(2,5p) No laboratório temos um galvanômetro com as seguintes características:
e
.
Construa um voltímetro capaz de medir tensões até 2 V . Faça o diagrama/circuito deste voltímetro.
Construa um voltímetro capaz de medir tensões até 2 V . Faça o diagrama/circuito deste voltímetro.
Passo 1
O enunciado nos dá os seguintes dados (vou escrever exatamente os números que deram):
-
(corrente de fundo do galvanômetro, isto é, corrente de fundo que causa deflexão total); -
(resistência interna do galvanômetro).
O que se pede: - Construir um voltímetro que meça até
; - Apresentar o diagrama/circuito desse voltímetro.
Passo 2
Ideia principal (em palavras simples): um galvanômetro mede corrente. Para medir tensão com ele transformamos o galvanômetro numa “voltaímetro” colocando um resistor em série. A resistência em série limita a corrente de modo que, quando aplicamos a máxima tensão desejada, passe exatamente a corrente de fundo
pelo galvanômetro (aquela que dá deflexão total). Assim o galvanômetro+resistor em série se comportam como um voltímetro com alcance desejado.
Passo 3
Fórmula que liga os valores (explicando cada termo):
-
é a tensão máxima que o novo voltímetro deve medir (aqui ); -
é a corrente de fundo do galvanômetro (aqui ); -
é a resistência interna do galvanômetro (aqui ); -
é a resistência série que precisamos calcular.
A relação é simples: a tensão máxima aparece sobre a soma das resistências quando passa a corrente de fundo:
Isolando
:
Passo 4
Substituindo os números (atenção às unidades; vou transformar
em ampères):
Calculemos
:
Agora
Passo 5
Interpretação: deve-se colocar um resistor de
em série com o galvanômetro
. A resistência equivalente do voltímetro ficará
Isto significa que, quando o voltímetro for ligado aos terminais de uma fonte de
, circulará a corrente
e o galvanômetro dará deflexão máxima.
Passo 6
Diagrama/circuito (descrição gráfica simples — ligar o conjunto em paralelo com a fonte que se quer medir):
- Terminal de entrada (+) do voltímetro —[
]—(galvanômetro )— Terminal de entrada (−).
Em ASCII, ligado aos terminais A e B da fonte:
A —[1900 Ω]—(Galvanômetro, 100 Ω)— B
Colocar a polaridade correta do galvanômetro (pólos + e −) conforme a fonte medida.
Passo 7
Notas práticas e checagens rápidas:
- Potência dissipada no resistor em escala máxima:
, . Muito baixa; um resistor de é mais do que suficiente. - Se não encontrar exatamente
use o valor comercial mais próximo (por exemplo se disponível; caso só tenha ou haverá pequeno desvio na escala e pode ser calibrado). - Para melhor precisão escolha resistor com baixa tolerância (1% preferível).
- Se quiser várias faixas de tensão, faz-se um conjunto de resistores com chaves para trocar
.
Resposta
Circuito: terminal (+) —[
]—(galvanômetro
)— terminal (−)