Questão 01
a) Explique o funcionamento de um galvanômetro de d’Arsonval (ou, simplesmente galvanômetro).
b) Qual grandeza elétrica o galvanômetro permite medir?
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
espiras e área
montada em um eixo, imersa no campo magnético uniforme
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
numa escala graduada.
Quando a corrente elétrica percorre a bobina, cada lado da espira sofre uma força magnética dada pela lei de Laplace. O torque magnético resultante sobre a bobina é
Quando a corrente elétrica
Esse torque tende a girar a bobina no sentido de aumentar
.
Passo 3
À medida que a bobina gira, as molas retorcidas aplicam um torque restaurador proporcional ao ângulo:
onde
é a constante de torção das molas. Em regime estático, equilíbrio de torques dá
Isso mostra que
é diretamente proporcional à corrente
.
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 cresce linearmente com
, marca-se na escala do ponteiro valores de corrente. Assim, ao ler o ângulo
no mostrador, obtemos diretamente a intensidade da corrente que percorre o instrumento.
Como a deflexão
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
.
Resposta
a) O galvanômetro de d’Arsonval funciona através de uma bobina móvel em campo magnético, onde o torque magnético
é equilibrado pelo torque das molas
, resultando numa deflexão angular
. Um amortecimento por correntes de Foucault estabiliza a agulha.
b) Ele permite medir a intensidade de corrente elétrica.
b) Ele permite medir a intensidade de corrente elétrica.