Cefet - Ba
Física Geral e Experimental
III - FIS003
Prof. Niels F. Lima
Práticas Básicas em Medidas Elétricas
MEDIDA SIMULTÂNEA DE TENSÃO E DE CORRENTE
Introdução
Um medidor do tipo galvanômetro, como os que temos visto até
aqui, pode ser usado tanto para medir a corrente I que atravessa
um elemento, como a diferença de potencial ou tensão U
entre seus terminais. Entretanto, essas medidas são excludentes, não podem ser
feitas ao mesmo tempo.
A corrente que atravessa o medidor e a tensão sobre seus terminais estão relacionadas,
através da Lei de Ohm, pela resistência do medidor. Quando se arruma o galvanômetro
da maneira conveniente para uma medida da tensão sobre um elemento resistivo
(nesse caso temos um voltímetro), só se obtém informação sobre a tensão U:
U = UV . A corrente que atravessa o voltímetro é proporcional
a essa tensão, IV = U/RV , e nada informa sobre
o valor da corrente I (vide "medir tensão", Prática 1). Por outro lado,
quando se arruma o galvanômetro para medida da corrente que atravessa o mesmo
elemento resistivo (nesse caso temos um amperímetro), só se obtém informação
sobre a corrente I: I = IA . Neste caso não há nenhuma informação
sobre a tensão U sobre o elemento, já que UA = RAI.
(vide "medir corrente", Prática 1).
Certamente, se pudermos conhecer a curva I x U do elemento, podemos
determinar uma das grandezas através da medida da outra, mas isso só é possível
por estarmos nos baseando em informações prévias, que não tem nenhuma relação
com o processo de medição em questão. As variáveis tensão e corrente são exemplo
de um par de grandezas físicas ditas complementares, e tem formalmente uma
relação do tipo da que existe entre as variáveis posição e momento na mecânica
quântica.
Há duas maneiras de se associar dois medidores do tipo galvanômetro (um
amperímetro e um voltímetro) na tentativa de se medir simultaneamente a
tensão e a corrente num resistor. Os resultados de ambas são afetados por
desvios sistemáticos, mas esses desvios podem ser corrigidos e em muitos casos,
quando a correção é menor do que a imprecisão do aparelho de medida, não
precisam ser levados em conta.
As duas maneiras de associar um voltímetro e um amperímetro para medir
simultaneamente a corrente IR e a tensão UR
num resistor de resistência R são mostradas nos diagramas abaixo.
IA é a corrente que atravessa o amperímetro e
UV é a tensão entre os terminais do voltímetro.
IA e UV são grandezas medidas na
experiência; gostaríamos que elas correspondessem respectivamente à corrente e à
tensão sobre o resistor:
IR = IA e
UR =
UV
(situação ideal)
mas, como você verá a seguir analisando as duas maneiras de se associar os
medidores, não é exatamente isso que acontece.
Medição simultânea da corrente e tensão num
resistor
A medição simultanea da tensão e corrente será possível
se soubermos a correção UAà tensão medida na situação A
e/ou a correção IV à corrente medida na situação B;
para isso precisamos conhecer as resistências RA e
RV dos medidores. A depender dos valores de R,
RA e RV, a correção em uma das situações, ou
mesmo em ambas situações, pode ser insignificante em relação à imprecisão da
medida.
Por exemplo, se pudermos aceitar uma imprecisão de 1% nas medidas de corrente
e tensão, a correção da tensão na situação A será
desprezível para resistências R ³ 100
RA(o que implica UA £
UR/100) e a correção da corrente na situação B será
desprezível para resistências R £ 100
RV (IV £
IR/100).
Se as resistências do voltímetro e do amperímetro forem muito diferentes,
então é mesmo possível que para valores de R que atendam simultaneamente
ambas condições, se possa usar qualquer uma das situações sem que seja
necessário, dentro da precisão considerada, corrigir as medidas.
Nesta prática nós vamos medir a corrente e a tensão em alguns resistores, nas
duas situações, comparar os resultados e determinar qual a melhor maneira de
medir simultaneamente a tensão e a corrente, nos resistores dados, com os
aparelhos de medida dados.
