Laboratorio De Electromagnetismo 1

INTRODUCCION

La fundamental importancia de las corrientes eléctricas en la moderna tecnología ha hecho del Osciloscopio un instrumento de esencial interés en diferentes procesos y aplicaciones. Su campo de aplicación cubre, entre otras muchas operaciones, el estudio de los tubos o bulbos electrónicos, de los receptores de televisión y vídeo, de la valoración de la distorsión en los circuitos de baja tensión, de la intensidad de corriente de salida en un amplificador o de la medida de tensión interna de ensamblajes y piezas de fundición.

El Osciloscopio de rayos catódicos emplea un haz de este tipo de radiaciones para detectar las alteraciones de corriente o de tensión eléctrica a partir de la curva que, reproducida en una pantalla fluorescente, las representa. Es de especial importancia el papel que desempeñan los campos eléctricos en el funcionamiento de este aparato; gracias a estos campos es posible dirigir el haz de electrones a un punto específico sobre la pantalla y moverlo según la aplicación que se necesita ejecutar, esto se hace aumentando o cambiando el valor de diferencia de potencial entre las placas que forman el campo eléctrico. Por lo general para la construcción del Osciloscopio se utilizan dos campos eléctricos: uno para orientar el haz verticalmente, y otro para orientarlo horizontalmente. El movimiento horizontal del punto se consigue aplicando una señal diente de sierra entre las placas verticales, el movimiento vertical estará definido por la cantidad de voltaje aplicado entre las placas horizontales.

1. OBJETIVOS

- Reconocer los instrumentos de medida más utilizados en la electrónica o en la electricidad.

Objetivos Específicos:

. Conocer las funciones de los botones, conmutadores y terminales de los instrumentos de medida más utilizados en la electrónica, y utilizarlos correctamente.

. Medir la corriente y el voltaje para determinar la resistencia equivalente de resistencias conectadas en paralelo y analizar las leyes de Kirchhoff.

2. MARCO TEÓRICO

El instrumento que usaremos para ver una tensión en función del tiempo es el osciloscopio, este instrumento nos muestra en una pantalla fluorescente la variación de una determinada señal (tensión) en función del tiempo. Todo fenómeno dependiente del tiempo, como una corriente eléctrica, una oscilación mecánica, los fenómenos cardíacos y cerebrales, que puedan traducirse en una variación de tensión en función del tiempo, pueden ser observables en el osciloscopio. El osciloscopio permite la observación cuantitativa del fenómeno, para ello el instrumento viene calibrado en tensión (eje vertical) y en tiempo (eje horizontal).

La parte esencial del osciloscopio es el tubo de rayos catódicos (TRC), al cual describiremos brevemente.

Tubos de Rayos Catódicos

El TRC consta básicamente de un cañón electrónico, un sistema de placas deflectoras horizontal (X) y vertical (Y) y una pantalla fluorescente, todo colocado en el interior de un tubo en el que se ha hecho un vacío elevado. Ver Figura 2. El cañón de electrones tiene por objeto producir un haz de electrones cuya intensidad puede variarse con continuidad dentro de un determinado intervalo y enfocarlo definidamente sobre la pantalla. Los electrones se obtienen por calentamiento de un cátodo emisor. Al salir de este los electrones pasan a través de una abertura practicada en una rejilla , que puesta a un potencial negativo variable, permite controlar el número de electrones que la atraviesan, luego, éstos son acelerados por un potencial positivo aplicado en un ánodo . El potenciómetro que realiza la variación del potencial negativo se denomina control de brillo (como en los TV).

El haz de electrones que sale es divergente, por lo que es necesario concentrarlo sobre la pantalla fluorescente, lo que se logra por medio de electrodos cilíndricos que forman un sistema de lentes electrostáticas. La idea es obtener campos eléctricos que realicen la operación de hacer volver sobre el eje a los electrones desviados, lo que se logra con una conformación adecuada de los electrodos y una adecuada diferencia de potencial entre ellos, obtenida por medio de un potenciómetro que se denomina control de foco. Para medir una señal con el osciloscopio, por ejemplo una tensión periódica tipo v=v(t), esta debe aplicarse a las placas deflectoras verticales, al hacer esto, el haz de electrones emitido por el cañón experimentará desplazamientos verticales proporcionales a la tensión v(t) , lo que se verá reflejado en la pantalla, como un punto luminoso que sube y baja a lo largo de un mismo segmento rectilíneo vertical de período T, igual al de la señal aplicada.

A los efectos de obtener en la pantalla del osciloscopio la gráfica de v(t) versus t (tiempo), será necesario desplazar horizontalmente el haz uniformemente de izquierda a derecha, al mismo tiempo que experimenta el desplazamiento vertical debido a la tensión V. Este desplazamiento horizontal o barrido se logra aplicando a las placas deflectoras horizontales (X) una tensión Vb de barrido periódica (Ver Fig. 1b), que crece linealmente con el tiempo y sincronizada con la frecuencia de v(t) tal que, cuando Vb tome su valor mínimo el haz se encuentre en el extremo izquierdo de la pantalla y luego a medida que Vb aumenta el haz se mueve hacia la derecha de la pantalla hasta que cuando Vb toma el valor máximo el haz alcanza el extremo derecho de la pantalla (para el caso en el que el período de la tensión V(t) sea el mismo que el período de la tensión de barrido Vb). Como el proceso debe repetirse, es necesario que el haz vuelva al principio de la pantalla y comience nuevamente el ciclo de barrido. Ver Figura 3.

3. “INSTRUMENTOS DE MEDIDA Y APARATOS ELÉCTRICOS”

Materiales

Fuente de Corriente Directa.

Osciloscopio.

Multímetro.

Generador de Señales.

Punta de Osciloscopio.

Puntas de Fuente.

Punta de Generador.

Procedimiento

1. Con la Fuente de Voltaje.

Con la ayuda del Multímetro en posición de voltaje continuo (VDC) y en la escala más alta que tenga el dispositivo, vamos a realizar las siguientes mediciones:

a. Coloque las perillas (VADJ y Fine) hasta la posición de cero, prenda la fuente, coloque en los terminales de salida de la fuente el multímetro para hacer la medición. Anote con cuidado sus observaciones: Se puede comprobar que la medida que nos registra el multimetro es la misma en la que está configurada la fuente (3.17V).

b. Mueva la perilla (Fine) hasta la mitad y escriba su efecto mirando la pantalla del multímetro. Luego termine de mover la perilla hasta el final. Anote sus observaciones: Se puede determinar que la medida se hace más exacta en la medida que se mueve la perilla fino (9.96V).

c. Rote la perilla (VADJ) despacio hasta que llegue al final de su recorrido, anote el valor máximo que puede entregar la fuente.

30.66Vdc

d. Coloque el multímetro en medición de voltaje alterno (VAC) y en la escala más alta del medidor, vamos a realizar la medición del voltaje del toma de corriente. Anote sus observaciones intercambiando los caimanes del multímetro. Anote sus interesantes conclusiones, ideas, observaciones.

Se evidenciaron 122VAC, al intercambiar los caimanes del multimetro, el valor siguió siendo igual debido que se trata de una onda sinusoidal.

2. Con el Generador de Señales y el Osciloscopio.

a. Seleccione una frecuencia de 100hz en la escala de frecuencia del generador, el conmutador de rango del voltaje póngalo en (HIGHT); con el conmutador de forma de la onda WAVEFORM seleccione una señal seno. Conecte el generador al osciloscopio calibrado utilizando el canal 1 (CH1), luego prenda el generador. Anote con gusto las observaciones:

Luego de familiarizarme con el panel frontal del osciloscopio conecte a la toma de red y energice pulsando el interruptor (Power). Una vez hecho esto apareció en la pantalla del osciloscopio un punto luminoso verde desplazándose de izquierda a derecha. El punto se mueve sólo horizontalmente ya que no hay ninguna señal externa aplicada, por lo que el haz emitido por el cañón de electrones solo es afectado por la deflexión horizontal producto de la tensión de barrido.

Para poder medir la señal solicitada (100hz) dada señal externa fue necesario usar una sonda de prueba, más comúnmente llamada punta (Ver Fig. 4), dicha punta "lleva" la señal externa desde el circuito al osciloscopio. La mayoría de los osciloscopios actuales disponen de dos canales etiquetados normalmente como I y II (ó A y B). El disponer de dos canales nos permite comparar señales de forma muy cómoda. Por ahora solo utilice el canal 1.

Calibración del Osciloscopio

Lo primero que hice antes de empezar a trabajar con el osciloscopio es calibrarlo, para hacer esto, conecte el generador de señales al osciloscopio (figura 4ª), con una señal de onda sinusoidal de 2 Volts pico a pico (2Vpp)

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