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0 Física AMPERÍMETRO E VOLTÍMETRO 1 Sumário Introdução .......................................................................................................................................2 Objetivos ..........................................................................................................................................2 Conceitos .........................................................................................................................................2 Um pouco de História.... ................................................................................................................2 Definição ..........................................................................................................................................3 Diferença entre Voltímetro e Amperímetro ideais e reais ..........................................................4 Exercícios .........................................................................................................................................4 Gabarito ...........................................................................................................................................6 Resumo ............................................................................................................................................7 2 Introdução Nesta aula, abordaremos a parte da eletrodinâmica, que estuda corrente elétrica e tensão, mais especificamente estudaremos os equipamentos amperímetros e voltímetros. Objetivos • Compreender o que são amperímetro e voltímetro; • Compreender a utilização do amperímetro e voltímetro; • Compreender a diferença entre amperímetro e voltímetro reais e ideias; • Entender como esses aparelhos podem ser utilizados no dia a dia. Conceitos Neste material, vamos entender o que são amperímetro e voltímetro, suas principais propriedades, diferenças entre amperímetro e voltímetros reais e ideias, além disso entender sua importância histórica e como eles podem ser utilizados no dia-a-dia. Um pouco de História.... O amperímetro é um instrumento utilizado para medir a intensidade de corrente elétrica. A corrente elétrica é medida em Ampére, em homenagem ao físico André-Marie Ampère. Que nasceu em Lyon, França, no dia 20 de janeiro de 1775. Em 1823 Ampère publicou seu famoso trabalho sobre magnetismo e eletricidade. Nessa obra inseriu, além da experiência, a explicação de que o magnetismo em um imã permanente é devido à eletricidade molecular. Pela importância do trabalho de Ampère, posteriormente os cientistas deram seu nome à unidade de intensidade da corrente elétrica – o “ampere”. O voltímetro é um instrumento de medida da diferença de potencial elétrico (tensão elétrica). A unidade de medida é o volt, em homenagem ao físico Alessandro Volta. Alessandro Giuseppe Antônio Anastásio Volta, nasceu em 18 de fevereiro de 1745, em Como, Itália (que na época chamava-se Lombardia). Em homenagem a criação da primeira pilha, em 1800, foi dado o nome de “volt” à unidade para o potencial e tensão elétrica e o nome de “Cratera Volta” a uma cratera da superfície lunar em 1964. 3 Definição O Voltímetro é o aparelho utilizado para medir a diferença de potencial(ddp) entre dois pontos de um trecho qualquer do circuito. Para isso deve ser ligado sempre em paralelo com o trecho do circuito. Por exemplo para medir a tensão elétrica em uma resistência devesse ligar o voltímetro em paralelo com a resistência: Figura 1-Voltimetro ligado em paralelo a resistência. O amperímetro é o aparelho utilizado para medir o valor da corrente elétrica em um ponto qualquer do circuito, essa medida é feita a partir da intensidade no fluxo da corrente elétrica que passa através da seção transversal de um condutor, logo o amperímetro é ligado em série com o elemento a qual se quer medir a corrente. Figura 2-Voltimetro ligado em serie com a resistência. 4 EXEMPLO Diferença entre Voltímetro e Amperímetro ideais e reais Quando ligamos o voltímetro em paralelo com a resistência, como no exemplo anterior, ocorre uma divisão de corrente, ou seja, o voltímetro interfere no circuito, aquele valor mostrado no aparelho é um pouco diferente da medida real, quanto maior a resistência interna do voltímetro menor é essa interferência, logo melhor a qualidade da medida, o voltímetro é dito ideal quando sua resistência interna é infinita. O mesmo acontece com o amperímetro, quando ligado no circuito ocorre uma adição de resistência, diminuindo assim a corrente do circuito, quanto menor a resistência interna do amperímetro menor a adição, logo melhor a qualidade da medida, o amperímetro é dito ideal quando a resistência interna é zero. FIQUE ATENTO! Exercícios 1. (UFB) para se determinar a resistência R do circuito abaixo, utiliza-se dois aparelhos de medidas Q e P, que medem corrente e tensão, determine a alternativa correta. Amperímetros e Voltímetros, reais apesar de serem os mais cobrados em vestibular e provas, eles não existem na prática, é impossível obter uma resistência infinita, para o caso do voltímetro ou nula para o caso do amperímetro. Qual dos dois aparelhos o amperímetro ou voltímetros, você usaria para obter tensão ou corrente, diretamente na tomada da sua casa? Diretamente na tomada de casa só é possível medir a tensão, pois sua ligação se dar em paralelo, tentar medir a corrente provavelmente queimaria o aparelho, pois o mesmo deve ser ligado em série. 5 a) Q é um voltímetro b) P é um amperímetro c) P é um amperímetro e Q é um voltímetro d) Q é um amperímetro e P é um voltímetro e) nada se pode afirmar sobre P e Q 2. (UEL-PR) O instrumento destinado a medir a intensidade de corrente elétrica é chamado de amperímetro. Para medir a intensidade da corrente que passa por um fio é preciso primeiro cortá-lo, para depois, então, conectar o amperímetro no circuito, de modo que a corrente atravesse o instrumento de medida. Com esta informação, conclui-se que é essencial que a resistência do amperímetro seja: a) grande, quando comparada com qualquer uma das resistências presentes no circuito. b) aproximadamente igual à maioria das resistências presentes no circuito. c) aproximadamente igual à maior das resistências presentes no circuito. d) aproximadamente igual à menor das resistências presentes no circuito. e) pequena, quando comparada com qualquer uma das resistências presentes no circuito. 3. (UFC-CE)) no circuito esquematizado adiante, A1 e A2 são amperímetros ideais. Ligando-se a chave C, observa-se que: 6 a) a leitura de A1 e a leitura de A2 não mudam. b) a leitura de A1 diminui e a leitura de A2 aumenta. c) a leitura de A1 não muda e a leitura de A2 diminui. d) a leitura de A1 aumenta e a leitura de A2 diminui. e) a leitura de A1 aumenta e a leitura de A2 não muda. Gabarito 1. O amperímetro é ligado sempre série, já o voltímetro é sempre ligado em paralelo, logo analisando a figura, percebemos que Q está ligado em serie e P está ligado em paralelo, logo: Q é um amperímetro P um voltímetro. Que corresponde a alternativa de letra D. 2. A resistência elétrica do amperímetro deve ser pequena, quando comparada com qualqueruma das resistências presentes no circuito, para não alterar significativamente o valor da corrente a ser medida, de maneira que se a resistência for zero, a resposta será igual a resposta real. Logo a resposta é a Letra E. 3. No momento em que a chave está aberta a corrente passa apenas pelo R1, logo os dois amperímetros medem a mesma corrente, no momento em que se fecha a chave a resistência equivalente do circuito diminui, e como a resistência é inversamente proporcional a corrente, A1 aumenta é A2 se mantem constante, pois sua resistência não é modificada. 7 Resumo Definição • Voltímetro: é o aparelho para medir tensão e deve sempre ser ligado em paralelo. • Amperímetro: é o aparelho utilizado para medir corrente é deve sempre ser ligado em série. Voltímetro e Amperímetro reais e ideais • Voltímetros ideais: apresentam resistência infinita, logo não interferem na corrente do circuito, a corrente medida é a mesma da corrente real. Voltímetros ideais não existem, mas voltímetros com resistência muito mais alta que a do circuito, interferem pouco, logo podem ser considerados ideias. • Amperímetros ideias: apresentam resistência interna nula, logo não acrescentam resistência ao circuito.