Hasta este momento, hemos estado trabajando con corriente continua, esto es, una corriente eléctrica que se caracteriza por una intensidad constante en el tiempo, y por lo tanto, por una diferencia de potencial, entre dos puntos cualesquiera, que también lo es. Sin embargo, en numerosas ocasiones nos encontraremos con señales sinusoidales ( corriente alterna ) y señales cuadradas, entre otras.

En las señales sinusoidales la intensidad sigue una expresión dependiente del tiempo y de la forma i(t)=I_maxcos(ω t+ φ _i ) , y por lo tanto la tensión tendrá una expresión similar: V(t)=V_max cos(ωt+ φ_u ) . Aparecen tres parámetros: la intensidad o la tensión máxima o amplitud de la señal ( I_m o V _m), la pulsación (ω) y la fase inicial ( φ_i o φ _u ).

En la figura se muestra la curva correspondiente a la función sinusoidal, así como los parámetros de la misma. Así, si somos capaces de representar la señal tal como aparece en la figura, la medida de la tensión máxima es inmediata, mientras que la pulsación la podemos conocer a partir de la medida del periodo, T:  conocido el periodo (en segundos), su inversa en la frecuencia en herzios (f= 1/T) y la pulsación se calcula a partir de la expresión ω=2πf , siendo su unidad el radián. Si bien La medida de la fase inicial se realizaría fácilmente sin más que operar φ=ωt₀ y teniendo en cuenta que es positiva cuando el máximo se encuentra a la izquierda del eje de ordenadas, si tenemos una única curva, dado que el origen de tiempos es arbitrario, lo más cómodo es hacerlo coincidir con el máximo de la señal y, por lo tanto, fijar en φ =0 la fase inicial.

• Al iniciar la medida, todos lo pulsadores han de estar hacia fuera y los botones centrales de los mandos de amplitud y de base de tiempos en su punto de calibración.
• La conexión del circuito con el osciloscopio se realiza ha través de un cable llamado BNC-bananas. Las dos bananas se conectan a los puntos cuya diferencia de potencial se desea medir. Hay que tener en cuenta que la banana negra, se corresponde con la malla del cable que se une eléctricamente a la masa carcasa del aparato y, por lo tanto, a tierra a través de la conexión externa de la BNC: por lo tanto, la banana negra está conectada a la tierra del laboratorio y este dato hay que tenerlo en cuenta dado que un circuito eléctrico sólo debería tener un nudo conectado a tierra. En caso contrario se produce un cortocircuito entre los nudos conectados a tierra.

Una vez tienes la ecuación que representa la tensión senoidal, la puedes reproducir fácilmente en una hoja de cálculo.

CUESTIÓN 3. Un multímetro, midiendo señales sinusoidales, mide el valor eficaz de la señal, esto es, el valor máximo o amplitud dividido por raíz de dos. Sin desmontar el circuito anterior, mide con un multímetro la misma señal medida con el osciloscopio, la tensión entre los bornes del generador. Para ello debes conectar de forma adecuada el multímetro y elegir la opción de medir tensión alterna.

Para verificar que la tensión medida en el multímetro es la tensión eficaz de la señal medida, completa la tabla siguiente

^(*) rellenar con datos de la tabla anterior

Conoceremos el comportamiento de un circuito eléctrico cuando conozcamos dos magnitudes en el relacionadas: la tensión y la intensidad. Por ello es usual que en el análisis de un circuito se estudien se forma simultánea ambas magnitudes. De hecho, para conocer el valor de una resistencia nos tocó medir de forma simultánea tensión e intensidad. En el caso en que tengamos corriente alterna, la necesidad de realizar medidas simultáneas de ambas magnitudes viene agudizada por el hecho de que ambas señales tiene fases iniciales diferentes, existiendo por lo tanto un desfase entre ambas señales, (φ_u -φ_i), que es necesario medir.

El osciloscopio, trabajando en forma dual, nos permite visualizar ambas señales de forma simultánea y en tiempo real. De esta forma podemos, además de medir cada una de las señales conocer el desfase entre ambas. Dado que el osciloscopio mide diferencias de potencial, para conocer la intensidad que circula bastará con medir la diferencia de potencial entre los extremos de una resistencia conocida, para a continuación aplicar la ley de Ohm. Si en la medida anterior hemos medido la tensión de entrada al circuito con el canal 1, si conectamos el canal 2 en bornes de la resistencia podremos conocer la intensidad que circula por el mismo.

Sin desmontar el circuito anterior, conectaremos el canal dos del osciloscopio entre los terminales de la resistencia:

Podemos calcular fácilmente el valor del desfase sin más que medir las distancias d y D, que pueden medirse tanto en segundos como en centímetros, dado que la relación entre ambas es un número adimensional. Falta conocer el signo de dicho desfase. En la figura, el máximo del canal 1 coincide con el origen de tiempos, luego φ₁ = 0, y la fase del canal 2 aparece a la izquierda del origen de tiempo, luego φ₂ > 0: El desfase en mayor que cero, φ=φ ₂-φ₁>0. Diremos que la señal del canal 2 está adelantada respecto la señal del canal 1, dado que su máximo aparece a tiempo menores.

donde D y d son las distancias señaladas en la figura.

No podemos conocer el signo del desfase a partir de las figuras de Lissajous (el signo afectará úni-camente al sentido de giro del punto en la pantalla, sólo visible a bajas frecuencias).

CUESTIÓN 6. Calcula el desfase de ambas señales a partir de la figura de Lissajous. Dibuja en el gráfico la figura de Lissajous visualizada en pantalla y desarrolla claramente el proceso de cálculo. Obtén el desfase en grados.


Coloca en la siguiente tabla los valores hallados por ambos métodos:

Laboratorio virtual.

• C:\Archivos de programa\Java\jreX.Y\lib\security en Windows
• /usr/java/jreX.Y/lib/security/ o /opt/jreX.Y/lib/security/ en Linux
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