FISICA II – Ing. Osvaldo Caló LABORATORIO

FISICA II – Ing. Osvaldo Caló
LABORATORIO
DESCRIPCION Y USO DEL OSCILOSCOPIO
Una de las aplicaciones más trascendentales del Tubo de Rayos Catódicos (TRC) es el osciloscopio.
La denominación TRC se debe a que, en un principio, se desconocía que se trataba de un flujo de electrones
y se los consideraba como rayos emitidos por el cátodo (terminal, placa o borne negativo). Aunque los TRC
se construyen de distintos tipos constan básicamente de:
a)
b)
c)
d)
Cátodo o fuente de electrones
Elemento calefactor (filamento) que lleva al cátodo a la temperatura de emisión termoiónica.
Reja o grilla de control que permite el dominio sobre el flujo de electrones
Elementos para concentrar y enfocar los electrones de manera de conseguir un haz fino y bien
definido
e) Acelerador o ánodo de alta tensión que da a los electrones la energía cinética necesaria para
que impacten en la pantalla
f) Medios para la desviación del haz electrónico. Estos sistemas son electrostáticos o
electromagnéticos habiéndose generalizado, en los osciloscopios, el primero de ellos.
g) Pantalla revestida de material fluorescente donde la energía cinética de los electrones se
convierte en energía lumínica para poder visualizar el lugar del impacto
Todos los elementos se encuentran en una ampolla de alto vacío para facilitar la emisión termoiónica
y evitar la colisión de los electrones con las moléculas de aire.
En el TRC de tipo electrostático, que se muestra esquematicamente en la figura, la aceleración, el
enfoque y la desvición del haz se consiguen por medio de campos eléctricos.
Una vez que el cátodo, calefaccionado por el filamento, alcanza la temperatura adecuada comienza la
emisión termoiónica, rodeándose de una nube de electrones que, si no se van desalojando, se acumulan
hasta generar un campo eléctrico que evita que la emisión continúe. El cátodo está rodeado de un cilindro
metálico (grilla de control) que sirve para regular el flujo de electrones variando su potencial (negativo
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respecto al cátodo). El cilindro tiene en su centro un pequeño orificio por donde pasa el haz evitando el paso
de aquellos electrones altamente divergentes.
El haz de electrones pasa por orificios similares en el primero y segundo ánodo que constituyen, en
conjunto, una lente electrostática que permite un enfoque sobre la pantalla a la vez que suministra el
potencial de aceleración necesario. El conjunto de elementos descriptos se denomina cañón electrónico.
Después de salir del cañón, el haz pasa por un conjunto de cuatro placas paralelas dos a dos y
perpendiculares el primer par respecto al segundo. Entre las placas se generan campos eléctricos que
desvían el haz en sentido horizontal (X) y vertical (Y). Aplicando una tensión linealmente variable con el
tiempo a las placas de desviación horizontal (diente de sierra) se logra el barrido de la pantalla a velocidad
constante mientras que en el otro par de placas se aplica la tensión (señal) a analizar. De la combinación de
ambos se visualiza en la pantalla la señal en función del tiempo.
VH(t)
t
Diente de sierra (base de tiempos)
Para lograr que la señal aparezca estática sobre la pantalla es necesario sincronizarla con el barrido
horizontal. El comienzo del barrido (disparo, instante en que se inicia el crecimiento de la tensión aplicada a
las placas) lo ordena la señal al completar un múltiplo entero de su período. De perderse el sincronismo, la
señal se desplaza o aparece dibujada varias veces llegándose al extremo de observarse una banda cuya
altura es la tensión pico a pico de la onda analizada.
Sobre la imagen en la pantalla podemos determinar tensiones y frecuencia de la señal. El
osciloscopio dispone de dos selectores: uno para la velocidad de barrido, escala de tiempo en segundos o
milisegundos por cada división del eje X y el otro para la escala de tensiones en volts o milivolts por cada
división del eje Y.
-Medición de tensión: dado que la gráfica representa la tensión en función del tiempo, midiendo la
altura y multiplicando por la escala correspondiente (A [V/div]) obtenemos el valor medido. Por ejemplo: la
tensión pico a pico en la figura es:
Vpp = Y. A [Volts]
-Medición de frecuencia: determinamos el período de la señal midiendo la distancia entre dos
máximos o mínimos consecutivos y multiplicando por la escala de tiempos (B [seg/div]), la frecuencia será la
inversa del período:
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T = X.B [seg]
f = 1/T [1/seg]
 = 2.f [rad/seg]
Y[div]
X[div]
-Medición de corrientes: se pueden medir corrientes en forma indirecta tomando como señal la caída
de tensión en una resistencia de valor conocido y, con la ley de Ohm obtener:
i(t) = v(t) / R
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