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Aula19        Indice de Aulas        Aula21
Analise  de  Circuitos em Corrente Contínua
Aula 20: Instrumentos  de Ponteiro
Referencias
Analise de Circuitos em  Corrente Continua - Rômulo O. Albuquerque - Editora Érica

1 Galvanômetro de Bobina Móvel
   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 (microamperimetro)  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  magnetico da bobina movel e o campo do imã fixo fazendo aparecer forças  que provocarão um deslocamento da bobina móvel, deslocando junto  um ponteiro o qual dará uma indicação. O ângulo deslocado  será proporcional à intensidade da corrente através da  bobina. Se calibrarmos a escala poderemos efetuar uma medida de corrente. A figura 1 mostra dois desenhos de um galvanometro de bobina movel.


Figura 1 - Galvanômetros de bobina móvel



Os principais elementos  construtivos de um galvanômetro  de bobina móvel são:
a) O mostrador (escala) e o ponteiro;
b) O  imã permanente;
c) A bobina móvel;
d) Sistema de suspensão.


Símbolo do galvanômetro de bobina móvel:
Os principais elementos de um galvanometro são:Resistência interna (RiG) e  corrente de fundo  de escala (IGM)
Ao invés de especificar o fundo de escala, pode-se especificar  a  sensibilidade (S) definida como sendo  S = 1/  IGM sendo especificada  em kOhm/V.
Assim é que um instrumento que tem fim de escala  de 50uA,  terá  uma sensibilidade de 1 /50uA = 20kOhm/V. Quanto maior a sensibilidade  maior a qualidade do instrumento.


2. Amperímetro                                                                                           
   Um amperímetro é um galvanômetro  com a escala ampliada. Por exemplo, se dispomos de um galvanômetro com  100uA (0,1mA) de fim de escala e desejamos  construir  um outro instrumento que meça até 1 mA,  deveremos  colocar em paralelo com o galvanômetro uma resistência chamada de  shunt que desvie o excesso (no caso  0,9 mA).  O  circuito está indicado na figura 2.


                        ( a )                                                              ( b )
Figura 2 - ( a ) Ampliando a escala do galvanômetro construindo um amperimetro ( b )  circuito equivalente  


2.1  Exemplo de  calculo do resistor Shunt  
                                                                         
Projetar um amperímetro  com  fim de escala 5 mA a partir de um Galvanômetro  que  tem    RiG=500W e sensibilidade  de 5  kW/V.  Qual o valor da sua resistência interna ?

R : Primeiro devemos  calcular o fim de escala do Galvanômetro.    
Como   S  = 1/IGM    IGM=1/  S =1/5.103 =0,2mA=200 mA, e lembrando  que temos um circuito paralelo, então:

RS.4,8mA = 500.0,2mA


                                        ( a )                                                                                 ( b )
Figura 3 -   Amperímetro  ( a )  Circuito com Resistor Shunt   ( b ) circuito  equivalente


           Qual o significado do circuito acima ? Quando entrar 5 mA  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 0,2 mA  que  é  a corrente que faz o ponteiro ir até o fim da escala.  A diferença (4,8 mA ) passa pelo "Shunt", Rs. Se estivesse entrando 2,5 mA ? Neste caso  pelo galvanômetro passaria  0,1 mA, 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 =20 W.   Qual a conseqüência  do nosso instrumento  ter uma resistência interna de  20 W ? Consideremos um exemplo de medida usando o instrumento  acima.
Na figura 4 a corrente no circuito vale 5 mA. O que acontecerá   com a medida se o amperimetro for usado para medir essa corrente ? observe que  uma resistencia de  20 W  será adicionada em serie com o circuito 200 W. O valor que será realmente medido será,  portanto diferente do valor teorico. Qual será o erro cometido?  


                     ( a )                                                                 ( b )
Figura 4 -   Amperímetro - ( a ) Corrente calculada ( b )  corrente medida


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

3 Experiência   19 - Amperimetro - Influencia da resistência interna na medida
3.1 Para cada  circuito da figura 5 calcule a corrente. Anote  na tabela 1 e 2 como valor calculado (Icalc).

                           ( a )                                                               ( b )                                                                                           ( c )

                       ( d )                                                            ( e )                                                                                            ( f )
Figura 5 -  Influencia da resistencia  interna do amperimetro na medida  ( a )  ( b )    ( c )  carga de 100 Ohms ( d )   ( e )    ( f )  carga de 1000 Ohms

   Tabela 1-  Influencia da resistencia interna - Valores calculados  - carga de 100 ohms
I(calc.)                  RL=100 Ohm
RiA=0 Ohm
RiA=1 Ohm
RiA= 10  Ohm



Tabela 2 -  Influencia da resistencia interna - Valores calculados  - carga de 1000 ohms
I(calc.)                  RL=100 Ohm
RiA=0 Ohm
RiA=1 Ohm
RiA= 10  Ohm



3.2   Abra o arquivo ExpCC21_Amperimetro_Influencia_da_resistencia_interna e ative-o, anotando  na tabela 3  o valor medido (Imed) por cada amperímetro em cada caso  de resistencia interna e carga. Quando o erro é maior? O valor da resistencia  do circuito influencia na medida?

Tabela 3- Amperimetro - ifluencia da resistencia interna - Valores calculados  - carga de 100 ohms  
I(med.)                 RL=100 Ohm
RiA=0 Ohm
RiA=1 Ohm
RiA= 10  Ohm


Tabela 4-  Influencia da resistencia interna - Valores calculados  - carga de 1000 ohms
I(med.)               RL=1000 Ohm
RiA=0 Ohm
RiA=1 Ohm
RiA= 10  Ohm


3.3 Qual a conclusão ? Em que caso o instrumento causa o menor  erro (diferença percentual entre o valor ideal e real) ?

Qualquer dúvida consulte os capítulos 5.1  e 5.2   do livro  Analise de Circuitos  em Corrente Continua - Rômulo O. Albuquerque - Editora Érica

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