Fis3-Lab6

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UFF - Universidade Federal Fluminense
Departamento de Física
Laboratório de Física XX
Laboratório 6 – Medidas Utilizando o Gerador de Funções e o Osciloscópio
Data:		Turma:		Professor: 
Alunos: 
O experimento teve como objetivo familiarizar com a utilização do gerador de funções e o osciloscópio, ferramentas que serão utilizadas para circuitos de corrente alternada. Os aparelhos são utilizados respectivamente para medir a Fem variável no tempo e medir tensões como função do tempo.
Introdução Teórica
- Gerador de Funções
Um gerador de funções fornece um sinal de tensão AC de freqüência e amplitude ajustáveis, para uso em circuitos elétricos. A freqüência do sinal pode ser ajustada, tipicamente, de alguns hertz a alguns megahertz e a amplitude do sinal pode ser ajustada de alguns milivolts a alguns volts. O sinal é tipicamente uma forma de onda senoidal, quadrada, retangular, ou mesmo triangular.
- Osciloscópio
O osciloscópio fornece uma representação visual de qualquer forma de onda aplicada aos seus terminais de entrada (canais). Um tubo de raios catódicos, semelhante a um tubo de televisão, fornece uma tela de visualização mostrando a forma do sinal aplicado à face do tubo, deixando uma amostra do sinal que é aplicado aos seus canais.
Um osciloscópio ideal deveria apresentar uma resistência de entrada infinita, entretanto, devido às características do seu circuito de entrada, na maioria das vezes esta resistência de entrada está longe desta condição ideal.
Metodologia Utilizada no Experimento
Material Utilizado: fonte de corrente contínua, gerador de funções, duas resistências do kit de montagem, osciloscópio, multímetro e fios para as conexões.
- Calibração do Osciloscópio
Ligamos o aparelho e conectamos o canal 1 à Terra. Posicionamos o feixe no centro da grade do visor do osciloscópio, que representa o ponto de potencial zero.
Conectamos o cabo coaxial no canal 1 e também ao terminal de calibração com regulagem de dois volts pico a pico.
As escalas de tempo e tensão foram ajustadas para valores convenientes.
Verificamos se a tensão da onda quadrada e o período da onda estavam de acordo com o esperado: 1KHz e 2Vpp.
- Montagem do Circuito
Com o osciloscópio calibrado iniciamos as medições.
Medimos o valor de duas resistências no kit de montagem, anotando as incertezas (com o utilização do multímetro)
Montamos o circuito de acordo com a figura a seguir:
Colocamos a freqüência de saída do gerador de função em 1 KHz para onda senoidal.
Tabela de Dados
	Grandeza Física
	Valor
	R1 (Ω)
	(3,2 ± 0,1)x102
	R2 (Ω)
	(6,0 ± 0,3)x102
	V1 (V)
	1,6 ± 0,2
	V2 (V)
	3,0 ± 0,5
	V12 (V)
	5,0 ± 0,5
	V12(calc) (V)
	4,6 ± 0,7
	i (mA)
	5,0 ± 1,1
	T (ms)
	0,8 ± 0,1
	f (KHz)
	1,3 ± 0,5
Tabela 1
Questões
1- Meça o tempo entre os dois picos próximos de tensão máxima e calcule a freqüência, onde f = 1/T. Comparar com a do gerador.
Medimos no Osciloscópio um período de valor T= (0,8 ± 0,1) ms, como está anotado na Tabela 1. Então podemos obter o valor da freqüência.
O valor da frequência está na Tabela 1, junto com o valor de seu erro, que foi calculado na seção Análise de Erros.
2- A partir da ddp medida nos terminais do resistor 2 (canal 1) determine a corrente que passa no circuito.
O canal 1 nos forneceu a ddp do resistor 2 (R2), V2. Como possuímos os valores de R2 e V2, podemos calcular a corrente que passa no circuito pelo resistor 2.
Como os resistores R1 e R2 estão em série, a corrente que passa por R2 é a mesma corrente que passa por R1, ou seja, é corrente total do circuito, logo i= 5,0 mA.
O valor da corrente e seu erro estão anotados na Tabela 1, o cálculo do erro da corrente está na Análise de Erros.
3- Verifique se a medida do potencial do canal 2 está de acordo com a Lei de Ohm.
O canal 2 mede a tensão fornecida pelo gerador, V, que tem o valor de V12= (5,0 ± 0,5) V. Este valor está na Tabela 1.
No nosso circuito (Fig. 1) se trocarmos o ponto de contato entre o canal 1 e o terra, o canal 1 passará a medir a ddp do resistor 2 (V2) e o canal 2 continuará a medir a ddp do resistor 1 (V1).
Os valores medidos foram: V1= (1,6 ± 0,2)V e V2= (3,0 ± 0,5)V.
Com os valores de V1 e V2, podemos calcular V12(calc).
Se considerarmos os erros dos valores V12 calculado (V12(calc)) e medido (V12), eles são aceitáveis, pois estão no intervalo de tolerância dos erros.
Análise de Erros
- Erros Sistemáticos
 
Ohmímetro( Estimativa de erro ± 0,1x102 Ω e ± 0,3x102 Ω 
Osciloscópio( Estimativa de erro para as escalas de tensão ±0,2V e ±0,5V
 ( Estimativa de erro para a escala de tempo ± 0,1 ms
 
- Erros Aleatórios
Entre os erros aleatórios podemos citar o fato de que ao fazermos a leitura no ohmímetro não estarmos posicionado de maneira correta em relação a este, o que pode ter causado erros de leitura.
Se não calibramos o osciloscópio de maneira correta podemos ter obtido medidas erradas a partir dele.
- Propagação de Erros
Para calcularmos a frequência utilizamos a fórmula 
. O período T possui incerteza proveniente do aparelho de medição utilizado, que neste experimento foi o osciloscópio. Logo devemos estimar o erro esperado para a frequência f, Δf, como sendo:
Substituindo os valores: T= (0,8 ± 0,1) ms, obtemos Δf= 0,2 KHz.
Para calcularmos a corrente do circuito utilizamos a fórmula 
. Os valores medidos para V2 e R2 possuem incertezas provenientes dos aparelhos de medição utilizados, que neste experimento foram o osciloscópio e o ohmímetro. Logo devemos estimar o erro esperado para a corrente i, Δi, como sendo:
Substituindo os valores: V2= (3,0 ± 0,5) V e R2= (6,0 ± 0,3)x102 Ω, obtemos Δi=1,1 mA.
Para calcularmos a ddp entre os resistores 1 e 2 (V12(calc)) utilizamos a fórmula 
. Os valores medidos para V1 e V2 possuem incertezas provenientes do aparelho de medição utilizado, que neste experimento foi o osciloscópio. Logo devemos estimar o erro esperado para V12(calc), Δ V12(calc), como sendo:
Substituindo os valores: ΔV1= 0,2 V e ΔV2= 0,5 V, obtemos ΔV12(calc)=0,7 V.
Todos os erros propagados estão anotados na Tabela 1, vinculados as suas respectivas medidas.
Conclusão
Nessa prática experimental tivemos acesso a dois instrumentos importantes: o gerador de funções e o osciloscópio. O gerador de funções funciona semelhantemente a uma bateria, porém sua ddp pode variar com o tempo. O osciloscópio funciona como o voltímetro, podendo medir ddp's variáveis com o tempo.
Montamos o circuito (Fig. 1) e através do gráfico fornecido pelo osciloscópio, que representava a variação da tensão pelo tempo, obtemos o período da onda senoidal. Com o valor do período (T= 0,8 ± 0,1 ms) calculamos a frequência de onda f= (1,3 ± 0,2)KHz, que é um valor diferente do que marca a frequência do gerador de funções.
Também medimos a ddp, usando o osciloscópio, entre o resistor R2 (V2) e entre os dois resistores (V12= 5,0 ± 0,5 V), ou seja, a tensão total do circuito, conforme a figura 1. Mudando o ponto de contato entre o canal 1 e o terra agora além de medir a ddp entre o resistor R2, medimos também a ddp no resistor R1 (V1). Somando os valores V1= (1,6 ± 0,2)V e V2= (3,0 ± 0,5)V fornecidos pelo osciloscópio obtemos V12(calc)= (4,6 ± 0,7)V. Comparando os valores de V12 e V12(calc), se considerarmos as suas incertezas, podemos dizer que verificamos a Lei das Malhas (V12= V1+V2).
Bibliografia
Física – Halliday e Resnick – Editora - Ao Livro Técnico S/A
www.ene.unb.br
Física – Eletricidade, Eletromagnetismo e Corrente Alternada – Dalton Gonçalves – editora: Ao Livro Técnico S/A
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Fig. 1
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