Instrumento de medidas eletrica

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Apostila de Laboratório de Física B
Departamento de Física, Universidade Federal de Sergipe 7
2. INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELÉTRICAS
2.1 Introdução
Durante todo o curso de Laboratório de Física B, o aluno manuseará
instrumentos de medidas elétricas e fontes de tensão elétrica. O instrumento de
medida elétrico mais utilizado durante o curso será o multímetro digital, que é
um instrumento quepossui diversas funções, permitindo a medida de várias
grandezas elétricas. Com relação à fonte de tensão elétrica, utilizaremos na
primeira parte do curso fontes contínuas e na segunda parte fontes alternadas.
Um dos mais antigos instrumentos de medida elétrica, mas que ainda
está presente em muitos dispositivos atuais, é o galvanômetro. Uma versão
comum em vários instrumentos elétricos é ogalvanômetro de d’Arsonval, que
pode ser utilizado para medida de tensão (voltímetro), de corrente
(amperímetro) ou de resistência elétrica (ohmímetro), dependendo da forma
como as suas conexões internas são configuradas. O funcionamento geral
deste tipo de galvanômetro é baseado no deslocamento angular de uma agulha
acoplada a uma bobina devido à passagem de corrente elétrica. Este fenômenode interação eletromagnética é semelhante ao que foi demonstrado em 1820,
por Oersted, como veremos na aula sobre “Campo magnético em condutores”.
Há instrumentos que permitem a medida de diferentes grandezas
elétricas, denominados de multímetros. Estes instrumentos podem permitir a
medida de tensões, correntes, resistências elétricas, temperatura, capacitância,
frequência, entre outrasgrandezas. A medida de cada uma dessas grandezas
é escolhida por meio de uma chave seletora.
Os multímetros podem ser analógicos ou digitais, apresentados na
Figura 2.1. Os multímetros analógicos são construídos com um galvanômetro
de d’Arsonval e a chave seleciona diferentes resistores ligados em série ou em
paralelo com o galvanômetro segundo as conveniências. A chave tem ainda a
função deacionar a pilha, ou bateria, no caso de medidas de resistências.
Nos multímetros digitais, os mostradores analógicos e,
consequentemente, o galvanômetro de d’Arsonval, foram superados por
instrumentos eletrônicos com mostradores digitais. Nestes instrumentos, a
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corrente elétrica é convertida em sinaisdigitais por meio de circuitos
denominados conversores analógico-digitais.
(A)
(B)
Figura 2.1: Exemplo de multímetros (a) analógico e (b) digital.
A mudança da chave seletora do multímetro provoca mudanças internas
nas conexões dos circuitos que alteram as propriedades elétricas do
equipamento, como, por exemplo, a resistência interna. São estas alterações
que permitem a inserção dosinstrumentos nos circuitos elétricos sem alteração
significativa da grandeza que se deseja medir.
Cada tipo de instrumento é conectado ao circuito ou ao dispositivo a ser
medido de forma diferente. Como veremos a seguir, o voltímetro deve ser
conectado em paralelo com os elementos presentes no circuito. Portanto, para
que não haja alteração de corrente no circuito, ele deve ter resistência muitoalta, quando comparada com a resistência do circuito. Por outro lado, o
amperímetro é inserido no circuito em série com os demais elementos
presentes, sendo necessário, portanto, que a sua resistência seja praticamente
desprezível.
Nas seções seguintes, detalharemos os instrumentos de medida elétrica
que serão prioritariamente utilizados neste curso, utilizando o galvanômetro de
d’Arsonvalpara ilustrar os princípios de funcionamento de cada tipo de
instrumento e detalhando as características de conexão dos componentes
elétricos internos que determinam as propriedades de cada instrumento. No
capítulo de “Associação de resistores”, aprenderemos como determinar as
resistências internas de em cada uma das funções do multímetro.
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