma freqüência ω. Então: X = X0 sen (ω. t) (1) Y = Y0 sen (ω.t + Ѳ) (2) Onde Ѳ é a defasagem entre as duas ondas. Se eliminarmos o tempo e a freqüência entre as duas equações, teremos a equação de uma elipse, da seguinte forma:
Eq de uma elipse qualquer que seja Ѳ, está inscrita num retângulo de lados 2X0 e 2Y
Casos particulares;
- para Ѳ = 0°;
- para Ѳ = 90°; (supondo as duas ondas de mesma amplitude) X2 + Y2 = 1 (eq de uma circunferência) A forma da elipse dependerá do ângulo de defasagem Ѳ.
Para dois sinais quaisquer de mesma freqüência e defasados, teremos na tela do osciloscópio uma elipse como mostramos acima. Na figura 3 temos a composição de 2 sinais defasados e a elipse resultante.
DѲ = arcsen a/b
EXPERIMENTO
CIRCUITO DE CORRENTE ALTERNADA (RC E RL)
INTRODUÇÃO
Sabemos que, quando uma corrente elétrica percorre um fio, um campo magnético B é induzido em torno dele, lei de Ampère. O fio, por esta razão, é chamado de indutor. Em geral, um indutor é representado na forma de um solenóide. Se esta corrente variar no tempo ocorrerão alterações de campo magnético, fato que induzirá uma tensão elétrica nos terminais do indutor, lei de Faraday, isto é:
Onde, L é o fator denominada indutância, cuja unidade é dado por Henry. Analisaremos agora como se comporta a tensão nos terminais de um componente elétrico quando o mesmo é percorrido por uma corrente alternada do tipo I(t) = I0 sen ωt.
NO RESISTOR: Entrada de corrente alternada no circuito resistivo
NO CAPACITOR:
NO INDUTOR:
No resistor não há defasagem isto é, a corrente do circuito e a tensão no resistor não estão defasadas. No capacitor há uma defasagem de 90º da corrente do circuito em relação à tensão no capacitor e no indutor ocorre à mesma coisa, só que a tensão está adiantada de 90º em relação a corrente do circuito. XC = 1/ω.C reatância capacitiva XL = ω. L reatância indutiva
Isto implica na menor impedância possível que o circuito pode oferecer, isto é: Z = R Ou seja, a impedância é puramente resistiva. Neste caso diz-se que o circuito é ressonante e a freqüência de ressonância é dada por:
A corrente que percorre o circuito, I0, é máxima já que a impedância é mínima. Caso a resistência deste circuito fosse nula, a impedância do circuito também seria e por onseqüência, a corrente que o percorreria seria infinita
O ângulo é a defasagem entre a tensão e a corrente no circuito FIGURA 3A
Se fosse usada a figura 3b daria as mesmas equações, trocando as posições de VL e VC Da equação (5), Ѳ = 0 quando XL for igual à XC isto é, na ressonância!
FILTROS: PASSA – BAIXA E PASSA – ALTA (EM CIRCUITOS RC SÉRIE)
INTRODUÇÃO Do circuito da figura 1, onde temos onda senoidal de amplitude Ve. Se esta onda variar em baixas freqüências, a reatância capacitiva assume valores altos em comparação com o valor da resistência, dessa maneira, a tensão de saída, Vs, será praticamente igual à tensão de entrada. Se a entrada for de altas freqüências, a reatância capacitiva assume valores baixos em comparação com o valor da resistência, atenuando a tensão de saída para um valor praticamente nulo. Assim teremos passagem de sinal de baixas freqüências, sendo por isto denominado de filtro passa – baixa.
Figura 1 Filtro passa – baixa
Para uma determinada freqüência, quando a reatância capacitiva for igual à resistiva, teremos a tensão de saída igual
à tensão no resistor que somadas vetorialmente resulta na tensão de entrada. Então:
sabendo que:
Fazendo a substituição temos: Igualando o valor da reatância capacitiva com a resistência: XC = R
Então: A freqüência fC é denominada freqüência de corte.
Agora no circuito da figura 3, onde a tensão colocada é uma onda senoidal. Se esta onda variar em freqüências altas, a reatância capacitiva assume valores baixos em comparação com o valor da resistência, dessa maneira a tensão de saída será praticamente igual à tensão de entrada. Para freqüências baixas, a reatância assume valores altos em comparação com o valor da resistência, atenuando a tensão de saída para um valor praticamente nulo. Assim teremos passagem de freqüências altas, sendo por isto denominada de filtro passa – alta.
Circuito filtro passa - alta
Da mesma forma que no filtro passa – baixa, a freqüência de corte, onde XC = R, a tensão de saída será dada por:
EXPERIMENTO
MATERIAL Osciloscópio; Gerador de Sinal; Capacitor de 0.47mF; Resistor de 1500W ou 120W
PROCEDIMENTO 1-Monte o circuito da figura 5. Determine a freqüência de corte.
2- Varie a freqüência do gerador, de 60 Hz à 3kHz, fazendo doze medidas, meça e anote a tensão de saída para cada freqüência. Calcule o valor eficaz das tensões de saída. Obs: a cada mudança de freqüência, corrija a tensão fornecida pelo gerador de sinal, de modo a mantê-la constante, 2 Vpp ou menos – use o botão da amplitude do gerador.
3- Monte o circuito 4- Repita o item 2. 5- Construa o gráfico de tensão de saída pela freqüência.
