Informe Final Mediciones de Corriente Alterna Con El Voltimetro y Osciloscopio

INFORME FINAL “MEDICIONES DE CORRIENTE ALTERNA ALTERNA CON EL VOL VO LTIMETRO Y OSCILOSCOPIO” O SCILOSCOPIO” I. OBJETIVO -Utilizar el Voltímetro para medir voltajes de CA. -Determinar el efecto de carga de un voltímetro en un circuito de CA. -Usar adecuadamente el generador de señales y el OC para medir voltajes! frecuencia y "ngulo de diferencia de fase en un circuito.

II. MATERIALES Y EQUIPOS -# resistenc resistencias ias de $%&! $#& y #%& ' -Condensador -(ransformador de alimentaci)n* ++& V ,  V AC. -enerador de audiofrecuencia! Osciloscopio digital y /ultímetro /ultímetro -Conectores.

III. CIRCUITO EXPERIMENTAL A) MEDIC ME DICION ION DE VOLTAJES VOLTAJES DE CA. CA .

$. Conecte el circuito de la 0gura. +. /ida el voltaje de cada resistencia con el multímetro digital! voltímetro voltímetro anal)gico y Osciloscopio digital. Circuito N°1

TABLA 1 Teórico V  R 1( rms)

#.%1 V

Multímetro Digital  #. V

Voltímetro  Analógico #.% V

Osciloscopi  o Digital  #.#$ V

V  R  2 ( rms )

$.## V

$.#&2 V

$.# V

$.#3$ V

V  R  3 ( rms )

$.%3 V

$.31# V

$.3 V

$.% V

B) DETERMINACION DE LA FRECUENCIA MEDIANTE LA MEDICION DEL PERIODO 1. Ajuste la señal del generador de señales a & 4z y a una tensi)n de 

voltios. 2. Conecte la señal de salida del generador a al entrada del eje vertical del

osciloscopio. Utilize el osciloscopio para medir el periodo y! calcule la frecuencia correspondiente 5 f6$,( 7 3. epita este procedimiento para frecuencias de $ 84z y % 84z. Anote sus

resultados en una ta9la de datos. 60 ! 17 ms

1 "!

# "!

1 ms

200 μs

58.82 Hz

1 kHz

5 kHz

 Periodo( T  )

 Frecuencia ( f )

 

C. MEDICION DE LA FRECUENCIA EN BASE A LAS FIGURAS DE LISSAJOUSS. 1. Conectar el circuito de la 0gura. :l transformador ( disminuye la tensi)n

de red de ++& V ;asta $+ V. 2. Conmute los controles del osciloscopio! para .

Ajuste los controles de de?e@i)n ;orizontal y vertical del osciloscopio ;asta o9tener una de?e@i)n en el ;orizontal igual a la o9tenida en el vertical. 3. Di9uje la 0gura
frecuencia desconocidaB de la señal aplicada al eje ;orizontal 5=7 del osciloscopio! segn los puntos de tangencia con los ejes vertical y ;orizontal y con la frecuencia de referencia aplicada al vertical*

( )

 Fh=

 nv

nh

. Fv

f; * frecuencia de señal conectada al eje ;orizontal 5=7 del osciloscopio. fv * frecuencia de señal conectada al eje vertical 5>7 del osciloscopio. n; * puntos de tangencia de la 0gura de Eissajouss con el eje =. nv * puntos de tangencia de la 0gura de Eissajouss con el eje >.

Eas 0guras
 Fh

=

(

nv nh

) Fv

 Fh

=

2 3

×

60 = 40 Hz 

4. epita las mediciones anteriores para las frecuencias del generador de

señales* $+&! $F&! +3& 4z. Anote sus medidas en una ta9la de datos. Frecuencia

 Fh

 Fh

=

(

=

(

nv nh

nv nh

) Fv

 Fh

) Fv

 Fh

=

=

$igura %e Lissa&ouss

2 1

3 1

×

60 = 120 Hz 

×

60 = 180 Hz 

 Fh

=

(

nv nh

) Fv

 Fh

=

4 1

×

60 = 240 Hz 

D) MEDIDA DEL ANGULO DE DIFERENCIA DE FASE 1. Conectar el circuito de la 0gura *

2. Conecta adecuadamente el OC. Gije un punto de referencia !

identi0cando cada señal *  >9 es la señal de voltaje aplicado > a corresponde al voltaje en la resistencia
•

Ea diferencia entre la primera onda puesto a cero y la segunda onda es de %3 grados se@agesimales.

3. epita el procedimiento para una frecuencia del generador de

señal de $H4z. Anote sus valores medidos

•

Ea diferencia entre la primera onda puesto a cero y la segunda onda es de # grados se@agesimales.

•

IV. CUESTIONARIO FINAL 1' ()pli*ue si respecto a los %atos %e la ta+la ,1-. e)isten %i/erencias entre los olta&es me%ios  calcula%os' :@iste una diferencia en las medidas o9via! dados por diversos factores e@plicados posteriormente. 2' 3especto a los %atos %e la ta+la ,1-. e)pli*ue las %i/erencias e)istentes entre los c4lculos teóricos  alores e)perimentales :fectivamente estas diferencias e@isten principalmente por la ine@actitud de las resistencias! el efecto de carga de los mltiples instrumentos de medici)n! así como la pe
re/erencia para la me%ición %e la /recuencia me%iante las =guras %e Lissa&ouss# Como sa9emos para medir la frecuencia de una señal se puede utilizar las 0guras de lissajouss! este mJtodo consiste en la comparaci)n entre dos frecuencias! una conocida 5utilizada como referencia7 y otra desconocida. Ea señal de frecuencia desconocida es aplicada a la entrada vertical del OC. Ea salida de la señal conocida del generador de frecuencia es aplicada a la entrada ;orizontal del OC y al conmutador de 9arrido e@terno. Euego se

varía la frecuencia del generador ;asta o9tener una señal esta9le 5lissajouss7 y luego se utiliza la relaci)n*

FX$F%T&'TV

Donde* G=* frecuencia de la señal desconocida. G* frecuencia de la señal conocida.

De esta teoría se puede deducir
>'?@(s posi+le usar el mto%o %e las =guras %e Lissa&ouss cuan%o la /recuencia %e la re/erencia est4 conecta%a a la entra%a ori!ontal  &usti=*ue su respuesta' Ii es posi9le el uso del mJtodo de las 0guras de Eissajouss cuando la frecuencia de referencia est" conectada a la entrada ;orizontal. Ie puede emplear un osciloscopio directamente para medir la frecuencia de una señal de onda sinusoidal e@actamente cali9rado como un patr)n de comparaci)n. Ea señal de frecuencia desconocida es aplicada a la entrada vertical del osciloscopio. Ea salida conocida del generador de frecuencia es aplicada a la entrada ;orizontal del osciloscopio! y el conmutador de 9arrido del osciloscopio se pone en la posici)n de 9arrido e@terno. Euego se varia la frecuencia del generador de señal patr)n manualmente ;asta
Ii el elemento de un circuito tiene un voltaje* Vf = Vm x sen( ωt  ) y por el elemento ?uye una corriente* i = Im x sen( ωt  + φ  )

De esto se deduce!
10'? ()pli*ue el mto%o %e me%ición %el 4ngulo %e /ase me%iante las =guras %e Lissa&ouss' @Cu4l %e los %os mto%os es a su parecer m4s coneniente  por *u Eas escalas de tiempos cali9radas tam9iJn pueden utilizarse para calcular desplazamiento de fases entre las dos señales sinusoidales 5o de la misma frecuencia7 . Ii un osciloscopio de trazo dual o ;az dual se utiliza para e@;i9ir las dos señales sinusoidales simult"neamente de manera
sinusoidales
estas lecturas para o9tener  como sigue. :l valor del "ngulo de fase esta relacionado a los grados en un ciclo completo de la señal sinusoidal. Kodemos encontrar una relaci)n simple entre estos valores igualando el nmero de centímetros o cuadros para un ciclo completo a #&N y el nmero de centímetros o cuadros para el desplazamiento de fase al "ngulo deseado θ 

en grados. Ea relaci)n de fase donde es el "ngulo de fase 5desplazamiento de fase7 en grados. Utilizando la ecuaci)n! podemos calcular el "ngulo de fase de *

θ 

 6 Mo. de cajas de desplazamiento de fase @ #&N Mo de cajas para un ciclo completo Uso de las 0guras de Eissajous para calcular el desplazamiento de fase Eas 0guras de Eissajous se o9tienen ene el osciloscopio aplicando dos entradas sinusoidales para ser comparadas en los canales vertical y ;orizontal en el osciloscopio el valor del desplazamiento de fase es entonces calculado de los valores medidos tomados de los patrones resultantes de Eissajous. :l patr)n resultante en la pantalla del OC es una línea recta un círculo o una elipse. Kara entender la relaci)n entre la 0gura resultante y las entradas aplicadas de9emos investigar una variedad de señales
0gura se muestra la forma de onda resultante para dos entradas
sen

θ 

! y podemos calcular el "ngulo

 a partir de*

θ 

 6 sen-$ v, vm Eos valores de v y vm pueden o9tenerse f"cilmente de la elipse midiendo la distancia 5amplitud7 de la señal del centro a donde ella cruza.

V. CONCLUSIONES

 econocimos la utilidad del osciloscopio en circuitos de corriente alterna! pudiendo medir el voltaje y el periodo.

 Adem"s de conocer las utilidades del osciloscopio tam9iJn se aprendi) algunas de sus de0ciencias como por ejemplo la
 De igual manera se aprendi) a ;allar frecuencias desconocidas por medio de frecuencias conocidas.

 Aprendimos dos maneras muy usadas de medir desfasajes con 9astante precisi)n.