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______________________________________________________________________Laboratrio de Fsica-III

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

JLIO DE MESQUITA FILHO

FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA Departamento de Fsica e Qumica

Apostila da Disciplina

Laboratrio de Fsica - III (Disciplina para o Curso de Engenharia Eltrica)

Docente: Prof.Dr. Cludio Luiz Carvalho

Sala: 443 DFQ

Ilha Solteira

- 2018 -

______________________________________________________________________Laboratrio de Fsica-III

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1 Osciloscpio

1.1 - Objetivos...................................................................................... 2

1.2 - Introduo.................................................................................... 2

1.3 - Parte experimental.................................................... 6

1.3.1 - Materiais necessrios............................................... 6

1.3.2 - Procedimento experimental..................................... 6

2 Circuito RC e RL

2.1 - Objetivos...................................................................................... 7

2.2 - Introduo.................................................................................... 7

2.3 - Parte experimental.................................................... 10

2.3.1 - Materiais necessrios............................................... 10

2.3.2 - Procedimento experimental..................................... 11

3 Reflexo e Refrao

3.1 - Objetivos...................................................................................... 13

3.2 - Introduo.................................................................................... 13

3.2.1 - Reflexo e refrao...... 13

3.2.2 - Reflexo interna total... 13

3.3 - Parte experimental.................................................... 14

3.3.1 - Materiais necessrios............................................... 14

3.3.2 - Procedimento experimental..................................... 15

4 - Espelhos Esfricos

4.1 - Objetivos...................................................................................... 17

4.2 - Introduo.................................................................................... 17

4.2.1 - Espelhos esfricos 17

4.2.2 - Propriedade dos espelhos esfricos.. 18

4.3 - Parte experimental............................................................................ 20

4.3.1 - Materiais necessrios... 20

4.3.2 - Procedimento experimental..... 20

5 - Estudo das Lentes

5.1 - Objetivos...................................................................................... 23

5.2 - Introduo.................................................................................... 23

5.3 - Parte experimental........................................................................ 24

5.3.1 - Materiais necessrios... 24

5.3.2 - Procedimento experimental................................. 25

6 - Interferncia e Difrao

6.1 - Objetivos.. 27

6.2 - Introduo.... 27

6.3 - Parte experimental.... 30

6.3.1 - Materiais necessrios... 30

6.3.2 - Procedimento experimental. 31

7 - Bibliografia..... 33

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1.1 - Objetivo

A finalidade deste experimento familiarizar o aluno com os diversos

comandos e controle do osciloscpio, afim de que se possa visualizar as formas de

ondas.

1.2 - Introduo

O osciloscpio um instrumento bastante utilizado para o desenvolvimento

e monitoramento de circuitos eletrnicos e sensores, pois com ele possvel

visualizar sinais eltricos em funo do tempo, os chamados sinais eltricos. O

osciloscpio mede ddp, tanto alternada como contnua. No caso de sinais alternados

possvel medir a freqncia e defasagem entre dois sinais com grande preciso.

O seu funcionamento baseia-se no deslocamento de um feixe de eltrons

(produzido num tubo de raios catdicos, vide Fig. 1.1) que desviado

horizontalmente e verticalmente por campos eltricos gerados pelas placas

defletoras. Esse eltron ao colidirem com a tela fosforescente emite luz.

Fig. 1.1 Tubo de raios catdicos

O campo eltrico produzido na placa defletora vertical proporcional ddp

que deseja se medir, isto , o sinal de entrada responsvel pelo deslocamento do

feixe na direo Y. A ddp sobre a placa defletora horizontal que produz a deflexo

horizontal gerada internamente no instrumento de forma que o feixe eletrnico

varra a tela fosforescente de esquerda para a direita, com velocidade conhecida que

determinada pela base de tempo. O sinal visto na tela do osciloscpio e a

composio do deslocamento X e Y do feixe de eltrons. Na figura 1.2, tem-se a

fotografia de um osciloscpio mostrando uma ddp senoidal.

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Fig. 1.2 - Painel frontal de um osciloscpio

Para melhor compreenso de como se faz a leitura do sinal na tela do

osciloscpio, na figura 1.3, representado a medida de um sinal alternado que ser

analisado posteriormente.

Fig. 1.3 - Tela do osciloscpio exibindo um sinal alternado

Como pode ser visto a tela do osciloscpio apresenta divises verticais e

horizontais. Na direo vertical l-se o valor da ddp que graduado na chave "volts

/ Div ". Por exemplo se a chave estiver selecionada em 1 V/Div, isto , cada diviso

na direo vertical vale 1V, a amplitude do sinal mostrado na figura 1.3 sero 2

volts.

Na direo horizontal esto os valores especficos do tempo que graduado

pela chave seletora "tempo/Div". Por exemplo se a chave seletora estiver

selecionada para 10 ms/Div, o perodo da onda apresentada na figura 1.3 ser de

aproximadamente de 40 ms. Consequentemente a freqncia ser de 25 Hz

(1/T=1/40ms).

A seguir definiremos algumas grandezas que podem ser obtidas a partir de

medidas feitas com osciloscpio (Vide Fig. 1.4).

Perodo (T): o menor tempo gasto para uma oscilao completa, isto ,

para cada repetio sucessiva do movimento de ida e volta. Sua unidade o

segundo (s).

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Freqncia (f): o numero de oscilaes em uma unidade de tempo. Sua

unidade o Hertz (Hz). A freqncia o inverso do perodo, ou seja

Tf

1 (1.1)

Fig. 1.4 Medida de um Perodo T.

Muitas vezes estas funes so peridicas e assim podemos represent-las

pelo seu primeiro perodo para estudar a ddp e a corrente pela sua forma de onda.

Entre as funes peridicas destacamos, conforme mostra a Fig. 1.5.

)..(cos.)( tAtf (1.2)

1.5 - Funo peridica

onde A a amplitude, a freqncia natural e a fase.

Outros conceitos importantes que sero utilizados neste experimento so:

valor de pico, valor mdio e valor eficaz.

Valor de pico: a mxima amplitude atingida pela onda senoidal (Fig. 1.6.).

Fig. 1.6 - Valor de pico do sinal

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Valor mdio: definido como

T

med dttyT

Y0

)(1

( 1.3 )

onde T o perodo de um ciclo.

Valor eficaz ou efetivo: embora as correntes e ddps peridicas variem com

o tempo, conveniente associ-las a valores especficos chamados valores eficazes.

As ddps eficazes so usadas na potncia nominal de aparelhos eltricos. Os

voltmetros e ampermetros de corrente alternada fornecem leitura em valores

eficazes (Fig. 1.7).

Fig. 1.7 - Tenso efetiva ou tenso eficaz

Por exemplo, a tenso nominal de uma lavadora de roupas 120V, isto

significa que este o valor eficaz.

O valor efetivo pode ser calculado pela equao (1.4).

T

ef dttyT

Y0

2)(1

( 1.4 )

No caso de uma onda senoidal o valor da integral

2

.cos.1

0

2 AdttA

TY

T

ef (1.5)

ou seja, o valor da amplitude dividido por raiz de dois.

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1.3 - Parte experimental

Materiais utilizados:

Osciloscpio

Gerador de funes

Multmetro

Fonte de tenso contnua

Transformador

Pilha e bateria

Procedimento:

1.3.1 - Formas de ondas: Senoidal, Triangular, Quadrada

1. Observe as ondas e determine seus perodos, amplitudes e calcule seus valores eficaz e mdio.

2. Coloque 10 V na fonte contnua (mea a sada com o voltmetro). Com o osciloscpio visualize e mea a ddp de sada da fonte.

3. Com o osciloscpio visualize e mea o perodo e amplitude do transformador (mea a sada com o voltmetro).

4. Com o oscil