Tensione alternata all'oscilloscopio

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

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Obiettivo

Misurare il periodo, la frequenza, l'ampiezza e il valore efficace di una tensione alternata.

Il montaggio

Generatore di tensione alternata: onda sinusoidale, ampiezza 5 V, 50 Hz. Alla sua uscita sono collegati un voltmetro in modalità AC e un oscilloscopio (CH1, 2 V/div, 5 ms/div).

Procedimento

1. Con il reticolo dello schermo trovare il periodo e il valore picco-picco del segnale.
2. Confrontare con le misure automatiche nella barra dei menu dell'oscilloscopio (Vpp, Vrms, frequenza, periodo).
3. Portare il voltmetro in modalità DC, poi di nuovo in AC.
4. Impostare 100 Hz sul generatore, poi selezionare la forma d'onda «Quadra».

Risultato atteso

Il periodo è di 4 divisioni (20 ms), la frequenza è 50 Hz; il valore picco-picco è di 5 divisioni (10 V). Il voltmetro in modalità AC indica circa 3,54 V — l'ampiezza divisa per \(\sqrt{2}\); in modalità DC — circa 0 (il valore medio di una sinusoide). A 100 Hz un periodo occupa 2 divisioni. Per un'onda quadra con un'ampiezza di 5 V il valore efficace è 5 V.

Domande

1. Perché il voltmetro indica 3,54 V e non 5 V?
2. Quanti periodi a 50 Hz stanno sullo schermo a 5 ms/div?

Risposte

1. In modalità AC il voltmetro indica il valore efficace: la tensione continua che scalderebbe un resistore allo stesso modo. Per una sinusoide è \(U_{rms} = U_0 / \sqrt{2}\) = 5 V / 1,414 ≈ 3,54 V; 5 V è l'ampiezza, che la tensione raggiunge solo nei picchi.
2. Lo schermo è largo 10 divisioni, quindi a 5 ms/div mostra 10 × 5 = 50 ms. Un periodo a 50 Hz dura \(T = 1 / f\) = 20 ms, quindi sullo schermo stanno 50 / 20 = 2,5 periodi.