Utilize seus conhecimentos relativos à experiencia sobre medidores eletricos para responder is questes propostas abaixo
(a) Como deve ser introduzido um amperimetro, num trecho de um circuito, quando deseja-se medir a corrente eletrica que passa pelo trecho" Como deve ser a resistència interna do amperimetro" Por qué?

Passo 1

O que o enunciado pergunta e quais informações temos:
  • Pergunta 1: Como deve ser introduzido um amperímetro num trecho de um circuito quando se deseja medir a corrente que passa por esse trecho?
  • Pergunta 2: Como deve ser a resistência interna do amperímetro? Por quê?
    Não há outros dados numéricos no enunciado. A partir dessas perguntas, vou explicar passo a passo o procedimento correto, a lógica física por trás disso e dar exemplos numéricos e práticos para você entender e conseguir aplicar na prova.

Passo 2

Onde o amperímetro deve ser colocado (regra prática e por que):
  • Regra prática curta: o amperímetro deve ser colocado em série com o trecho do circuito cuja corrente se deseja medir.
  • Por que em série? Em série os elementos têm a mesma corrente passando por eles. Se o objetivo é medir a corrente que passa por um componente específico (por exemplo, um resistor), então o amperímetro tem de estar no mesmo caminho da corrente desse componente: isso garante que a corrente que passa pelo amperímetro é exatamente a corrente do trecho medido.
  • Como fazer isso na prática: abrir (interromper) o circuito naquele ponto e inserir o amperímetro entre as duas partes abertas, de modo que a corrente tenha de passar pelo instrumento para continuar o caminho. Sempre observar a polaridade (terminal positivo do instrumento para o lado positivo do circuito) quando for um instrumento com polaridade.

Passo 3

O que acontece se o amperímetro tiver resistência interna não nula — a ideia física (sem ainda usar números):
  • O amperímetro é um elemento adicional colocado em série. Qualquer resistência adicionada em série altera a corrente total do circuito segundo a lei de Ohm. Portanto, se a resistência interna do amperímetro for grande, a corrente medida será menor do que a corrente que existiria sem o amperímetro — ou seja, a própria medição perturba o circuito.
  • Por isso queremos que o amperímetro “invisivelmente” deixe a corrente igual ao que seria sem ele: para isso a resistência interna do amperímetro deve ser muito baixa.

Passo 4

Demonstração com fórmulas (passo a passo, muito didático):
  • Considere uma fonte de tensão de valor V e um trecho do circuito que, sozinho, tem resistência R. Sem o amperímetro a corrente seria
I_0 = \frac{V}{R}.
  • Se inserirmos um amperímetro com resistência interna R_a em série com esse trecho, a resistência total passa a ser R+R_a e a corrente medida será
I = \frac{V}{R + R_a}.
  • Comparando I com I_0: a presença de R_a reduz a corrente. Para ver o efeito relativo, podemos escrever (supondo R_a pequeno frente a R) uma aproximação por série:
I = \frac{V}{R(1 + R_a/R)} = \frac{V}{R}\frac{1}{1+R_a/R} \approx I_0\left(1 - \frac{R_a}{R}\right),
onde usei a aproximação \frac{1}{1+x}\approx 1-x para x pequeno. Isso mostra explicitamente que o erro relativo na medição é aproximadamente \dfrac{R_a}{R} (para R_a\ll R).

Passo 5

Exemplo numérico simples (para você sentir a diferença):
  • Suponha V=10\\ \text{V} e o trecho tem R=100\\ \Omega. Então sem amperímetro:
I_0 = \frac{10}{100} = 0{,}10\\ \text{A}.
  • Se o amperímetro tem R_a=1\\ \Omega, então
I = \frac{10}{100+1} = \frac{10}{101}\approx 0{,}09901\\ \text{A},
erro relativo \approx 1\%.
  • Se R_a=10\\ \Omega, então
I = \frac{10}{110} \approx 0{,}0909\\ \text{A},
erro relativo \approx 9{,}1\%.
Conclusão: quanto menor R_a, menor a perturbação.

Passo 6

Conceito de “tensão de queda” do amperímetro (burden voltage) e sua importância:
  • A tensão que aparece sobre o amperímetro é V_b = I R_a. Mesmo que pequena, essa tensão reduz a tensão disponível para o resto do circuito e pode alterar comportamentos (especialmente em circuitos de baixa tensão ou componentes sensíveis).
  • Objetivo prático: reduzir V_b — isto é, ter R_a muito pequeno — para não afetar o funcionamento do circuito e garantir a leitura correta.

Passo 7

Como os amperímetros reais mantêm R_a pequena — montagem prática:
  • Voltímetro e amperímetro têm filosofias opostas: voltímetros têm alta resistência interna; amperímetros, baixa.
  • Instrumentos de bancada costumam usar um galvanômetro ou um circuito de medição sensível mais uma resistência de shunt (ligada em paralelo com o detector sensível) para desviar a maior parte da corrente, fazendo com que o detector veja apenas uma fração e, assim, o conjunto apresente resistência efetiva muito baixa.
  • Se quiser transformar um galvanômetro (resistência interna R_g e corrente de fundo de escala I_g) em um amperímetro com fundo de escala I_m, calcula-se o shunt R_s por:
R_s = \frac{R_g I_g}{I_m - I_g},
obtendo-se um conjunto cujo R_a efetivo é pequeno e o fundo de escala maior.

Passo 8

Cuidados práticos ao usar um amperímetro (dicas para prova e laboratório):
  • Sempre colocar o amperímetro em série (nunca em paralelo com uma fonte de tensão), porque ligá-lo diretamente em paralelo pode provocar curto-circuito e danificar o instrumento e a fonte.
  • Começar sempre na faixa mais alta do aparelho se não souber a corrente aproximada e reduzir a faixa para maior precisão.
  • Observar polaridade nos instrumentos que têm sentido definido.
  • Usar fusível/proteção quando medir correntes grandes.
  • Lembrar do conceito de “burden voltage”: em medições de correntes muito pequenas ou em circuitos sensíveis, mesmo um pequeno R_a pode prejudicar a medição.

Passo 9

Resumo didático e incentivo rápido:
  • Em resumo: para medir corrente corretamente insere-se o amperímetro em série com o trecho a medir; o ideal é que a resistência interna R_a seja muito baixa (ideia: R_a\to0).
  • Você já tem a fórmula e o exemplo prático para justificar isso na prova; se ficar nervoso, escreva a expressão I = \dfrac{V}{R+R_a} e compare com I_0=\dfrac{V}{R} — isso resolve boa parte das questões teóricas. Força aí, você consegue!

Resposta

O amperímetro deve ser introduzido em série no trecho cujo fluxo de corrente se quer medir (abre-se o circuito e insere-se o amperímetro em série, observando polaridade e faixa).
A resistência interna do amperímetro deve ser muito baixa (idealmente R_a\to0), para minimizar a perturbação da corrente medida (porque a corrente passa por R_a em série e a presença de R_a reduz a corrente segundo I=\dfrac{V}{R+R_a}).

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