File - Física e Química A

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Agrupamento de escolas de Ponte de Sor
Escola Secundária de Ponte de Sor
Física e Química A
Atividade Laboratorial 2.1: Osciloscópio
Ano letivo 2015/2016
Data: ___/Janeiro/2016
Ano : 11º
Turma: ___
Nome:____________________________________ nº ____
Nome:____________________________________ nº ____
Nome:____________________________________ nº ____
Classificação: _____________________
O Professor: ______________________
Nome:____________________________________ nº ____
QUESTÃO PROBLEMA
Perante o aumento da criminalidade tem-se especulado sobre a possibilidade de formas de identificação
alternativas à impressão digital. Uma dessas formas poderia ser pela voz. Utilizando um osciloscópio, propor um
método que permita concretizar identificação individual desse modo.
FUNDAMENTO TEÓRICO
O osciloscópio é um instrumento que permite observar sinais num ecrã à medida que o tempo decorre. Para
possibilitar a sincronização da imagem no ecrã, é necessário que os sinais sejam periódicos. Por exemplo, o
osciloscópio permite que se observem variações de diferenças de potencial em função do tempo: U = f(t).
No ecrã do osciloscópio visualiza-se uma representação gráfica. A imagem no ecrã é como se fosse um gráfico
com:
- a variável tempo, representada no eixo das abcissas;
- a variável diferença de potencial, representada no eixo das ordenadas.
Figura 1- Osciloscópio de dois canais
1- Botão ON/OFF
2- Botão de brilho
3- Botão de focagem
4- Trigger (disparo)
5- Botão “TIME/DIV”
6- Botões “VOLT/DIV”
7- Conexão do canal 1
8- Conexão do canal 2
9- Botão de posição horizontal
10- Botões de posição vertical
11- Botão seletor de canal
12- Botão seletor de corrente
A amplitude e o período de um sinal podem medir-se diretamente no ecrã do
osciloscópio. A amplitude indica a tensão do sinal elétrico recolhido, pelo que um
osciloscópio pode ser utilizado como voltímetro.
Fig. 2- Monitor de um osciloscópio
Os valores do tempo e da tensão dependem da regulação que foi feita na escala horizontal (TIME/DIV: s/DIV,
ms/DIV ou s/DIV) e na escala vertical (VOLT/DIV), respetivamente.
Tempo = n.º de divisões na escala horizontal x time/div
Tensão = n.º de divisões na escala vertical x volt/div
Atividade Laboratorial 2.1– Física de 11º Ano
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No osciloscópio, é possível distinguir-se uma tensão contínua de uma tensão alternada.
Quando a fonte de alimentação fornece uma corrente contínua, no ecrã do osciloscópio observa-se uma linha
reta (Figura 3). Como a tensão se mantém constante o valor medido pelo osciloscópio será igual ao valor obtido
através de um voltímetro.
Figura 3- Sinal obtido no osciloscópio quando um circuito é alimentado por uma fonte de corrente contínua
No caso de estar a utilizar uma fonte de corrente alternada a curva que surge é uma sinusoide (Figura 4). Neste
caso a tensão varia entre A e –A visto que a tensão em função do tempo é dada por:
U = Umax sin (t)
Figura 4- Sinal obtido no osciloscópio quando um circuito é alimentado por uma fonte de corrente alternada
Neste caso a tensão eficaz (U) medida com o voltímetro e a tensão máxima (Umáx) medida com o osciloscópio têm
a seguinte relação:
𝑼=
𝑼𝐦á𝐱
√𝟐
MATERIAL NECESSÁRIO
 Osciloscópio
 Fonte de corrente contínua
 Fonte de corrente alternada
 Fios de ligação
 Multímetro
 Lâmpada
 Microfone
 Pontas de prova
 Diapasão e martelo
1-Medição da tensão nos terminais de uma fonte de corrente contínua
PROCEDIMENTO
 Verificar se o sinal (linha de base) no osciloscópio se encontra em cima da linha horizontal da escala.
 Ligar a ficha BNC da ponta de prova ao CH1 do osciloscópio.
 Montar o seguinte circuito: fonte de corrente contínua, lâmpada e multímetro (na função de voltímetro).
 Medir a leitura fornecida pelo voltímetro e indicar a incerteza. (Tabela 1)
 Ligar a ponta de prova à fonte de alimentação.
 Colocar o comando AC-GND-DC em DC.
 Ajustar o botão VOLT/DIV na escala vertical para maior facilidade de leitura e registar o seu valor (Tabela 1).
 Verificar o “salto” do sinal.
 Medir no eixo vertical do ecrã a diferença de potencial e indicar a incerteza (Tabela 1).
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REGISTO DOS RESULTADOS
Tabela 1
Uvoltímetro
VOLT/DIV
N.º de divisões
Uosciloscópio
EXPLORAÇÃO DOS RESULTADOS
1. Compare o valor da tensão medido pelo osciloscópio com o valor lido no voltímetro.
2-Medição da tensão nos terminais de uma fonte de corrente alternada
PROCEDIMENTO
 Verificar se o sinal (linha de base) no osciloscópio se encontra em cima da linha horizontal da escala.
 Ligar a ficha BNC da ponta de prova ao CH1 do osciloscópio.
 Montar o seguinte circuito: fonte de corrente alternada, lâmpada e multímetro (na função de voltímetro).
 Medir a leitura fornecida pelo voltímetro e indicar a incerteza. (Tabela 2)
 Ligar a ponta de prova à fonte de alimentação.
 Colocar o comando AC-GND-DC em AC.
 Posicionar o sinal na escala de modo a facilitar a leitura.
 Medir no eixo vertical do ecrã a diferença de potencial máxima e indicar a incerteza (Tabela 2).
 Medir no eixo horizontal do ecrã o período e indicar a incerteza (Tabela 2).
REGISTO DOS RESULTADOS
Tabela 2
Uvoltímetro
VOLT/DIV
N.º de
divisões
Umáx
TIME/DIV
N.º de
divisões
T
EXPLORAÇÃO DOS RESULTADOS
1. Calcule o valor da tensão eficaz.
2. Compare o valor da tensão eficaz com o valor lido no voltímetro.
3. Determine a frequência do sinal.
4. Escreva a expressão que traduz a variação da tensão em função do tempo para este sinal.
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3- Medição de frequências e intensidades de ondas sonoras
3.1- Diapasão
PROCEDIMENTO
 Ligar um microfone ao CH1 do osciloscópio.
 Produzir um som puro, utilizando um diapasão e um martelo.
 Visualizar as características do sinal elétrico que surge no monitor do osciloscópio.
EXPLORAÇÃO DOS RESULTADOS
1. Caracterize o sinal visualizado
3.2- Voz
PROCEDIMENTO
 Utilizar a voz, emitindo sons correspondentes a letras (a, e, i, o, u, etc.)
 Registar as observações.
EXPLORAÇÃO DOS RESULTADOS
1. A partir das observações efetuadas responda à questão problema.
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