quarta-feira, 21 de agosto de 2013

Cursos do Blog - Eletricidade

3ª aula - 2º semestre
Amperímetro. Voltímetro. Ponte de Wheatstone

Borges e Nicolau

Amperímetro

Amperímetro é um instrumento destinado a medir intensidade de corrente. Ele deve ser ligado em série com o elemento de circuito cuja corrente se quer medir. No esquema abaixo, o amperímetro mede a intensidade da corrente que percorre o resistor de resistência R.


Para que o amperímetro não altere o valor da intensidade da corrente a ser medida, sua resistência elétrica interna RA deve ser muito baixa.

Amperímetro ideal: resistência RA nula (RA = 0)

Voltímetro

Voltímetro é um instrumento destinado a medir diferença de potencial elétrico (ddp). Ele deve se ligado em paralelo com o elemento de circuito cuja ddp se quer medir. No esquema abaixo, o voltímetro mede a ddp entre os terminais do resistor de resistência R.


Para que o voltímetro não altere o valor da ddp a ser medida, sua resistência elétrica interna RV deve ser muito alta.

Voltímetro ideal: resistência RV infinitamente grande (RV → ∞).

Ponte de Wheatstone

É a associação constituída de quatro resistores ligados segundo os lados de um losango. Entre dois vértices opostos liga-se um gerador e entre os outros dois, um galvanômetro (instrumento que detecta correntes elétricas de pequena intensidade).


A ponte de Wheatstone está em equilíbrio quando não passa corrente elétrica pelo galvanômetro. Nestas condições, os produtos das resistências dos lados opostos são iguais:

R1.R3 = R2.R4

A ponte de Wheatstone4é um instrumento utilizado para determinar o valor da resistência elétrica de4um resistor. Assim, vamos supor que se queira determinar o valor R4 da resistência de um resistor. Conhecidos os valores de R1 e R2, ajusta-se o valor de R3 (por meio de um reostato, que é um resistor cuja resistência pode ser ajustada), até que4ponte fique em equilíbrio. Da relação acima, entre as resistências, calcula-se o valor de R4.

Exercícios básicos

Nos exercícios 1 e 2 abaixo, considere o amperímetro ideal. Determine, em cada caso, a leitura do amperímetro.

Exercício 1:


Resolução:


U = Requiv..i => 12 = 5.i => i = 2,4 A

Resposta: 2,4 A 

Exercício 2:


Resolução:


U = Requiv..i => 12 = (2+4).i => i = 2 A
U1 = RP.i => U1 = 2.2 => U1 = 4 V 
U1 = R1.i1 => 4 = 3.i1 => i1 = (4/3) A

Resposta: (4/3) A

Exercício 3:
Determine a leitura do voltímetro V considerado ideal.


Resolução:


U = Requiv..i => 12 = (2+4).i => i = 2 A
U1 = R1.i => U1 = 2.2 => U1 = 4 V

Resposta: 4 V 

Exercício 4:
Considere a ponte de Wheatstone, esquematizada abaixo, em equilíbrio. Qual é o valor da resistência elétrica R?


Resolução:

A ponte de Wheatstone está em equilíbrio, logo os produtos das resistências dos lados opostos são iguais:

10.R = 20.15 => R = 30 Ω

Resposta: 30 Ω


Exercício 5:
Determine a resistência elétrica equivalente entre os terminais A e B da associação de resistores abaixo.


Resolução:

Trata-se de uma ponte de Wheatstone em equilíbrio (R.R = R.R). Logo, pelo resistor entre C e D não passa corrente e ele pode ser retirado do circuito. Assim, temos: A resistência equivalente entre A e B é igual a R.



Resposta: R 

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UEL-PR)
O instrumento destinado a medir a intensidade de corrente elétrica é chamado de amperímetro. Para medir a intensidade da corrente que passa por um fio é preciso primeiro cortá-lo, para depois, então, conectar o amperímetro no circuito, de modo que a corrente atravesse o instrumento de medida. Com esta informação, conclui-se que é essencial que a resistência do amperímetro seja:

a) grande, quando comparada com qualquer uma das resistências presentes no circuito.
b) aproximadamente igual à maioria das resistências presentes no circuito.
c) aproximadamente igual à maior das resistências presentes no circuito.
d) aproximadamente igual à menor das resistências presentes no circuito.
e) pequena, quando comparada com qualquer uma das resistências presentes no circuito.


Resolução:

A resistência elétrica do amperímetro deve ser pequena, quando comparada com qualquer uma das resistências presentes no circuito, para não alterar o valor da corrente a ser medida.

Resposta: e


Revisão/Ex 2:
(UFRN)
Pedro deseja determinar a diferença de potencial elétrico no resistor
R1 e a corrente elétrica no resistor R2 do circuito a seguir.


Marque a opção em que o voltímetro (V) e o amperímetro (A) estão corretamente conectados, de modo que Pedro possa medir as grandezas desejadas.



Resolução:

O voltímetro deve ser ligado em paralelo com o resistor R1 e o amperímetro em série com o resistor R2.

Resposta: a


Revisão/Ex 3:
Na figura estão representadas cinco lâmpadas iguais (1, 2, 3, 4 e 5). Os terminais X e Y do circuito elétrico estão submetidos a uma diferença de potencial elétrico constante. Qual dessas lâmpadas pode ser retirada do circuito sem alterar a luminosidade das outras lâmpadas?


a) 1.
b) 2.
c) 3.
d) 4.
e) 5.



Resolução:

Trata-se de uma ponte de Wheatstone em equilíbrio. A lâmpada 3 não é percorrida por corrente e pode ser retirada do circuito sem alterar a luminosidade das outras lâmpadas.

Resposta: c


Revisão/Ex 4:
(FUVEST-SP)
O circuito mostra três resistores, uma bateria, um amperímetro, fios de ligação e uma chave. Qual é a intensidade da corrente acusada pelo amperímetro, suposto ideal, quando a chave está:

a) aberta     b) fechada



Resolução:

a) Chave aberta
U =
Requiv.  x  i => 15 = 60 x i => i = 0,25 A

b) Chave fechada
U =
R'equiv.  x  I => 15 = 60.30/(60+30) x I => 15 = 20 x I => I = 0,75 A

Respostas: a) 0,25 A    b) 0,75 A


Revisão/Ex 5:
(UEL-PR)
Abaixo está esquematizado um trecho de circuito em que todos os resistores são iguais.
Entre os pontos A e F existe uma diferença de potencial de 500 V. Entretanto, pode-se tocar simultaneamente em dois pontos desse circuito sem tomar um "choque". Esses pontos são:



a) B e C.
b) B e D.
c) C e D.
d) C e E.
e) D e E.


Resolução:

A associação de resistores entre os pontos B e E é uma ponte de Wheatstone em equilíbrio. A ddp entre os pontos C e D é nula. Por isso, pode-se tocar simultaneamente esses dois pontos desse circuito sem tomar um "choque".

Resposta: c

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