Rilievo della caratteristica U-I di bipoli lineari e non lineari
1. Rilievo della caratteristica U-I di bipoli lineari e non lineari
Scopo della prova
Imparare ad utilizzare semplici strumenti di misura. Acquisire la metodologia per condurre una
prova di laboratorio. Rilevare le caratteristiche volt-amperometriche di bipoli lineari (resistori) e
non lineari (diodi).
Materiali e strumentazione
1 Alimentatore variabile di tensione continua
1 Resistore di valore compreso tra 390 Ω ed 1 kΩ
1 Diodo tipo 1N4001
2 Multimetri, oppure un voltmetro ed un amperometro
1 Basetta per montaggi sperimentali e fili di collegamento
Schema elettrico
Fig. 1
Fig. 2
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Schema di montaggio
Fig. 3
Fig. 4
Esecuzione della prova
Per facilitare il lavoro suddividiamo la procedura in passi distinti che abbiamo numerato.
Resistore diretto
1. Monta il circuito di figura 1 con il resistore da 1 kΩ. I due multimetri debbono essere regolati in
modo che misurino rispettivamente una tensione continua ed una corrente continua.
Attenzione! L’alimentatore deve essere spento durante le fasi di montaggio. Inoltre, entrambi gli
strumenti hanno delle polarità da rispettare per il loro montaggio.
2. Regola le portate del voltmetro e dell’amperometro su valori sufficientemente elevati per evitare
che siano danneggiati accidentalmente.
3. Prima di accendere l’alimentatore agisci sulla manopola di regolazione della tensione e ponila a
zero. Se esiste la manopola di regolazione della corrente ponila a circa metà del valore massimo.
4. Accendi l’alimentatore.
5. Ruota lentamente la manopola di regolazione della tensione e controlla se entrambi gli strumenti
di misura segnano valori positivi (se l’ago si muove verso destra se sono strumenti analogici). Se
ciò non accade, riporta a zero la tensione, spegni l’alimentatore ed inverti le connessioni dello
strumento che non dà una lettura corretta.
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6. Ora il circuito è montato correttamente e puoi iniziare ad effettuare le misure. Conviene
effettuare almeno 5 diverse letture. La tensione massima che puoi raggiungere dipende dalla
dissipazione di potenza del resistore che stai impiegando. Se esso è da ¼ di W, conviene non
superare i 10 V.
Regola, ad esempio, la tensione ad 1 V e leggi la corrente corrispondente. Per limitare l’errore
introdotto dagli strumenti regola la loro portata in modo da effettuare le misure in prossimità del
loro fondo-scala. Scrivi, in una tabella come la seguente, la coppia di valori rilevati. Non compilare,
per ora, la terza colonna della tabella.
Tabella 1 - Resistore da 1 kΩ (1° montaggio)
U(V)
I(mA)
R = U/I
7. Ripeti le letture aumentando, di volta in volta, la tensione e leggi i valori corrispondenti della
corrente, per ottenerne un numero sufficiente di dati. Scrivi i valori nella tabella 1.
8. Terminata la rilevazione riporta a zero la tensione e spegni l’alimentatore.
Resistore inverso
9. Inverti il montaggio del resistore così che la corrente possa attraversarlo nella direzione opposta.
10. Ripeti i passi 6 e 7 rilevando i valori di U ed I e scrivendoli come numeri negativi nella tabella
2. Non compilare, per ora, la terza colonna della tabella.
Tabella 2 - Resistore da 1 kΩ (2° montaggio)
U(V)
I(mA)
R = U/I (Ω)
11. Terminato il rilevamento dei dati riporta a zero la tensione dell’alimentatore e spegnilo.
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Diodo diretto
12. Rimuovi il resistore dal circuito e sostituiscilo con il diodo, come mostrato dal circuito di figura
2. Assicurati che l’anodo del diodo sia connesso al terminale positivo dell’alimentatore
13. Ripeti i precedenti passi dal 2 al 7 ma aumenta il numero delle letture ad almeno 10 diversi
valori. Registra i rilevamenti nella seguente tabella 3.
Non confondere la tensione erogata dall’alimentatore con quella che si manifesta ai capi del diodo
(letta dal voltmetro). E’ quest’ultima quella che devi riportare in tabella.
Attenzione! Noterai che da un certo punto in poi (circa 0,6 V della tensione letta dal voltmetro) pur
aumentando la tensione dell’alimentatore, la tensione ai capi del diodo aumenta solo leggermente,
mentre la corrente sale regolarmente. Fai attenzione a regolare adeguatamente la portata dello
strumento che misura la corrente.
Conviene non superare i 10 V della tensione erogata dall’alimentatore.
Non compilare, per ora, la terza colonna della tabella.
Tabella 3 - Diodo (montaggio diretto)
U(V)
I(mA)
R = U/I (Ω)
Diodo inverso
14. Terminata la rilevazione riporta a zero la tensione e spegni l’alimentatore.
15. Inverti il montaggio del diodo e ripeti i passi effettuati quando il diodo era polarizzato
direttamente. Registra i valori letti di U ed I e scrivendoli come numeri negativi nella seguente
tabella 4.
Noterai che, in questo montaggio, la tensione rilevata ai capi del diodo aumenta regolarmente
all’aumentare di quella erogata dall’alimentatore, mentre la corrente risulta quasi nulla (avrai una
certa difficoltà a misurala).
Non compilare, per ora, la terza colonna della tabella.
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Tabella 4 - Diodo (montaggio inverso)
U(V)
I(μA)
R = U/I (MΩ)
16. Terminata la rilevazione riporta a zero la tensione e spegni l’alimentatore.
ANALISI DEI DATI
Per il resistore
17. Compila le terze colonne delle prime due tabelle effettuando le divisioni tra le tensioni e le
correnti rilevate. Dovresti ottenere sempre lo stesso valore (a meno delle approssimazioni ed errori
di misura)
18. Riporta, in un diagramma cartesiano, i punti corrispondenti ai valori rilevati delle tensioni e
delle correnti per il resistore. Essi cadranno nel primo e nel terzo quadrante. In genere si pone la
tensione sull’asse delle ascisse (quello orizzontale) e la corrente sull’asse delle ordinate (quello
verticale).
19. Unendo i punti dovresti ottenere una linea retta (a meno delle approssimazioni ed errori di
lettura che passa per l’origine degli assi.
20. La pendenza costante di questa retta è pari al valore della resistenza letta nella terza colonna
delle tabelle 1 e 2.
Per il diodo
21. Compila le terze colonne delle tabelle 3 e 4 effettuando le divisioni tra le tensioni e le correnti
rilevate. Dovresti ottenere valori via via decrescenti per la terza tabella e valori molto elevati e
all’incirca costanti (a meno delle approssimazioni ed errori di misura) per la quarta tabella.
22. Riporta, in un diagramma cartesiano, i punti corrispondenti ai valori rilevati delle tensioni e
delle correnti per il diodo. Essi cadranno nel primo e nel terzo quadrante.
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23. Unendo i punti dovresti ottenere un andamento non lineare con pendenza crescente per la curva
U-I del primo quadrante ed un andamento quasi lineare per quella del terzo quadrante.
24. Come elemento non lineare puoi sostituire al diodo normale una lampadina da 12 V, e ripetere
le rilevazioni per questi componenti.
Conclusioni (Scrivi le conclusioni circa il comportamento lineare o non lineare dei diversi
componenti esaminati)
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Elenca qui di seguito i materiali impiegati. Per sapere quello che devi scrivere, considera che i
modelli, i tipi e le caratteristiche che elencherai devono permettere ad un eventuale altro
sperimentatore di effettuare la stessa tua prova.
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