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LOESCHER EDITORE

Laboratorio di

elettrotecnica

Sistemi ed Automazione Industriale

Terza Edizione

Giovanni Saba

LOESCHER EDITORE SISTEMI ED AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

LABORATORIO DI ELETTROTECNICA 2

L.1 COMPORTAMENTO DEL DIODO LED (II)

Note introduttive

Questa esercitazione è analoga all’Esercitazione 5 presente a pagina 122 del Volume 1, con l’unica differenza dell’introduzione di un trimmer nel circuito di misura, allo scopo di ottenere variazioni di corrente circolante e pertanto variazioni di tensione ai capi del LED.

Circuito di prova

Il circuito di prova è quello illustrato nella Fig. L.1. In esso sono presenti un ali-mentatore di tensione continua stabilizzato, variabile tra 0 e 30 V, ed un resistore a impasto di carbonio del valore nominale di 5600 Ω ed un trimmer da 2300 Ω.Il circuito può essere realizzato tramite breadboard.

FIGURA L.1Circuito per la verifi ca del comportamento non ohmico di un diodo LED

Gli strumenti

Possono essere utilizzati due multimetri digitali portatili CircuitMate DM23 della Beckman Industrial, uno predisposto come amperometro e l’altro come voltmetro.In ordine agli errori di misura questi multimetri presentano, come sappiamo dalle precedenti esercitazioni riportate nel Volume 1, le seguenti caratteristiche:

– sulle misure di tensione continua: ± 0,8% della lettura ± 1 digit su tutte le portate disponibili;

– sulle misure di corrente continua: ± 1,25% della lettura ± 1 digit su tutte le portate tranne la portata da 10 A.

Circa il valore del digit meno signifi cativo alle varie portate, si rimanda a quanto detto nel corso delle esercitazioni riportate nel Volume 1.



Conduzione della prova

Materiali

Per l’esercitazione sono necessari:

– un alimentatore in continua, stabilizzato, con tensioni variabili da 0 a 30 V;

– due multimetri digitali portatili;

– un resistore da 5600 Ω;

– un diodo LED MV5055 General Instruments (o analogo);

– un trimmer da 2300 Ω.

Procedura

La prova si articola nelle seguenti fasi:

1. realizzare il circuito della Fig.L.1, curando che la posizione del cursore del trimmer sia nella posizione tale da inserire l’intera resistenza nel circuito;

2. accertarsi che il cursore del potenziometro dell’alimentatore variabile sia nella posizione tale da erogare la tensione di 0 V;

3. selezionare le convenienti portate sugli strumenti;

4. accendere l’alimentatore e regolarlo su un determinato valore di tensione, che rimarrà fisso durante l’esercitazione; leggere il valore di corrente sul multimetro predisposto come amperometro; calcolare gli errori assoluti e relativi, riportandoli nella Tabella L.1;

5. ripetere il punto n.4, con opportuni decrementi di resistenza del trimmer e conse-guenti incrementi di corrente circolante e di tensione sul diodo.

Risultati della prova

I risultati ottenuti col circuito della Fig.L.1 sono riportati in Tabella L.1.

Vediamo in dettaglio il calcolo degli errori assoluti e relativi.Predisponendo sul voltmetro una portata di 20 V, risulta un errore di sensibilità di 1 dgts, pari a 0,01 V. L’errore di precisione è pari a 0,8% della lettura. Sulla lettura di 1,810 V (prima riga della Tabella) si ha pertanto un errore assoluto totale:

± (0,8% ⋅ 1,81 + 0,01) V = ± 0,02448 V

che arrotondiamo a 0,024. Ne consegue un errore relativo ± 0,024/1,810 = ± 0,0132596 che arrotondiamo a 0,013. Si procederà in modo analogo per gli altri valori di tensione.



Predisponendo sull’amperometro una portata di 20 mA, risulta un errore di sensibili-tà di 1 dgts, pari a 0,01 mA. L’errore di precisione è invece pari a 1,25% della lettura. Sulla lettura di 2,390 mA si avrà pertanto un errore assoluto totale:

± (1,25% ⋅ 2,39 + 0,01) mA = ± 0,039875 mA

che arrotondiamo a ± 0,040. Ne consegue un errore relativo pari a ± 0,040/2,390 = 0,016736, che arrotondiamo a 0,017.E così via per gli altri valori rilevati di corrente.

Elaborazione dei risultati della prova

L’elaborazione dei risultati ottenuti si effettua con gli stessi criteri già applicati nel corso delle precedenti esercitazioni. Si lascia allo studente la compilazione del dia-gramma e la sua interpretazione.

TABELLA L1 Valori di tensione e corrente nella verifica del comportamento non ohmico di un diodo (circuito della Fig.L.1)

TensioneV

Errore assoluto

Errorerelativo

CorrentemA

Errore assoluto

Errorerelativo

1,810 ± 0,024 ± 0,013 2,390 ± 0,040 ± 0,017

1,812 0,024 0,013 2,450 0,041 0,017

1,814 0,025 0,014 2,510 0,041 0,016

1,816 0,025 0,014 2,590 0,042 0,016

1,818 0,025 0,014 2,650 0,043 0,016

1,820 0,025 0,014 2,730 0,044 0,016

1,824 0,025 0,014 2,840 0,046 0,016

1,828 0,025 0,014 2,970 0,047 0,016

1,834 0,025 0,014 3,180 0,050 0,016

1,836 0,026 0,014 3,240 0,051 0,016



L.2 VERIFICA DELLA PRIMA LEGGE DI KIRCHHOFF

Note introduttive

Dato che un nodo non possiede alcuna capacità di accumulare né di distruggere ca-riche elettriche, la quantità di carica che vi entra in un certo intervallo di tempo è la medesima che ne esce. Si ha dunque che la somma delle correnti entranti in un nodo è pari alla somma delle correnti uscenti. Tale enunciato costituisce la cosiddetta Pri-ma Legge di Kirchhoff, diretta conseguenza del principio della conservazione della carica elettrica.Questa esercitazione si propone la verifi ca sperimentale di tale legge, limitatamente al caso dei circuiti parallelo, nei quali la corrente entrante è una sola.

Circuito di prova

Il circuito di prova è quello illustrato in Fig.L.2. In esso sono presenti un alimenta-tore di tensione continua stabilizzato, variabile tra 0 e 30 V, tre resistori a impasto di carbonio del valore nominale di 1500, 2700 e 4700 Ω.Il circuito può essere realizzato tramite breadboard.

FIGURA L.2Circuito per la verifi ca sperimenta-le della Prima Legge di Kirchhoff

Gli strumenti

Potranno essere utilizzati quattro multimetri digitali portatili CircuitMate DM23 del-la Beckman Industrial, predisposti come amperometri.Riguardo agli errori nelle misure di corrente continua questi multimetri presentano, come sappiamo da precedenti esercitazioni, le seguenti caratteristiche:

± 1,25% della lettura ± 1 digit su tutte le portate tranne la portata da 10 A.



Circa il valore del digit meno significativo alle varie portate, si rimanda a quanto detto nel corso di precedenti esercitazioni.


Materiali


– un alimentatore in continua stabilizzato, per basse tensioni, variabili da 0 a 30 V;

– quattro multimetri digitali portatili;

– tre resistori: da 1500, 2700, 4700 Ω.

Procedura


1. realizzare il circuito della Fig.L.2 su una breadboard;

2. accertarsi che il cursore del potenziometro dell’alimentatore variabile sia nella posizione tale da erogare la tensione di 0 V;

3. selezionare le convenienti portate sugli strumenti;

4. accendere l’alimentatore e regolarlo su un determinato valore di tensione (ad esempio 6 V); leggere i valori di corrente sugli amperometri, calcolando gli errori assoluti, riportandoli nella Tabella L.2;

5. ripetere il punto n.4, con opportuni incrementi di tensione fornita dal generatore di f.e.m. variabili.

Risultati ed elaborazione

Alcuni dei risultati ottenuti col circuito della Fig.L.2 sono riportati in Tabella L.2.

TABELLA L.2 Valori di tensione e corrente nella verifica della Prima Legge di Kirchhoff (circuito della Fig. L.2)

I1

mA

Errore assoluto

su I1

I2

mA

Errore asssoluto

su I2

I3

mA

Errore asssoluto

su I3

I calcolata

Imisurata

3,40 ± 0,05 1,10 ± 0,02 2,00 ± 0,04 6,50 ± 0,11 6,50 ± 0,10

4,00 0,06 1,30 0,03 2,30 0,04 7,60 ± 0,13 7,60 ± 0,11

4,90 0,07 1,70 0,03 2,80 0,05 9,40 ± 0,15 9,40 ± 0,13

5,70 0,08 2,00 0,04 3,30 0,05 11,00 ± 0,17 11,00 ± 0,15

7,90 0,11 2,70 0,04 4,60 0,07 15,20 ± 0,22 15,20 ± 0,20



Il calcolo degli errori assoluti nelle varie misure viene effettuato al solito modo, sul quale non è più il caso di insistere.

Come noto, nel calcolare la somma delle tre correnti misurate si commette un errore assoluto che è la somma degli errori assoluti nelle misure parziali.

Circa la prima serie di valori risulta pertanto una somma:

3,40 + 1,10 + 2,0 = 6,50 mA

affetta da un errore assoluto totale:

± (0,05 + 0,02 + 0,04) = ± 0,11

Il valore misurato risulta essere 6,50 ± 0,10. Il valore misurato coincide dunque con quello calcolato, a meno di una leggerissima differenza per quanto riguarda l’errore di misura.In modo analogo per le altre serie di misure.



L.3 CARICA E SCARICA DI UN CONDENSATORE

Note introduttive

I condensatori svolgono la loro funzione caricandosi e scaricandosi di energia elet-trica.Un condensatore raggiunge (quasi) istantaneamente la piena carica quando viene connesso direttamente ad una sorgente di tensione continua. Il termine piena carica indica che il condensatore ha immagazzinato energia e si è portato allo stesso poten-ziale della sorgente di carica, così che si annulla la corrente di carica, e la carica può defi nirsi appunto piena.Se, al contrario, si collega un resistore in serie al condensatore, il tempo di carica non è istantaneo, ma fi nito e dipende dal valore della resistenza e della capacità del condensatore. L’intervallo di tempo necessario per completare il 63% della carica è chiamato co-stante di tempo del circuito RC e vale:

τ = R ⋅ C

Se R viene espresso in kΩ e la capacità in mF, il prodotto esprime l’intervallo tem-porale in secondi. Infatti:

V C V CkΩ ⋅ mF = 103 ––– ⋅ 10–3 ––– = ––– ⋅ ––– = s

A V C V ––– s

In alternativa, la resistenza deve essere espressa in MΩ e la capacità in μF ecc.Si può ritenere che il processo di carica, che in teoria si protrae per un intervallo di tempo infi nito, si possa concludere in un intervallo di tempo pari a 5 volte la costan-te di tempo del circuito.Il processo di scarica avviene con modalità del tutto analoghe a quelle descritte per la carica: se le armature del condensatore sono connesse direttamente questo si scarica istantaneamente; se invece sono connesse attraverso un resistore, la scarica avviene in un tempo teoricamente infi nito ma in pratica può ritenersi conclusa in un inter-vallo di tempo pari a 5 volte la costante di tempo del circuito. Alla fi ne del processo di scarica, la carica accumulata sulle armature è nulla e nulla è pure la differenza di potenziale tra le armature.

Questa esercitazione si propone l’obiettivo di determinare sperimentalmente le ca-ratteristiche dei processi di carica e scarica.



Circuito di prova

Il circuito di prova illustrato in Fig.L.3 è caratterizzato da una costante di tempo pari a:

τ = 24 kΩ ⋅ 1 mF = 24 s

Questo valore consente di effettuare un certo numero di misure utili per la costruzio-ne dei diagrammi tensione-tempo e corrente-tempo.

FIGURA L.3Circuito di prova per l’esercitazio-ne L.3


Materiali

Per la prova si devono predisporre:

– una alimentazione variabile, stabilizzata, a bassa tensione;

– un amperometro ed un voltmetro;

– un condensatore con capacità pari a 1 mF;

– tre resistori con resistenza pari a 24 kΩ, 1,2 kΩ e 47 kΩ;

– un commutatore.

Procedura


1. calcolare la costante di tempo del circuito RC;

2. realizzare il circuito della Fig.L.3, predisponendo l’uscita dell’alimentatore su 12 V;



3. dall’istante in cui si è portato il commutatore nella posizione 1 rilevare, a intervalli di 5 secondi, i valori della corrente circolante nella serie RC e della tensione U ai capi del condensatore, riportandoli man mano nella Tabella L.3;

4. su uno stesso diagramma cartesiano costruire per punti il diagramma (U, t) e (I, t), unendo poi i punti con linea continua;

5. leggere, sul diagramma (U, t) il valore di tensione per t = τ (costante di tempo); eseguire il rapporto percentuale tra questo valore ed il valore finale di tensione;

6. tracciare la tangente alla curva (I, t), passante per il suo punto di inizio e leggere sulle ascisse il tempo intercettato da questa tangente; il valore letto dovrebbe essere circa uguale a quello della costante di tempo;

7. tracciare la tangente alla curva (U, t), passante per il suo punto di inizio, fino ad incontrare la parallela corrispondente al valore finale di tensione; leggere sulle ascisse il tempo corrispondente; il valore letto dovrebbe essere circa uguale a quello della costante di tempo;

8. dall’istante in cui si è portato il commutatore nella posizione 2 rilevare, a intervalli di 5 secondi, i valori della corrente circolante nella serie RC e della tensione ai capi del condensatore, riportandoli man mano nella Tabella L.4;

9. su uno stesso diagramma cartesiano costruire per punti il diagramma (U, t) e (I, t), unendo poi i punti con linea continua;

10. leggere, su questo diagramma il valore di tensione per t = τ ; eseguire il rapporto percentuale tra questo valore ed il valore finale di tensione;

11. tracciare la tangente alla curva (I, t), passante per il suo punto di inizio, fino ad incontrare la parallela corrispondente al valore finale di tensione; leggere sulle ascisse il tempo corrispondente; il valore letto dovrebbe essere circa uguale a quello della costante di tempo;

12. tracciare la tangente alla curva (U, t), passante per il suo punto di inizio e leggere sulle ascisse il tempo intercettato da questa tangente; il valore letto dovrebbe essere circa uguale a quello della costante di tempo.

TABELLA L.3 Tensioni e correnti nel circuito della Fig.L.3 durante la carica del condensatore

Tempo (s) Tensione (V) Corrente (mA)

0 0 0

5

…



TABELLA L.4 Tensioni e correnti nel circuito della Fig.L.3 durante la scarica del condensatore

Tempo (s) Tensione (V) Corrente (mA)

0 0 0

5

…

Elaborazione dei risultati

1. Dal diagramma della corrente di carica si può rilevare che il valore iniziale (mas-simo) vale 0,5 mA; perché questo valore può essere calcolato col rapporto E/R?

2. Perché nel processo di scarica i valori di corrente sono negativi?

3. Come si potrebbe dimostrare che le curve tracciate hanno un andamento esponen-ziale?

4. Quali sarebbero gli effetti sui processi di carica-scarica provocati dall’utilizzo degli altri due resistori?



L.4 INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Note introduttive

Se si connette un amperometro a zero centrale (molto sensibile) ai capi di un fi lo e si pone questo fi lo tra le espansioni polari di un magnete permanente, nel conduttore non scorrerà alcuna corrente fi nché non vi sarà movimento relativo tra campo ma-gnetico e conduttore.Ma non vi sarà alcuna corrente se il conduttore viene mosso parallelamente alle li-nee di forza del campo magnetico: per avere corrente è necessario che il conduttore tagli le linee di forza, e più velocemente le taglierà maggiore sarà la f.e.m. indotta e pertanto la corrente.La legge di Lenz stabilisce che la tensione indotta deve avere una polarità tale per cui la direzione della corrente risultante nel conduttore crei un campo magnetico attorno ad esso che si oppone al campo magnetico che l’ha generato.L’esercitazione si propone di familiarizzare lo studente con questi concetti.


Materiali


– un amperometro a zero centrale;

– una bobina senza nucleo;

– una barretta magnetica.

Procedura


1. connettere l’amperometro ai terminali della bobina;

2. posizionare la barretta magnetica vicino alla bobina, lungo il suo asse, col polo Sud vicino al terminale destro della bobina;

3. se il magnete viene mantenuto fermo, quale corrente misura lo strumento?

4. inserire il magnete all’interno della bobina; lo strumento segnala il passaggio della corrente? qual è la sua polarità?

5. disinserire il magnete e ripetere le osservazioni;

6. ripetere i punti 3 e 4 ma inserendo il magnete col polo Nord rivolto verso la bo-bina;



7. ripetere i punti 3-4 (oppure 5-6) con diverse velocità di movimento;

8. ripetere i punti 3-4 (oppure 5-6) mantenendo fermo il magnete e muovendo la bobina.

Domande

a) Alla luce di quanto hai sperimentato, quali sono le condizioni affinché in un con-duttore vi sia una tensione indotta?

b) Da che cosa dipende l’ampiezza della tensione indotta?

c) Spiega le tue osservazioni sulla polarità della corrente indotta alla luce della legge di Lenz.



L.5 MISURA DI REATTANZA CAPACITIVA

Note introduttive

Ogni volta che cambia la polarità della sinusoide che alimenta un condensatore an-che la carica di questo cambia polarità: la reattanza capacitiva si oppone a questo continuo processo di carica e scarica del condensatore.La reattanza dipende dalla capacità del condensatore e dalla frequenza della tensione di alimentazione, che determina la frequenza con cui si susseguono i cicli di carica-scarica.Questa esercitazione si propone di familiarizzare lo studente con queste relazioni funzionali, già apprese nella parte teorica.


Materiali


– un generatore di segnali sinusoidali;

– un multimetro;

– tre condensatori rispettivamente di 0,1 μF, 0,022 μF e 10 μF;

– un resistore da 1 kΩ.

Procedura


1. realizzare il circuito della Fig.L.5, mantenendo l’uscita del generatore di funzioni al valore effi cace (Vrms) di 10 V per tutta la durata dell’esperimento;

FIGURA L.5Circuito della esercitazione sulla reattanza capaciti-va

C = 10 μF



2. misurare la tensione ai capi del condensatore e del resistore;

3. sostituire il condensatore da 10 μF con quello da 0,1 μF e ripetere le misure;

4. sostituire il condensatore da 0,1 μF con quello da 0,022 μF e ripetere le misu-re;

5. rimettere il condensatore da 10 μF nel circuito, ma cambiare il valore della fre-quenza da 100 Hz a 1000 Hz e ripetere le misure;

6. selezionare la frequenza a 10000 Hz e ripetere le misure;

7. connettere al circuito sperimentale il condensatore da 0,1 μF, regolare il valore della frequenza su 1000 Hz e misurare la corrente nel circuito.

Domande

a) Cosa dimostra la serie di misure di cui ai punti 2, 3, 4?

b) Cosa dimostra la serie di misure di cui ai punti 5, 6?

c) Perché la somma delle tensioni sul resistore e sul condensatore non è uguale alla tensione fornita dal generatore?

d) La reattanza capacitiva può essere calcolata con la legge di Ohm applicata al circuito?

e) L’impedenza del generatore di funzioni influenza le misure compiute?



L.6 MISURA DI REATTANZA INDUTTIVA

Note introduttive

Ogni bobina (induttore) soggetta ad una corrente alternata presenta la proprietà di opporsi alle variazioni della corrente stessa, perché sono queste variazioni a provoca-re una tensione indotta che si oppone a quella applicata. Questa proprietà è chiamata induttanza ed è misurata in henry (H). L’entità del fenomeno viene quantifi cata con un parametro chiamato reattanza induttiva XL.Ora, è del tutto evidente che, a parità di caratteristiche proprie della bobina, maggio-re è la frequenza della tensione di alimentazione e maggiore sarà questa opposizione. L’opposizione induttiva si sovrappone all’opposizione di tipo ohmico, legata al fatto che anche la bobina presenta una propria resistenza.L’esercitazione si propone di familiarizzare lo studente sulle grandezze che infl uen-zano la reattanza induttiva.


Materiali


– un multimetro;

– un alimentatore variabile a bassa tensione;

– un generatore di onde sinusoidali;

– un resistore da 1 kΩ; un altro resistore (vedi più avanti);

– induttori da 8 H (50 mA, 230 Ω) e da 30 mH;

– un commutatore.

Procedura


1. misurare la resistenza dell’induttore da 8 H e scegliere un resistore che abbia uguale resistenza;

2. realizzare il circuito della Fig.L.6a;

3. accendere l’alimentatore e regolarne l’uscita in modo che nel circuito circoli una corrente di 10 mA;

4. portare il commutatore nella posizione che inserisce l’induttore escludendo il resistore, e misurare la corrente circolante;

5. realizzare il circuito della Fig.L.6b;



6. regolare l’uscita del generatore di segnali in modo che la corrente circolante sia di 5 mA;

7. misurare la tensione ai capi di R;

8. commutare l’induttore L e misurare la tensione ai suoi capi; se questa non è uguale a quella misurata al punto 7 regolare l’alimentatore in modo da ottenere l’ugua-glianza; misurare la corrente;

9. realizzare il circuito della Fig.L.6c;

10. costruire una tabella con i valori delle tensioni ai capi dell’induttore e del resistore e col valore di corrente nel resistore, in funzione di differenti valori della frequenza di alimentazione (a tensione costante!).

Domande

a) Cosa dimostrano le misure effettuate ai punti 3, 4? In altre parole, qual è l’effetto di un induttore sulla corrente continua?

b) Cosa dimostrano le misure effettuate ai punti 7, 8? In altre parole, qual è l’effetto di un induttore sulla corrente alternata?

c) La reattanza induttiva può essere calcolata con la legge di Ohm applicata al cir-cuito?

d) Quali considerazioni suggeriscono i dati di cui al punto 10?

e) L’impedenza del generatore di funzioni influenza le misure compiute?

FIGURA L.6 Circuito della esercitazione sulla reattanza induttiva

+

A

V

L = 8 H L = 8 H

L = 30 mH

a) b) c)

A

V

R = 1 kΩ R = 1 kΩ

R = 1 kΩ



L.7 MISURA DI IMPEDENZE NEI CIRCUITI RC SERIE

Note introduttive

In un circuito RC serie, Fig.L.7, la tensione ai capi di un condensatore è in ritardo di 90° sulla corrente, mentre la tensione ai capi della resistenza è in fase con la cor-rente.La tensione totale ai capi della serie non sarà pertanto data dalla semplice somma aritmetica delle tensioni, ma dalla loro somma vettoriale, come in Fig.L.8.Ora, poiché i valori effi caci delle singole tensioni sono proporzionali ai valori effi -caci della corrente:

UC = XC ⋅ I ; UR = R ⋅ I

si può costruire un triangolo formato dalla resistenza e dalla reattanza capacitiva, e questo sarà forzatamente simile al triangolo delle tensioni.Si può quindi pensare che la serie del condensatore e del resistore oppone una resi-stenza totale, chiamata impedenza ohmico-capacitiva, in fase con la tensione tota-le, il cui modulo è dato dalla:

ZRC = R 2 + XC2

L’angolo che il vettore impedenza forma con la resistenza equivale all’angolo che la tensione totale forma con la tensione resistiva e pertanto con la corrente nel circuito, dato che queste due sono in fase:

XCϕ = arctg ––– R

FIGURA L.7Circuito della esercitazione sulle relazioni di fase nei conden-satori



Abbiamo in tal modo dimostrato la relazione già utilizzata nel paragrafo 6.13 del Volume 1.Questa Esercitazione si propone la verifica sperimentale del valore di impedenza di un circuito RC serie.


Materiali


– un oscilloscopio a doppia traccia;

– un generatore di onde sinusoidali;

– un multimetro;

– un resistore da 1,5 kΩ e uno da 3,3 kΩ;

– un condensatore da 0,1 μF.

Procedura


1. realizzare il circuito della Fig.L.7 impiegando il condensatore da 0,1 μF ed il resistore da 1,5 kΩ, e predisponendo una frequenza di 1 kHz ed una tensione di picco di 10 V sul generatore di segnali;

2. misurare la tensione efficace fornita dal generatore; misurare la resistenza effettiva del resistore da 1,5 kΩ;

3. misurare la tensione (efficace) ai capi del resistore;

4. calcolare la corrente nel circuito dividendo la tensione misurata al punto 2 per il valore di resistenza;

FIGURA L.8Diagramma per la esercitazione L.7 (impedenza nei circuiti RC serie)



5. calcolare il valore dell'impedenza del circuito dividendo il valore di tensione mi-surato al punto 1 col valore (efficace) di corrente calcolato al punto 4;

6. misurare sull'oscilloscopio il valore dello sfasamento tra corrente e tensione;

7. ripetere i punti precedenti sostituendo nel circuito di prova il resistore da 1,5 kΩ con quello da 3,3 kΩ.

Domande

a) Il valore dell’impedenza calcolato al punto 5 corrisponde ai valori calcolabili con la formula citata nelle Note introduttive?

b) Il valore dell’angolo di sfasamento misurato al punto 6 corrisponde al valore cal-colato con la formula citata nelle Note introduttive?

c) Qual è stato l’effetto del cambiamento di resistore effettuato al punto 7?

d) Effettua la simulazione software col programma Electronic Workbench.



L.8 MISURA DI IMPEDENZE NEI CIRCUITIRL SERIE

Note introduttive

Per un circuito RL serie, Fig.L.9, si possono ripetere considerazioni analoghe a quel-le svolte nelle Note introduttive alla Esercitazione L.7, salvo l’inversione del segno dell’angolo di fase tra tensione totale e corrente.La resistenza totale che una serie RL oppone al passaggio di corrente, o impedenza ohmico-induttiva, vale:

ZRL = R2 + XL2

L’angolo di sfasamento vale: XLϕ = arctg ––– R

Questa Esercitazione si propone la verifi ca sperimentale del valore di impedenza di un circuito RL serie.


Materiali


– un oscilloscopio a doppia traccia;– un generatore di onde sinusoidali;

FIGURA L.9Circuito della esercitazione L.8 sulle relazioni di fase negli induttori



– un multimetro;– un resistore da 1 kΩ e uno da 3,3 kΩ;– un induttore da 25 a 35 mH.

Procedura


1. realizzare il circuito della Fig.L.9 impiegando l’induttore da 25-35 mH ed il resistore da 1 kΩ, e predisponendo una frequenza di 10 kHz ed una tensione di picco di 10 V sul generatore di segnali;

2. misurare la tensione efficace fornita dal generatore; misurare la resistenza effettiva del resistore da 1 kΩ;

3. misurare la tensione (efficace) ai capi del resistore; 4. calcolare la corrente nel circuito dividendo la tensione misurata al punto 3 per il

valore di resistenza misurato al punto 2; 5. calcolare il valore dell'impedenza del circuito dividendo il valore di tensione mi-

surato al punto 3 col valore (efficace) di corrente calcolato al punto 4; 6. misurare sull'oscilloscopio il valore dello sfasamento tra corrente e tensione; 7. ripetere i punti precedenti sostituendo nel circuito di prova il resistore da 1 kΩ con

quello da 3,3 kΩ.

Domande

a) Il valore dell’impedenza calcolato al punto 5 corrisponde ai valori calcolabili con la formula citata nelle Note introduttive?

b) Il valore dell’angolo di sfasamento misurato al punto 6 corrisponde al valore cal-colato con la formula citata nelle Note introduttive?

c) Qual è stato l’effetto del cambiamento di resistore effettuato al punto 7?

d) Effettua la simulazione software col programma Electronic Workbench.

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