Laboratorio di fisica II

STRUMENTI DI MISURA

Amperometro a bobina mobile

Il principio dell'amperometro a bobina mobile si basa sulle forze di Laplace che agiscono sui conduttori percorsi da corrente in un campo magnetico, cioè:

Se nnelle vicinanze di un conduttore rettilineo, percorso da corrente, poniamo una bobina, alla quale è solidale una molla antagonista alla rotazione, tale bobina è soggetta ad una coppia (momento torcente) che è direttamente proporzionale all'intensità di corrente che la percorre; tale strumento permette quindi di misurare la corrente che circola nel conduttore.

Caratteristiche:

• Il campo magnetico è generato tramite un elettromagnete con poli smerigliati in modo che le linee di forza siano sempre tangenti alla superficie della bobina.
• Relativamente impreciso a basse intensità di corrente.

Misure di tensione, Voltmetro

L'amperometro è collegato in serie ma è in parallelo ad una resistenza nota e di valore molto maggiore delle resistenze interne dello strumento; ciò consente di avere una portata estesa e di avere una caduta di tensione totale del voltmetro maggiore del valore massimo di scala dello strumento.

• Il metodo del "PONTE DI WHEATSTONE" consente di misurare resistenze ignote attraverso una resistenza nota e un galvanometro.

Misure di resistenza

METODO VOLTAMPEROMETRICO:

Si impiega per misurare il valore di varie tipo di componimenti, è necessario misurare la tensione ai capi del componente e confrontarla con quella nominale.

METODO DEL "PONTE DI WHEATSTONE":

Si esprime con:

Si può riuscire dalla formula:

Partitore di tensione

Lo schema è simile a quello già visto; si possono ricavare:

Partitore di corrente

Nel caso si tratti di un amperometro è sufficiente collegare una resistenza molto più grande di quelle interni.

Per effettuare la misura di tensione è sufficiente inserire una resistenza voltica.

• Si può considerare:
• Si può rilevare lo stesso risultato finale.

CORRENTE ELETTRICA

Legge di Ohm

- Si trova sperimentalmente che I ∝ V;

- Ohm capì che non tutti i conduttori si comportavano allo stesso modo e introdusse la “resistenza” di un materiale al passaggio di corrente:

I = V/R

ρ(θ) ≃ ρ₀(1 + α₀(θ - θ₀))

Resistenza equivalente

Serie

Parallelo

Legge di Kirchhoff delle tensioni

Peculi il campo elettrico: è conservativo e

Legge di Kirchhoff delle correnti

Z _i i _i

I - 0

Curva caratteristica di un diodo semiconduttore

I semiconduttori hanno la caratteristica che la loro conduttività aumenta all'aumentare della temperatura; l'aumento della temperatura, fornendo energia, permette agli atomi di liberare quegli elettroni che normalmente sono legati.

Questa funzione viene sfruttata dai sensori di temperatura: tale tipo di sensore del quale si misura la resistenza (funzione della temperatura) di un supporto di materiale conduttore (platino, nichel o anche rame).

Polarizzazione inversa

Polarizzando il diodo inversamente, il campo di svuotamento si espande; per motivi elettrici, quindi, desterghi passano in zone di conduzione lasciando una buca; si forma così una giunzione di elettrone-buca al diodo inversato. Si instaurata così una piccola corrente flusso (corrente inversa di polarizzazione).

Giunzione

Nella giunzione la parte P e la parte N, le cariche di segno - e + si spostano verso la parte di segno opposto portando ad un equilibrio dinamico e all'instaurarsi di un campo elettrico E.

Per introdurre le impurità nel silicio, si prendono delle fettine di silicio e si introduscono in un forno intermettendole con dei gas corrispondenti.

Successivamente si raffreddano, facendo in modo di far condensare l'impurità disciolta (la quantità è misurata nel numero degli atomi impiantati e dipende dal tempo e dalla velocità di rotazione imposta nel silicio. (Il numero di difetti o impurità introdotti nel silicio sarà ovviamente maggiore alle sue superfici)

Si prelevano le diverse coppie di tensione e corrente (VI) mantenendo il diodo a diverse T al fine di costruire la curva caratteristica del diodo a temperature differenti.

Per ricalcare i valori di r_i, r₀, e I₀ si inserà l'espressione di I(V) trascurando l'unità rispetto all'esponenziale e si effettuata un fit & retia:

Tale approssimazione è accettabile solo per tensioni abbastanza elevate da rendere l'esponenziale abbastanza grande rispetto all'unità

Circuito rettificatore a ponte di Graetz

Per evitare che oscilloscopio e sorgente V abbiano la stessa massa (ciò costituirebbe un corto circuito e ridurrebbe l'effetto del circuito a ponte di diodi a quello di un solo diodo) e per ridurre la tensione massima rispetto ai valori forniti dalle reti di distribuzione, si utilizza un trasformatore di tensione che fornisce in uscita:

Si utilizza come sorgente V la normale tensione di rete che ha come parametri caratteristici:

• -V_eff = 220V
• -V_rff(t) = V_max cos (ωt)
• f = 50 Hz

Per ottenere una corrente continua, si pone in parallelo al carico R un condensatore C. Ricordiamo che un condensatore è un dispositivo in grado di accumulare carica e di ricederla, in funzione della differenza di potenziale ai capi dei circuiti in cui è inserito. Il tempo di accumulo e cessione della carica è anche funzione della resistenza del circuito e vale: τ = R·C.

Se si fa in modo che τ = RC>>T₂ affinché l'intervallo temporale tra due massimi consecutivi sia confrontabile con l'intervallo temporale per cui le cariche di C può essere approssimato con una retta) della tensione erogata in uscita ai capi dei circuiti. Il carico in uscita verrà mantenuto costante, generando un segnale continuo costante il cui valore sarà appena la tensione erogata è minore della soglia minima all'interno dei circuiti