Que tipo de conexão (e seu o motivo) deve ser feita ao circuito para se medir a tensão? E para medir a corrente?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas claras:
- Que tipo de conexão deve ser feita ao circuito para medir a tensão (voltagem) e por quê.
- Que tipo de conexão deve ser feita ao circuito para medir a corrente e por quê.
Informações relevantes (implícitas na questão):
- Existem dois instrumentos típicos: o voltímetro (mede tensão) e o amperímetro (mede corrente).
- Cada instrumento tem uma resistência interna: chamada aqui de
para o voltímetro e para o amperímetro. - Vamos supor circuitos elétricos simples com fonte de tensão e resistores, que é o caso mais comum em provas.
Passo 2
O que é medir tensão e como o voltímetro deve ser conectado.
- Tensão (diferença de potencial) entre dois pontos é a quantidade de energia por carga que um teste elétrico “vê” ao ir de um ponto ao outro. Em símbolos: a tensão entre dois pontos é
. - Para medir a tensão entre dois pontos é preciso colocar o voltímetro exatamente entre esses dois pontos, ou seja, em paralelo com o elemento cujos terminais se quer medir. Em palavras: “o voltímetro fica ligado aos mesmos dois pontos do componente”.
- Motivo elétrico-prático: um voltímetro ideal tem resistência interna infinita (
). Assim ele não “puxa” corrente do circuito e não altera a distribuição de tensões. - Motivo de medição: o voltímetro mede a diferença de potencial entre os dois pontos onde está conectado; por isso precisa estar em paralelo.
Passo 3
Justificativa matemática (por que
deve ser grande).
- Modele um circuito simples: fonte
em série com resistência da fonte e com uma resistência de carga . Se ligar o voltímetro (resistência ) em paralelo com , a resistência equivalente do conjunto de carga mais voltímetro é
- A tensão medida pelo voltímetro será a tensão na combinação
. Se não for muito maior que , fica significativamente menor que e a tensão real no ponto muda — ou seja, o próprio voltímetro altera a grandeza que quer medir (erro de leitura). - No limite desejável
tem-se e a leitura é praticamente a tensão verdadeira. Conclusão prática: escolha (ou use) um voltímetro com muito grande (ex.: megohms).
Passo 4
Como medir corrente e como o amperímetro deve ser conectado.
- Corrente elétrica é a mesma quantidade de carga que passa por um ponto do circuito por unidade de tempo; para medir a corrente que passa por um elemento é preciso que todo o fluxo passe pelo instrumento. Portanto o amperímetro deve ser colocado em série com o circuito (ou seja, inserido no caminho da corrente).
- Motivo elétrico-prático: um amperímetro ideal tem resistência interna zero (
). Assim ele não adiciona queda de tensão significativa ao circuito e não altera a corrente que se pretende medir. - Na prática faz-se: interrompe-se o fio do circuito no ponto onde se quer medir a corrente e insere-se o amperímetro entre as duas pontas abertas (coloca-se em série).
Passo 5
Justificativa matemática (por que
deve ser pequeno) e perigo de conexão errada.
- Modele um circuito com fonte
e resistência total do circuito . Se o amperímetro tem resistência e é colocado em série, a corrente medida será
- Se
não for desprezível comparada a , terá-se uma diferença entre a corrente real sem o amperímetro e a corrente medida (erro por perturbação). Por isso deseja-se . - Perigo comum: ligar o amperímetro em paralelo diretamente com uma fonte ou com um resistor (em vez de em série) é equivalente a colocar uma baixa resistência em paralelo com a fonte — isso gera uma corrente muito alta
o que pode queimar o instrumento, fundir fusíveis ou provocar faísca/curto. Portanto NUNCA ligar amperímetro diretamente em paralelo a uma fonte sem resistência apropriada.
Passo 6
Dicas práticas para a prova e laboratório (como fazer sem erro)
- Sempre selecione a função correta no multímetro (V para tensão, A para corrente) antes de conectar. Muitos multímetros têm entradas distintas para corrente (jack diferente) — use o jack correto.
- Para medir tensão: coloque as pontas do instrumento nos dois pontos (é paralelo), não é necessário interromper o circuito.
- Para medir corrente: interrompa o circuito e insira o aparelho em série; alternativamente use um alicate amperímetro (clamp) para medir corrente sem abrir o circuito.
- Observe polaridade em corrente contínua: ponta vermelha no lado “a montante” e preta no retorno (mas o sinal negativo apenas indica sentido oposto).
- Valores típicos: voltímetros digitais têm resistências internas da ordem de
a (ou mais). Amperímetros internos ideais têm resistência muito baixa (alguns miliohms); multímetros normalmente têm fusíveis para proteger a entrada de corrente.
Passo 7
Resumo conceptual rápido (memorização para prova)
- Tensão: voltímetro em paralelo com o componente; porque mede diferença de potencial entre dois pontos e deve ter alta resistência interna para não alterar o circuito.
- Corrente: amperímetro em série no caminho da corrente; porque mede fluxo que atravessa um ponto e deve ter baixa resistência interna para não atrapalhar o fluxo.
Resposta
Tensão: conectar o voltímetro em paralelo ao elemento (entre os mesmos dois pontos), porque o voltímetro mede diferença de potencial e deve ter
muito alta para não alterar a tensão.
Corrente: conectar o amperímetro em série com o circuito (inserir o amperímetro no caminho da corrente), porque o amperímetro mede o fluxo de carga e deve ter
muito baixa para não alterar a corrente.