Questão 01

a) Explique o funcionamento de um galvanômetro de d’Arsonval (ou, simplesmente galvanômetro).
b) Qual grandeza elétrica o galvanômetro permite medir?

Passo 1

O enunciado pede para a) explicar como funciona um galvanômetro de d’Arsonval e b) dizer que grandeza elétrica ele mede. O conteúdo principal é eletromagnetismo aplicado a instrumentos de medição: vamos usar a lei de Laplace para entender o torque numa bobina e o equilíbrio com a mola que gera a indicação no ponteiro.

Passo 2

O galvanômetro de d’Arsonval consiste basicamente em uma bobina móvel de N espiras e área A montada em um eixo, imersa no campo magnético uniforme \mathbf{B} de um ímã permanente. Nas extremidades do eixo estão presas duas molas helicoidais que exercem um torque restaurador. Um ponteiro fixado ao eixo indica a posição angular \theta numa escala graduada.
Quando a corrente elétrica I percorre a bobina, cada lado da espira sofre uma força magnética dada pela lei de Laplace. O torque magnético resultante sobre a bobina é
\tau_{m} = N\,I\,A\,B.
Esse torque tende a girar a bobina no sentido de aumentar \theta.

Passo 3

À medida que a bobina gira, as molas retorcidas aplicam um torque restaurador proporcional ao ângulo:
\tau_{s} = k\,\theta,
onde k é a constante de torção das molas. Em regime estático, equilíbrio de torques dá
\tau_{m} = \tau_{s} \quad\Longrightarrow\quad N\,I\,A\,B = k\,\theta \quad\Longrightarrow\quad \theta = \frac{N\,A\,B}{k}\;I.
Isso mostra que \theta é diretamente proporcional à corrente I.

Passo 4

Para evitar oscilações e garantir leitura estável, há amortecimento, geralmente por correntes de Foucault em um disco metálico acoplado ao eixo. Esse amortecimento insere um torque viscoso proporcional à velocidade angular, fazendo a agulha “assentar” rapidamente sem oscilar muito.
Como a deflexão \theta cresce linearmente com I, marca-se na escala do ponteiro valores de corrente. Assim, ao ler o ângulo \theta no mostrador, obtemos diretamente a intensidade da corrente que percorre o instrumento.

Passo 5

Respondendo à parte b): o galvanômetro mede corrente elétrica (intensidade de corrente), normalmente contínua. Com resistores de derivação (shunts) ou resistores em série pode-se adaptá-lo para faixas maiores de corrente ou até para medir tensão, mas o princípio básico é medir I.

Resposta

a) O galvanômetro de d’Arsonval funciona através de uma bobina móvel em campo magnético, onde o torque magnético NIBA é equilibrado pelo torque das molas k\theta, resultando numa deflexão angular \theta\propto I. Um amortecimento por correntes de Foucault estabiliza a agulha.
b) Ele permite medir a intensidade de corrente elétrica.

Exercícios relacionados