Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso Climtico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica

FISICA GENERAL III

LABORATORIO N2:

Osciloscopio como instrumento de medida

PROFESOR: HUALLPA GUTIERREZ, WALTER ANTONIO

INTEGRANTES: ARANGUREN PASCASIO, EDDY SANTIAGO ROJO BAUTISTA, KEVIN ANTHONY VEGA VIDARTE, JEAN CARLOS

2014

OBJETIVO:

Lograr que el estudiante aprenda a utilizar el osciloscopio, el significado y funcin de cada uno de sus controles para que posteriormente pueda utilizarlo adecuadamente como instrumento de medida de voltaje constante, voltaje alterno, amplitud, periodo y frecuencia de diferentes funciones de voltaje peridicas en el tiempo.

Adems utilizarlo como graficador de funciones XY.

FUNDAMENTO TEORICO

OSCILOSCOPIO

DescripcinEl osciloscopio es un instrumento muy corriente en el laboratorio de Fsica, de Electricidad y Electrnica. Tiene forma cnica con un cuello tubular en el que va montado el can de electrones. Describiremos sus distintas partes:

Fundamentos fsicosEl movimiento del electrn se realiza en tres etapas: En el can acelerador Entre las placas deflectoras Cuando se dirige hacia la pantallaMovimiento en el can acelerador

Lavelocidad de los electronescuando llegan a las placas deflectoras despus de haber sido acelerados por el can de electrones es.

Movimiento entre las placas del condensadorEntre las placas deflectoras, el electrn experimenta una fuerza constanteF=qE. SiendoEel campo elctrico en el espacio comprendido entre las dos placas. Utilizamos las ecuaciones del movimiento curvilneo bajo aceleracin constante

SiLes la longitud del condensador, la desviacin verticalydel haz de electrones a la salida de las placas ser

Despus de que el haz de electrones abandone la regin deflectora, sigue unmovimiento rectilneo uniforme, una lnea recta tangente a la trayectoria en el puntox=Len el que dicho haz abandon la mencionada regin.Movimiento fuera de las placasLa desviacin total del haz en la pantalla situada a una distanciaDdel condensador es

El ngulo de desviacin aumenta con la longitudLde las placas, con la diferencia de potencialVd(o el campoE) entre las mismas. Aumenta tambin, si se disminuye el potencial acelerador V, o la velocidadv0de los electrones, permitindoles estar ms tiempo dentro del campo deflector.Entonces podemos concluir que un electrn que es lanzado a travs del eje de las placas experimenta una desviacin horizontal proporcional al potencial aplicado entre las placas horizontales. Anlogamente pasa lo mismo con las placas verticales. Este es el fundamento del osciloscopio como instrumento de mediada de voltajes constantes.Si colocamos un potencial constante, entre las placas horizontales se conecta un potencial que vara lineal y peridicamente en el tiempo entonces se tendr en la pantalla un punto luminoso cuya posicin varia tambin linealmente con el tiempo a lo largo del eje x. As como la desviacin horizontal(x) es proporcional al potencial (V) y V es proporcional a t, entonces x es proporcional a t.

Si solo se conecta un potencial senoidal a las placas V, el punto luminoso experimentara un movimiento armnico simple a lo largo del eje vertical. Si la frecuencia es muy alta se observara una lnea vertical en la pantalla.

Si se conectan simultneamente las placas horizontales a un potencial que vari en el tiempo y las placas V a un potencial senoidal, entonces se tendr un movimiento compuesto: MRU a lo largo del eje X y movimiento armnico simple a lo largo del eje Y.En la practica el primer potencial puede ser proporcional a una cantidad fsica X mientras que el segundo potencial puede ser proporcional a una cantidad fsica Y. Este es el principio del uso del osciloscopio como graficador XY. EQUIPO UTILIZADO:

OSCILOSCOPIO:Unosciloscopioes un instrumento de medicin electrnico para la representacin grfica de seales elctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrnica de seal, frecuentemente junto a unanalizador de espectro.

PILAS DE 1.5 VOLTIOS: La celda galvnica o voltaica es un dispositivo que convierte energa qumica en energa elctrica por un proceso qumico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes.

FUENTE DE VOLTAJE CONSTANTE:En electricidad se llama fuente al elemento activo que es capaz de generar una diferencia de potencial entre sus bornes o proporcionar una corriente elctrica para que otros circuitos funcionen

TRANSFORMADOR DE VOLTAJE ALTERNO:El transformador es un dispositivo que convierte la energa elctrica alterna de un cierto nivel de tensin, en energa alterna de otro nivel de tensin, basndose en el fenmeno de la induccin electromagntica.

GENERADOR DE FUNCIONES:Un generador de seales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrnico de laboratorio que genera patrones de seales peridicas o no peridicas tanto analgicas como digitales. Se emplea normalmente en el diseo, prueba y reparacin de dispositivos electrnicos.

MULTIMETRO:Un multmetro, tambin denominado polmetro, es un instrumento elctrico porttil para medir directamente magnitudes elctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A. Identificacin de controles1. Observe el osciloscopio e identificar controles e interruptores en el osciloscopio real con los enumerados en la figura 5.En las instrucciones siguientes nos referiremos a los controles del osciloscopio solo por su nmero correspondiente e la figura 5.2. Encienda el osciloscopio usando el interruptor 4. Se encender una luz roja en el botn 5; usando los interruptores 6 y 8 logre que el punto o la lnea tengan una intensidad y un ancho adecuado a su vista. 3. Observe que la seal en el osciloscopio puede ser lnea o punto dependiendo de la posicin del interruptor 30. Lnea en la posicin afuera y punto en la posicin adentro.4. Sin conectar ningn potencial externo ni en 12 ni en 17, coloque 15 y 20 ambos en posicin GND. Con el control 21 en posicin CHA (canal 1) use los controles 11 y 27 para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla del osciloscopio. Con el control 21 en CHB (canal 2) use los controles 16 y27 para colocar el punto luminoso en el centro de la pantalla o en el punto que usted elija como cero para sus medidas de voltaje.

B. Medidas de voltaje DC5. Coloque los interruptores 15 y 20 en la posicin DC. Conecte una fuente de voltaje constante (una pila por ejemplo) a la conexin 12. Manteniendo el control 24 en CHA observe la desviacin vertical del punto luminoso. Use las diferentes escalas dadas por el interruptor 13 y decida cul es la ms conveniente.6. Repita lo hecho en el paso 5 con el voltaje constante conectado a la conexin 17, el control 21 en la posicin CHB y el 24 en CHB. Use ahora las escalas dadas por el interruptor 18.7. Investigue las funciones las funciones de los controles 14 y 19 jalando cada uno de ellos hacia afuera y rotndolos en sentido anti horario.8. Regrese los controles 14 y 19 a sus posiciones tales que 13 y 18 den lecturas en voltios por divisin.9. Use la fuente de voltaje constante con varias salidas y mida el voltaje de cada salida con el osciloscopio. Compare con los resultados obtenidos usando el multmetro digital.

C. Medidas de voltaje AC : amplitud, voltaje pico- pico , periodo y frecuencia10. Coloque el interruptor 30 en la posicin afuera.11. Conecte el transformador de 6V a la conexin 12, el interruptor 21 en CHA, y control 30 hacia afuera. Encuentre la mejor escala de voltios por divisin (control 13) y la de tiempo por divisin (control 28) para ver completamente un periodo del voltaje senoidal. Use los controles 22 y 25 para estabilizar el grafico en la pantalla del osciloscopioEl nmero de cuadraditos verticales multiplicado por el valor indicado en el interruptor 13 nos da la medida en voltios tanto de la amplitud como del voltaje pico-pico.El nmero de cuadraditos horizontales multiplicado por el valor indicado por el valor indicado por el interruptor 28 nos da el periodo del voltaje alterno del transformador. Esto es cierto solo si el control 29 est en posicin totalmente rotado en sentido horario.La frecuencia en Hertz (Hz) es la inversa del periodo (f=1/T).12. Repita las medidas hechas en 11 usando CHB.13. Compare los valores de amplitud y voltaje pico-pico con el voltaje eficaz medido por el multmetro. La relacin es , siendo la amplitud.14. Conecte el generador de onda a la conexin 17 y genere una onda de x voltios de amplitud y y Hz. Compare el valor digital de frecuencia dado por el generador de funcin de onda con el periodo medido en el osciloscopio.

D. Otras funciones de voltaje15. Produzca con el generador de funcin de onda de voltajes que dependen del tiempo en forma senoidal. Relacione la frecuencia dada por el generador con el periodo medido con el osciloscopio.

E. Osciloscopio como graficador XYPara que el osciloscopio funcione como graficador XY es necesario que el interruptor 30 este en la posicin adentro, el interruptor 24 en CHA, y el 21 en CHB.16. Conecte la salida del transformador de 6 voltios simultneamente a CHA y a CHB. Con el interruptor 30 en posicin afuera observe como se ve el voltaje senoidal en cada canal. con ayuda de los controles 11 y 16 trate de ubicar las seales del canal 1 y el canal 2 en diferentes alturas de la pantalla del osciloscopio. Colocando el interruptor 21 en posicin DUAL observara ambos voltajes al mismo tiempo.17. Ponga el interruptor 30 en posicin adentro, el 21 en CHB y el 24 en CHA, observe el grafico XY.18. Observe el efecto de jalar hacia afuera el interruptor 16.19. Conecte el transformador al canal 1 y el generador de funcin al CHB. Genere una funcin de onda de 60 Hz y observe grafico XY20. Repita 19 usando diferentes frecuencias.

F. Osciloscopio como sumador de funciones21. Generamos dos funciones, una en el canal 1 y otra en el canal 2, luego para sumar las funciones colocamos el interruptor 21 en la posicin ADD.

Resultados mnimos

1.- Haga una tabla de tres columnas indicando el voltaje medido con el osciloscopio, el voltaje medido con el multmetro y el voltaje nominal de cada salida de la fuente

FUENTEVALOR NOMINALVALOR REALERROR

MULTIMETROOSCILOSCOPIO XOSCILOSCOPIO Y

PILA1.51.541.571.410.44%

DC33.233.213.186.88%

DC44.324.34.26.83%

DC66.136.15.94.33%

2. Es realmente constante el voltaje de cada salida dado por esta fuente?Tericamente la fuente es de voltaje constante pero por lo resultados obtenidos para valores nominales y la lectura dado por el osciloscopio se ve que el voltaje no es el mismo y que vara en pequea magnitud. Cabe resaltar que los resultados obtenidos en el laboratorio poseen pequeos errores a causa del grado de precisin en la medicin.

3. Cul es el periodo del voltaje alterno dado por el transformador de 6 v? Diga el nmero de divisiones cuando el control 28 est en posicin 1ms/div, 2ms/ div, 5ms/ div Cul es la frecuencia medida?El voltaje alterno del transformador lo determina el multmetro y su valor es 6.13V

VOLTAJE ALTERNO (6V):

Fuente (V)Osciloscopio (div)Periodo (ms)Frecuencia (Hz)

1 ms/div2 ms/div5 ms/div

67,8 div3,9 div1,56 div7,8128,2

4. Osciloscopio como graficador XY.*voltajes constantes y frecuencias constantes.-

*voltajes variables y frecuencias constantes.-

*voltajes constantes y frecuencias variables.-

5. Osciloscopio como sumador de funciones*sumamos las dos siguientes funciones.-

*la suma nos resulta otra funcin de mayor amplitud.-

CONCLUSIONES:

1. La palabra Osciloscopio describe un instrumento que permite observar oscilaciones (por oscilacin se entiende cualquier vibracin o cambio en un fenmeno fsico que se pueda convertir en seal elctrica proporcional a ella).1. Con la realizacin de esta prctica de laboratorio. Aprendimos un poco ms del fascinante mundo de la electrnica, y de sus aparatos como el osciloscopio y el generador de frecuencia. Tambin sus controles, e instrumentos que lo conforman y la realizacin de un ejercicio terico que se hace, con datos tomados del osciloscopio y el generador de frecuencia.1. El osciloscopio se utiliza a menudo para tomar medidas en circuitos elctricos. Es especialmente til porque puede mostrar cmo varan dichas medidas a lo largo del tiempo, o cmo varan dos o ms medidas una respecto de otra.1. Este aparato es muy til para el estudio del movimiento de electrones en la ingeniera elctrica; es una herramienta muy poderosa, ya que nos da una visin clara y concisa como profunda acerca de lo que est sucediendo en un circuito. Con la cual podemos formar un pensamiento lgico como tambin analtico de los acontecimientos en la prctica electrnica.

BIBLIOGRAFIA

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/osciloscopio/osciloscopio.htm

http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso03-04/cce/practicas/manuales/osciloscopio/osciloscopio.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/osciloscopio/osciloscopio.htm