Questão 03

a) Explique a diferença entre um amperímetro ideal e um real.
b) Por que é desejável que a resistência interna de um amperímetro seja a menor possível?
c) Explique como um galvanômetro pode ser adaptado para funcionar como um amperímetro. Qual é o objetivo dessa adaptação?

Passo 1

O enunciado trata de instrumentos de medição de corrente elétrica. Vamos usar conceitos de circuito elétrico (Lei de Ohm e associação de resistores) para entender como um amperímetro ideal se difere de um real, por que queremos sua resistência interna mínima e como adaptar um galvanômetro para atuar como amperímetro.

Passo 2

Um amperímetro ideal é um instrumento que mede a corrente sem alterar o circuito. Para isso, ele deve ter resistência interna exatamente igual a zero, de modo que não cause nenhuma queda de tensão ao ser inserido em série. Na prática, um amperímetro real possui uma pequena resistência interna R_{\text{int}}\neq0. Essa resistência faz com que, ao circular corrente I pelo instrumento, haja uma queda de tensão V=I\,R_{\text{int}}, o que modifica as condições do circuito e afeta a exatidão da leitura.

Passo 3

É desejável que a resistência interna de um amperímetro seja a menor possível porque, ao inserirmos o amperímetro em série com o circuito, queremos minimizar a queda de tensão que ele introduz. Quanto menor for R_{\text{int}}, menor será a diferença entre a corrente real do circuito e a corrente medida, reduzindo o erro de medição e evitando distorções no funcionamento do circuito.

Passo 4

Um galvanômetro é um dispositivo sensível que detecta correntes muito pequenas, desviando uma agulha conforme a corrente I_g que percorre sua bobina de resistência interna R_g. Para transformá-lo num amperímetro capaz de medir correntes maiores, conecta-se em paralelo à bobina um resistor de derivação (shunt) R_s. A maior parte da corrente total I passa pelo shunt e apenas uma fração I_g passa pelo galvanômetro, obedecendo
I = I_g + I_s \quad\text{e}\quad I_s = \frac{V}{R_s},
onde V=I_gR_g. Escolhendo adequadamente R_s, garantimos que o ponteiro do galvanômetro defletirá o máximo permitido quando I atingir o fundo de escala desejado. O objetivo dessa adaptação é ampliar a faixa de correntes mensuráveis e proteger o galvanômetro de correntes que poderiam danificá-lo.

Resposta

a) Um amperímetro ideal tem resistência interna zero e não altera o circuito; um real tem resistência interna finita e provoca queda de tensão.
b) Porque quanto menor R_{\text{int}}, menos queda de tensão o amperímetro introduz, menor é o erro de medição e menor o impacto no circuito.
c) Liga-se um resistor shunt R_s em paralelo ao galvanômetro de resistência R_g para que a maior parte da corrente passe pelo shunt. Assim amplia-se a faixa de medição e protege-se o galvanômetro de correntes excessivas.

Exercícios relacionados