Tensión alterna en el osciloscopio

Programas: GCSE (ac and dc), A-level, Sek I

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Objetivo

Medir el periodo, la frecuencia, la amplitud y el valor eficaz de una tensión alterna.

El montaje

Fuente de tensión alterna: onda senoidal, amplitud 5 V, 50 Hz. A su salida están conectados un voltímetro en modo AC y un osciloscopio (CH1, 2 V/div, 5 ms/div).

Procedimiento

1. Use la retícula de la pantalla para hallar el periodo y el valor pico a pico de la señal.
2. Compare con las medidas automáticas de la franja de menú del osciloscopio (Vpp, Vrms, frecuencia, periodo).
3. Pase el voltímetro al modo DC y luego de nuevo al modo AC.
4. Ajuste 100 Hz en la fuente y luego seleccione la forma de onda «Cuadrada».

Resultado esperado

El periodo es de 4 divisiones (20 ms), la frecuencia es de 50 Hz; el valor pico a pico es de 5 divisiones (10 V). El voltímetro en modo AC muestra unos 3,54 V — la amplitud dividida por \(\sqrt{2}\); en modo DC — alrededor de 0 (el valor medio de una onda senoidal). A 100 Hz un periodo ocupa 2 divisiones. Para una onda cuadrada de 5 V de amplitud el valor eficaz es 5 V.

Preguntas

1. ¿Por qué el voltímetro muestra 3,54 V y no 5 V?
2. ¿Cuántos periodos de 50 Hz caben en la pantalla a 5 ms/div?

Respuestas

1. En modo AC el voltímetro muestra el valor eficaz: la tensión continua que calentaría una resistencia por igual. Para una onda senoidal es \(U_{rms} = U_0 / \sqrt{2}\) = 5 V / 1,414 ≈ 3,54 V; 5 V es la amplitud, que la tensión alcanza solo en los picos.
2. La pantalla tiene 10 divisiones de ancho, así que a 5 ms/div muestra 10 × 5 = 50 ms. Un periodo de 50 Hz dura \(T = 1 / f\) = 20 ms, de modo que en la pantalla caben 50 / 20 = 2,5 periodos.