O objetivo é aprimorar o uso do osciloscópio. Vamos fazer isso medindo tensão e fase da rede elétrica da tomada, entendendo assim melhor este recurso tecnológico disponibilizado aos consumidores residenciais.

A tensão que chega é alternada senoidal, com um valor eficaz de 127 V (ou 220 V) e frequência 60 Hz. O valor eficaz é:

 \(V_{rms}=\frac{valor \, de \, pico}{ \sqrt{2}}= \frac{V_{p}}{\sqrt{2}}= \frac{1}{2} \frac{V_{pp}}{\sqrt{2}} \)


Prepare-se para o experimento (Pre-Lab)

Antes de proceder à tomada de dados é necessário fazer um planejamento adequado. Parte deste planejamento pode ser feito fora do laboratório e isto pode economizar um tempo enorme durante a tomada de dados. 
  • Esboce as tensões neutro e fase fornecida por uma tomada de 127 V. Dê os valores de pico e eficaz, há diferença de fase?
  • Agora esboce as tensões neutro, fase 1 e fase 2 fornecidas por uma tomada de 220 V. Dê os valores de pico e eficaz e as diferenças de fase.
  • Decidir como medir (com o osciloscópio) a diferença de fase entre as duas fases (com os cursores é possível medir diferença de tempo, como planejo a medida para obter diferenças de fase? Como estimo a incerteza?, etc..)

Realizando o experimento

Para reduzir o risco associado a acidentes com choques elétricos vocês vão realizar as medidas utilizando uma caixa que contém 2 divisores de tensão independentes, como na figura abaixo, de maneira que as tensões que estarão medindo são praticamente igual a 1/10 das tensões de entrada.

 esquema da caixinha

Vocês vão medir as tensões de pico e as diferenças de fase que a rede elétrica traz até vocês.

Como em qualquer medida elétrica você deve:

  • conhecer seu instrumento de medida, no caso o osciloscópio
  • saber a ordem de grandeza das tensões que vai medir
    • e se o seu instrumento é adequado a elas
  • saber avaliar as incertezas das medidas realizadas.

 O osciloscópio está com a carcaça (incluindo a parte externa do conector BNC) aterrada no mesmo terra dos circuitos da caixa. É o pino central das tomadas da instalação:

  • as 2 pontas de prova (os cabos BNC-Banana, e o pino vermelho) já estarão medindo as tensões em relação ao terra, não há necessidade de ligar o fio terra das pontas de prova (o pino preto)

 Meça as tensões (os dois pinos vermelhos nos dois conectores vermelhos da caixinha) quando a caixa estiver ligada à rede através da régua de 127 V:

  • Meça com o voltímetro e com o osciloscópio e obtenha as tensões eficaz e de pico entre os dois conectores vermelhos da caixinha
  • A seguir interprete suas medidas: explique diferenças em relação à medida com o voltímetro (configuração AC!), se houver, e se  as medidas estão de acordo com o esperado.

Repita o procedimento ligando os circuitos à régua de 220 V (régua marrom). Os dois cabos banana-BNC vão medir, nos dois canais do osciloscópio, as tensões com referência ao terra, presente nos dois conectores vermelhos da caixinha.

  •  Meça as tensões de pico e a defasagem entre essas 2 tensões
  • Estão de acordo com os valores esperados?
  • Gere matematicamente com o osciloscópio a diferença ΔV entre as fases 1 e 2.
  • A forma de onda obtida corresponde ao que se espera da tensão 220 V?
  • Tente desenvolver a equação que descreve a diferença de tensão entre fase 1 e fase 2
  • A amplitude deduzida está de acordo com o observado? A fase deduzida está de acordo com o observado? Sim ou não e justifique.

Última atualização: terça-feira, 26 mar. 2019, 13:38