relatório lab. eletric 3 Instrumentos de medidas elétricas II

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI ÁRIDO
ARLEI OLÍMPIO GOMES DA SILVA
GILENO EVARISTO DE SOUZA
HEITOR LUIZ SOUSA DOS SANTOS
MAXWELL DA SILVA
RENNAN ALVES MONTEIRO
PRÁTICA 3 
INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS II
ANGICOS RN
2017
ARLEI OLÍMPIO GOMES DA SILVA
GILENO EVARISTO DE SOUZA
HEITOR LUIZ SOUSA DOS SANTOS
MAXWELL DA SILVA
RENNAN ALVES MONTEIRO
Relatório técnico, apresentado como requisito parcial para obtenção da nota da unidade I na disciplina LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE E MAGNETISMO, no Curso de B.C.T (Bacharelado em Ciência e Tecnologia), na Universidade Federal Rural do Semiárido.
Prof.: Marcelo Nobre dos Santos Beserra
 
ANGICOS RN
2017
INTRODUÇÃO
Vários aparelhos de medição, tais como voltímetros, amperímetros e ohmímetros, são utilizados para verificar e acompanhar as grandezas elétricas que estão circulando em vários “pontos” de um circuito elétrico. Esses aparelhos de medição são instrumentos que, através de escalas, gráficos ou dígitos, fornecem os valores numéricos das grandezas elétricas que estão sendo medidas.
Onde será estudado, o funcionamento de gerador de função, onde é baseado em circuitos eletrônicos osciladores, filtros e amplificadores. Onde vai visualizar as formas de onda, dentre as quais, senoidal, quadrada e triangular.
Figura 1 – Formas de onda 
OBJETIVOS
Aprender a utilizar o osciloscópio como um instrumento de medidas elétricas; 
Medir voltagens de sinais de corrente contínua e alternada, verificando forma, frequência, amplitude e interferência de dois sinais elétricos.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Multímetro ou Multiteste, em inglês (Multimeter), é um instrumento analógico ou digital, que serve para efetuar diversas medições elétricas. Serve para diversos tipos de instrumentos de medida, num único equipamento, tais como: Voltímetro, Amperímetro, Ohmímetro, Capacímetro, Frequencímetro, Termômetro, entre outros, como também existem outros opcionais, conforme o fabricante do instrumento a ser disponibilizado. Tem ampla utilização entre os técnicos em eletrônica, pois são instrumentos mais utilizados na pesquisa de defeitos em aparelhos eletroeletrônicos.
Multímetros Analógicos:
Funcionam com base no galvanômetro, instrumento composto basicamente por uma bobina elétrica, montada em um anel em volta de um ímã.
Multímetros Digitais:
Funcionam convertendo a corrente elétrica em sinais digitais, através de circuitos denominados análogo-digitais.
Ambos os modelos, utilizam um sistema de chave mecânica ou eletrônica, que divide o sinal de entrada de maneira a adequar a escala e o tipo de medição a ser feita
O osciloscópio é um instrumento de medição que permite visualizar graficamente sinais eléctricos. Na maioria das aplicações, o osciloscópio mostra como é que um sinal elétrico varia no tempo. 
O osciloscópio utilizado no Laboratório de Instrumentação e Medidas Eléctricas, representado na Figura 1, é um exemplo clássico de um osciloscópio analógico.
Figura 2 – Osciloscópio analógico
O osciloscópio é utilizado por diversos profissionais, num sem número de aplicações, tão variadas como a reparação de televisores, a análise do funcionamento das unidades electrónicas de controlo dos automóveis, a análise de vibrações (de um motor, por exemplo), o projeto de circuitos de condicionamento de sinal (para sistemas de instrumentação, por exemplo) ou sistemas biomédicos.
Os geradores de função fornecem os sinais elétricos mais comuns para teste de circuitos, com a possibilidade de variação de amplitude, frequência e formas de onda. Este gerador apresenta além disso, a capacidade de fornecer sinais com formas de onda sintetizadas pelo próprio usuário. Sua arquitetura digital e a interface GPIB permitem o armazenamento dos sinais gerados, que podem assumir grande complexidade. Desta forma, os experimentos didáticos deixam de estar limitados a sinais padrão, e as condições de testes e medidas oferecidas nas bancadas tornam-se bastante amplas.
Figura 3 – Gerador de funções
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Material utilizado
01 Osciloscópio;
01 Fonte de 15V CC e 20V AC;
Cabos para conexões e conectores;
01 Multímetro de bancada;
01 Gerador de funções.
Procedimentos
A fonte de tensão foi ligada e ajustada para 2 𝑉 corrente contínua, e o traço do visor do osciloscópio foi sobreposto à linha horizontal do gráfico existente na tela do instrumento para fazer ajuste do “ajuste zero”. Esse ajuste serve para minimizar o erro da leitura.
A saída da fonte foi conectada ao osciloscópio, o valor da tensão foi medido e anotado.
 Foi realizada uma segunda medição; Uma saída de 20 V corrente alternada da fonte foi conectada ao osciloscópio. Foram observados e anotados, a forma de onda, o período e a amplitude do sinal.
Foi realizada uma terceira verificação, desta vez utilizando o osciloscópio e um gerador de funções. O gerador de funções foi ajustado com um sinal de 4 𝑉𝐴𝐶 (900 𝐻𝑧) e conectado aos canais 1 e 2 do osciloscópio; depois foram acionados os botões de adição de sinais e anotado o resultado.
Em seguida, com o botão de adição desligado, o botão de inversão do canal 2 foi acionado e seu resultado anotado, finalizando os procedimentos do experimento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Vimos que, os diferentes tipos de instrumentos de medições de grandezas elétricas, têm suas limitações, e isso pressupõe que, cada um deles tem um uso específico.
Pudemos observar isto de forma prática: quando realizamos a medição da tensão de 2 VCC com o voltímetro, o mesmo indicou 2,01 V; enquanto o osciloscópio indicava 2 V exatos. Para tensão 20 VAC também se verificou uma diferença nas leituras dos dois instrumentos: o voltímetro indicava 21 V, enquanto o osciloscópio indicava 20 V exatos. Essa diferença ocorre devido as inúmeras características técnicas e físicas dos dois instrumentos utilizados. Vamos destacar, a característica que está envolvida diretamente com a diferença verificada, entre os valor das leitura nos dois equipamentos, que está ligada ao tipo de voltagem que os dois medem: o voltímetro mede uma tensão eficaz (tensão que realiza o mesmo trabalho se fosse uma tensão contínua), e o osciloscópio mede uma tensão pico a pico (tensão relacionada à amplitude da onda do sinal, no caso, senoidal) 
 
QUESTIONÁRIO PÓS-LABORATÓRIO
a) Ligue a fonte de tensão e ajuste-a para 2 𝑉 corrente contínua. 
 
Verifique se o traço do visor do osciloscópio está ajustado à linha horizontal no zero, conecte a saída da fonte ao osciloscópio, meça o valor da tensão e anote-a: 
Meça essa voltagem com o voltímetro e anote-a:
𝑉𝑜𝑠𝑐𝑖𝑙𝑜𝑠𝑐𝑜𝑝𝑖𝑜: 2v 
𝑉𝑣𝑜𝑙𝑡í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 2,01v 
COMPARE OS VALORES OBTIDOS E COMENTE.
Após as medições vimos que houve uma diferença entre as tensões medidas com o pelos dois aparelhos. Essa diferença ocorre porque o multímetro mede uma tensão chamada de “tensão eficaz” enquanto o osciloscópio mede a tensão pico a pico. 
b) Agora, conecte a saída de 20 V corrente alternada da fonte ao osciloscópio. Observe a forma de onda, o período e a amplitude do sinal e anote-os: 
 
Forma de onda: Senoidal
Frequência (1/𝜏): 62,5 Hz
Amplitude: 28 V
 
 
Meça essa voltagem alternada da fonte com o multímetro e anote-a.
𝑉𝑣𝑜𝑙𝑡í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜: 21 V
 
Qual é a forma matemática do sinal: 
 
EXPLIQUE O VALOR OBTIDO NO VOLTÍMETRO EM COMPARAÇÃO COM AMPLITUDE LIDA NO OSCILOSCÓPIO.
No voltímetro a leitura é fornecida de forma direta, através dos dígitos indicados no display do instrumento. No osciloscópio, a forma de obtenção do valor, se dá através das subdivisões na tela do equipamento, feitas pelas linhas horizontais e verticais. Essas subdivisões são cada quadrado, resultante do cruzamento daslinhas horizontais e verticais. O valor da amplitude, que corresponde a soma das alturas dos quadrados da tela, equivale ao valor da tensão medida no voltímetro. 
c) Monte o circuito conforme a figura abaixo, conectando o gerador de funções ao osciloscópio canais 1 e 2. Nos dois canais ajuste as escalas da tensão e frequência no mesmo valor. Utilizar um sinal de 4 𝑉𝐴𝐶 (900 𝐻𝑧) do gerador. Acione os botões de adição dos sinais e comente o resultado.
 
COMENTÁRIO: Foi observado que os sinais se somam, e essa mudança provoca alterações na amplitude do sinal (tensão) e também na sua forma de onda.
d) Com o botão de adição desligado, acione o botão de inversão do canal 2. Quais são as funções matemática dos sinais? Determinar experimentalmente a diferença de fase entre esses sinais.
 
 
e) Agora, acione o botão de adição dos sinais. Qual é o valor observado da amplitude da soma de sinais? Provar analiticamente sua resposta.
De acordo com a visualização do traço horizontal na tela do osciloscópio, pudemos dizer que a amplitude tende a zero, pois o traço horizontal, apesar de estar distorcido, muito se assemelha a uma reta. Isso é notório, visto que, com o sinal 2 invertido, os sinais 1 e 2 se tornam opostos um do outro. 
CONCLUSÃO
Em virtude do experimento realizado, que nos proporcionou um primeiro contato com os instrumentos de medição de grandezas elétricas, osciloscópio e multímetro, novos conhecimentos foram adquiridos. Esses conhecimentos, posteriormente, poderão ser utilizados. Na vida profissional é essencial conhecer bem as ferramentas que nos auxiliam. Ao utilizarmos os equipamentos aqui mencionados, para medição de tensão em corrente contínua e alternada, observamos na prática, parâmetro como frequência e amplitude, e passamos a entender melhor as diferenças que estão envolvidas nessas duas formas de tensão.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
<http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/o-gerador-van-graaff.htm> acesso em 11.07.2017.
<http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/carga/poder_pontas/> acesso em 11.07.2017.
HEWITT, Paul G. Física conceitual. 12. ed. Porto Alegre: Bookman, 2015.
<http://www.sofisica.com.br> acessado em 14.07.2017
<https://docente.ifrn.edu.br/odailsoncavalcante/disciplinas/eletricidade-instrumental/corrente-alternada-parte-1> acesso em 28/07/17.