Experiencia P32: Variación de la Intensidad de la luz Sensor de luz

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1 Experiencia P32: Variación de la Intensidad de la luz Sensor de luz Tema DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) Luz P32 Vary Light.DS P54 Light Bulb Intensity P54_BULB.SWS Equipo necesario Cant. Equipo necesario Cant. Sensor de luz (CI-6504A) 1 Fluorescente (AC) 1 Flash (u otra fuente de luz DC) 1 Luz incandescente (AC) 1 IDEAS PREVIAS El objetivo de esta actividad es comparar la variación de la intensidad de la luz de distintas fuentes luminosas. Compare la luz de una fuente luminosa DC con la luz de una fuente luminosa AC. Qué tienen en común la luz y en qué se diferencian la luz de un fluorescente de la luz de una bombilla incandescente? Anote sus respuestas en la sección Informe de Laboratorio. FUNDAMENTO TEÓRICO Las bombillas eléctricas se alimentan con un voltaje de 50Hz (o 60Hz en algunos paises) de onda sinusoidal. La amplitud máxima del voltaje, y en consecuencia del brillo, tiene lugar dos veces por ciclo debido a que la bombilla es excitada cuando se incrementa el voltaje, sin importar la polaridad de este. Una bombilla eléctrica tendrá una intensidad máxima 100 veces por segundo (o 120 veces por segundo). Tendrá del mismo modo una intensidad mínima 100 veces por segundo (o 120 veces por segundo). Las luces fluorescentes parpadean a una frecuencia particular. La intensidad de la luz procedente de bombillas también fluctúa. La intensidad de la luz procedente de bombillas DC no debe variar. RECUERDE Siga todas las instrucciones de seguridad del equipo PASCO scientific P32.1

2 PROCEDIMIENTO En esta experiencia, utilice el Sensor de luz para medir la intensidad de la luz de bombillas alimentadas por AC o DC. La experiencia consta de tres partes: Parte A = tubo fluorescente, AC; Parte B = Bombilla incandescente, AC; y Parte C = Bombilla incandescente, DC. Utilice el DataStudio o el ScienceWorkshop para registrar y mostrar las variaciones, si existiera alguna, de la intensidad de la luz. Compare la intensidad de la luz de fuentes de luz incandescente y fluorescente alimentadas por AC y DC. PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR 1. Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador. 2. Conecte el cable del Sensor de luz en el Canal analógico A del interfaz. Conecte el Sensor de luz al cable. 3. Abra el archivo titulado: DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) P32 Vary Light.DS P54 Light Bulb Intensity P54_BULB.SWS El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook. El archivo ScienceWorkshop se abre con una presentación del rango del voltaje y un espectro de frecuencia (FFT) del Sensor lumínico del Canal A. También contiene información numérica del voltaje del Sensor lumínico. La toma de datos está fijada a 5000 Hz (ajustado por el control de la velocidad de barrido del voltaje). El espectro de frecuencia (FFT) está fijado en 256 puntos. PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO No se necesita calibrar el Sensor de luz. De todos modos se necesitará calibrar la sensibilidad del Sensor, dependiendo del brillo de la fuente y de su proximidad al Sensor. Ajuste de la sensibilidad del Sensor de luz El Sensor de luz tiene un conmutador de ganancia en su parte superior. Este conmutador selecciona la cantidad de amplificación de la señal que se envía al interfaz. Los ajustes son 1, 10, y 100. El ajuste 10 amplifica la señal diez veces y el ajuste 100 amplifica la señal cien veces PASCO scientific P32.2

3 Realice el siguiente procedimiento para familiarizarse con el Sensor de luz: Sitúe el Sensor de luz sobre una mesa debajo de una fuente de luz. Ajuste el conmutador de ganancia en la posición 1. Comience la recogida de datos. Sitúe la información digital del voltaje de modo que pueda verse claramente. Ajuste el conmutador de ganancia en la posición 10 y observe el valor del voltaje en la información digital. A continuación ajuste la ganancia en 100 y observe el valor del voltaje. NOTA: El voltaje máximo para cualquier ajuste de ganancia es de 4,9 V. Tape el Sensor de luz y observe el valor del voltaje. Ajuste la ganancia otra vez en 10. Destape el Sensor. Observe el valor del voltaje a medida que acerca el Sensor a la fuente de luz. Observe lo que ocurre al alejar el sensor de la fuente de luz. Haga clic en STOP para parar la muestra de datos PASCO scientific P32.3

4 Montaje del Equipo 1. Sitúe el Sensor de luz a unos cuantos centímetros del fluorescente AC. 2. Encienda el fluorescente. PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS TUBO FLUORESCENTE AC 1. Comience a mostrar los datos. (Sugerencia: En el DataStudio, haga clic en el botón Start ( ). En el ScienceWorkshop, haga clic en el botón MON ). Ajuste la presentación del Rango, de la información digital y el Espectro de Frecuencia (FFT) de modo que pueda verse claramente. NOTA: Es posible que se vea la información digital y el Espectro de Frecuencia, pero no el Rango. Esto se debe a que el pulsador de control del rango está en la posición On, y el nivel de ajuste del rango está ajustado en un nivel demasiado bajo para el voltaje producido por el Sensor de luz. HAGA CLIC ARRIBA PARA SUBIR EL NIVEL HAGA CLIC ABAJO PARA BAJAR EL NIVEL TRIGGER LEVEL POINTER 2. Ajuste la presentación del rango hasta que pueda verse el trazo del voltaje del Sensor de luz En primer lugar, ajuste el nivel del pulsador. En el DataStudio, desplace el pequeño triángulo (el puntero Nivel del pulsador ) de la izquierda arriba o abajo hasta alcanzar el nivel de voltaje deseado. En el ScienceWorkshop, haga clic en el espacio del borde izquierdo de la presentación del rango que está sobre el puntero del nivel del pulsador. Cuando se hace clic por encima o por debajo del puntero, este salta al punto en que pinchó. El valor mostrado en la información digital indica el nivel aproximado adecuado del pulsador. Menú Pulsador Puntero del nivel del Pulsador 1999 PASCO scientific P32.4

5 En segundo lugar, ajuste la posición vertical del trazo del voltaje. En el DataStudio, haga clic en las flechas arriba o abajo junto a Offset. En el ScienceWorkshp, haga clic en las flechas Arriba/Abajo a la derecha de la presentación del rango. UP Arrow: Click to shift the trace of voltage upward. POSITION INDICATOR Flechas Offset DOWN Arrow: Click to shift the trace of voltage downward. Por último, ajuste la sensibilidad (voltios por división) si fuese necesario. Controles de Sensibilidad En el DataStudio, haga clic en las flechas para aumentar o disminuir la sensibilidad. En el ScienceWorkshop, haga clic en los botones de Escala Vertical a la derecha de la presentación del Rango PASCO scientific P32.5

6 3. Utilice el Espectro de Frecuencia para medir la frecuencia de la señal de Sensor de luz. Registre el valor de la frecuencia en la sección Informe de Laboratorio. Active el Espectro de Frecuencia (FFT). En el DataStudio, haga clic en el botón Smart Tool. En el ScienceWorkshop, haga clic en el botón Cursor Inteligente. Desplace el cursor hasta el primer pico de la presentación. En el DataStudio, la frecuencia corresponde al primer número en el orden. En el ScienceWorkshop, la frecuencia se muestra bajo el eje horizontal. 4. Haga clic en STOP para parar la muestra de datos. 5. Registre el trazo mostrado en el rango. Haga clic en el rango para activarlo. 6. En el DataStudio, haga clic en el botón Transfer ( ). Los datos del rango de añaden automáticamente a la lista de datos. En el ScienceWorkshop, haga clic en el botón Data Snapshot ( ) a la derecha de la presentación del rango. Se abrirá la ventana Información de Datos CachéThe. Introduzca el nombre, siglas y unidades. Haga clic en OK para regresar al rango PASCO scientific P32.6

7 Las siglas de los datos caché aparecerán en la lista de datos de la ventana de configuración del experimento. (NOTA: Se pueden mostrar y analizar los datos caché dentro de cualquier presentación donde puedan mostrarse datos como la Gráfica, Tabla o FFT). PARTE IIIB: LUZ INCANDESCENTE AC Repita el procedimiento empleando una luz incandescente AC. PARTE IIIC: LUZ INCANDESCENTE DC Repita el procedimiento empleando un flash que utilice pilas PASCO scientific P32.7

8 ANÁLISIS DE DATOS 1. Configure una gráfica que muestre los datos de la luz fluorescente AC, la luz incandescente AC y la luz incandescente DC. Sugerencia: En el DataStudio, siga este procedimiento: Haga clic en Add Display en el menú del Experiment menu. Seleccione Graph en la ventana Please Choose. Haga clic en OK. Pinche y arrastre Data de la lista de datos hasta la nueva gráfica. Pinche y arrastre Data hasta la Gráfica La gráfica seleccionará automáticamente la escala para ajustarse a los datos. Repita el procedimiento con el resto de las series de datos. Sugerencia: en el ScienceWorkshop, siga este procedimiento: Haga clic en el Menú de Presentaciones. Seleccione Nueva Gráfica dentro del menú. En la nueva gráfica, haga clic en el botón Menú de Introducción de Datos del Eje Vertical ( ). Seleccione Datos Caché, Fluorescente AC del Menú de introducción. La Gráfica mostrará los datos correspondientes al rango del fluorescente AC. Haga clic en el botón Menú Añadir Trama ( ). Seleccione Datos Caché, Incandescente AC del menú PASCO scientific P32.8

9 Aparecerá una nueva trama en la gráfica en la que se mostrarán los datos del rango de la bombilla incandescente AC. Haga clic en el botón Menú Añadir trama de nuevo. Seleccione Datos Caché, Incandescente DC del menú. Se añadirá una tercera trama a la gráfica PASCO scientific P32.9

10 Informe de Laboratorio Experiencia P32: Variación de la Intensidad de la luz IDEAS PREVIAS El propósito de esta experiencia es comparar la variación de la intensidad de la luz de distintas fuentes. Compare la luz de una fuente DC con la luz de una fuente AC. En qué se parecen y en qué se diferencian la luz de un tubo fluorescente y la luz de una bombilla incandescente? Tabla de Datos Fuente de Luz Fluorescente, AC Incandescente, AC Incandescente, DC Frecuencia CONCLUSIONES Y APLICACIONES 1. Compare el valor aceptado para la frecuencia AC con la variación de la intensidad del tubo fluorescente AC y de la bombilla incandescente AC. 2. En qué se diferencia la fluctuación de una bombilla incandescente de 50 Hz (o 60Hz) AC y de un tubo fluorescente? 3. En qué se diferencia la fluctuación de una bombilla de 50 Hz (o 60Hz) AC y de una bombilla alimentada por DC? 1999 PASCO scientific P32.10

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