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EL OSCILOSCOPIOMauricio Muoz 1431824, Camilo Ruiz 1324486, Felipe Tllez 1331425Profesor: Jess Evelio Diosa Astaiza24 de Febrero de 2015

Departamento de Fsica, Universidad del Valle, A.A. 25360Resumen En este laboratorio se determin las caractersticas bsicas de una onda elctrica mediante el uso de un generador de seales elctricas y un osciloscopio; el generador produca una onda de tipo sinusoidal con una frecuencia estableca, a esta onda se le modific el tiempo base por medio del osciloscopio para observar sus caractersticas fsicas (periodo, frecuencia, voltaje) y as determinar si dichas caracteristicas encontradas por medio de clculos coincidan con lo establecido por el generador, encontrndose un porcentaje de error aceptable.I. INTRODUCCIN

Este laboratorio nos permite conocer el funcionamiento, manejo, aplicaciones del osciloscopio como medidor de tiempo y cmo voltmetro. El osciloscopio es un instrumento que permite visualizar la evolucin de una seal elctrica con relacin al tiempo, o con respecto a otra seal. El osciloscopio consta de un tubo de rayos catdicos (TRC) que contiene un can de electrones, sistema deflector (con dos pares de placas para la desviacin horizontal y otra para la desviacin vertical) y un indicador de la posicin del haz. En la pantalla del osciloscopio hay una cuadrcula que permite medir la intensidad del voltaje y el tiempo; El barrido horizontal que hace el haz de electrones representa el periodo que puede ser variado desde microsegundos por divisin hasta segundos por divisin y la magnitud vertical permite medir la intensidad del voltaje en un rango que va desde mili voltios por divisin hasta voltios por divisin. El movimiento del haz de electrones es realizado por una seal llamada diente de sierra, esto es, un voltaje peridico que crece linealmente con el tiempo. II. DISCUSIN TERICAPrincipio de funcionamiento del osciloscopioEl osciloscopio es un instrumento que permite visualizar la evolucin de una seal elctrica con relacin al tiempo, o con respecto a otra seal.

Consta de tres partes: el tubo de rayos catdicos y sus botones de control, nos provee del haz de electrones; la base de tiempo y sus controles nos permite desplazar el haz horizontalmente sobre la pantalla manipulando el tiempo de barrido del haz sobre la pantalla conocida como base de tiempo; sistema de amplificacin y sincronizacin, como su nombre lo indica, amplifica y sincroniza la seal elctrica (voltaje) aplicada a las placas de desviacin horizontal, llamada diente de sierra, con la seal elctrica (voltaje) aplicada a las placas de desviacin vertical. El haz se desplaza sobre la pantalla bajo la accin de los voltajes aplicados a las placas de deflexin horizontal y vertical. Las partes de que consta son internas dentro del osciloscopio y solo tenemos unas perillas para controlar los valores que nos permitan observar la seal y medir cuantitativamente tiempo (cronmetro) y voltaje (voltmetro). A continuacin describimos en detalle estas partes del osciloscopio, enfatizando cmo medir las magnitudes fsicas tiempo y voltaje sobre la seal elctrica observada sobre la pantalla.Partes del Osciloscopio:Un tubo de rayos catdicos (TRC), que es el dispositivo indicador de una seal Vy(t), y como conocemos del experimento de deflexin elctrica consta del can de electrones, sistema deflector y un indicador de la posicin del haz, como se indica de manera esquemtica en la figura 5.1.a., con su respectiva fuente de alimentacin, la cual proporciona los potenciales adecuados para los rejillas y nodos del can de electrones y la corriente para el filamento del T.R.C, intensidad que consta de dos pares de placas: un par para desviacin horizontal y otro para deflexin vertical; El osciloscopio posee dos haces con dos placas de desviacin vertical independientes. Se identifican como canal I y 2.Base de tiempo y/o generador de seales en forma de diente de sierra. Esta unidad proporciona una seal elctrica en diente de sierra; esto es, un voltaje peridico que crece linealmente con el tiempo en la forma indicada en la figura 5. 1. b., y expresada matemticamente como:

Figura 5. 1. a). La deflexin de un haz de electrones en un TRC depende de la orientacin de las placas: (a) placas horizontales, desviacin vertical (b) placas horizontales y verticales, desviacin vertical y horizontal respectivamente.

Figura 5. 1. b). Forma de una seal diente de sierra vista en el osciloscopio.El perodo de la seal diente de sierra es T0. Al aplicar este voltaje a las dos placas de deflexin horizontal se produce un barrido horizontal del haz de electrones sobre la pantalla desde el extremo izquierdo hasta el derecho que dura el tiempo T0; proceso que se

repite peridicamente. Por esto la frecuencia de la seal en diente de sierra se denomina frecuencia de barrido horizontal del osciloscopio y puede ser variada a voluntad por medio del control de base de tiempo TIME/DIV. El rango de variacin del perodo T0 va desde microsegundos hasta segundos. De acuerdo con la escala escogida, siempre y cuando el botn de calibracin este girado hacia la derecha. Este es el fundamento sobre el cual el osciloscopio nos puede servir como medidor de tiempo.Se puede mostrar que este generador de barrido permite visualizar un voltaje de la siguiente manera: Sea un voltaje V variable con el tiempo, tipo sinusoidal de perodo T, aplicado a las placas de deflexin vertical:

A las placas de deflexin horizontal est aplicado el diente de sierra, que podemos expresar:

Eliminando la variable t en (1) y (2), tendremos que el haz sobre la pantalla sigue la curva cuya ecuacin es:

As la dependencia temporal queda expresada como un desplazamiento espacial en el plano xy sobre la pantalla del osciloscopio en donde la variable t est implcita. Cuando el perodo T0 de la seal diente de sierra es igual al perodo T del voltaje alterno, tendremos sobre la pantalla una sola onda sinusoidal; pero si la frecuencia del barrido es 2, 3, 4..., veces ms pequea, tendremos sobre la pantalla 2, 3, 4 perodos.

En general cualquiera que sea la forma del voltaje en funcin del tiempo (sinusoidal, cuadrado, triangular o en forma de pulso irregular, como provenientes del cerebro o del corazn, o seales elctricas provenientes de seales sonoras tendremos sobre la pantalla del osciloscopio la forma de la seal: cualitativa y cuantitavamente.Amplificacin vertical y circuito de sincronizacin

Esta unidad permite una visualizacin directa de seales elctricas que varan con el tiempo. El barrido del diente de sierra ha de estar sincronizado con la seal de entrada por lo que el generador diente de sierra ha de tener un circuito de sincronizacin para realizar esta funcin. Para analizar seales dbiles en el osciloscopio que no alcanzaran a deflactar al haz de electrones, se requiere una amplificacin previa de tales seales que se logra con una unidad de amplificacin a la entrada de la seal. La amplificacin se controla con las perillas que nos dan las diferentes escalas de lectura o rango de medida en voltios. Por esta razn el osciloscopio es un voltmetro; que nos permite observar no solo la amplitud el voltaje sino la forma de la seal elctrica que entra a las placas verticales. En caso de tener dos canales nos indica que podemos observar dos seales simultneamente, o incluso la suma de las dos. La figura 5.2 muestra un diagrama de bloques de las unidades fundamentales de un osciloscopio.

Figura 5.2. Diagrama de bloques de las partes de un osciloscopioIII. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y RESULTADOS

IV. ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOSV. CONCLUSIONES1. Mediante la prctica se verifico la utilidad del osciloscopio como instrumento de medida del tiempo y el voltaje de una seal.VI. REFERENCIAS1. Gua de laboratorio de Fsica Experimental II. Departamento de Fsica, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad del Valle.2. Serway A. Raymond, Ewett John, Fsica para ciencias e ingeniera. Vol. 2. CENGAGE Learning, 2009.