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