Amperímetro - e-learning-IEFP

Amperímetro
O amperímetro é um instrumento de medida da amplitude da
corrente eléctrica.
Ao contrário do processo de medição da tensão, a medição de uma
corrente eléctrica obriga a que o instrumento seja percorrido pela
grandeza a diagnosticar.
Podemos improvisar um amperímetro usando um voltímetro em
paralelo com uma resistência de baixo valor e calcular o valor da
corrente usando a Lei de Ohm.
Na realidade, um amperímetro tem sempre um valor de resistência
que podemos medir. Na maior parte dos modelos, este valor depende
da escala utilizada.
Como o valor da resistência de um amperímetro é muito baixo, a
resistência dos cabos tem em geral uma influência significativa.
Existem modelos analógicos, digitais ou mistos.
Existem escalas para medida de corrente contínua e outras para
corrente alternada.
Amperímetro ideal
Um amperímetro ideal caracteriza-se pela capacidade de medir a
corrente sem incorrer em qualquer queda de tensão entre os seus
terminais.
Deveria ter uma resistência nula, para que quando fosse inserido em
série no circuito não o alterasse.
Tal equipamento não existe: quando se insere um amperímetro num
circuito há sempre uma perturbação neste, que pode ou não ser
significativa para a aplicação em causa.
Exemplo:
Se substituirmos o fio AB por um amperímetro, observamos que o
circuito é alterado: o valor da tensão no voltímetro aumentou. O
amperímetro tem uma resistência interna de 1Ω.
Antes de passar pelo amperímetro, a corrente passa pelo fio A-B que
está em paralelo com o mesmo.
Notas:
Notas:
Fig.18 – Circuito eléctrico equivalente.
Mas, se a resistência interna fosse nula (amperímetro ideal), a leitura
não sofria alteração, ou seja, o aparelho de medida não perturbaria o
circuito. O valor verdadeiro da corrente é 4A e o da tensão 8V.
Interrompendo A-B, força-se a corrente a passar pelo amperímetro:
Fig.19 – Circuito eléctrico equivalente.
Observamos que (no caso particular deste circuito) a introdução do
amperímetro alterou os valores da tensão e da corrente.
Se substituirmos o amperímetro por um aparelho ideal (com
resistência nula), os valores já estão correctos. (No simulador foi
alterada a resistência interna para um valor perto de zero).
Notas:
Fig.20 – Circuito equivalente.
Conclusão:
Vimos neste exemplo que a inserção de um amperímetro não ideal
num circuito pode alterar os valores das correntes e das tensões
nesse circuito. Há casos em que não há alteração perceptível.
Como medir a resistência interna de um amperímetro
Podemos tentar medir o valor da resistência com um ohmímetro.
Porém, o valor da resistência dos cabos é significativo e da mesma
ordem de grandeza, tornando a medição problemática.
Apresenta-se aqui um método alternativo de medição da resistência
interna de um amperímetro:
Fig.21 – Determinação da resistência interna de um Amperímetro.
Notas:
Fig.22 – Circuito de simulação.
Nesta simulação o ohmímetro injecta uma corrente constante de
1mA, mede a queda de tensão e apresenta o valor calculado em Ohm
da resistência interna do amperímetro.
Efeito da resistência do amperímetro sobre os valores medidos:
Fig.23 – Circuito equivalente.
Efeito da resistência dos cabos de ligação
Com um amperímetro de 10mΩ (ou uma resistência de igual valor)
o voltímetro lê 10mV.
Neste caso, a resistência dos cabos, embora de valor
comparativamente elevado, não originou qualquer erro sistemático na
medida: o gerador de corrente impõe a circulação da corrente.
Notas:
Fig.24 – Resistência dos cabos.
Mas com cabos de ligação de 0.1Ω basta mudar a posição das pontas
para a leitura passar a ser 210mV.
Neste exemplo, se a tensão lida no voltímetro for de 10 mV, a
resistência interna do amperímetro será de 10 mΩ.
Note-se que em rigor não precisamos de dois aparelhos: em vez do
amperímetro pode estar só a resistência de shunt.
Como as resistências em jogo são muito baixas, as resistências
parasitas dos condutores podem apresentar um valor não desprezável
e alterar significativamente os valores medidos, se as ligações não
forem feitas nos pontos adequados.
Notas:
Fig.25 – Circuito equivalente de resistências.
Exemplo:
Neste exemplo, o amperímetro é constituído por um milivoltímetro
com uma resistência de shunt de 1mΩ.
Quando circula a corrente de 1A, a tensão apresentada é de 1mV.
Fig.26 – Circuito de medição da corrente na resistência.