INSTRUMENTOS DE MEDIDAS

Introdução  Galvanômetro  Amperímetro   Voltímetro

1. Introdução

Em eletrônica  basicamente existem três grandezas  a serem medidas tensão (U), corrente(I) e potência (P). Os instrumentos usados para medi-las são chamados  respectivamente de voltímetro, amperímetro e wattímetro . Além de poder  ser medida, uma tensão também pode ser visualizada através de um instrumento chamado de osciloscópio.Os instrumentos podem dar uma indicação analógica ou digital.No caso dos instrumentos analógicos a base de seu funcionamento é um  medidor de correntes muito baixas chamado de Galvanômetro de bobina móvel ou Galvanômetro de D'Arsonval, o qual consiste  de uma bobina  que pode ser movimentada  e que está colocada  entre  os pólos  de um imã. Quando circula corrente pela bobina  haverá uma interação  entre o campo do imã fixo e do eletroímã  fazendo aparecer forças que provocarão um deslocamento da bobina móvel, deslocando junto um ponteiro o qual dará uma indicação. O angulo deslocado será proporcional à intensidade da corrente através da bobina . Se calibrarmos a escala poderemos efetuar uma medida de corrente. 

Fig01: construção do galvanômetro

a) O mostrador ( escala) e o ponteiro 

b)O imã permanente

c) A bobina móvel

d) sistema de suspensão

Fig02: Símbolo  do galvanômetro

As principais características de tal aparelho são: resistência interna (Ri) e  corrente de fundo de escala ( IGM) ou ainda  sensibilidade (S) definida como sendo  S = 1/  IGM sendo especificada em KW/V. Assim é que um instrumento que tem fim de escala  de 50mA, terá  uma sensibilidade de 1 /50mA = 20KW/V

2. Amperímetro

Um amperímetro é um Galvanômetro com a escala ampliada. Por exemplo se dispomos de um Galvanômetro com 100mA de fim de escala e desejamos  construir um outro instrumento que meça até 1mA,  deveremos colocar em paralelo com o Galvanômetro uma resistência chamada de  shunt que desvie o excesso (no caso  9,9mA) .O  circuito está indicado na Fig03

Fig03: Ampliando a escala do galvanômetro - circuito equivalente 

Exemplo de Calculo do Resistor Shunt

Projetar um Amperímetro  com fim de escala 5mA a partir de um Galvanômetro  que tem   R_iG = 500W e sensibilidade  de 5KW/V. Qual o valor da sua resistência interna ?

   R :  Primeiro devemos calcular o fim de escala do Galvanômetro.    Como   S = 1/I_GM    I_GM = 1/ S  = 1/5.10³ = 0,2mA = 200mA. Como a bobina do galvanômetro (simbolizada pela resistência interna (500W)
   paralelo com o shunt (Rs), a  tensão nos dois é a mesma, portanto podemos escrever:

RS.4,8mA = 500.0,2mA      Þ

Circuito com as correntes limites

Qual o significado do circuito acima ? Quando entrar 5mA  na associação paralelo (esta é a corrente que está sendo medida), o ponteiro do galvanômetro irá até o fim da escala, pois pela bobina está passando 0,2mA (500W)   que é  a corrente que faz o ponteiro ir até o fim da escala. A diferença (4,8mA ) passa pelo "Shunt". Se estivesse entrando 2,5mA ? neste caso pelo galvanômetro passaria  0,1mA, o que levaria o ponteiro até  a metade da escala.

Observe que a resistência interna do instrumento assim construído (amperímetro) vale: RiA=RiG//Rs, no nosso exemplo 20,83W// 500W = 20W.   Qual a conseqüência  do nosso instrumento ter uma resistência interna de  20W ? Consideremos um exemplo de medida usando o instrumento acima. Na figura a seguir temos  um circuito onde a corrente vale 5mA. O que acontecerá  se inserirmos  o nosso amperímetro para medir essa corrente ? Estaremos adicionando uma resistência de 20W que não existia  antes. O valor que será realmente medido será outro, portanto existirá um erro, o qual será maior ou menor dependendo da qualidade do amperímetro.

 I(calculado ) = 1V / 200W = 5mA   I(medida) = 1V/220W = 4,54mA

Conclusão importante: Um amperímetro ideal deverá ter resistência interna NULA !!

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