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Característica de um Resistor - Uso do Osciloscópio na Escola – 9 (INS397)

Sabemos que osciloscópio é uma das mais poderosas ferramentas de ensino nas escolas técnicas e mesmo nas escolas de nível médio dentro do programa de ensino de tecnologia (STEM). Com sua ajuda podemos programar diversos experimentos de física, eletricidade, e mesmo de outras ciências e agora de uma forma mais completa se acrescentarmos a isso tudo aplicativos disponíveis para celulares. Neste artigo damos um exemplo, de experimento que pode ser realizado com a ajuda de um osciloscópio, em especial, os modelos InfiniiVision série 2000X e 3000X da Keysight.

Uma aplicação interessante para o osciloscópio nos cursos técnicos e de física do nível médio (aulas de eletricidade) é a visualização da curva característica de um resistor.

Para entender melhor o experimento será interessante rever o que são as curvas características dos componentes e como interpretá-las.

 

INTERPRETANDO AS CURVAS

As características elétricas de um componente eletrônico, qualquer que seja ele, podem ser representadas na forma de um gráfico onde plotamos a corrente que circula nesse componente em função da tensão aplicada.

Assim, por exemplo, para o caso mais simples que é o de um resistor, a corrente circulante é diretamente proporcional à tensão aplicada, resultando na curva característica deste componente que é mostrada na figura 1.

 

 

Fig. 1 - Curva característica de um resistor.
Fig. 1 - Curva característica de um resistor.

 

 

Outros componentes, tais como um diodo semicondutor uma lâmpada incandescente, não possuem uma característica linear, resultando em curvas características parecidas à mostrada na figura 2.

 

 

Fig. 2 - Curva característica de uma lâmpada incandescente.
Fig. 2 - Curva característica de uma lâmpada incandescente.

 

 

Essas curvas nada mais revelam além do que acontece com a corrente circulante no componente, quando a tensão aplicada varia.

Se levarmos em conta que vamos aplicar sinais nesses componentes, ou seja, tensões que variam, saber o que ocorre é fundamental em um qualquer projeto.

 

VISUALIZANDO AS CURVAS

Como visualizar essas curvas num Osciloscópio?

Vamos partir inicialmente pelo conhecimento do modo como a imagem é formada na tela de um Osciloscópio, o que é ilustrado na figura 3.

Quando a tensão aplicada às placas de deflexão horizontal varia linearmente (uma tensão dente-de-serra), o feixe de elétrons corre da esquerda para a direita traçando uma linha reta.

 

Figura 3 – A deflexão horizontal do osciloscópio
Figura 3 – A deflexão horizontal do osciloscópio

 

 

Se, ao mesmo tempo aplicarmos nas placas de deflexão vertical um sinal com uma forma de onda qualquer, como mostra a figura 4, o feixe de elétrons vai subir e descer ao mesmo tempo em que se move para a direita acompanhando esse sinal e com isso desenhando na tela sua forma de onda.

 

 

Figura 4 – A deflexão vertical
Figura 4 – A deflexão vertical

 

 

Iniciemos agora pelo caso mais simples, que é justamente o de um resistor.

Para isso precisamos de um circuito que gere um sinal dente-de-serra e, evidentemente, de um osciloscópio, tudo isso ligado da forma mostrada na figura 5.

 

 

  Figura 5 – Visualizando uma curva característica
Figura 5 – Visualizando uma curva característica

 

 

Quando o gerador de sinais dente-de-serra aplica uma tensão variável no resistor, a corrente no resistor e, portanto, no resistor de referência R aumenta linearmente.

Ora, o sinal dente-de-serra controla o movimento horizontal do feixe de elétrons, pois é ligado na entrada de deflexão horizontal externa (H IN).

Por outro lado, a entrada de deflexão vertical (V IN) é ligada no resistor de referência de modo que a corrente no resistor passa a controlar o movimento para cima e para baixo do feixe de elétrons.

O resultado está claro: o feixe vai se movimentar traçando uma linha reta inclinada.

Essa linha será tanto mais inclinada quando maior for a corrente no resistor, ou seja, dependerá da resistência do resistor.

Se, em lugar de um resistor usarmos outro tipo de componente como, por exemplo, um diodo, poderemos partir do mesmo circuito conforme ilustra a figura 6.

 

 

Figura 6 – A curva característica de um diodo
Figura 6 – A curva característica de um diodo

 

 

Quando a tensão no diodo parte de zero, inicialmente a corrente sobe muito pouco, pois o diodo só começará conduzir com aproximadamente 0,6 V (silício), o que significa que a curva traçada para a direita inicialmente sobe muito pouco, uma vez que ela depende justamente da corrente no resistor de referência.

Entretanto, quando a tensão ultrapassar os 0,6 V, o diodo conduzirá intensamente tanto mais quanto maior for a corrente, fazendo com que a corrente suba e com isso o feixe de elétrons seja deflexionado fortemente para cima.

O resultado obtido é a curva mostrada na figura 7.

 

 

Figura 7 – A curva visualizada para um diodo
Figura 7 – A curva visualizada para um diodo

 

 

Veja que na parte do sinal dente-de-serra em que ele e negativo e que, portanto, o diodo encontra-se polarizado no sentido inverso, não há corrente e a reta se mantém praticamente horizontal.

Também podemos usar em lugar do gerador dente de serra uma fonte de corrente alternada (um transformador, por exemplo, conforme mostra a figura 8.

 

 

Figura 8
Figura 8

 

 

 

 

 

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

Opinião

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