Uso do Osciloscópio na Escola – 22 - Defasagem entre correte e tensão num capacitor (INS598)

Escrito por Newton C Braga

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.

Neste experimento clássico dos cursos técnicos e de engenharia, tanto elétrica como eletrônica, mostramos a defasagem entre corrente e tensão num capacitor conectado a um circuito de corrente alternada.

O experimento deve ser feito com uma fonte de sinais que pode ser um gerador de funções colocado numa frequência de 1 kHz ou de acordo com o valor do capacitor usado na análise.

Precisaremos então do seguinte material para o experimento:

- Um osciloscópio, conforme o indicado na introdução.

- Um gerador de sinais de baixa frequência ou gerador de funções.

- Um resistor de 100 k ohms

- Um capacitor de 100 a 220 nF.

Na figura 1 temos o arranjo dos componentes utilizado na realização deste experimento.

 

Figura 1
Figura 1

 

 

Procedimento

- Coloque a amplitude da tensão de saída do sinal do gerador de funções no máximo (pelo menos uns 6 V de amplitude).

- Ajuste a frequência do gerador de funções para 1 kHz.

- Coloque o osciloscópio na posição EXT de sincronismo externo do canal X.

- Ajustem os controles de posicionamento e ganho dos dois canais de modo que se obtenha uma imagem que seja um círculo perfeito, conforme mostra a figura 1.

- Altere a tensão do sinal do gerador de funções verificando de que modo ela altera a imagem obtida na tela do osciloscópio.

 

Análise:

O aluno deve explicar o porquê da imagem obtida na tela do osciloscópio e as alterações que ocorrem tanto quando a tensão é alterada como também quando a frequência é alterada.

Pode-se ir além, modificando o valor do capacitor usado no experimento e fazendo comparações com as imagens obtidas com diversos valores.