Indicador da taxa de variação

PEÇAS E MATERIAIS

• Duas baterias de 6 volts
• Capacitor, 0,1 µF (catálogo Radio Shack nº 272-135)
• 1 resistor MΩ
• Potenciômetro, volta única, 5 kΩ, cone linear (catálogo Radio Shack # 271-1714)

O valor do potenciômetro não é especialmente crítico, embora unidades de baixa resistência irão, em teoria, funcionar melhor para este experimento do que unidades de alta resistência. Usei um potenciômetro de 10 kΩ para este circuito com excelentes resultados.



REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 13:"Capacitores"



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Para ilustrar como construir um circuito diferenciador
• Para obter uma compreensão empírica da função de cálculo derivado

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Meça a tensão entre o terminal do limpador do potenciômetro e o ponto de "aterramento" mostrado no diagrama esquemático (o terminal negativo da bateria inferior de 6 volts). Esta é a tensão de entrada para o circuito, e você pode ver como ela varia suavemente entre zero e 12 volts quando o controle do potenciômetro é girado para a faixa total. Como o potenciômetro é usado aqui como um divisor de tensão, esse comportamento não deve ser surpreendente para você.

Agora, meça a tensão no resistor de 1 MΩ enquanto move o controle do potenciômetro. Um voltímetro digital é altamente recomendado, e eu aconselho defini-lo em uma faixa muito sensível (milivolts) para obter as indicações mais fortes. O que o voltímetro indica enquanto o potenciômetro não sendo movido? Gire o potenciômetro lentamente no sentido horário e observe a indicação do voltímetro. Gire o potenciômetro lentamente no sentido anti-horário e observe a indicação do voltímetro. Que diferença você vê entre as duas direções diferentes do movimento de controle do potenciômetro?

Tente mover o potenciômetro de forma que o voltímetro forneça uma indicação pequena e constante. Que tipo de movimento de potenciômetro fornece o mais estável tensão no resistor de 1 MΩ?

No cálculo, uma função que representa a taxa de variação de uma variável em comparação com outra é chamada de derivada . Este circuito simples ilustra o conceito da derivada, produzindo uma tensão de saída proporcional à taxa de mudança ao longo do tempo da tensão de entrada . Como este circuito realiza a função de cálculo de diferenciação em relação ao tempo (emitindo a derivada do tempo de um sinal de entrada), ele é chamado de diferenciador o circuito.

Como a média circuito mostrado anteriormente neste capítulo, o circuito diferenciador é uma espécie de computador analógico. A diferenciação é uma função matemática muito mais complexa do que a média, especialmente quando implementada em um computador digital, portanto, este circuito é uma excelente demonstração da elegância dos circuitos analógicos na execução de cálculos matemáticos.

Circuitos diferenciadores mais precisos podem ser construídos combinando redes de resistor-capacitor com amplificador eletrônico circuitos. Para obter mais detalhes sobre circuitos computacionais, vá para o capítulo "Circuitos integrados analógicos" neste volume de experimentos.



PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de circuitos do integrador passivo e diferenciador