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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 R_A deve ser muito baixa.

Amperímetro ideal: resistência R_A nula (R_A = 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 R_V deve ser muito alta.

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

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 = R_equiv..i => 12 = 5.i => i = 2,4 A

Resposta: 2,4 A

Exercício 2:

Resolução:

U = R_equiv..i => 12 = (2+4).i => i = 2 A
U₁ = R_P.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 = R_equiv..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