Estudo de um Amperímetro

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Laboratórios de Física
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Estudo de um
Amperímetro
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Laboratórios de Física
Estudo de um Amperímetro
DEFI-NRM-2013
Versão: 02
Data: 09/03/2008
DEFI-NRM-2013
Estudo de um Amperímetro
•
Estudar o funcionamento e respectiva utilização de um amperímetro analógico;
•
Alargar o campo de medição do amperímetro, tornando-o capaz de medir
intensidades de corrente superiores ao valor de fim de escala, concretizando na
prática as noções de shunt e de resistência interna de um amperímetro.
Material Necessário
•
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•
•
1 Placa de montagem
1 Fonte de tensão de 6 V
1 Miliamperímetro (de 1 mA de fim de escala)
1 Multímetro
2 Potenciómetros de valores: 250 Ω e 10 kΩ
2 Resistências de valores: 1 kΩ e 5,6 kΩ
Fios de ligação
Procedimento
Todos os amperímetros possuem uma determinada resistência eléctrica interna (resistência
Ri), causadora de um efeito de carga quando o amperímetro é introduzido no circuito para a
medição de correntes. É sempre importante conhecer o valor desta Ri, mas é
particularmente importante no decorrer deste trabalho, de forma a permitir o alargamento do
campo de medição do miliamperímetro.
Sendo o seu valor inicialmente desconhecido, começa-se por determinar a resistência Ri do
miliamperímetro utilizado através da montagem representada na figura 1. Através da Lei de
Ohm, a resistência Ri vem dada por Ri = U / I. Este método, usado para a determinação de
resistências, designa-se por método voltímetro-amperímetro.
1. Medir (com o multímetro apto a medir tensões contínuas e na escala mais adequada) o
valor da tensão de alimentação da fonte, E. Ajustar o valor para 6,0 V.
ATENÇÃO: Não alimentar o circuito enquanto não verificar se todas as ligações
estão correctamente efectuadas. Em caso de dúvidas deve contactar o
professor.
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A – Miliamperímetro
E – Fonte de tensão de 6 V
P – Potenciómetro de 10 kΩ
R – Resistência de 5,6 kΩ
Figura 1
ATENÇÃO: A corrente ( I ) nunca deverá ultrapassar 1 mA (valor de fim de escala do
miliamperímetro utilizado na experiência).
2. Começando com o potenciómetro, P, no seu valor máximo (deve confirmar o valor com
o ohmímetro, antes de o introduzir na montagem), fazer 10 leituras, reduzindo o valor da
resistência do potenciómetro em intervalos regulares, até ao limite máximo de corrente,
de forma a preencher a tabela 1. Para isso, deve medir, em escala adequada, a tensão
U (com o multímetro digital apto a medir tensão contínua) e simultaneamente a corrente
I (directamente no miliamperímetro analógico).
Leitura
U
I
Ri =
U
I
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tabela 1
3. Calcular a média dos valores de Ri registados no quadro.
4. Construir um gráfico com tensões em ordenadas e correntes em abcissas. Comparar o
coeficiente angular da recta traçada (obtida por regressão linear) com o valor de Ri
calculado na alínea anterior. Assumir este valor como o da resistência interna do
miliamperímetro.
5. Com a alimentação desligada, medir Ri com o multímetro, na escala mais adequada.
Comparar com os dois valores anteriores.
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Depois de determinado o valor de Ri, é agora possível tornar o miliamperímetro capaz de
medir intensidades de corrente superiores ao seu valor de fim de escala, de 1 mA.
Consideremos, como ponto de partida, o esquema eléctrico da figura 2, onde é colocada
uma resistência RS (resistência shunt) em paralelo com o miliamperímetro. Se for definido
para RS um valor for muito inferior ao valor de Ri, a corrente IS será então muito superior à
corrente que atravessa o miliamperímetro, IA, e portanto a corrente total, I, é também
bastante mais elevada do que IA.
I – Corrente total a medir
IA – Corrente que passa no miliamperímetro
Is – Corrente que passa na resistência shunt
Figura 2
Convém não esquecer que um amperímetro é colocado em série no ramo cuja intensidade
de corrente se pretende medir. No entanto, depois de colocado o shunt, o aparelho de
medida já não é apenas o miliamperímetro, mas o paralelo deste com a resistência shunt.
Se, por exemplo:
RS = Ri / 100
Então:
IS = 100 x IA
E:
I = IS + IA
=>
I = 100 x IA + IA
=>
I = 101 IA
Ou seja, quando o miliamperímetro está a indicar IA = 1 mA (valor de fim de escala) a
corrente total do circuito é na realidade de: I = 101 x 1 mA = 101 mA.
6. Com base no que atrás foi referido, implementar agora a montagem representada na
figura 3.
E – Fonte de tensão de 6 V
P – Potenciómetro de 10 kΩ
S – Potenciómetro de 250 Ω
A – Miliamperímetro
MA – Multímetro apto a medir
corrente contínua
Figura 3
ATENÇÃO:
• Deve iniciar as medições com P no seu valor máximo e com S no seu valor
mínimo.
• A corrente de fim de escala do miliamperímetro não deverá ultrapassar nunca
1 mA.
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7. Ajustar os potenciómetros P e S para que o novo amperímetro, constituído pelo
miliamperímetro em paralelo com a resistência shunt, permita medir correntes até
10mA. Nesta situação, quando o ponteiro do miliamperímetro estiver a indicar 1 mA o
multímetro deverá estar a indicar 10 mA. Para isso, diminuir lenta e gradualmente o
valor de P enquanto aumenta o valor de S.
Depois de terminado este ajuste, a posição do potenciómetro S não deve ser alterada.
8. Medir e registar os valores finais de P e S. Para estas medições utilize o multímetro a
funcionar como ohmímetro, tendo o cuidado de desligar previamente a alimentação e o
miliamperímetro do circuito.
9. Calcular o valor do R’i do “novo amperímetro” com escala até 10 mA (miliamperímetro
em paralelo com shunt), usando o valor de Ri obtido no ponto 4.
10. Utilizando o amperímetro realizado, com escala alargada até 10 mA, medir e registar as
várias correntes definidas na montagem representada na Figura 4.
E – Fonte de tensão de 6 V
R1 – Resistência de 1 kΩ
R2 – Resistência de 2,5 kΩ
Figura 4
11. Medir e registar novamente as correntes I1, I2 e ITotal, agora com o multímetro, apto a
medir corrente contínua e na escala mais adequada.
Com os resultados obtidos nos pontos anteriores, preencher a tabela 2:
I1
I2
ITotal
Miliamperímetro de escala alargada
Multímetro (função amperímetro)
Tabela 2
No relatório deste trabalho deve ainda responder às questões:
•
•
•
No circuito da figura 1, qual o valor da resistência da série de R com P para obter a
deflexão máxima do ponteiro do miliamperímetro?
No circuito da figura 3, os valores determinados experimentalmente confirmam as
expectativas teóricas?
Pelos valores obtidos nos pontos 10 e 11, confirma-se experimentalmente a lei dos nós
de Kirchhoff?
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