ET75F - Medidas Elétricas Profs.: Glauber Brante / Jean Carlos Cardozo da Silva

Alunos: _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

Laboratório 01

Osciloscópio: Osciloscópio é um instrumento cuja finalidade básica é visualizar fenômenos elétricos, possibilitando medir tensões contínuas, alternadas, períodos, frequências e defasagem com elevado grau de precisão. Objetivos:

Identificação dos controles do osciloscópio;

Verificação da atuação dos controles;

Observar isoladamente as senóides de tensão e corrente;

Determinar a relação de fase entre tensão e corrente.

CIRCUITO PROPOSTO

Monte o circuito proposto e siga as orientações:

PROCEDIMENTO Conecte as pontas de prova nos canais selecionados;

Configure o osciloscópio para considerar o canal 2 invertido;

Conecte o varivolt à rede elétrica. Posicione o cursor do varivolt de modo a obter-se a

saída mínima (praticamente zero volts);

Posicione a chave seletora de modo de entrada do osciloscópio para a posição AC;

Passe a chave seletora de ganho vertical do osciloscópio para o valor adequado;

Conecte o circuito aos bornes do varivolt;

Movimente o cursor do varivolt em 20 VCA;

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DETERMINAÇÃO DAS TENSÕES E CORRENTES DE PICO A PICO E EFICAZ

1. Complete as informações abaixo a respeito do erro associado às medições de tensão, corrente, resistência e indutância do multímetro digital.

Obs.: Dados obtidos a partir do manual do multímetro. Número de dígitos do multímetro = ____________________________________________________________ Erro de tensão = ± _________________________________________; Escala: ______________________ Erro de corrente = ± _________________________________________; Escala: ______________________ Erro de resistência = ± _________________________________________; Escala: ______________________ Erro de indutância = ± _________________________________________; Escala: ______________________ 2. Utilizando o multímetro, meça a resistência R e a indutância L. R = ______________ Ω ± ___________; L = ______________ mH ± ___________; 3. Calcule a tensão de pico a pico, a tensão de pico e a tensão eficaz na saída do varivolt. Vpp = _____________V; Vp = _____________V; Vef = _____________V; 4. Meça a tensão CA eficaz na saída do varivolt com o multímetro. Vef = ______________ V ± ___________; 5. Calcule a tensão eficaz na resistência. Vef = _____________V; 6. Meça a tensão eficaz na resistência utilizando o osciloscópio. Vef = _____________V; 7. Confira com o multímetro. Vef = ______________ V ± ___________; 8. Calcule a tensão eficaz na indutância. Vef = _____________V; 9. Meça a tensão eficaz na indutância utilizando o osciloscópio. Vef = _____________V; 10. Confira com o multímetro. Vef = ______________ V ± ___________; 11. Calcule a corrente eficaz que atravessa o circuito da figura (Ief=Vef/R); I = _____________A; 12. Meça a corrente eficaz utilizando o osciloscópio; I = _____________A; 13. Confira com o multímetro. I = ______________ A ± ___________; Obs: A cada ajuste pelo osciloscópio confira com o multímetro. Desconecte a ponta de prova dos bornes do varivolt; CÁLCULO DOS ERROS DE MEDIÇÃO

Para o varivolt, considere a tensão medida pelo multímetro como a medida de base para cálculo dos erros;

Para os demais componentes, calcule a queda de tensão (ou corrente) com base nos valores medidos de R e L. Use este valor calculado como base para o cálculo de erros.

Calculado Multímetro Osciloscópio

Medição Erro

Absoluto Erro

Relativo % Medição

Erro Absoluto

Erro Relativo %

Varivolt --- V --- --- V Resistor V V Indutor V V Corrente A A

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FUNDAMENTO TEÓRICO Medida de Corrente Alternada

Para se efetuar a medida de intensidade de corrente com o osciloscópio é necessário primeiramente transformá-la em tensão, uma vez que o osciloscópio nada mais é do que um voltímetro. Este procedimento é necessário tanto em corrente contínua quanto alternada.

Esta transformação da corrente alternada em tensão alternada se realiza através de uma resistência em série com o circuito, cuja corrente se deseja medir, para que provoque uma queda de tensão proporcional à intensidade de corrente que o atravessa.

Um cuidado que deve ser tomado é o de ajustar a frequência de varredura o mais perto possível da frequência do sinal a se analisar, e se possível, obter o menor número possível de ciclos na tela, o ideal é se obter apenas um ciclo. Também é necessário sincronizar a imagem na tela, ou seja, obter uma imagem parada na tela, para isto se utiliza dos controles do sincronismo do osciloscópio. Medida de ângulo de Fase

Quando uma carga puramente resistiva é aplicada a uma fonte de C.A. se observam dois aspectos:

Tensão e corrente estão em fase; A queda da tensão é proporcional a corrente circulante, o que também ocorre em C.C. Devido a estas características do resistor, ele pode ser utilizado como um recurso para a

conversão de variações de onda de corrente através do osciloscópio. A medida do ângulo de fase pode ser feita com osciloscópio de duplo traço ou traço

simples. Quando se utiliza o duplo traço, cada uma das C.A. é aplicada a um canal e a relação de fase é medida com o auxílio das divisões horizontais da tela. A única exigência que se faz para se poder medir este ângulo de fase é que as CA's tenham mesma frequência, caso contrário a defasagem é variável. Quando se usa o osciloscópio traço simples o ângulo de fase é dado por Figura de Lissajous. PROCEDIMENTO 1:

Posicione a chave seletora de modo de sincronismo em AUTO; Conecte a ponta de prova CH1 sobre a fonte VCA; Conecte a ponta de prova CH2 sobre o resistor R; Identifique na tela quais são as senóides da tensão na fonte (VCA) e tensão no R (VR). Verifique qual a relação de fase entre tensão e corrente, utilize a função de medições

com os cursores do osciloscópio (página 44 do manual do osciloscópio). Esboce as formas de onda obtidas no osciloscópio e forneça o cálculo do ângulo

de defasagem no espaço abaixo. Obs. 1: Os demais controles não devem ser alterados. A figura na tela representa a corrente no resistor R, desconsiderando a pequena diferença provocada pela introdução de L no circuito. Obs. 2: Não é necessário ligar as duas garras de terra ao circuito.

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PROCEDIMENTO 2: Verifique qual a relação de fase entre tensão e corrente através da Figura de

Lissajous (página 65 do manual do osciloscópio); Esboce a forma de onda obtida, indicando os eixos a e b, e forneça o cálculo do

ângulo de defasagem no espaço abaixo.

𝜃 = sin−1𝑎

𝑏

CÁLCULO DOS ERROS DE MEDIÇÃO

O ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente pode ser obtido através da seguinte relação:

𝜃 = tan−1 (𝑋𝐿

𝑅)

Calculado

Procedimento 1 (cursores) Procedimento 2 (Lissajous)

Medição Erro

Absoluto Erro

Relativo % Medição

Erro Absoluto

Erro Relativo %

Ângulo

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CAPTURAR UM SINAL DE AÇÃO ÚNICA

Adicione a Chave S1 ao circuito proposto, conforme Figura abaixo

Obs.: Utilize os interruptores das bancadas.

Determine o surto de tensão ocasionado pelo acionamento da chave em um circuito indutivo. Para esta medida siga as orientações que estão no manual do osciloscópio na página 52.

Esboce a forma de onda obtida no espaço abaixo.