Os Instrumentos de Medida

INSTRUMENTOS DE MEDIDA

Há dois tipos de instrumentos de medida de grandezas elétricas: de grandezas constantes no tempo, como é o caso do voltímetro, amperímetro, wattímetro, ohmímetro e multímetro; e de medição de grandezas variáveis no tempo, isto é, de sinais elétricos, como é o caso do osciloscópio. (SITE 1)

No caso das medições das grandezas constantes no tempo, temos o galvanômetro, que é um aparelho para medir a corrente elétrica através do efeito magnético proporcionado por ela, e é utilizado nos aparelhos analógicos de medição de corrente e tensão. (SITE 2)

No galvanômetro, a corrente IG é encontrada através da deflexão de uma agulha sobre uma escala. O valor máximo dessa corrente é chamado de corrente de fundo de escala, IFE, ou seja, é a deflexão máxima da agulha sobre a escala. A figura 1 a seguir mostra como é medida a corrente em um galvanômetro.

Figura 1: Medida de corrente com galvanômetro, onde I = IG. (SITE 1)

A sensibilidade do galvanômetro está relacionada com o valor da corrente de fundo de escala, ela corresponde à capacidade do aparelho em distinguir pequenas correntes, sendo que em geral, quanto maior a corrente de fundo de escala, menor a sensibilidade. (SITE 2)

O galvanômetro não consegue medir correntes maiores do que IFE, pois podem danificá-lo, portanto, não há como medi-las diretamente, assim como correntes muito menores do que IFE não podem ser medidas por um aparelho de sensibilidade finita. (SITE 2)

O galvanômetro também pode ser usado para medir tensão se a sua resistência RG for conhecida, pois a tensão UG aplicada gera uma corrente IG fácil de medir através da escala, assim, a tensão pode ser calculada multiplicando-se a corrente medida pela resistência do galvanômetro, onde UG = RGIG. A tensão máxima que pode ser medida, correspondente à posição da agulha no fundo da escala, é UFE = RGIFE. (SITE 2)

Figura 2: Medida de tensão com galvanômetro. (SITE 2)

Como existem limitações para as medidas que podem ser feitas no galvanômetro, utilizam-se resistores com resistências conhecidas associadas a ele. (SITE 2)

1 - Voltímetro

O voltímetro é um instrumento de medida da amplitude da tensão elétrica. É dotado de dois terminais externos através das quais se pode medir a tensão de uma fonte de tensão constante entre dois pontos de um circuito elétrico, ou ainda, entre qualquer ponto e a referência. A Figura 3 mostra duas representações do voltímetro. (SITE 1)

Figura 3: Representações do Voltímetro. (SITE 3)

A tensão pode ser medida também por meio de um galvanômetro.

A ligação de um voltímetro ao circuito é do tipo paralelo, ou seja, na medição o instrumento constitui um caminho paralelo ao elemento ou circuito a diagnosticar. Um voltímetro ideal realiza a medição da tensão sem absorver qualquer corrente elétrica, apresentando, portanto, uma resistência elétrica de entrada infinita, característica que garante a não interferência do aparelho no funcionamento do circuito. (SITE 1)

No passado, todos os voltímetros eram de tipo analógico. Nos aparelhos deste tipo, a amplitude da tensão é indicada através da posição de um ponteiro sobre uma escala graduada, cuja seleção condiz com a amplitude prevista para a tensão. Os instrumentos de medida analógicos de tensão utilizam um galvanômetro como sensor. Para poder medir tensões maiores do que a tensão do fundo de escala do galvanômetro é necessário usar um divisor de tensão, que é nada mais que um resistor R’’ colocado em série. Se entre os terminais for aplicada uma tensão V, a corrente através do galvanômetro será dada por:

V = (R’’ + RG) IG (SITE 4)

Por meio dessa equação, vemos que a corrente que flui através do galvanômetro é proporcional à tensão aplicada nos terminais do voltímetro. Assim, se é conhecido o valor de R’’ e RG torna-se possível determinar a correspondência entre IG e V (fator de escala), ou seja, tem-se um instrumento cuja deflexão do galvanômetro reflete uma medida de tensão. (site 4).

Atualmente, pode-se encontrar uma grande variedade de voltímetros analógicos e digitais.

2 – Amperímetro

O amperímetro é um instrumento de medida da amplitude da corrente elétrica, e ao contrário do processo de medição da tensão, a medição de uma corrente elétrica obriga o instrumento a percorrer a grandeza a diagnosticar. A Figura 4, a seguir, mostra duas representações do Amperímetro. (SITE 1)

Figura 4: Representações do Amperímetro. (SITE 3)

O amperímetro utiliza um galvanômetro como sensor. Para permitir a medição de correntes maiores do que a corrente de fundo de escala é necessário a utilização de um divisor de correntes, ou seja, uma resistência R’ em paralelo. O amperímetro deve estar ligado em série a um circuito, e quando a corrente passa por ele aparece uma diferença de potencial que pode afetar o funcionamento do circuito. Para não ocorrer esta interferência é preciso que a sua resistência seja muito baixa. Essa resistência é inversamente proporcional à corrente de fundo de escala. (site 4)

3 – Wattímetro

O wattímetro é um instrumento que permite medir a potência elétrica fornecida ou dissipada por um elemento, medindo assim a potência ativa. O wattímetro mede o produto das grandezas corrente elétrica e tensão no elemento, sendo assim, sua ligação ao circuito deve ser feita simultaneamente em paralelo e em série. Assim, dois terminais são interpostos no caminho da corrente e os outros dois são ligados em paralelo com o elemento, efetuando a medição da tensão. Tal como o voltímetro e o amperímetro, o wattímetro ideal mede a tensão sem desvio de qualquer fluxo de corrente, e mede a corrente sem introduzir qualquer queda de tensão aos seus terminais. Ele é utilizado para medir e revisar equipamentos elétricos e circuitos de energia. (SITE 1)

Existem dois tipos de wattímetro, o analógico e o digital. O wattímetro analógico é um instrumento eletrodinâmico, possui este nome devido interação de dois campos magnéticos. Ele contém duas bobinas, uma para a medida de tensão (também chamada bobina de potencial),