medidas eletricas

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1. TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA 
 
 Todas as substâncias, gasosas, líquidas ou sólidas, são constituídas de pequenas 
partículas invisíveis a olho nu, denominadas átomos. O átomo é composto de três 
partículas básicas: prótons, nêutrons e elétrons. Os prótons e os nêutrons formam o 
núcleo do átomo. O próton tem carga positiva e nêutron não possui carga elétrica. As 
suas massas são equivalentes. O elétron possui uma carga negativa e a sua massa, por 
ser muito pequena, é desprezível. 
 Em um átomo, o número de elétrons é igual ao número de prótons, sendo, 
portanto, o átomo eletricamente neutro, pois a soma das cargas dos elétrons (negativas) 
com as cargas dos prótons (positivas) é igual a zero. 
 Os elétrons existentes em um condutor de eletricidade, estão em constante 
movimento desordenado. Para que estes elétrons se movimentem de forma ordenada 
nos condutores, é necessário ter uma força que os empurre. Essa força é chamada de 
tensão elétrica (U). Sua unidade de medida é o volt (V). O movimento ordenado de 
elétrons, provocado pela tensão elétrica, forma uma corrente de elétrons. Essa corrente 
de elétrons é chamada de corrente elétrica (I). Sua unidade de medida é o Ampère. O 
símbolo desta unidade é A. Exemplo: corrente elétrica de 10 A (Ampères). 
 Para que se tenha uma ideia do comportamento da tensão e da corrente elétrica, 
será feita uma analogia com uma instalação hidráulica. 
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 A pressão feita pela água, depende da altura da caixa d’água. A quantidade de 
água que flui pelo cano vai depender: desta pressão, do diâmetro da tubulação e da 
abertura da torneira. 
 De maneira semelhante, no caso da energia elétrica, tem-se: a pressão da 
energia elétrica é chamada de tensão elétrica (U); a corrente elétrica (I) que circula pelo 
circuito dependo da tensão e da resistência elétrica (R). 
 
2. RESISTÊNCIA ELÉTRICA – LEI DE OHM 
 
 É chamada de resistência elétrica (R) a oposição que o circuito oferece à 
circulação da corrente elétrica. A unidade da resistência elétrica é o ohm e o seu símbolo 
é o Ω (letra grega chamada de ômega). 
 Lei de ohm assim é chamada devido ao físico que a descobriu. Essa lei estabelece 
que: se for aplicado em um circuito elétrico, uma tensão de 1V, cuja resistência elétrica 
seja de 1 Ω, a corrente que circulará pelo circuito, será de 1A, como pode ser visto na 
Figura 1. 
 
 
Figura 1 – Circuito com aplicação da Lei de Ohm. 
 
 
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 Com isso tem-se: 
 
 
𝐼 =
𝑈
𝑅
 
(1) 
 
Desta relação pode-se tirar outras, como: 
 
 𝑈 = 𝑅. 𝐼 (2) 
 
𝑅 =
𝑈
𝐼
 
(3) 
 
Onde, 
 U: Tensão Elétrica; 
 I: Corrente Elétrica; 
 R: Resistência Elétrica. 
 
3. CURVA CARACTERISTICA TENSÃO x CORRENTE EM RELAÇÃO A 
UMA RESISTÊNCIA 
 
 As curvas características são gráficos que relacionam dois parâmetros 
característicos de um dispositivo. Em um circuito elétrico cada elemento possui uma 
curva característica onde os parâmetros analisados são a corrente e tensão. Na Figura 2 
são exibidas algumas possíveis curvas características de diferentes resistores. 
 
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Figura 2 – Curvas características de resistores. 
 
 Os resistores são conhecidos como condutores ôhmicos, que possuem uma 
curva característica que é dada por uma reta que passa pela origem. A relação linear nos 
condutores ôhmicos pode ser expressa matematicamente através da Lei de Ohm. Na 
curva característica de um resistor, o valor de sua resistência é correspondente ao 
coeficiente angular da reta. 
 
4. POTÊNCIA ELÉTRICA 
 
 A Potência é definida como sendo o trabalho efetuado na unidade do tempo. A 
potência elétrica (P) é calculada através da multiplicação da tensão pela corrente 
elétrica de um circuito. A unidade da potência elétrica é o Watt e o seu símbolo é o W. 
Uma lâmpada ao ser percorrida pela corrente elétrica, ela acende e aquece. A luz e o 
calor produzido nada mais são do que o resultado da potência elétrica que foi 
transformada em potência luminosa (luz) e potência térmica (calor). 
 Tem-se então a Equação 4: 
 
 𝑃 = 𝑈 ∗ 𝐼 (4) 
 
Então, substituindo de 2 em 4 temos que: 
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 𝑃 = 𝑅 ∗ 𝐼² (5) 
 
Pode-se calcular também a potência (P) substituindo U dado pela Equação 1 em 
4, desse modo: 
 
 
𝑃 =
𝑈²
𝑅
 
(6) 
 
Onde, 
 P é a potência elétrica; 
 U é a tensão elétrica; 
 I é a corrente elétrica; 
 R é a resistência elétrica. 
 
5. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO 
 
 A necessidade de acompanhar as grandezas pertinentes de um circuito é comum 
em todas as aplicações da energia elétrica. Para que esses valores sejam observados de 
forma correta, é preciso utilizar instrumentos adequados para que esses valores sejam 
obtidos com precisão. 
 
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5.1. CARACTERISTICAS CONSTRUTIVAS 
 
 Os equipamentos de medição analógicos utilizam propriedades do 
eletromagnetismo ou da eletrostática para realizar suas medições. A ação de um campo 
magnético sobre uma espira percorrida por corrente elétrica ou a repulsão entre duas 
superfícies carregadas com cargas elétricas de mesmo sinal são exemplos de como essas 
propriedades são utilizadas. Dadas essas propriedades, esses instrumentos possuem 
alta sensibilidade a campos magnéticos ou elétricos provenientes do exterior, sendo 
assim, esses instrumentos majoritariamente são blindados contra esses campos. 
 
5.1.1. SUSPENSÃO 
 
 A suspensão de um instrumento de medição é a parte mais delicada e sensível 
da sua composição. É ela quem promove a fixação da parte móvel (geralmente um 
ponteiro) e deve proporcionar um movimento onde o atrito é o menor possível. Os 
principais tipos de suspensão são: 
• Fio: é usado em instrumentos de precisão, pois garante um resultado mais exato; 
• Pivô: é composto de um eixo de aço (horizontal ou vertical) cujas extremidades 
afiladas que ficam apoiadas em mancais de rubi ou safira sintética. Esse tipo de 
suspensão é conhecido como mecanismo d’Arsonval; 
• Suspensão magnética: utiliza a força de atração (ou repulsão) de dois pequenos 
ímãs, um dos quais, preso à parte móvel e o outro fixado ao corpo do aparelho. 
 
5.1.2. ESCALA 
 
 Nas medições feitas por instrumentos analógicos, a escala é um dos elementos 
mais importantes, já que as leituras são feitas em função dela. Dentre as características 
da escala, as mais importantes são: 
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• Fundo de escala ou calibre: define o máximo valor que determinadoinstrumento 
é capaz de medir sem correr o risco de danos e perder a capacidade de medir a 
grandeza aferida; 
• Posição do zero: referente a posição de repouso do ponteiro, quando o 
instrumento não está efetuando medidas (zero) pode variar muito: zero à 
esquerda, zero à direita, zero central, zero deslocado ou zero suprimido (aquela 
que inicia com valor maior que zero). 
 
5.2. CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS 
 
5.2.1. SENSIBILIDADE 
 
 No caso dos instrumentos analógicos, devido as suas características construtivas, 
como afiação, conexões e enrolamentos, esses aparelhos afetam a configuração original 
do circuito. A sensibilidade (S) está relacionada com a resistência interna dos 
instrumentos utilizados nas medições. Para esses equipamentos analógicos, essa 
sensibilidade é calculada utilizando a corrente que causa a máxima deflexão do ponteiro 
do instrumento e seu valor pode ser encontrado pela Equação 7. 
 
 𝑆 =
1
𝐼𝑚á𝑥
 (7) 
 
 Considerando a Lei de Ohm, para a qual 1 A = 1 V/Ω, é possível concluir que a 
sensibilidade é dada em ohms por volts (Ω/V). Então a valor da sensibilidade é 
inversamente proporcional à corrente máxima. 
 
5.2.2. RESOLUÇÃO 
 
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 Determina a menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que 
pode ser significativamente percebida. No caso dos instrumentos analógicos, essa 
diferença é dada por duas divisões adjacentes na sua escala. 
 
6. SIMBOLOGIA 
 
6.1. INSTRUMENTO DE BOBINA MÓVEL 
 
 No campo de um imã permanente, é montada uma bobina móvel e giratória que 
será alimentada por uma corrente que chega através de molas espiras, que de forma 
simultânea desenvolvem o conjugado de oposição ao deslocamento da bobina. 
 Com isso, a rotação da bobina, que gera a deflexão do ponteiro, é proporcional 
à corrente, o que faz com que os intervalos do equipamento estejam equidistantes. 
Quando ocorre inversão do sentido de circulação da corrente, ocorre também a inversão 
da rotação da bobina. Normalmente esse instrumento é usado para a medição de tensão 
ou corrente contínua, para que ele opere recebendo corrente alternada, alguns 
instrumentos possuem internamente um retificador. 
 Nas Figuras 3 e 4, podem ser vistos a simbologia usada para identificar o princípio 
de funcionamento e visão interna do equipamento. 
 
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Figura 3 – Funcionamento de um instrumento de bobina móvel. 
 
 
Figura 4 – Simbologias para instrumentos de bobina móvel. 
 
6.2. POSIÇÃO DE FUNCIONAMENTO 
 
 A posição dos instrumentos de medição nem sempre é na posição vertical, 
existem algumas outras posições viáveis. Na Figura 5, podem ser observadas diferentes 
posições de instrumentos em um painel. Além disso, pode ser visto a simbologia usada 
para sua representação. Quando o equipamento é utilizado em uma posição diferente 
daquela para a qual foi projetado, é possível que ocorram erros consideráveis, não 
garantindo assim a veracidade das medições. 
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 Na Figura 6, pode ser vista, da esquerda para a direita, a simbologia: instrumento 
utilizado na posição vertical, instrumento utilizado na posição horizontal e instrumento 
utilizado na posição inclinada. Em alguns casos, a inclinação exata do instrumento 
aparece juntamente com o símbolo respectivo. 
 
 
Figura 5 – Possíveis posição de funcionamento. 
 
Figura 6 – Simbologias de posição de funcionamento. 
 
6.3. TIPO DE CORRENTE 
 
 Na Figura 7, é possível ver quais os tipos de corrente que cada instrumento foi 
projetado para operar. Suas características construtivas que definem se cada um deles 
pode operar em corrente contínua, corrente alternada ou em ambas as correntes. 
 
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Figura 7 – Simbologia dos tipos de corrente. 
 
6.4. TENSÃO DE ISOLAÇÃO OU TENSÃO DE PROVA 
 
 Tensão de isolação (ou tensão de prova) é o valor máximo que um instrumento 
pode ser submetido, tanto na sua parte interna (material condutor) quanto em sua parte 
externa (material isolante). Na Figura 8, podem ser observados números contidos no 
interior de algumas estrelas. Esses números representam os valores da tensão de 
isolação em KV. Caso no instrumento a estrela não tenha algarismo em seu interior, a 
tensão de prova será de 0,5KV. 
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Figura 8 – Simbologia da tensão de isolação. 
 
6.5. CLASSE DE PRECISÃO 
 
 A classe de precisão indica as possíveis variação no valor exibido no instrumento. 
Esse valor é dado em porcentagem do fundo de escala. Então, caso um amperímetro 
que pode medir até 3A e possui classe de precisão de 1,5%, o valor da medição pode 
variar para mais ou menos 0,045A. Na Figura 8, é possível ver que o valor da classe de 
precisão se encontra acima do símbolo referente ao tipo de corrente. 
 
7. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO 
 
7.1. AMPERÍMETRO 
 
 O amperímetro é um instrumento utilizado para realizar a medida da intensidade 
de corrente elétrica que flui por um ramo do circuito. Ele funciona baseado na indução 
magnética que a passagem de corrente ocasiona sobre um dado sensor conhecido como 
galvanômetro. 
 Na versão analógica desse instrumento, o galvanômetro pode ser usado como 
uma bobina submetida a influência de um imã permanente. Como a bobina utilizada 
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pode girar em torno seu eixo, é possível determinar a corrente que o atravessa 
analisando a deflexão angular no ponteiro de indicação. 
 O amperímetro deve ser ligado em série no ramo do qual se deseja estimar a 
corrente, como pode ser visto na Figura 9. 
 A resistência interna do instrumento deve ser muito baixa, na ordem de m , para 
que o equipamento não ofereça oposição a passagem da corrente, fornecendo assim, 
uma medida clara da corrente no ramo analisado. 
 Quando for realizada a conexão do aparelho no circuito de corrente contínua, o 
sentido de ligação do instrumento deve coincidir com a polaridade da fonte de tensão. 
 No caso que a ligação for feita ao contrário, no instrumento analógico não irá 
ocorrer a deflexão do ponteiro de indicação. 
 
 
Figura 9 – Circuito interno e ligação de um amperímetro. 
 
7.2. VOLTÍMETRO 
 
 O voltímetro é o instrumento de medição de diferença de potencial entre dois 
pontos de um circuito. O voltímetro analógico consiste em um galvanômetro em série 
com uma alta resistência, como pode ser visto na Figura 10. O voltímetro possui o 
mesmo princípio de funcionamento que um amperímetro, mas devido a sua elevada 
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resistência interna, o instrumento deve ser conectado entre os terminais do 
componente que deseja ser medida a diferença de potencial. Segundo a Lei de Ohm, 
que estabelece uma relação entre a tensão e a corrente através da resistência, o 
equipamento mede com precisão a tensão entre dois pontos do circuito. Sendo assim, 
é possível concluir que a sensibilidade do galvanômetro e o valor da resistência interna 
são responsáveis por determinar a faixa de tensões que o medidor pode exibir. 
 
 
Figura 10 – Circuito interno e ligação de um voltímetro. 
 
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