Em uma aula de laboratório, um professor solicitou aos alunos que montassem um circuito elétrico com resistores. Em seguida, pediu que os alunos realizassem as medidas da ddp no resistor R2 e corrente elétrica no resistor R3 utilizando os amperímetros e voltímetros disponíveis no laboratório. Sem ter certeza de como se utilizam esses aparelhos, um aluno os conectou ao circuito da forma mostrada na figura.
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Considerando o circuito elétrico montado pelo aluno:
a. indique os valores lidos pelo aluno ao efetuar sua medição.
b. descreva a forma correta das conexões do voltímetro e amperímetro e explique o porquê estão corretas.
c. indique os valores quando os medidores estiverem na posição correta.
Respostas
Sabe-se que:
- Voltímetros possuem Resistência Infinita
- Amperímetros possuem Resistência Nula
Não é necessário entender como funcionam os equipamentos, apenas saber a sua resistência já fica possível responder o exercício, pois:
1. Como o voltímetro tem resistência infinita e está ligado em série com o R2, já podemos desconsiderar aquele trecho. Uma resistência infinita pode ser representada com circuito aberto naquele trecho.
2. O Amperímetro, como dito previamente, possui resistência NULA. Então ligado em paralelo com R3, ele funcionará como um bypass do resistor R3, pois o amperímetro possui nenhuma resistência e a corrente prefere passar por seu circuito.
3. O Voltímetro e o Amperímetro estão em paralelo, a Corrente medida pelo Amperímetro será calculada pelo circuito de R1 e R4.
Calculando:
a. O Voltímetro não calculará queda de tensão.
O Amperímetro informa, U = R.i ⇒ 12 = (R1 + R4).i ⇒ i = 3 [A]
b. A forma correta de ligar um Amperímetro é em série com o circuito. A forma correta de ligar um voltímetro é em paralelo com os pontos a serem medidos.
c. Foi pedido a ddp no resistor R2 e a Corrente no Resistor R3.
Caso os medidores estivessem na posição correta teríamos o seguinte:
Resistência equivalente do circuito:
Associação em Paralelo (R2//R3) : 3+6/3*6 = 0,5 Ohms.
Associação em Série (R1 , R4, R2//R3): 4,5 Ohms
Corrente do circuito:
U = R.i ⇒ 12 = 4,5 . i ⇒ i = 2,67 [A]
Agora devemos encontrar a corrente que vai para o resistor R3 e R2
Sendo 12 [V] fornecidos pela fonte de tensão, e a corrente do circuito 2,67 [A]. O resistor R1 provoca uma queda de tensão de:
U = 2 . 2,67 ⇒ U = 5,33 [V]
A Tensão que chega no circuito paralelo formado por R2 e R4 = 12 - 5,33 = 6,67 [V]
Assim já sabemos a tensão lida pelo Voltímetro em R2 = 6,67 [V]
A Corrente medida pelo amperímetro em série com o R3 será:
U = R.i ⇒ 6,67 = 6 . i ⇒ i = 1,11 [A]
Resposta:
a. O voltímetro não indicará o valor da queda de tensão.
O amperímetro já que está conectado em paralelo vai levar em consideração os valores de R1 e R4, ficando o calculo, U= (R1+R4).i 12= (2+2).i , i = 12/4 = 3A
b. A forma correta das conexões é que o voltímetro deve estar ligado em paralelo com os terminais do circuito para mostrar a queda de tensão, já o amperímetro deve estar associado em serie com o circuito.
c. Foi pedida a tensão de R2 e a corrente elétrica de R3, se os medidores tivessem na posição correta estaria o seguinte:
A resistência equivalente foi a seguinte:
no circuito paralelo R2 e R3: Req= (3x6)/(3+6) = 18/9 = 2 Ω
no circuito em serie: Req = 2+2+2 = 6Ω
Então a corrente total, i= U/Req = 12/6 = 2A
A d.d.p. em R2 é U= R2.i = 2x2 = 4V
Já que está em paralelo R2 e R3, então a d.d.p é igual, ficando a corrente elétrica em R3 igual i3= U/R3 = 4/6 = 0,67A