Controles eje vertical Escala: voltios por división Posición y ampliación del eje

11 

Loading.... (view fulltext now)

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Texto completo

(1)

Laboratório de Física II

Práctica I: Instrumentos de medición Prof. Silvia Sotelo

• Adquirir destrezas en la manipulación de instrumentos de medida de cantidades eléctricas y magnéticas.

• Identicar la incertidumbre de cada instrumento y determinar su efecto sobre las medidas. Temas de consulta

• Multímetro. Medidas de corriente y voltaje en un circuito eléctrico. • Osciloscopio y generador de señales.

• Corriente (voltaje) alterna AC y corriente (voltaje) directa DC. • Ley de Ohm: Circuitos en serie y paralelo.

• Potenciómetro, LED.

Parte I: Mediciones de una señal de voltaje periódica empleando el osciloscopio

• Un osciloscopio permite realizar medidas escenciales como lo son las de voltaje y tiempo. Éstas a su vez permitirán determinar otras cantidades físicas de interés, como la corriente. Información General I

Medidas de una señal AC

Durante la experiencia se empleará un generador de señales que proporciona señales periódicas de voltaje, • Sinusoidalv(t) =Vcos(2πt/T)

• Cuadrada v(t) =  

V 0≤t < T

2; T ≤t < 3T

2 ;etc

−V T

2 ≤t < T; 3T

2 ≤t <2T;etc

• Triangular v(t) =  

4V[(t−nT)/T] (n−1/4)T ≤t <(n−1/4)T; V[(t−(n+ 1/4)T)/T] (n+ 1/4)T ≤t <(n+ 3/4)T.

n= 0, 1, 2

La evolución temporal de las señales de Voltaje AC serán visualizadas en el osciloscopio, haciendo posible caracterizar la señal a partir de las medidas de amplitud [Volt] y frecuencia [Hz] (periodo [s]).

Amplitud V: es un medida escalar positiva del máximo de la oscilación de una onda. Una medida de amplitud puede se reportada como pico, pico a pico, promedio o RMS.

Voltaje pico Vp:Representa la magnitud desde el centro

de la oscilación a un punto máximo positivo o a un punto mínimo negativo en un gráco (amplitud de la cresta de una onda)

Voltaje pico a picoVpp: Representa la magnitud medida

(2)

Valor medio Xave: medida estadística de una cantidad física que varía en el tiempo(p.e. V(t)[Volt], i(t)[Amperio])

en un periodo T. El valor promedio de una o una corriente AC y viene denida por

Xave=

1 T

ˆ T

0

x(t)dt

rms (root mean square - valor cuadrático medio) Xrms: Es una manera de expresar una cantidad AC de

voltaje o corriente en términos equivalentes a DC. Por ejemplo, 1 Volt AC RMS es la cantidad de voltaje AC que podría producir la misma cantidad de calor disipado a través de una resistencia conectada a una fuente de voltaje DC de 1 volt. También se conoce como el valor equivalente DC de un voltaje o una corriente AC y viene denida por

Xrms=

s 1 T

ˆ T

0

x2(t)dt

Ya que las funciones periodicas sinusoidal, cuadrada y triangular son simétricas respecto al eje del tiempo, ellas tienen promedios matemáticos de voltaje cero. Sin embargo, cada función tiene un valor rms diferente.

Es importante tener en cuenta que el valor de voltaje medido en los multímetros corresponden al valor Vrms, de

modo que para determinar la amplitudV será necesario rectica el valor medido a partir de las relaciones: Función Vrms

Sinusoidal V

2 Cuadrada V Triangular V

3

Controles de intensidad y enfoque

Controles eje vertical

Escala: voltios por división Posición y ampliación del eje

Controles eje horizontal

Escala: tiempo por división

Posición y ampliación del eje Control triggering

(3)

4.4 Divisiones entre dos puntos

0.5 VOLT / DIV

4.4 Divisiones entre dos puntos

0.2 ms / DIV

El voltaje pico a pico

es:

∆V= 4.4DIV x 0.5V/DIV

= 2.1 V

El periodo del voltaje AC es:

∆t= 4.4DIV x 0.2x10ˉ³s/DIV

∆t=0.88 ms

Medida de la diferencia de pontencial

entre dos puntos de la señal

Medida de intervalos temporales

entre dos puntos de la señal

Procedimiento I

1. Antes de encender el generador de señales calibre el osciloscopio. 2. Conecte el generador de señales a la entrada I del osciloscopio. 3. Seleccione la opción de salida en la onda sinusoidal.

(a) Ubique la frecuencia del generador de señales en _______ Hz.

(b) Observe la forma de la onda en el osciloscopio usando CH1. Experimente el efecto de los botones INTENS y FOCUS.

(c) Congure el generador de señales de tal forma que el voltaje pico sea de ________ Volt. Registre los valores en la tabla.

(d) Ubique el botón TIME / DIV de tal forma que en la pantalla aparezca una oscilación.

(e) Use el multímetro digital en la función Voltaje AC [V~] para medir el voltaje del generador. Esta medida corresponde al valor rms.

(f) Dibuje la señal obtenida indicandoVpp, V, T.

(4)

VOLT / DIV #DIV Vpp[ ] Vrms[ ] TIME / DIV #DIV T[ ] f[ ]

(5)

Parte II: Medidas de corriente y voltaje en un circuito eléctrico

• Un multímetro es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (diferencias de potencial) o pasivas como resistencias, capacidades, entre otras.

• Una placa de pruebas (protoboard o breadboard) es un tablero con oricios conectados eléctricamente entre sí, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y construcción de prototipos de circuitos electrónicos y sistemas similares.

• Para que un Amperímetro no altere el circuito, éste ha de tener una resistencia interna muy baja, idealmente cero. Al contrario, para que un Voltímetro no perturbe la medida, éste debe tener una resistencia interna muy elevada, idealmente innita.

Información General II

Disposición de Amperímetro y Voltímetro en mediciones eléctricas. Procedimiento II

1. Compruebe que la conectividad de los oricios de la protoboard satisfacen la conguración abajo presentada.

Diagrama de conectividad de una protoboard

2. Verique la resistencia de cada uno de los resistores e indique sus resultados en la Tabla 2. La resistencia teórica corresponde al valor obtenido a partir de la convención de colores, la resistencia experimental corresponde al valor medido con el multímetro.

3. Realice el motaje I y determine la diferencia de potencial y la corriente en cada una de las resistencias. Registre sus resultados en las Tablas 3 y 5. Registre el porcentaje de error en las Tablas 4 y 6.

4. Realice el motaje II y determine la diferencia de potencial y la corriente en cada una de las resistencias. Registre sus resultados en las Tablas 7 y 9. Registre el porcentaje de error en las Tablas 8 y 10.

(6)

hasta que nalmente el LED se encienda. Registre el valor de la resistencia y utilice esta información para determinar el potencial mínimo de encendido entre los terminales del diódo.

R1

R2 R3

Montaje I

R1

R2

R3

Montaje III

a

b R1

R2

R3

Montaje II

a

b

Convención de colores en las resistencias

Resistencia teórica[ ] Resistencia experimental[ ] ∆R[ ] R1

R2

R3

(7)

V1E[ ] V1[ ] V2E[ ] V2[ ] V3E[ ] V3[ ]

Table 3: Resultados experimentales y teóricos del potencial en cada una de las resistencias del montaje I.

∆V1[ ] ∆V2[ ] ∆V3[ ]

Table 4: Porcentaje de error en la medida del potencial en cada una de las resistencias del montaje I.

i1E[ ] i1[ ] i2E[ ] i2[ ] i3E[ ] i3[ ]

Table 5: Resultados experimentales y teóricos de la intensidad de corriente a través de cada una de las resistencias del montaje I.

∆i1[ ] ∆i2[ ] ∆i3[ ]

Table 6: Porcentaje de error en la medida de la intensidad de corrienteen cada una de las resistencias del montaje I.

V1E[ ] V1[ ] V2E[ ] V2[ ] V3E[ ] V3[ ] VabE[ ] Vab[ ]

Table 7: Resultados experimentales y teóricos del potencial en cada una de las resistencias del montaje II.

∆V1[ ] ∆V2[ ] ∆V3[ ] ∆Vab[ ]

Table 8: Porcentaje de error en la medida del potencial en cada una de las resistencias del montaje II.

i1E[ ] i1[ ] i2E[ ] i2[ ] i3E[ ] i3[ ] iabE[ ] iab[ ]

Table 9: Resultados experimentales y teóricos de la intensidad de corriente a través de cada una de las resistencias del montaje II.

∆i1[ ] ∆i2[ ] ∆i3[ ] ∆iab[ ]

Figure

Actualización...

Referencias

Actualización...