Lab2. Germano Maioli Penello IF-UFRJ aula 2.

Transcrição

1 Lab2 aula 2 Germano Maioli Penello IF-UFRJ

2 Tópicos REVISÃO: Medir valores AC e DC da tensão da rede com multímetro. (ATENÇÃO)!! Breve discussão circuito RC, RLC Diodo retificadores meia-onda, onda-completa, onda-completa+capacitor. 2

3 Importante saber: multímetro, RC e RLC Medir os valores da tensão da rede com um multímetro. Rever Fis. Exp. 3: Vocês já devem saber montar: passa-baixa com RC. passa-alta com RC. RLC em série e verificar a ressonância do circuito. Rever a importância do capacitor como elemento de um filtro. Rever sobre reatância capacitiva: X c = 1/(iwC) Rever sobre frequência de corte: w c = 1/(RC) --> w c = 2.pi.f c 3

4 Diodo Necessidade de controlar a corrente sem fazer emissão de elétrons para o vácuo e recapturar o elétron (válvulas): Incremento tecnológico para melhorar o controle da corrente elétrica i Qual das curvas abaixo é uma curva IxV de um dispositivo que deixa passar corrente em apenas um sentido? i i i i 200 Votos Tempo V V V V V (a) (b) (c) (d) (e) 4

5 # Respostas A 0 B 0 C 0 D 0 0 E A B C D E Respostas

6 Diodo Necessidade de controlar a corrente sem fazer emissão de elétrons para o vácuo e recapturar o elétron (válvulas): Incremento tecnológico para melhorar o controle da corrente elétrica V, i Se uma tensão senoidal (em azul) for aplicada a um dispositivo que só deixa passar corrente em um sentido, qual gráfico corresponde a esta situação? (Corrente em vermelho) V, i V, i V, i V, i 200 Votos Tempo t t t t t (a) (b) (c) (d) (e) 5

7 # Respostas A 0 B 0 C 0 D 0 0 E A B C D E Respostas

8 Diodo Necessidade de controlar a corrente sem fazer emissão de elétrons para o vácuo e recapturar o elétron (válvulas): Incremento tecnológico para melhorar o controle da corrente elétrica Com os equipamentos da bancada, como podemos testar um diodo? Como podemos medir esta curva? 6

9 Protoboard / breadboard Como usar? 7

10 Protoboard / breadboard Medir um diodo com o multímetro - O que você observa? - Troque a polaridade do diodo. O que você observa? Conclusões? Comentários? 8

11 Diodo Necessidade de controlar a corrente sem fazer emissão de elétrons para o vácuo e recapturar o elétron (válvulas): Incremento tecnológico para melhorar o controle da corrente elétrica Com os equipamentos da bancada, como podemos testar um diodo? Multímetro Como podemos medir esta curva? Fonte de tensão e amperímetro 9

12 Diodo Necessidade de controlar a corrente sem fazer emissão de elétrons para o vácuo e recapturar o elétron (válvulas): Incremento tecnológico para melhorar o controle da corrente elétrica Corrente apenas na polarização direta. Corrente na polarização reversa é desprezível! 10

13 Monte o seguinte circuito num protoboard O que significam esses símbolos? Quais os valores dos componentes? Qual a tensão aplicada? A tensão é contínua ou alternada? Qual o limite de corrente dos componentes? O que você observa ao trocar a polaridade da fonte? 11

14 Monte o seguinte circuito num protoboard Use LEDs de cores diferentes! O que você observa ao usar uma fonte de tensão AC? Usa-se o mesmo símbolo para fonte de tensão DC ou AC? DC AC 12

15 Monte o seguinte circuito num protoboard Meça com um osciloscópio a tensão aplicada pela fonte e a tensão do resistor simultaneamente (Como fazer isso?) O que você observa? Como você explica este resultado? Inverta a polaridade do diodo. O que você observa? Como você explica este resultado? 13

16 História antes de 1900 Dois tipos de materiais: condutores ou isolantes. Efeito termiônico ( Frederick Guthrie): metal negativamente carregado perde carga ao ser aquecido. O mesmo não ocorre para esfera positivamente carregada. Efeito Edison (1883): pesquisa em lâmpada incandescente com dois eletrodos. Fluxo de corrente em apenas um sentido. Essas descobertas, entre outras, permitiram o início de uma revolução tecnológica

17 Válvula diodo Princípios básicos: corrente flui em apenas um sentido. Usado em: retificação de corrente, detecção de ondas de rádio. Válvula retificadora - Marconi Adaptado de: 15

18 Válvula triodo Princípios básicos: grade controla o fluxo de elétrons. Usado em: amplificação de sinal, computação(!!) 16

19 Tecnologia Estado sólido As válvulas começaram uma revolução tecnológica melhorando o controle de corrente em circuitos elétricos. Deficiências: tamanho grande, tempo de aquecimento, consumo de potência. Ainda usado em áreas específicas: militar, geração de micro-ondas (magnetron), amplificadores de guitarra... Como realizar o controle da corrente sem ter que emitir elétrons para o vácuo e depois recolher os elétrons? 17

20 Eletrônica de estado sólido - Semicondutores Primeiro dispositivo (1906): Bigode de gato (cat s whiskers) usado em receptor de rádio (radio de galena) Diodos semicondutores substituem as válvulas diodo em ~1950. Transistores semicondutores substituem as válvulas triodo em ~1970. Nossa tecnologia atual é basicamente feita de dispositivos semicondutores. Mas afinal, o que é um semicondutor?

21 Semicondutor 19

22 1Spinner calibrado com controle de velocidade com potenciostato (PWM, snubber) 2Controlador de temperatura com peltier 3Controlador de temperatura com heater 4Painel solar que segue o sol (combinação de LDRs, algoritmo para determir gradiente de intensidade em dtheta.dphi) 5Monocromador com rede de diffração (rede de difração motorizada e fenda) e detector (sensor e circuito amplificador) 6Amperímetro (determinar a faixa de corrente) 7Ohmímetro (determinar a faixa de resistência; fonte de corrente constante) 8Medição ótica da velocidade de Chopper (ventilador; CI contador e D-FF [shift register], sistema luminoso); 9Automação da aquisição de dados do experimento de efeito Hall de Lab 3. 10Identificação de experimento de Fis. Exps. para automatizar Projetos 11Sistema de controle de uso de equipamento (registro de usuário / liberação de utilização / log de uso) 12Switched capacitor amplifier (ganho controlado pela saída do arduino) 13Switched capacitor filter (frequencia de corte determinada pela saída do arduino) 14Gerador de função (quadrada e senoidal) Sallen-Key + Switched capacitor. 15Maquina CNC para fabricação de circuito impresso 16Espectroscópio com webcam (calibrado) 17Microscópio com webcam (eixos controlados por motores / perfilômetro baseado em foco do microscopio?) 18micromanipulador controlado por motores 19phonescope (Talvez não por não ser com rpi nem arduiino) 20posicionador de lente controlado por controle (automaticamente procura o ponto focal?) 21Perfilômetro 22Interferômetro de michelson 23Construir um medidor de vacuo 24Medidor de componentes eletrônicos 25Modelos em grande escala do funcionamento de equipamentos 20