fundamentos de física iii fundamentos de física iii - Departamento de ...

AULA 24 APARELHOS DE MEDIDAS I
OBJETIVOS
• DISCUTIR O FUNCIONAMENTO DO GALVANÔMETRO E DO AMPERÍMETRO
• RELACIONAR ESSES APARELHOS COM AS MEDIDAS DE TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICAS
24.1 GALVANÔMETRO
A compreensão dos fenômenos elétricos e magnéticos teve grande
desenvolvimento, nos séculos XVII e XIX, com as pesquisas realizadas,
principalmente, nas universidades européias. Ao mesmo tempo em que eram
elaboradas as teorias que descrevem estes fenômenos, foram sendo desenvolvidos
aparelhos para a sua mensuração.
O mais importante dos aparelhos de medidas elétricas é, talvez, o
galvanômetro, criado pelo físico inglês Michael Faraday, que permite fazer medições
de pequenas correntes elétricas. A figura 24.1 mostra o esquema de funcionamento
de um galvanômetro de bobina móvel, o mais comumente utilizado.
Quando uma corrente percorre a bobina, esta provoca um torque, devido à
interação do campo magnético do ímã com as cargas em movimento que
constituem a corrente elétrica. Os detalhes dessa interação serão tratados nas
próximas aulas deste livro.
Por ora, consideramos apenas que o torque sobre a bobina é proporcional à
intensidade da corrente e que independe de sua posição angular, o que é obtido
com uma geometria adequada do ímã.
Quando não há corrente, a posição da bobina é aquela em que a mola
espiral permanece relaxada.
Quando percorrida por uma corrente, i , a bobina gira de um ângulo θ , e a
nova posição da bobina é a que corresponde ao equilíbrio entre o torque produzido
pelo campo magnético e o torque restaurador da mola, que é proporcional ao
deslocamento angular relativo à posição da mola relaxada.
Podemos então escrever a equação:
α i = K θ ,
(24.1)
onde α e K são duas constantes de proporcionalidade, de onde vemos que a
corrente é proporcional ao ângulo de rotação da bobina.
Um ponteiro e uma escala conveniente nos permitem fazer a leitura da
posição angular da bobina e, portanto, da corrente que a percorre.
Figura 24.1: Esquema de funcionamento de um galvanômetro de bobina móvel. Esta é
imersa em um campo magnético e pode girar em torno de um eixo perpendicular ao plano
da figura. A passagem de corrente provoca um torque que é equilibrado pelo torque
restaurador de uma mola espiral. O deslocamento angular mostrado por um ponteiro sobre
uma escala é proporcional à corrente.
Uma bobina retangular de fio condutor é colocada entre os pólos de um ímã
permanente e pode girar em torno de um eixo, ao qual é fixada por uma mola
espiral.
Figura 24.1: Esquema de funcionamento de um galvanômetro de bobina móvel. Esta é
imersa em um campo magnético e pode girar em torno de um eixo perpendicular ao plano
da figura. A passagem de corrente provoca um torque que é equilibrado pelo troque
restaurador de uma mola espiral. O deslocamento angular mostrado por um ponteiro sobre
uma escala é proporcional à corrente.
340
341