Esperienze di Laboratorio di Fisica: Ponte di Wheatstone, Circuiti RC/RLC e Linee di Trasmissione

Flashcard vocabolario basate sulle dispense di laboratorio riguardanti il Ponte di Wheatstone, la strumentazione AC, i circuiti RC/RLC e le linee di trasmissione.

Ponte di Wheatstone

Circuito costituito da due rami in parallelo, ciascuno con due resistenze in serie, utilizzato per misurare una resistenza incognita $R_x$ mediante una condizione di azzeramento della corrente.

Condizione di azzeramento del ponte

Situazione in cui la corrente $i_A$ nell'amperometro è nulla, descritta dalla relazione $R_x = R_n \frac{R_B}{R_A}$.

Sensibilità del ponte ($k$)

Parametro espresso in $\Omega/\mu A$ che indica quanto varia la corrente $i_A$ per una data variazione della resistenza incognita $R_x$. Una sensibilità più alta corrisponde a un valore di $k$ più piccolo.

Metodo dell'inversione del ponte

Procedura che consiste nello scambiare le resistenze $R_A$ e $R_B$ per eliminare l'errore sistematico dovuto al loro rapporto $\rho = \frac{R_B}{R_A}$, calcolando la media geometrica $R_x^* = \sqrt{R_{0,corr} \times R_{0,inv,corr}}$.

Resistenza interna del generatore ($R_G$)

Resistenza accoppiata in serie a un generatore di tensione reale; nei generatori di funzioni standard è tipicamente pari a $50\, \Omega$.

Cavo coassiale

Cavo costituito da un'anima centrale per il segnale e una calza conduttiva esterna collegata a massa, utilizzati per schermare le interferenze elettromagnetiche.

Trigger

Funzione dell'oscilloscopio che permette di sincronizzare la scansione orizzontale con un evento specifico del segnale, rendendo la visualizzazione della forma d'onda stabile.

Aliasing

Fenomeno di distorsione del segnale visualizzato che si verifica quando la frequenza di campionamento dell'oscilloscopio è insufficiente rispetto alla frequenza del segnale reale.

Figure di Lissajous

Traiettorie visualizzate in modalità $XY$ sull'oscilloscopio quando due segnali sinusoidali vengono applicati contemporaneamente agli assi orizzontale e verticale.

Costante di tempo ($\tau$)

Tempo caratteristico di un circuito $RC$ o $RLC$, pari a $\tau = RC$ per circuiti capacitivi, che indica la rapidità di carica o scarica del condensatore.

Fattore di merito ($Q$)

Parametro adimensionale di un circuito risonante definito come $Q = \frac{\omega_0}{\Delta \omega} = \frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}$, che indica il rapporto tra l'energia immagazzinata e quella dissipata per ciclo.

Decremento logaritmico ($\Delta$)

Grandezza definita come $\Delta = \ln\left(\frac{V_n}{V_{n+1}}\right)$, utilizzata per quantificare l'attenuazione delle oscillazioni in un circuito $RLC$ smorzato.

Frequenza di taglio ($f_t$)

Frequenza alla quale il modulo della funzione di trasferimento $\lvert T(f) \rvert$ scende a $1/\sqrt{2}$ rispetto al suo valore massimo e lo sfasamento è di $\pm \frac{\pi}{4}$.

Diagramma di Bode

Rappresentazione grafica della risposta in frequenza di un sistema, dove l'ampiezza è espressa in decibel ($dB$) e la frequenza è su scala logaritmica.

Fattore correttivo di Nagaoka ($k$)

Coefficiente introdotto nella formula dell'induttanza di un solenoide reale per correggere le deviazioni dal modello di solenoide infinito, dipendente dal rapporto tra raggio e lunghezza.

Impedenza caratteristica ($R_0$)

Parametro fondamentale di una linea di trasmissione definito come $R_0 = \sqrt{\frac{L}{C}}$, che rappresenta il rapporto tra tensione e corrente per un'onda che si propaga senza riflessioni.

Velocità di propagazione ($u$)

Velocità con cui un segnale attraversa una linea di trasmissione, calcolabile come $u = \frac{1}{\sqrt{LC}}$.

Rapporto di Onde Stazionarie ($ROS$ o $SWR$)

Misura del disadattamento di impedenza tra linea e carico, calcolato dal rapporto tra i valori massimo e minimo di ampiezza della tensione lungo la linea.

Carta di Smith

Strumento grafico utilizzato per visualizzare l'impedenza complessa di un carico e per progettare reti di adattamento tra sorgente e carico.

Nixie tube

Lampada a catodo freddo riempita di gas neon utilizzata come indicatore numerico, che richiede tensioni elevate (circa $200\, V$) per l'innesco del plasma.

Metodo volt-amperometrico

Tecnica di misura della resistenza basata sulla legge di Ohm $V = RI$, soggetta a errori sistematici a seconda della posizione del voltmetro (a monte o a valle rispetto all'amperometro).

Cosa indica la condizione di azzeramento del ponte?

Indica una situazione in cui la corrente $i_A$ nell'amperometro è nulla, descritta dalla relazione $R_x = R_n \frac{R_B}{R_A}$.

Complete the definition: La sensibilità del ponte ($k$) è espressa in e indica quanto varia la corrente $i_A$ per una data variazione della resistenza incognita $R_x$.

La sensibilità del ponte ($k$) è espressa in $\Omega/\mu A$ e indica quanto varia la corrente $i_A$ per una data variazione della resistenza incognita $R_x$.

Qual è il metodo per eliminare l'errore sistematico dovuto al rapporto delle resistenze in un ponte?

Il metodo dell'inversione del ponte consiste nello scambiare le resistenze $R_A$ e $R_B$ per eliminare l'errore sistematico dovuto al loro rapporto $\rho = \frac{R_B}{R_A}$.

Definisci la costante di tempo ($\tau$) in un circuito capacitivi.

La costante di tempo ($\tau$) è pari a $\tau = RC$ e indica la rapidità di carica o scarica del condensatore.