Instrumentos Eletrodinâmicos Galvanômetros

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1 Instrumentos Eletrodinâmicos Galvanômetros Um galvanômetro é um dispositivo eletromecânico no qual se produz um torque como resultado da interação entre uma corrente elétrica, que passa pela bobina do instrumento e o campo magnético existente no entorno da bobina. Existem muitos tipos diferentes de galvanômetros. Vamos estudar o galvanômetro de d'arsonval que pertence ao tipo de bobina móvel e imã permanente (IPBM). T = n AI B 1) Uma bobina móvel. 2) Um campo magnético estacionário. 3) Um dispositivo que produz um torque recupera-dor sobre a bobina. Galvanômetro d'arsonval 4) Meio para relacionar a deflexão angular da bobina com a grandeza a ser medida. 1

2 Detalhes construtivos do instrumento d Arsonval Detalhes construtivos do instrumento d Arsonval Comportamento dinâmico 2

3 As propriedades mais destacadas deste instrumento são as seguintes: 1. Baixíssimo consumo de energia. 2.Requer pequena corrente para deflexão a plena escala (Ifsd). 3.A operação do instrumento está relativamente livre dos efeitos dos campos magnéticos parasitas. 4. Escala uniforme. 5.Ampla margem de sensibilidade. 6.Característica dinâmica que permite uma rápida velocidade de resposta as variações da corrente, e capacidade de ser criticamente amortecido. 7. Baixo custo. Principio físico galvanômetro Existem duas origens diferentes das forças elétricas que atuam sobre uma carga elétrica. São chamadas: força eletrostática e força magnética. Os dois campos vetoriais são: a intensidade de campo elétrico E [volts/metro], e a densidade de fluxo magnético, B [weber]. A força instantânea sobre uma carga pontual de q Coulomb, que se move com uma velocidade de v [m/seg.], está relacionada com os dois campos pela lei: f = q (E + v x B) newton No caso particular de que as cargas elétricas se movam dentro de um condutor, como na bobina do galvanômetro, a lei de força pode formular-se em função da corrente de condução em vez da carga. A amplitude da força total exercida sobre uma bobina de n voltas é: Compensação de temperatura f = i n B L 3

4 Amperímetro de CC Resistor de derivação Rm = resistência interna do instrumento (bobina) Rs = resistência de derivação ou shunt Im = corrente de deflexão a plena escala do instrumento (Ifsd) Is = corrente de derivação I = corrente a plena escala do amperímetro incluindo a corrente de derivação. Seja um galvanômetro de 1mA com uma resistência interna de 100 Ω, se quer utilizar este instrumento como amperímetro de ma. Determine o valor da resistência de derivação ou shunt necessária. Rs? Amperímetro de faixa múltipla 4

5 Amperímetro de Derivação de Ayrton Projete um amperímetro de derivação de Ayrton para escalas de corrente de 1A, 5A e 10A, conforme indicado na figura. Utilizando um galvanômetro d Arsonval com uma resistência interna de Rm=50Ω, uma corrente de deflexão a plena escala de 1mA. Voltímetro de CC Im = corrente de deflexão a plena escala do galvanômetro/instrumento (Ifsd) Rm = resistência interna do galvanômetro Rs = resistência multiplicadora ou série V = tensão a plena escala do voltímetro (galvanômetro + Rs) 5

6 Voltímetro de faixa múltipla Um galvanômetro/instrumento d Arsonval que apresenta uma resistência interna, Rm = 100Ω e uma corrente de fundo de escala, Ifsd=1mA, será utilizado na construção de um voltímetro CC com escalas de tensão de 0-10 V, 0-50 V, V y V; utilizando o circuito abaxio. Calcule as resistências multiplicadoras. A Sensibilidade ou Razão ohm/volt de um Voltímetro Efeito de inserção de carga A somatória das resistências relativas a escala selecionada em um voltímetro multifaixa sempre é constante, a relação entre esta resistência e a escala de tensão é conhecida como sensibilidade S ou relação ohms/volt de um voltímetro. S é essencialmente o inverso da corrente de deflexão a plena escala do instrumento básico, isto é: 6

7 Se deseja medir a tensão a través de um resistor de 50 kω no circuito da figura abaixo. Se tem dois voltímetros para esta medição: o voltímetro 1 com Sensibilidade de 1000Ω/V e o voltímetro 2 com S = 20000Ω/V. Ambos utilizam a escala de 50V. Calcule: a) A leitura de cada medidor; b) Os erros absoluto e relativo de inserção em cada leitura. Ohmímetro (tipo série) Ohmímetro (tipo série) Ohmímetro tipo derivação R1 = resistor limitador de corrente R2 = resistor de ajuste a zero E = bateria interna Rm = resistência interna do galvanômetro D'Arsonval Rx = resistor desconhecido 7

8 Multímetro (VOM) Instrumentos indicadores de corrente alternada Deduzir FF Tipos de instrumentos de CA 8

9 Eletrodinâmico Mede CA Eletrodinamômetro Mede CA Instrumentos de ferro móvel Instrumentos tipo retificador 9

10 Instrumentos tipo retificador Instrumentos tipo retificador 10