El Osciloscopio: Reference http://badger.physics.wisc.edu/lab/manual2/node12.html Materiales: Osciloscopio (1) Generador de Ondas (2) Cables “Banana Plugs” (2 pares) Objetivos: 1. Describir los principios básicos del tubo de rayos catódicos de un osciloscopio. 2. Explicar como el tiempo y el voltaje pueden ser medidos con el osciloscopio. 3. Explicar como se forman las figuras de Lissajous y demostrarlo haciendo uso de la calculadora grafica. 4. Describir el funcionamiento del Osciloscopio 5. Discutir la importancia de las aplicaciones del osciloscopio en la ciencia y la tecnología. Procedimiento: Encender el osciloscopio Ajustar la intensidad del rayo de electrones Ajustar la fineza del rayo Ajustar la frecuencia del voltaje diente de sierra a su valor mínimo ¿que observa? Aplicar una señal sinusoidal 1 Hz a las placas horizontales del CRT ¿que observa? Poco a poco aumente la frecuencia de la señal externa y anote sus observaciones Poco a poco incremente la frecuencia del voltaje diente de sierra y anote sus observaciones Nota: antes de realizar medidas asegúrese que las perillas están el la posición calibrada Aplique al canal X una señal sinusoidal cuya frecuencia y respectivamente f = 40 Hz y Vp = 2.4 voltios voltaje pico sean Utilizando el osciloscopio mida el periodo de esa señal, calcule la frecuencia y compare el valor calculado con el valor del generador Aplique al canal Y una señal sinusoidal cuya frecuencia y respectivamente f = 40 Hz y Vp = 2.4 voltios voltaje pico sean Cual es el valor Vrms de esa señal Utilizando el osciloscopio mida el periodo de esa señal, calcule la frecuencia y compare el valor calculado con el valor del generador Muestre la figura de lissajou generada por las dos señales anteriores Varie la amplitud de la señal en Y y anote sus observaciones Varie la amplitud de la señal en X y anote sus observaciones Varie la frecuencia de la señal en X y anote sus observaciones Varie la frecuencia de la señal en Y y anote sus observaciones Varie la escala vertical y anote sus observaciones Varie la escala horizontal y anote sus observaciones Que es una figura de Lissajou Utilizando valores experimentales (consulte con su profesor) haga una simulación grafica de algunas de las figuras de lissajou observadas en el osciloscopio Procedimiento: 1. Conectar los dos generadores de onda al osciloscopio. CH1 y CH2. 2. Calibrar el CH1 y CH2 del osciloscopio. 3. Seleccionar una frecuencia entre 50Hz a 150Hz para ambos generadores de frecuencia. Frecuencia CH1= _______ Hz Frecuencia CH2= _______ Hz 4. Igualar la amplitud de ambos generador de ondas. 5. Escriba la ecuación matemática que representa a la señal de salida del generador 6. Calcule y diferencie entre el voltaje pico a pico, el voltaje pico y el voltaje rms (“root-mean-square”) Escala seleccionada en el CH1=______ V/div Escala seleccionada en el CH2=______ V/div Voltaje pico-pico (defina o describa, incluya los cálculos) Vpp =___________________ Voltaje pico-pico (defina o describa, incluya los cálculos) Vp =___________________ Voltaje rms (defina o describa, incluya los cálculos) V(rms) =___________________ 7. Calcule la periodo en ambos canales. Escala en el CH1 = _______ s/div Escala en el CH2 = _______ s/div Cálculos: Frecuencia en el CH1= _______ Hz Frecuencia en el CH2= _______ Hz Comente sobre resultados de las frecuencias calculadas y los valores leídos directamente en los generadores de señal 8. Haciendo uso del botón x-y en el osciloscopio y del botón “dual channel” Grafique la imagen en el osciloscopio y explique como se forman las figuras de Lissajous. 9. Haciendo uso de la calculadora simule las figuras de Lissajous originadas por sus generadores. Pasos a seguir: ( TI-89 ) En MODE --- Graph --- parametric --- ENTER to save En MODE --- Angle ---- Radian --- ENTER to save En F6 Y= escriba las funciones. Ejemplo: xt1 = Vp sin(wt + δ) yt1 = Vp sin(wt) Donde w = 2 πƒ y δ = π/3 representa el ángulo de desfase Luego hay que ajustar los parámetros y las escalas de la grafica. Esto se hace en F7 WINDOWS: tmin = 0.0 tmax = (1/ƒ)*2 tstep = tmax/100 xmin = -Vp – 5 xmax = Vp + 5 xscl = 1 ymin = -Vp – 5 ymax = Vp + 5 yscl = 1 Ahora en F8 GRAPH grafique y compare la figuras de Lissajous con la encontrada en el osciloscopio. Dibuje una grafica. 10. Duplique la frecuencia en el generador de ondas conectado al canal identificado como CH1-Y o CH2-Y esto varia en los osciloscopios. Lo que se pretende es variar solamente el eje de y para encontrar otras figuras de Lissajous. 11. Grafique la imagen en el osciloscopio. 12. Repita el paso numero 9 y compara la grafica generada en el osciloscopio con la creada en la calculadora. 13. Discutir la importancia de las aplicaciones del osciloscopio en la ciencia y la tecnología. Explique los principios básicos del tubo de rayos catódicos de un Describa al cañon de electrones de tubo de rayos catodicos Describa que es un voltaje diente de sierra y su uso en en el tubo de rayos catodicos El tubo de rayos catodicos contiene un par de placas horizontales y un par de placas verticales en que placas es aplicado el voltaje diente de sierra y en que placas es aplicada la señal externa Como se determina la escala del tiempo en la pantalla del osciloscopio de tal manera que nos permita determinar periodos y frecuencias de señales externas Que es una señal ac Que es una señal dc Haga un grafico de cómo luciria una señal dc en la pantalla del osciloscopio Haga un grafico de cómo luciria una señal ac en la pantalla del osciloscopio La señal diente de sierra es una señal ac o una señal dc Las señales externas utilizadas en este experimento fueron de la forma V(t) = Vp cos ( t ) Identifique cada uno de los símbolos en la expresión anterior Cual es valor pico a pico y el valor Vrms de la señal V(t) = Vp cos ( t ) Cual es la expresion matematica que define el valor rms de una señal Que es periodo frecuencia, frecuencia angular Escriba las ecuaciones matemáticas que relacionan al periodo la frecuencia y la frecuencia angular Referencias: Physics Laboratory Experiments, Introduction to the oscilloscope, p.411-424, Jerry D. Wilson