Ponte De Weatstone

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA P: 2013.2

PONTE DE WHEATSTONE

Grupo:

Marcelo Silva

Mateus Scher

Nelson Medeiros

11 de novembro – 2013

Sumário

1. Introdução _____________________________________________________03

2. Fundamentação Teórica _________________________________________ 03

3. Objetivos ______________________________________________________05

4. Materiais Utilizados _____________________________________________05

5. Procedimento Experimental ______________________________________06

6. Resultados e Cálculos ____________________________________________09

--- Dedução das Equações de “Ponte de Wheatstone”

7. Conclusão ______________________________________________________11

8. Bibliografia _____________________________________________________12

Introdução

O experimento foi realizado no dia 02/12/13, durante a aula de Física Experimental II, ministrada pelo Professor Umbelino F. Neto, no laboratório de Física, da Universidade do Federal da Paraíba. No experimento ‘Ponte de Wheatstone’, utilizaram-se materiais como, reostato de deslocamento longitudinal e fonte de tensão e corrente para montar e utilizar um circuito baseado na técnica de ponte de wheatstone afim de se obter medidas de resistência elétrica.

2. Fundamentação Teórica

A ponte de Wheatstone é um esquema de montagem de elementos elétricos que permite a medição do valor de uma resistência elétrica desconhecida. Porém, o arranjo de resistores não pode ser transformado em um resistor equivalente. A resolução é feita através das leis de Kirchhoff.

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.

Esse circuito é composto por uma fonte, um multímetro e uma rede com quatro resistores, sendo duas resistências fixas, uma é ajustável e a quarta é a incógnita que se pretende determinar

Figura 1 : Circuitos da ponte de Wheatstone

A ponte de Wheatstone é 'equilibrada' mediante o ajuste dos valores de resistência em R3 e R4 de modo que não flua corrente através do multímetro. Quando essa situação é conseguida, os potenciais elétricos em A e B tornam-se iguais (VA = VB) ou seja, UAB = 0 volts. Assim, as diferenças de potenciais entre os terminais de R1 e R3 são iguais e, do mesmo modo, serão iguais entre si as diferenças de potenciais entre os terminais de R2 (no caso, Rx, a resistência incógnita) e R4. A intensidade de corrente através de Rx é igual à aquela através de R1 (i2 = i1), assim como aquela através de R4 é igual à através de R3 (i4 = i3).Assim, como já vimos que as d.d.p. sobre R1 e R3 são iguais, escrevemos: i1.R1 = i3.R3. Do mesmo modo, como as d.d.p. entre Rx e R4 são iguais, escrevemos: i1.Rx=i3.R4. Dividindo-se essas duas expressões, membro a membro, tem-se:

Expressão que nos permite calcular Rx conhecendo-se os valores de R1, R3 e R4.

Uma outra técnica utilizada e semelhante da ponte de wheatstone é a “Ponte de fio”, usada para medir pequenas resistências. A diferença está no fato de haver um cursor que corre sobre um fio de certa resistência calibrado diretamente em termos de resistência. A posição do cursor no fio graduado permite determinar a resistência Rx desconhecida, a qual também depende da referência dada por R2. Na figura abaixo temos o diagrama desta ponte e também a fórmula que permite determinar o valor de Rx no equilíbrio. O galvanômetro sensível deve ter características que permitam a operação com a tensão externa aplicada. Nesse experimento utilizamos de um reostato como resitência variante e um multímetro digital que permitiu a obtenção dos valores do potencial aplicado.

Figura 2 : Sistema de ponte de fio

3. Objetivos

A prática teve, dentre outros objetivos, verificar o funcionamento de um circuito em ponte de wheatstone para se obter a medida de uma resistência desconhecida a partir de valores conhecidos. Na prática foi utilizada uma variante da ponte de wheatstone chamada ponte de fio. Além do mais realizar a dedução das fórmulas equacionais e concluir qual delas obteve um valor mais preciso em relação aos valores teóricos fixos nos resistores.

4. Materiais

Fonte de Tensão e corrente

Multímetro Digital

Reostato Longitudinal

Régua métrica

Circuito com resistores elétricos

Fios de Cobre

5. Procedimento experimental

A primeira parte foi basicamente a montagem do sistema elétrico. Foram utilizados sete fios nas conexões entre os componentes do sistema elétrico. Dois sistemas foram montados, diferenciando-se apenas pela variação de resistência empregada na confecção dos mesmos.

Para a montagem do primeiro sistema, fizemos a conexão da fonte de corrente e tensão ao reostato através de um fio vermelho e um azul. Um fio vermelho foi empregado para conectar um lado do reostato ao resistor de 4,7 KΩ e um fio azul conectou o outro lado do mesmo ao resistor de 1 KΩ. Outro fio vermelho conectou o reostato