Lasers find extensive applications across a spectrum from academic research to industrial use. In various instances, understanding the intensity profile of laser light is of paramount importance, specifically how its intensity changes along its propagation path. In this study, we introduce an economical and alternative technique for determining the waist of a Gaussian laser beam, leveraging the capabilities of a Smartphone camera. Our methodology entails directing a CO2 laser onto a thermochromic liquid crystal sheet for specific exposure duration, resulting in a color pattern that evolves over time. This evolving pattern is captured by a Smartphone camera, and selected frames from the recording are processed and analyzed to quantify the beam’s waist, denoted as w ( z ). Our measurements are compared with those obtained through the traditional knife-edge method, demonstrating a substantial degree of agreement. Furthermore, by interpolating the waists calculated through our approach, we were able to ascertain the beam waist at the focus and the focal point of a converging lens, yielding results consistent with the reference method. Our findings underscore the viability of this approach as a cost-effective alternative for characterizing Gaussian beams, with potential applications in optics, laser technology, and studies related to light propagation. use instances importance path study camera CO duration time beams s . ) knifeedge knife edge method agreement Furthermore lens costeffective cost effective optics technology

Resumo Inversores de potência são circuitos elétricos capazes de transformar corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA). Atualmente, devido à crescente tendência a substituição de motores a combustão por motores elétricos e também pela produção de energia elétrica solar residencial, inversores de potência estão tendo um papel fundamental intermediando as fontes geradoras de eletricidade com os diversos tipos cargas, que abrangem aplicações domésticas, automobilística e industrial. Neste trabalho, pretendemos explorar conceitos teóricos básicos sobre o funcionamento de inversores de potência e demonstrar seu princípio de funcionamento através de experimentos simplificados. Estes experimentos possuem carácter analítico podendo ser introduzidos em cursos de graduação com disciplinas práticas específicas para alunos dos cursos de física ou/e engenharias.

Abstract Power inverters are electrical circuits capable of transforming direct current (DC) into alternating current (AC). Currently, due to the growing trend to replace combustion engines with electric motors and also for the production of residential solar electric power, power inverters are playing a fundamental role in mediating electricity generating sources with different types of loads, which include domestic applications, automotive and industrial. In this work, we intend to explore basic theoretical concepts on the operation of power inverters and demonstrate their principle of operation through simplified experiments. These experiments have an analytical character and can be introduced in undergraduate courses with specific practical subjects for students in physics or engineering courses.

Resumo Neste trabalho será apresentado um método didático e alternativo para correção das distorções harmônicas em sistemas elétricos de corrente alternada. Primeiramente será apresentado o problema das distorções harmônicas e como quantificá-las através da série de Fourier. Em seguida, métodos experimentais para a correção das distorções serão apresentados de forma didática visando associar conceitos básicos de física e ferramentas matemáticas para quantificação do problema. Para medir as taxas de distorção harmônica, antes e depois da correção, foi utilizado o espectro de FFT (Fast Fourier Transform), demonstrando sua aplicação. Os resultados irão demonstrar que as atividades experimentais tiveram como principal destaque a redução da TDH (Taxa de Distorção Harmônica) de 71% para 11% utilizando apenas interferência destrutiva.

Abstract In this paper, we will present a didactic and alternative method for correction of harmonic distortions in a.c. electric systems. First, the harmonic distortions problem and quantification through the Fourier series will be presented. Then, experimental methods for the correction of distortions will be presented in didactic way aiming to associate basic concepts of physics and mathematical tools to quantify the problem. To measure the harmonic distortion rates, before and after the correction, the FFT (Fast Fourier Transform) spectrum was used, demonstrating its application. The results will demonstrate that experimental activities had as main highlight the reduction of TDH (Harmonic Distortion Rate) from 71% to 11% using only destructive interference.

Neste artigo apresentamos um aparato experimental, construído com materiais de baixo custo, para o estudo de geradores trifásicos e circuitos de corrente alternada. Com este aparato é possível realizar diversos experimentos em regime c.a., os quais serão propostos no decorrer do artigo. Além disso, o aparato pode ser configurado para gerar diversas formas de onda com tensões de pico da ordem de 1 V. Assim, o estudante será capaz de observar efeitos de distorção harmônica do sinal do gerador e a sua influencia na potência média máxima transferida. O aparato também pode ser usado como uma ferramenta demonstrativa auxiliando na compreensão fenomenológica da lei de indução de Faraday e pode ser usado tanto em laboratórios de ensino quanto em salas de aula.

In this paper we present an experimental set up, built with low cost materials, for studying three-phase generators and alternating current circuits. The setup allows several experiments in c.a. regime to be carried out, which will be proposed throughout the article. In addition, the setup can be arranged to generate several waveforms with peak voltages in the order of 1 V. The student can observe harmonic distortion effects of the generator signal and its influence on the maximum average power transferred. The setup can also be used as a demonstrative tool for assisting in the phenomenological understanding of Faraday's induction law and can be used in either classrooms or laboratories.