UNIVERSIDAD DEL VALLE

LABORATORIO DE FISICA GENERAL 2

PRÁCTICA 6:
EL OSCILOSCOPIO


RESUMEN: en esta práctica de laboratorio nos familiarizamos con el principio, manejo y aplicaciones del osciloscopio como medidor de tiempo con respecto al voltaje, esta dependencia queda expresada con un desplazamiento espacial en el plano (xy) sobre la pantalla del osciloscopio. Se realizaron los cálculos experimentales pertinentes para posteriormente calcular el periodo, la grafica y la ecuación de la recta (Sen-1×VN 2Л/T) t + ϕ ).

INTRODUCCION
El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.

Partes del osciloscopio: La tensión a medir se aplica a las placas de desviación horizontal oscilante de un tubo de rayos catódicos (utilizando un amplificador con alta impedancia de entrada y ganancia ajustable) mientras que a las placas de desviación horizontal se aplica una tensión en diente de sierra (denominada así porque, de forma repetida, crece suavemente y luego cae de forma brusca). Estatensión es producida mediante un circuito oscilador apropiado y su frecuencia puede ajustarse dentro de un amplio rango de valores, lo que permite adaptarse a la frecuencia de la señal a medir.

Figura 1 Representación esquemática de un osciloscopio

En la Figura 1 se puede ver una representación esquemática de un osciloscopio con indicación de las etapas mínimas fundamentales. El funcionamiento es el siguiente
En el tubo de rayos catódicos el rayo de electrones generado por el cátodo y acelerado por el ánodo llega a la pantalla, recubierta interiormente de una capa fluorescente que se ilumina por el impacto de los electrones.
La base de tiempo proporciona una señal eléctrica, esto es un voltaje periódico que crece linealmente con el tiempo y se expresa matemáticamente como:
VY(t)=-VOX + (2V0X /T0)×tpara …0 ≤ t T0 (1)
Tal que VX (t=0)= -V0X …y…VX (t=T0)=+V0x (2)

El rango de variación del periodo T0 va desde microsegundos hasta segundos. 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 en el tiempo, tipo sinusoidal del periodo T, aplicado a las placas de deflexión vertical:VY(t)=Asenwt=Aseno (2Л/T) t (3)

sCuáles son las propiedades magnéticas
El comportamiento magnético esta determinado por las interacciones entre dipolos magnéticos, estos dipolos a su vez están dados por la estructura electrónica del material. Por lo tanto, al modificar la micro estructura, la composición o el procesamiento se pueden alterar las propiedades magnéticas.
Los conceptos que definen los efectos de un campo magnético en un material son
Concepto Definición
Momento magnético. Intensidad de campo magnético asociado con el electrón.
Permeabilidad magnética. El material amplifica o debilita el efecto del campo magnético.
Magnetización. Representa el incremento en la inducción magnética debida al material del núcleo.
Susceptibilidad magnética. Es la relación entre la magnetización y elcampo aplicado, proporciona la amplificación dada por el material.


Así, cuando se acerca un campo magnético a un conjunto de átomos es posible observar diversas reacciones
- Diamagnetismo: El campo magnético influye en los momentos magnéticos de los electrones dentro del átomo y produce un dipolo para todo los átomos. Estos dipolos se oponen al campo magnético, haciendo que la magnetización sea menor a cero.
- Paramagnetismo: Debido a la existencia de electrones no apareados, a cada átomo se le asocia un momento magnético neto, causado por el giro de los electrones. Cuando se aplica un campo magnético, los dipolos se alinean con él, resultando una magnetización positiva. Pero, dado que los dipolos no interactúan, para alinearlos se requieren campos magnéticos extremadamente grandes. Además, en cuanto se elimina el campo, el efecto se pierde.
- Ferromagnetismo: Es causado por los niveles de energía parcialmente ocupados del nivel 3d del hierro, el níquel y el cobalto. Consiste en la fácil alineación de los dipolos permanente no apareados con el campo magnético aplicado, debido a la interacción de intercambio o al refuerzo mutuo de los dipolos. Esto significa que aún con campos magnéticos pequeños se obtienen magnetizaciones importantes, con permeabilidad relativa de hasta 106.
- Antiferromagnetismo: Los momentos magnéticos producidos en dipolos vecinos se alinean en el campo magnético oponiéndose unos a otros, aún cuando laintensidad de cada dipolo sea muy alta. Esto produce una magnetización nula.
- Ferrimagnetismo: Se da principalmente en materiales cerámicos, donde diferentes iones crean momentos magnéticos distintos, causando que, en un campo magnético los dipolos de ion A pueden alinearse con el campo, en tanto que los dipolos del ion B pueden oponérsele. Como las intensidades de los dipolos son distintas, el resultado será una magnetización neta. Así, los materiales con este tipo de comportamiento pueden dar una buena intensificación del campo aplicado.

sCUALES SON LAS LEYES MAGNETICAS
LEY DE FARADAY. En 1831 Faraday descubrió la inducción electromagnética, y el mismo año demostró la inducción de una corriente eléctrica por otra. Durante este mismo periodo investigó los fenómenos de la electrólisis y descubrió dos leyes fundamentales
Que la masa de una sustancia depositada por una corriente eléctrica en una electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa por el electrólito.
Que las cantidades de sustancias electrolíticas depositadas por la acción de una misma cantidad de electricidad son proporcionales a las masas equivalentes de las sustancias.
También demostró que un recinto metálico (caja o jaula de Faraday) forma una pantalla eléctrica. Sus experimentos en magnetismo le llevaron a dos descubrimientos de gran importancia. Uno fue la existencia Eliminando la variable t , tendremos que el haz sobre la pantalla sigue la curva cuya ecuación es:

VY=Asen 1/K (2Л/T) VX (4)

MONTAJE EXPERIMENTAL

Materiales y equipo:
1. Osciloscopio (Protek, 40 MHz)
2. Generador de señales (BK Precisión, 50 MHz
3. Cables de conexión

METODO EXPERIMELTAL

En primer lugar se procede hacer la conexión entre el osciloscopio y el generador de señales a través de los cables que se nos facilitaron en la practica, posteriormente se realiza la sincronización del osciloscopio haciendo uso de los dos canales para visualizar las dos señales simultáneamente, la sensibilidad de la señal aplicada a la entrada vertical (voltaje) se ajusta por medio del control de ganancia vertical,cuya sensibilidad varia desde milivoltios a Voltios por división. Este es el principio por el cual el osciloscopio nos sirve como medidor de voltaje.
La señal que hace barrer el haz horizontalmente se controla con la perilla base de tiempo, la cual varía desde segundos hasta microsegundos por división.
Después de calibrar el osciloscopio se procede a la toma de datos experimentales variando el tiempo en la pantalla desde 0 hasta 25 segundos sobre el eje horizontal y se apuntan en latabla de datos el cambio del voltaje que se encuentra ubicado sobre el eje Y.

RESULTADOS Y ANALISIS

A través de los mínimos cuadrados se obtuvieron los siguientes resultados

∑ X=777
∑ Y=-0.01
∑ X2=29963
∑ Y2=46585.6418
∑ XY=16445.69

a= 0.0142 T:1.062 ±0.29
b= -4.583
Sy=121.823
Sa=55.33
Sb=1.60

Grafica Sen-1(VN) Vs Tiempo

ANEXOS

Tabla 1. Datos Experimentales y Voltaje normalizado

Tiempo(seg) ± 2µ segundos | Voltaje Experimental± 1 voltio | Voltaje normalizado | Seno-1 (voltaje norm.) |
0 | -12 | -1 | -90.0 |
8 | -11 | -0.9167 | -66.45 |
12 | -10 | -0.8333 | -56.44 |
14 | -9 | -0.75 | -48.59 |
16 | -8 | -0.6667 | -41.81 |
18 | -7 | -0.5833 | -35.68 |
20 | -6 | -0.5 | -30.00 |
22 | -5 | -0.4167 | -24.63 |
24 | -4 | -.0333 | -19.45 |
26 | -3 | -0.25 | -14.48 |
28 | -2 | -0.1667 | -9.60-4.78 |
29 | -1 | -0.0833 | -4.78 |
30 | 0 | 0 | 0.00 |
32 | 1 | 0.0833 | 4.78 |
34 | 2 | 0.1667 | 9.60 |
36 | 3 | 0.25 | 14.48 |
38 | 4 | 0.333 | 19.45 |
40 | 5 | 0.4167 | 24.63 |
42 | 6 | 0.5 | 30.00 |
44 | 7 | 0.5833 | 35.68 |
46 | 8 | 0.6667 | 41.81 |
49 | 9 | 0.75 | 48.59 |
51 | 10 | 0.8333 | 56.44 |
56 | 11 | 0.9167 | 66.45 |
62 | 12 | 1 | 90.0 |

BIBLIOGRAFÍA

https://es.wikipedia.org/wiki/Osciloscopio -