INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA

Transcrição

1 1 Passo lembre-se sempre, em um circuito paralelo a tensão é a mesma em todos os componentes, e a corrente se divide. 2 RM significa resistência do medidor, o medidor como mostra a figura acima, possui (neste caso) em seu interior uma bobina que trabalha com certo limite de corrente e tensão. 3 Observe as características de corrente e tensão do medidor, indicadas no RM. 1

2 4 ) O amperímetro deve estar sempre em paralelo com o circuito. 5 Você já tem conhecimento para construir seu próprio amperímetro. Vamos construir juntos o amperímetro. Observe a figura ao lado, o ponteiro está selecionando que o medidor pode medir no máximo 2mA. Pelo RM só pode passar 2000uA. Qual a relação que deve ser feita e observada neste caso? Devemos perceber e relacionar que 2000uA é o mesmo que 2mA. Sempre que se vai resolver qualquer problema, deve-se observar as unidades de medidas, e trabalhar sempre na mesma unidade na hora de efetuar os cálculos. Logo com o ponteiro nesta posição, note que, a corrente tem apenas um caminho para fazer, e que a corrente a ser medida deve ser de no máximo 2mA. Casso contrario o aparelho será danificado. Para continuarmos, o primeiro calculo a ser feito é para encontrar a queda de tensão no RM. Para isso pode ser utilizado um artifício, colocar a palavra rei dentro de um triangulo, desta forma você terá todas as formulas necessárias para encontrar o valor das três grandezas da eletrônica; Corrente, Tensão e Resistência. O valor encontrado será utilizado em todos os demais cálculos. A baixo o triangulo com as três grandezas mencionadas acima. 2

3 Como utilizar o triangulo: As grandezas que estiverem uma na frente da outra devem ser multiplicadas, as que estiverem uma embaixo da outra devem serem divididas. Ex: Para encontrar o valor da tensão, tendo o valor da corrente e da resistência, tape a grandeza que deseja encontrar e terá a formula, veja abaixo. Vamos obter a seguinte formula: V = R x I Onde: V = Tensão R = Resistência I = Corrente Agora para achar encontrar a resistência: A fórmula será: 3

4 Agora para achar encontrar a resistência: A fórmula será: Continuando, para encontrarmos a queda de tensão em cima do RM, devemos utilizar a seguinte fórmula: V = R x I V= 250 x 0,002 V= 0,50 Lembrando que o valor de 2000uA, deve ser convertido para amperes, já que o valor do resistor esta em ohms. Os valores devem sempre estar na mesma unidade. O valor de 0,50V será utilizado para os demais cálculos. Perceba que com esse é o máximo valor de tensão que pode ser aplicado nesse amperimetro. Por isso nunca se deve utilizar o amperímetro em paralelo com o circuito, pois normalmente as quedas de tensão dos circuitos são bem superiores, ocasionando a queima do aparelho. Lembre-se em paralelo a tensão é a mesma, em qualquer parte do circuito. 4

5 Porem o nosso amperímetro até agora só pode medir corrente de ate 2mA, porem um amperímetro deve ser capaz de medir correntes maiores para poder ser mais funcional. Desta forma utilizamos um resistor, chamado de derivador ou shunt, para que o amperímetro possa ter varias escalas e medir valores maiores de corrente. Vamos então acrescentar mais uma escala em nosso amperímetro. Na figura abaixo acrescentamos uma escala para podermos medir até 100mA. Observe que ao selecionarmos a escala de 100mA, colocamos o resistor derivador (Shunt) RSH1 (poderia ser chamado também de R1, porem na eletrônica esse resistor leva esse nome, e devemos ter esse conhecimento). Em paralelo com o RM. Para encontramos o valor do RSH1 devemos considerar que a máxima corrente será considerada para o calculo, que no casso é de 100mA. Um detalhe importante, em paralelo a corrente se divide, e para o calculo devemos levar em consideração que parte dessa corrente ira passar pelo RM, e conhecemos o seu valor que é de 2mA (já que devemos utilizar, também, a máxima corrente que passa pelo medidor). De posse desse conhecimento devemos então descobrir qual é a corrente que devera ser desviada pelo resistor derivador RSH1. Sabendo que a corrente RM é de 2mA e que vamos 5

6 efetuar medidas de até 100mA, a corrente que passará em RSH1 será a corrente máxima menos a corrente RM. Logo a corrente no resistor derivador RSH1 será: IRSH1 = 100mA - IRM IRSH1 = 100mA 2mA IRSH1 = 98mA Agora com o valor da corrente podemos calcular o valor do resistor RSH1. Lembra do primeiro calculo, onde encontramos o valor da tensão em RM? Como RSH1 está em paralelo com RM, a tensão será a mesma em cima dele (0,5V). Aplicando a seguinte formula encontramos a resistência: RSH1 = 0,5 0,098 RSH1 = 5,1 Vamos acrescentar agora mais uma escala em nosso amperímetro, e para isso basta repetir os dois cálculos anteriores, considerando agora uma escala que permita fazer a medição de 500mA, assim como representado no circuito abaixo. 6

7 A chave seletora sw1, encontra-se agora na escala de 500mA. Já temos o valor da queda de tensão que é a mesma que calculamos em RM, ou seja 0,5V. Agora resolvendo a equação abaixo vamos encontrar a corrente que vai circular no resistor RSH2. IRSH2 = 500mA - IRM IRSH2 = 500mA 2mA IRSH2 = 498mA Para encontrar o valor do resistor shunt devemos utilizar a formula abaixo: RSH2 = 0,5 0,498 RSH2 = 1 Precisamos, também, muitas vezes medir correntes que sejam também mais elevadas, fazendo relação com os cálculos anteriores, veja que conforme queremos medir correntes maiores o valor 7

8 do resistor é cada vez menor. Lembre-se quanto maior a corrente menor será o valor do resistor. Vamos calcular agora o resistor para que nosso amperímetro possa fazer medidas de até um amper. A chave seletora sw1, encontra-se agora na escala de 500mA. Já temos o valor da queda de tensão que é a mesma que calculamos em RM, ou seja 0,5V. Agora resolvendo a equação abaixo vamos encontrar a corrente que vai circular no resistor RSH2. IRSH3 = 1000mA - IRM IRSH3 = 1000mA 2mA IRSH3 = 998mA Nos cálculos anteriores não precisamos converter o valor da corrente de entrada, porem se estivesse especificado 1A, teríamos que fazer a conversão da corrente de entrada para ma, ou a corrente RM para amperes. Seguindo com o calculo, para encontrar o valor resistor derivador RSH3, basta aplicar a formula a seguir: 8

9 RSH3 = 0,5 0,998 RSH3 = 0,5 Agora que calculamos os resistores derivadores das três escalas do nosso amperímetro vamos fazer uma medida de corrente em um circuito. Porem como todas as escalas foram calculadas com o valor máximo da corrente, como o amperímetro se comporta quando medirmos um corrente inferior estando o mesmo em uma escala mais alta. Por exemplo, a chave sw1 do amperímetro se encontra na escala de 500mA, e vamos medir um circuito cuja a corrente é a metade, 250mA. Para isso vamos revisar um pouco o funcionamento da bobina móvel, onde o ponteiro do nosso aparelho está fisicamente ligado. Vamos utilizar na nossa explicação os mesmos valores do amperímetro anterior. Abaixo vemos o mecanismo básico com uma bobina móvel. Nesse exemplo a bobina possui uma impedância de 250, e suporta uma corrente de 2mA, com uma queda de tensão de 0,5V. Analisando o circuito percebemos que a bobina esta desligada. Porem se aplicar 0,5V de tensão na mesma, ou seja, a tensão máxima para o seu funcionamento formará um campo eletromagnético máximo, conseqüentemente, a corrente também será máxima e sua resistência interna permanecerá a mesma. O mesmo será atraído pelo pólo sul do imã fixo, e o ponteiro será deslocado até o final. A figura abaixo ilustra esse efeito. 9

10 O que ocorrerá com o ponteiro se alimentarmos a bobina do medidor com a metade da tensão (0,25V)? A resistência permanece a mesma, porem a corrente também cairá pela metade, consequentemente o campo eletromagnético terá a metade de sua intensidade, e agora, o ponteiro ficará no centro da escala. A figura abaixo ilustra esse fato. Se diminuíssemos a tensão pela metade, novamente, o ponteiro ficaria agora com um quarto de sua posição, a corrente cairia novamente pela metade, o campo magnético será proporcional a essa variação. Agora vamos analisar o que ocorrerá com nosso amperímetro quando medirmos um circuito como descrito no início. A figura abaixo ilustra esta situação. 10

11 Fazendo uma análise do circuito, perceba que nosso amperímetro esta ligado em série com o circuito, de forma que ele medirá corretamente a corrente. Para prosseguirmos e verificar através dos cálculos os efeitos descritos acima, vamos primeiramente saber qual é a corrente do circuito que nosso medidor irá nos apresentar. Usando a formula abaixo podemos encontrar a corrente do circuito, já que temos os valores da tensão e da resistência. I = 5V 20 I = 0,25A 11

12 Veja que a corrente que circula pelo circuito é de 250mA, ou seja a metade da corrente da escala do nosso amperímetro, que neste momento é de 500mA. Vamos ver qual é a queda de tensão que temos no resistor shunt RSH2 (escala de 500mA), a formula abaixo é usada para esse calculo. VRSH2 = 1 x 0,25A VRSH2 = 0,25V Vemos que a queda da tensão no resistor derivador RSH2 caiu pela metade, logo a tensão em RM também será a metade, pois o mesmo encontra-se em paralelo com este. Vamos então calcular a corrente no RM, utilizando a formula a baixo. IRM = 0,25V 250 IRM = 0,001A ou 1mA 12

13 Veja que a corrente na bobina do medidor também caiu pela metade. Perceba que para todos os cálculos foi utilizada apenas a lei de ohms, logo procurem entender a relação entre as três grandezas comprovadas por essa lei e você não terá duvidas em analisar qualquer circuito. 13