Roteiro_Laboratorio_02

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Laboratório de IME – Experimento nº 02 
 
Instrumentos de Medida Eletrônicos – Medidas AC 
 
Objetivos: 
1. Familiarização com instrumentos de medida (multímetros, osciloscópio) 
2. Medir a tensão e a corrente por um componente, usando o osciloscópio 
3. Verificar que a corrente e a tensão senoidais, i(t) e v(t), estão em fase em um resistor 
 
Material necessário: 
1. Multímetro Portátil, BK Precision, modelo 350-B 
2. Gerador de Funções, Minipa, modelo MFG-4220 
3. Osciloscópio, Agilent, modelo DSO-3062-A 
4. Console DeLorenzo 
5. Placa DeLorenzo DL-3155-M07 
 
Pré-requisitos: 
1. Compromisso com as “Regras de Segurança em Laboratório” 
2. Execução do Experimento nº 01 - IME 
3. Conhecimento dos fundamentos de tensões e correntes alternadas senoidais 
4. Leitura dos manuais: Minipa MFG-4220 (Seções 1 até 6.3) e Agilent DSO-3062-A 
(Seção “Getting Started”) 
 
Procedimento Experimental: 
 
1. Compromisso: Declaro que li e entendi as “Regras de Segurança em Laboratório” e 
comprometo-me a zelar pela minha segurança pessoal, a de meus colegas e a das 
instalações e equipamentos. Ass.: __________________________________________ 
 
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2. Medição de tensão eficaz e freqüência: 
2.1. Na Seção 1 da Placa DeLorenzo DL-3155-M07, você encontra o circuito 
abaixo, que é basicamente um amplificador com ganho unitário, capaz de 
fornecer sinais elétricos para as demais seções da Placa em praticamente todas 
as condições experimentais deste módulo. O sinal AC com o qual você 
trabalhará neste experimento será aplicado na entrada (IN) deste circuito, e 
estará disponível na saída (OUT) para conexão com o circuito da Seção onde 
você vai trabalhar. Ligue o Console na tomada. (Verifique a tensão adequada: 
110 ou 220V?). Instale a Placa e ligue o interruptor. 
 
 
2.2. Ligue o gerador de funções: cabo de força 
na tomada (110V ou 220V? Verifique 
sempre!), interruptor liga-desliga. Gire o 
botão de controle de Amplitude para a 
posição de mínimo sinal (MIN). Selecione 
a forma de onda senoidal e a faixa de 
freqüência de 1 kHz. 
 
 
2.3. Ajuste a freqüência do gerador de funções 
em 500 Hz (utilize o ajuste fino). 
 
 
 
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2.4. Com o cabo coaxial, conecte o sinal de saída do gerador de funções à entrada 
do circuito acima. 
2.5. Configure o Multímetro Portátil para funcionar como um Voltímetro AC (chave 
rotativa em V~ e pontas de prova em VOLT e COM). 
2.6. Insira as pontas de prova do Voltímetro nos terminais OUT e terra do circuito 
da Seção 1 da Placa. 
2.7. Ajuste a amplitude do sinal no gerador de funções até que o valor eficaz da 
tensão no terminal OUT medido no Voltímetro seja 5 V. Anote os valores 
medidos até agora na tabela abaixo (não se esqueça das unidades): 
 
Tabela 2.7 – Valores Medidos 
 
Display 
MFG 
Voltímetro Freqüencímetro Osciloscópio 
Tensão eficaz 
Tensão de pico 
Freqüência 
Período 
Freqüência 
calculada 
 
 
2.8. Medição de freqüência: Remova a ponta de prova vermelha do Multímetro 
Portátil (BK 350-B) do circuito da Placa e do terminal VOLT do aparelho. 
Instale-a no terminal Hz-Ω do aparelho, para medição de freqüência. 
2.8.1. Na chave rotativa, selecione a escala de freqüência de 3,2 kHz. 
2.8.2. Insira a ponta de prova vermelha novamente no terminal OUT do circuito 
da Placa. Anote o valor da freqüência medida na tabela 2.7 acima. 
 
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3. Medição de tensão de pico e período (utilizando o Osciloscópio): 
3.1. Ligue o Osciloscópio (cabo de força na tomada 110V, interrupor POWER). 
3.2. Conecte uma ponta de prova no terminal de entrada do canal 1 (CH1). 
 
3.3. Conecte os terminais de medida da ponta de prova no terminal de saída do 
circuito da Placa: garra-jacaré ao terra e ponta-gancho ao terminal OUT. 
3.4. Ajuste das escalas vertical (V/div) e horizontal (time/div): pressione o botão de 
definição automática de escalas (Auto Scale). Os valores selecionados 
automaticamente aparecem no rodapé da tela do osciloscópio. Mais tarde você 
poderá ajustar valores diferentes das escalas através dos controles Vertical e 
Horizontal, caso queira ver características específicas da forma de onda. Estes 
controles funcionam como um zoom independente em cada eixo. 
3.5. Meça o valor de pico da tensão senoidal (Vp ou Vmax), e o seu período T. Calcule 
a freqüência f e anote estes valores na tabela 2.7 acima, com suas respectivas 
unidades de medida. 
 
 
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3.6. Esboce na figura abaixo a forma de onda medida na tela do osciloscópio. Anote 
os valores das escalas. Indique os valores medidos no item anterior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Escala vertical = Escala horizontal = 
 
 
3.7. Comente os resultados obtidos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Tensão e corrente senoidais em circuito resistivo: 
4.1. Considere o circuito abaixo, correspondente à Seção 2 da Placa M07, com 
R1 = 1 kΩ, e R2 = 10 Ω. Uma tensão senoidal v(t) = Vmax sen(ω t) será aplicada 
entre os terminais 2 e terra. Este sinal senoidal será obtido da saída do circuito 
da Seção 1 desta mesma placa, estudado no item 2.1 acima. 
 
 
4.2. Exercício de preparação: Observe que R2 << R1. Demonste que, neste caso, a 
tensão nos terminais do resistor R1, v23, é praticamente igual à tensão v(t) 
aplicada entre o terminal 2 e o terra. Em outros termos, v(t) ≈ v23(t) >> vR2(t). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A condição acima é comumente utilizada na prática quando se deseja medir a 
corrente i(t) que circula pelo resistor R1. Como os resistores R1 e R2 estão em série, a 
corrente é a mesma por ambos os componentes. Mede-se a tensão vR2(t) nos 
terminais de R2, que dividida por R2 é a própria corrente i(t). (Lembre-se de que um 
amperímetro ideal tem resistência nula. Na prática, sua resistência deve ser bem 
menor que as demais resistências do ramo do circuito em estudo, o que se verifica 
neste caso.) 
 
4.3. Usaremos o osciloscópio para medir a tensão e a corrente no resistor R1, de 
acordo com os princípios acima. Utilize a mesma frequência d item 2.3 acima. 
Observe o esquema do circuito abaixo, composto das Seções 1 e 2 da Placa. O 
sinal de saída da Seção 1 é aplicado à entrada (terminal 2) do circuito da 
Seção 2. O canal 1 (CH1) do osciloscópiomede a tensão aplicada v(t) – que é 
praticamente igual a vR1(t) – e o canal 2 (CH2) mede a tensão vR2(t) em R2. 
CUIDADO: os terminais de terra (jacaré) dos canais 1 e 2 devem ser 
conectados sempre no mesmo ponto. 
 
 
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4.4. Aperte o botão Auto Scale para selecionar escalas adequadas para medição de 
v(t) e vR2(t) nos canais CH1 e CH2 respectivamente. Esboce as formas de onda 
na figura abaixo, anotando os valores das escalas. Se preferir, você pode 
deslocar verticalmente ambas as formas de onda de maneira a colocá-las no 
centro da tela, aumentar as sensibilidades de ambas as escalas, e esboçar as 
formas de onda com linhas diferentes (uma em linha cheia, e outra tracejada). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Escala 
Vertical 
CH1 = 
 
Escala 
Vertical 
CH2 = 
 
Escala 
horizontal = 
 
 
4.5. Observe a defasagem entre a tensão no resistor R1 (CH1) e a corrente (CH2). 
A defasagem é igual a ___________________________. Como você mediu 
este valor? _______________________________________________________ 
 ________________________________________________________________ 
 ________________________________________________________________ 
 ________________________________________________________________ 
 ________________________________________________________________ 
 
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4.6. Complete a tabela abaixo, medindo a tensão, a corrente e a defasagem entre 
ambas para vários valores de freqüência do sinal aplicado, especificando as 
unidades de medida: 
f VR1,p-p VR1,ef VR2,p-p IR1,p-p IR1,ef defasagem 
(Hz) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (graus) 
500 
 
600 
 
800 
 
1000 
 
1200 
 
 
4.7. Comente os resultados encontrados: __________________________________ 
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5. Desconecte todos os cabos e pontas de provas, guarde-os, e desligue os 
equipamentos.