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Experiência 15: Ponte de Wheatstone
Objetivos
- Verificar experimentalmente a operação de uma ponte de Wheatstone para medida de resistência elétrica.
Material Usado
1 Multímetro digital
1 Matriz de pontos
1 Bateria de 9 V com terminais
Cabinhos para conexão
1 Potenciômetro de 1 k
Resistores: 100/470/820/10 k
1 Matriz de pontos
1 Bateria de 9 V com terminais
Cabinhos para conexão
1 Potenciômetro de 1 k
Resistores: 100/470/820/10 k
Introdução Teórica
A ponte de Wheatstone é basicamente usada para medir resistência, mas pode ser usada na medida de qualquer grandeza física contanto que exista o transdutor adequado. O circuito básico está indicado na Figura 1. Desconsiderando por um momento o instrumento, este circuito pode ser entendido como sendo dois divisores de tensão, ABD e ACD, ligados em paralelo e a uma fonte de tensão E. As tensões nos pontos B e C podem ser escritas como sendo:
Figura 1 - Ponte de Wheatstone
É possível obter uma condição para que estas duas tensões sejam iguais, desta forma ao inserirmos o instrumento entre os pontos C e B nenhuma corrente passará através dele. Esta condição ocorrerá quando:
UC=UB ou
Nestas condições a ponte está balanceada ou equilibrada. O galvanometro é colocado na ponte apenas para indicar essa condição, equilibrio e portanto IG=0.
Se no lugar de R2 for colocado um potenciômetro, ou uma década resistiva, e se R1=R2, no equilíbrio o valor de RX = RV desta forma é possivel ler o valor de RX diretamente em uma escala, Figura 2.
Figura 2 - ( a ) ponte com potenciometro de ajuste de zero ( b ) escala graduada do potenciometro
Se na Figura 1 R1 = 10. R3 neste caso podem ser usados valores de resistência bem maiores do que no caso em que R1 = R3.
Da mesma forma se R1 = R3 /10 podem medir valores de resistência bem menores do que no caso em que R1 = R3
No caso mais comum o galvanômetro usado é de zero central permitindo corrente nos dois sentidos. Quanto mais sensível for o galvanômetro mais precisão na medida. Devido ao alto custo desse tipo de instrumento na experiência será usado o amperímetro digital na menor escala possível.
Procedimento Experimental
1. Monte o circuito da Figura 3a na MP, varie o potenciômetro até obter a menor corrente possível em qualquer sentido (use a menor escala de corrente possível).
( a ) ( b )
Figura 3 - Ponte de Wheatstone ( a ) circuito ( b ) layout na MP
2. Após obter a menor corrente possível (equilíbrio da ponte), retire o potenciômetro e meça a sua resistência conforme Figura 4. O valor medido é igual a RX. Compare com o valor nominal de Rx.
RX=___________
Figura 4 - Medindo a resistência no potenciômetro após equilíbrio da ponte layout na MP
3. Escreva as suas conclusões.
Bibliografia: Analise de Circuitos em Corrente Contínua - Rômulo Oliveira Albuquerque Editora Erica