LABORATORIO 5: OSCILOSCOPIO Mildred Muñoz (1625815), Danna Camila Lasso (1642765), Jhon Fernando Botero (1646679)
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RESUMEN El interés de la practica con el osciloscopio fue principalmente conocer su funcionamiento, el cual nos permite observar la gráfica de un voltaje en función del tiempo, en donde para ello se tomó en cuenta distintos objetivos; primero, medir la amplitud pico-pico, periodo y frecuencia de una señal; segundo, establecer una expresión matemática de una señal senoidal alterna con los datos obtenidos. Finalmente se logró obtener la expresión matemática de la señal senoidal y se comprendió el funcionamiento del osciloscopio. Palabras claves.
Osciloscopio, señal continua, señal alterna, voltaje, frecuencia, ángulo de fase, amplitud, periodo.
1. INTRODUCCIÓN Donde v 0, 0, es la amplitud de la onda, Φ es el ángulo de desfase y () es la función de voltaje con respecto al tiempo.
El osciloscopio es un instrumento que permite la visualización de la evolución de una señal eléctrica con relación al tiempo o con respecto a otras señales. Las señales tienen ciertas variables que permite entender el comportamiento de esta, tales como la frecuencia (f ( f ), ), amplitud (A) y el periodo, las cuales están representadas por las siguientes ecuaciones:
F=
Además de esto, El osciloscopio osciloscopio es capaz de de obtener las siguientes determinaciones:
Ec. 1. Ecuación 1. Ecuación para la frecuencia
1
Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. Localizar averías en un circuito. Medir la fase entre dos señales. Determinar que parte de la señal es ruido y como varia está en el tiempo.
Por último, el objetivo principal del experimento es entender el manejo del osciloscopio como medidor de tiempo y de voltaje.
Ec. 2. Ecuación 2. Ecuación para el periodo. Se sabe que la onda generada por el osciloscopio se puede representar por la siguiente expresión:
2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
() sin(2 )
Se encendió el osciloscopio, se esperaron 20 segundos, se giró la intensidad y se focalizó manualmente. Luego se encendió el interruptor del generador de señales y se
Ec. 3. 3. Ecuación del voltaje en función del tiempo.
1
3. CALCULOS Y RESULTADOS
seleccionó la señal sinusoidal y se graduó la amplitud a 8 V; para la frecuencia se activó el botón 5k. Se varió la frecuencia y el tiempo para observar el comportamiento de la señal eléctrica sobre la pantalla.
Datos del generador :
(=) sin() ((=))
Para el tiempo t=0 el valor del voltaje obtenido fue:
0
El valor de la frecuencia del generador fue:
Reemplazando los datos anteriores se obtiene:
2263
0 rad.
Amplitud de la señal sinusoidal
8 16
Tabla 1. Datos experimentales voltaje en función del tiempo.
Periodo se obtiene de la ecuación 2:
1 22631 4.418 × 10 − Datos experimentales:
Periodo obtenido experimentalmente:
# × ó 0.1 × 1 4.4 × 1000 4.4 × 10−
Periodo se obtiene de la ecuación 2:
1 2272.7 1 4.4×10 − El ángulo de fase de la señal sinusoidal se obtiene de la ecuación 3, para un tiempo t=0.
() sin(2 ) (=) sin(0 ) 2
6. BIBLIOGRAFÍA 1. Young, H., Freedman, R., Ford, A., Flores Flores, V. and Rubio Ponce, A. (2009). Sears-Zemansky, F isica ́ universitaria, decimosegunda edici o n, ́ volumen 1. Naucalpan de Ju a ́ rez: Addison-Wesley. 2. Sampling Oscilloscope Techniques, Tektronix, 1989, Technique Primer 47W-7209, archived (PDF) from the original on 3 March 2016. 3. Alonso, M. and Finn, E. (1970). Physics [by] Marcelo Alonso [and] Edward J. Finn. Reading, Mass: Addison-Wesley.
Gráfica 1. Voltaje en función del tiempo para una señal sinusoidal. Donde, A: amplitud T: periodo
4. DISCUSION De la ecuación 3., se obtuvo el ángulo de fase rad, esto es debido a que la posición inicial de la señal coincide con el origen de coordenadas (0,0), la gráfica 1., permite observar que no hay desplazamiento de fase.
0
El valor la amplitud corresponde al valor máximo del voltaje aún cuando el proceso se repita periodicamente, este será su limite.
5. CONCLUSIONES En conclusion, el osciloscopio es un intrumento util a la hora de observar la evolucion de una señal atraves de tiempo, ademas permite conocer directamente el periodo y el voltaje de una señal. Por otro lado, se puede comparar dos diferentes señales por medio del este instrumento, lo cual sirve para decretar el ruido que genera una señal con respecto a otra. Por lo tanto, lo hace un instrumento muy versátil a la hora de encontrar un error en un circuito. En ultimas el osciloscopio es una herramienta importante en los laboratorios de electrónica por su versatilidad. 3
