PONTE DE WHEASTONE

IECETEC
ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
FOLHA DE ROTEIRO - 04
DISCIPLINA:
ALUNO
LABORATÓRIO CIRCUITOS ELÉTRICOS
EXPERIMENTO
AULA DE CAMPO
TIPO DE
AULA PRÁTICA
DEMONSTRAÇÃO
ATIVIDADE
NOME DA ATIVIDADE PONTE DE WHEASTONE
TEMPO DA ATIVIDADE: 2h
OBJETIVOS
* Análise e compreensão do funcionamento da ponte de Wheastone
* Comparar os valores obtidos a partir de medições com os valores calculados.
BASE TECNOLOGICA
A ponte de Wheatstone é um esquema de montagem de elementos elétricos que permite a medição do
valor de uma resistência elétrica desconhecida. Foi desenvolvido por Samuel Hunter Christie em 1833,
porém foi Charles Wheatstone quem ficou famoso com a montagem, tendo-o descrito dez anos mais tarde.
O circuito é composto por uma fonte de tensão, um Voltímetro e uma rede de quatro resistores, sendo três
destes conhecidos e ajustáveis. Para determinar a resistência do resistor desconhecido os outros três são
ajustados e balanceados até que a corrente elétrica medida no galvanômetro seja nula.
Aplicação:
Medição de Resistência (década); Medição de Temperatura (NTC, PTC); Medição de Pressão (Strain
Gage); Medição de Peso (Strain Gage).
Este tipo de circuito pode ser usado para se determinar a tensão mecânica. Sendo Rx um resistor sensível
a compressão e os outros três resistores de valores conhecidos, a força aplicada ao resistor variável será
proporcional ao valor da resistência desse resistor.
Para calcular o valor da resistência elétrica (dado em Ohms) do resistor desconhecido (Rx) basta ajustar o
valor de pelo menos uma das três resistências de forma que o galvanômetro meça 0 Volts, situação na
qual a seguinte relação de proporcionalidade é respeitada.
Uma alternativa para se encontrar o valor da reistância desconhecida
caso as outras resitências não
possam ser ajustadas é utilizar o valor medido pelo galvanômetro para o cálculo da resistência.
Utilizando a Lei de Kirchhoff das correntes pode-se encontrar a corrente nos nós B and C:
Então, A Lei de Kirchhoff das tensões é utilizada para encontrar a tensão nas malhas ABC e BDC:
Quando a ponte está em equilíbrio
como:
, logo o segundo conjunto de equações pode ser escrito
Assim, dividindo-se as equações e rearranjando tem-se:
Da Lei de Kirchhoff das correntes,
calculado por:
e
. Desta forma o valor desejado de
pode ser
Se os valores de todos os quatro resistores forem conhecidos e o valor da fonte de tensão
também,
além disso a resitência dogalvanômetro for grande o suficiente de modo que o valor de
possa ser
desconsiderada, então a tensão no meio da ponte
pode ser calculada encontrando-se os valores
dos divisores de tensão e subtraindo um do outro, resultando na seguinte equação:
Onde
é a tensão entre o nó B e o nó C.
SEGURANÇA
1- Riscos:
* Choque elétrico;
* Explosão;
* Queimaduras;
2- Postura:
* Comportamento profissional;
* Vestimentas compatíveis (Calça comprida, camisa fechada e de manga e calçado
fechado);
* Não é permitido utilização de adornos (anéis, pulseiras, relógios, brincos, colar,
etc);
* Para que tem cabelos compridos, manter o mesmo preso;
* Utilizar o EPI, sempre que necessário..
RECURSOS
Protoboard;
Resistores R1 = 1K. R2 = 390 OHMS e 470 OHMS, R3 = 220 OHMS; Rx = 560 OHMS
Fonte de tensão Variável;
Multímetro.
DESENVOLVIMENTO (passo a passo)
Dado o circuito:
1- Selecione, a seu critério, os valores dos resistores R1, R2 e R3.;
2- Calcule o valor de Rx, para que a ponte possa ficar em equilíbrio;
Valor de RX:
3- No protoboard, monte a ponte com os valores de R1, R2 e R3 pré selecionados e RX calculado;
4- Conectar a fonte de tensão variável, previamente ajustada para 12V;
5- Medir, com o voltímetro a tensão entre os pontos C e B;
Valor de VCB:
6- Altere o valor do resistor R2 e mantenha R1, R3 e RX. Qual o novo valor de VCB?
Valor de VCB:
7- Faça um comentário geral sobre o circuito.
BIBLIOGRAFIA
- EDMINISTER J. A. Circuitos Elétricos. 4ed – Porto Alegre: Coleção Schaum - Bookman, 2005. 477p.
-Hayt, Willian Jr. Análise de Circuitos Elétricos Em Engenharia. São Paulo: McGraw-Hill, 2008.
- O’ MALLEY. Análise de Circuitos Elétricos. Coleção Schaum. São Paulo: McGraw-Hill, 1999
- BOYLESTAD, Robert L. Introdução à análise de circuitos. Tradução de José Lucimar do Nascimento.
10. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004..
-NILSSON, JAMES W. Circuitos Elétricos - 8 ed., São Paulo: Pearson Prentice Hall ,2009.