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Universidade Estadual Paulista – "Júlio de Mesquita Filho"
FEB – Faculdade de Engenharia de Bauru
Laboratório de Física III
Relatório número 8
FAMILIARIZAÇÃO COM O OSCILOSCÓPIO DA TEKTRONIX – TDS 210 – MEDIDAS DAS
CARACTERÍSTICAS DA TENSÃO ALTERNADA, RETIFICADOR DE MEIA ONDA E CIRCUITO
GRAMPEADOR
Profª Ligia de Oliveira Ruggiero
Filipe Italiano Leal - 911933
João Paulo de Oliveira Freitas – 911721
Murilo Borges Campos Tonhati – 911526
Rodrigo Estorino da Costa – 911283
Bauru
2010
Objetivo
Familiarizar-se com o funcionamento do osciloscópio da Tektronix TDS
210, calcular as tensões e a frequência apresentadas pelo osciloscópio
durante o experimento e analisar as formas de onda e comportamentos de
tensão sobre resistor e diodo.
Materiais
- Fonte de tensão da LEYBOLD
- Osciloscópio da Tektronix
- 2 Resistores, um de 329,9±0,1 e outro de 270,1±0,1
- 2 Diodos de Silício 1N4007 de 0,519±0,001 V e 0,521±0,001 V
- 1 Capacitor eletrolítico
- Placas de conexão
- Cabos banana-banana
- 1 cabo coaxial
- 1 multímetro Minipa 2020
Procedimentos Experimentais
O experimento foi divivido em três partes, para facilitar o estudo. A
parte I trata-se da familiarização com o osciloscópio da Tektronix TDS 210,
a parte II do retificador de meia onda e a parte III do circuito
grampeador.
PARTE I:
Montamos o sistema mostrado na figura 1 que indica uma fonte de
tensão alternada ligada a um osciloscópio.
Figura 1 – fonte de tensão alternada ligada a um osciloscópio
Escolhemos então um valor para a tensão da fonte (Vf) de 2,0V.
Desenhamos a onda que foi observada na tela do osciloscópio para facilitar
a identificação da sua forma, da tensão de pico-pico (Vpp), da tensão de
pico (Vp) e do período (T). Após isso, medimos a tensão de saída da fonte,
com o multímetro. Calculamos a tensão eficaz (Vrms), a tensão média (Vm) e
a frequência (f) da forma de onda apresentada.
Os valores foram anotados na tabela 1 e estão no tópico "Resultados e
Discussões".
PARTE II:
Montamos o sistema representado pela figura 2 que apresenta um
circuito com uma fonte de tensão alternada, um diodo e um resistor de
329,9±0,1 , tendo como instrumento de medida de tensão versus tempo, o
osciloscópio, que foi ligado em paralelo com o componente em que se quer
registrar a forma de onda.
Figura 2 – Sistema para registrar as formas de onda de entrada e sobre o
diodo
Novamente escolhemos um valor de tensão para a fonte e novamente o
valor foi Vf=2,0V. Registramos então, em papel milimetrado, as formas de
onda de entrada e sobre o diodo, tendo como base a tensão de entrada.
Após o sistema acima, montamos outro sistema de acordo com a figura 3.
Figura 3 – Sistema para registrar as formas de onda de entrada e sobre o
resistor
Para o mesmo valor de tensão de entrada (Vf=2,0V), registramos em
papel milimetrado as formas de onda de entrada e sobre o resistor. Com
isso, foi feita uma análise do comportamento da tensão sobre o resistor,
tendo como base as formas de onda da tensão de entrada e sobre o diodo.
PARTE III:
Para essa parte, montamos um terceiro sistema, utilizando dois diodos.
Colocamo-los em paralelo, mas um deles em polarização inversa, segundo a
figura 4.
Figura 4 – Circuito de diodos em paralelo e resistor em série com fonte de
tensão alternada
Para esse sistema, fizemos uso de um resistor de 270,1±0,1 .
Novamente com o valor de tensão de 2,0V, registramos em papel milimetrado
as formas de onda de entrada e sobre o diodo e analisamos o comportamento
da tensão sobre o diodo, tendo como base a tensão de entrada.
Para esse mesmo valor de tensão de entrada, novamente registramos no
papel milimetrado as formas de onda de entrada e sobre o resistor e
analisamos a tensão sobre o resistor, tendo como base as formas de onda da
tensão de entrada e sobre o diodo.
Resultados e Discussões
Parte I – Familiarização com o osciloscópio
Após a montagem do sistema, foi obtido o seguinte desenho apresentado pela
figura 1:
Figura 1 - Desenho da forma de onda observada na tela do osciloscópio.
Define-se tensão eficaz aquela calculada pela integral da função em
um período todo. Essa tensão eficaz que é numericamente igual à tensão
calculada pelo voltímetro.
Através da onda observada na tela do eletroscópio, obtivemos e
calculamos os seguintes dados apresentados na tabela 1:
Tabela 1 – Resultados experimentais e calculados para tensões, período e
frequência
"Vf=2,0 V"Vpp (V) "Vp (V) "T(ms) "Vrms (V) "
" "escala "escala "escala "Calculada "
" "CH1 "CH1 "M 2,5ms " "
" "1,00V "1,00V " " "
Parte 2 – Retificador de meia onda
Colocando a diodo no circuito, foi observada a seguinte forma de
onda, apresentada pela figura 2:
Figura 2 – Desenho esquemático da forma de onda com diodo.
Pelo desenho esquemático, nota-se que a tensão no diodo cresce
seguindo o padrão da tensão da fonte, porém apenas até a tensão de
polarização (delta). Para essa tensão de polarização nota-se que a tensão
permanece constante, e volta a seguir o mesmo modelo da tensão da fonte
quando sai da tensão de polarização.
Isso acontece porque não passa corrente pelo diodo antes de se
atingir a tensão de polarização, portanto a tensão sobre o diodo é a mesma
da tensão da fonte. Quando a tensão da fonte vence a barreira da tensão de
polarização do diodo, começa a passar corrente pelo componente, de forma a
manter a tensão sobre o diodo constante.
A tensão no resistor junto com a tensão da fonte está apresentada na
figura 3 a seguir:
Figura 3 – Desenho esquemático da forma de onda da resistência com diodo.
Comparando-se a tensão da fonte com a tensão do resistor verifica-se
que a tensão do resistor é nula quando a tensão no diodo é igual a tensão
na fonte, ou seja, não há passagem de corrente pelo resistor.
A tensão no resistor começa a aumentar quando a tensão no diodo passa
a ser constante, fazendo com que a soma das tensões de cada parte (resistor
e diodo) seja constante e numericamente igual a tensão da fonte.
O tempo (t) que demora para que a tensão do resistor comece a aumentar
é igual ao tempo que demora para que o diodo atinja sua tensão de
polarização.
A corrente que passa pelo resistor em relação ao tempo é mostrada pelo
gráfico da figura 4 a seguir:
Figura 4 – Desenho esquemático da variação da corrente no resistor em
relação ao tempo
Analisando-se o gráfico da figura 4, nota-se que a corrente começa a
variar a partir do tempo em que a tensão da fonte é igual a tensão de
polarização do diodo.
A corrente máxima que passa pelo resistor é atingida no momento em que
a tensão no mesmo atinge o seu valor máximo.
Verifica-se que em algumas regiões do gráfico a corrente que passa
pelo resistor é nula, isso ocorre devido a ausência de tensão no mesmo.
Na onda observada no osciloscópio, com escala no CH1=1,00V, no
CH2=1,00V e no eixo do tempo=5ms, com relação ao diodo,esquematizada pela
figura 2, foi obtido o seguintes dado:
Delta = 600mV
Na onda observada no osciloscópio com relação ao resistor,
esquematizada pela figura 3, foram obtidos os seguintes dados:
Vmáx = 1,00V e t = 0,8ms
Pelo gráfico da Corrente x Tempo esquematizado pela figura 4 obteve-se
o seguinte valor:
Imáx = 3,3mA e t = 0,8ms
Parte 3 – Circuito Grampeador
A tensão da fonte, a tensão do resistor e a tensão do diodo na
polarização inversa e direta em relação ao tempo é mostrada pelo gráfico da
figura 5 a seguir:
Figura 5 – Desenhos esquemático do comportamento das ondas da tensão da
fonte, do diodo e do resistor em função do tempo na polarização inversa e
direta.
Através da onda observada no osciloscópio foi possível coletar os
seguintes dados, apresentados na tabela 2:
Tabela 2- Resultados experimentais obtidos de tensões e tempo
"Vf=2,0 V"VD1 (mV) "VD2 (mV) "Vrd(V) "Vri (V) "Vp(V) "t(µs) "
" "escala "escala " " " "escala "
" "CH1500mV "CH2 500mV" " " "M 1ms "
"Desvios "±0,05V "±0,05V "±0,005V "±0,005V "±0,001V "0,1V "
Onde,
VD1 – tensão no diodo na polarização direta ;VD2 –tensão no diodo na
polarização inversa
Vrd-tensão no resistor na polarização direta ;Vri-tensão no resistor na
polarização inversa
Vp- tensão da fonte pelo osciloscópio
Bibliografia
[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Oscilosc%C3%B3pio
[2] http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/33/37/
[3] http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
