Iopico Ub - IViedidas eletricas II
  1. A mediçaio das grandezas tensào e corrente por instrumentos analögicos pode ser realizada por meio de dois tipos de construçåo: bobina móvel e ferro móvel. Marque a opçåo que contenha a diferença de aplicação desses dois tipos de instrumentos.
    ◯ A. a) Enquanto o mecanismo de ferro móvel faz a medição de valores em RMS de corrente alternada, os instrumentos de bobina móvel foram projetados para realizar medições de tensão e corrente contínua.
    ◯ B. b) Enquanto o mecanismo de ferro móvel faz a medição de tensão e corrente contínua, os instrumentos de bobina móvel foram projetados para realizar medições de valores em RMS de corrente alternada.
    ◯ C. c) Nenhum dos dois tipos de instrumentos possibilita a medição em corrente alternada.
    ◯ D. d) Nenhum dos dois tipos de instrumentos possibilita a mediçalo em corrente continua.
    ◯ E. e) Os dois tipos de instrumentos săo adequados para realizar medições de tensăo e corrente contínua e alternada.

Passo 1

O enunciado pede que se marque a opção que descreve corretamente a diferença de aplicação entre dois tipos de instrumentos analógicos de medição: bobina móvel e ferro móvel.
Informações relevantes dadas (listas as opções do problema):
  • Opção A: enquanto o mecanismo de ferro móvel faz a medição de valores em \mathrm{RMS} de corrente alternada, os instrumentos de bobina móvel foram projetados para realizar medições de tensão e corrente contínua.
  • Opção B: enquanto o mecanismo de ferro móvel faz a medição de tensão e corrente contínua, os instrumentos de bobina móvel foram projetados para realizar medições de valores em \mathrm{RMS} de corrente alternada.
  • Opção C: nenhum dos dois tipos de instrumentos possibilita a medição em corrente alternada.
  • Opção D: nenhum dos dois tipos de instrumentos possibilita a medição em corrente contínua.
  • Opção E: os dois tipos de instrumentos são adequados para realizar medições de tensão e corrente contínua e alternada.
A tarefa é escolher qual dessas descrições está correta.

Passo 2

Vamos entender, com calma e passo a passo, como cada mecanismo funciona — isso é essencial para decidir a resposta certa.
Primeiro: bobina móvel (tipo D’Arsonval).
  • Ideia física básica: existe uma bobina dentro de um campo magnético fixo; a corrente que passa pela bobina gera um momento (torque) magnético que gira a bobina e desloca um ponteiro contra uma mola.
  • Dependência do torque com a corrente: o torque é, para pequenas rotações, proporcional à corrente instantânea. Em notação simples, podemos dizer que o torque \tau satisfaz algo do tipo \tau \propto i(t).
  • Consequência para corrente alternada senoidal i(t)=I_0\sin(\omega t): o torque também é senoidal e muda de sinal. A média do torque ao longo de um ciclo é
\langle \tau \rangle \propto \langle i(t) \rangle = \langle I_0\sin(\omega t)\rangle = 0.
Como o ponteiro responde à deflexão média estável (não à oscilação simétrica em torno de zero), uma bobina móvel pura não mostra deflexão útil para uma senóide alternada pura — ela mede correntes ou tensões contínuas diretamente. Para medir AC com esse tipo, é necessário primeiro retificar ou converter o sinal (por exemplo, com um retificador ou circuito RMS).

Passo 3

Agora: ferro móvel (moving-iron).
  • Ideia física básica: há um núcleo de ferro móvel que é atraído por um campo magnético produzido por uma bobina fixa. A força de atração depende da intensidade do campo, e essa força é proporcional ao quadrado da corrente que cria o campo magnético (aproximação usual). Simplificando, a força/momento de deflexão para o elemento de ferro é proporcional a i^2(t).
  • Dependência com a corrente: \tau \propto i^2(t).
  • Consequência para corrente alternada senoidal i(t)=I_0\sin(\omega t): como \sin^2 é sempre positiva, a deflexão não muda de sinal; a leitura final está relacionada com a média de i^2(t), que é proporcional ao quadrado do valor eficaz ( \mathrm{RMS}). De fato,
\langle i^2(t)\rangle = \left\langle I_0^2\sin^2(\omega t)\right\rangle = \tfrac{I_0^2}{2} = I_{\mathrm{rms}}^2.
Portanto, instrumentos de ferro móvel respondem a \mathrm{RMS} de sinais alternados e também respondem a corrente contínua (porque para DC i^2 é positivo e constante). Em suma: ferro móvel mede tanto AC (em valor eficaz/ \mathrm{RMS}) quanto DC.

Passo 4

Resumo comparativo, para fixar bem (tipo “cola mental” para a prova):
  • Bobina móvel: torque \propto i(t). Mede diretamente corrente/tensão contínua ( \mathrm{DC}). Para AC puro sem circuito adicional, média do sinal é zero, então não funciona; precisa de retificação ou circuito para medir AC.
  • Ferro móvel: torque \propto i^2(t). Mede tanto \mathrm{AC} (responde ao valor eficaz/ \mathrm{RMS}) quanto \mathrm{DC}, porque o valor é sempre positivo.

Passo 5

Agora vamos confrontar esse conhecimento com as opções do enunciado:
  • Opção A afirma que ferro móvel mede valores em \mathrm{RMS} de corrente alternada e bobina móvel foi projetada para medições de tensão e corrente contínua. Isso coincide exatamente com o resumo físico que fizemos.
  • Opção B inverte os papéis (diz que ferro móvel mede DC e bobina móvel mede \mathrm{RMS} de AC) — incorreto segundo a física.
  • Opção C diz que nenhum dos dois mede AC — falso (ferro móvel mede AC em \mathrm{RMS}).
  • Opção D diz que nenhum mede DC — falso (bobina móvel mede DC).
  • Opção E diz que ambos medem DC e AC sem distinção — falso na forma estrita, porque a bobina móvel pura não mede AC sem retificação. Logo E é incorreta.

Passo 6

Conclusão: a opção que descreve corretamente a diferença de aplicação entre bobina móvel e ferro móvel é a opção A.

Resposta

A.

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