Tensão alternada no osciloscópio

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

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Objetivo

Medir o período, a frequência, a amplitude e o valor eficaz de uma tensão alternada.

A montagem

Fonte de tensão alternada: onda senoidal, amplitude de 5 V, 50 Hz. Um voltímetro no modo AC e um osciloscópio (CH1, 2 V/div, 5 ms/div) estão ligados à sua saída.

Procedimento

1. Pela grade da tela, determine o período e o valor pico a pico do sinal.
2. Compare com as medições automáticas na barra de menu do osciloscópio (Vpp, Vrms, frequência, período).
3. Passe o voltímetro para o modo DC e depois de volta para AC.
4. Ajuste 100 Hz na fonte e depois selecione a forma de onda “Quadrada”.

Resultado esperado

O período é de 4 divisões (20 ms), a frequência é de 50 Hz; o valor pico a pico é de 5 divisões (10 V). O voltímetro no modo AC indica cerca de 3,54 V — a amplitude dividida por \(\sqrt{2}\); no modo DC, cerca de 0 (a média de uma senoide). Com 100 Hz um período ocupa 2 divisões. Para uma onda quadrada com amplitude de 5 V o valor eficaz é 5 V.

Questões

1. Por que o voltímetro indica 3,54 V, e não 5 V?
2. Quantos períodos de 50 Hz cabem na tela com 5 ms/div?

Respostas

1. No modo AC o voltímetro indica o valor eficaz: a tensão contínua que aqueceria um resistor da mesma forma. Para uma senoide ele é \(U_{rms} = U_0 / \sqrt{2}\) = 5 V / 1,414 ≈ 3,54 V; 5 V é a amplitude, que a tensão atinge só nos picos.
2. A tela tem 10 divisões de largura, então com 5 ms/div ela mostra 10 × 5 = 50 ms. Um período de 50 Hz dura \(T = 1 / f\) = 20 ms, então cabem na tela 50 / 20 = 2,5 períodos.