PONTE DE WHEATSTONE

 

Ponte de Wheatstone

 

É um circuito constituído por quatro resistores e um aparelho de medida elétrica, Este circuito, num caso muito particular, permite determinar o valor de uma resistência desconhecida.

Se R₁ é um reostato, variando sua resistência, podemos estabelecer o equilíbrio da ponte, isto é, anular a intensidade de corrente elétrica pelo galvanômetro.

 

Estabelecido o equilíbrio da ponte, pode-se concluir que V_B = V_D. Assim, tem-se:

U_AB = U_AD

r₁ . i₁ = r₃ . i₂ (I)

 

U_BC = U_DC

r₂ . i₁ = r₄ . i₂ (II)

 

Dividindo membro a membro, tem-se:

  ®   r₁ . r₄ = r₂ . r₃

 

RECEPTOR ELÉTRICO

RECEPTOR ELÉTRICO

 

É um dispositivo do circuito que transforma energia elétrica em outra forma de energia que não seja apenas calor. O motor elétrico é um exemplo de receptor, pois, transforma a energia elétrica em energia mecânica e energia térmica.

 

Força Contra-eletromotriz (f.c.e.m.)

 

Suponha um motor elétrico recebendo de um gerador uma certa quantidade de energia e transformando-a em mecânica (energia útil) e térmica (energia perdida).

A razão entre a energia útil (mecânica) e a quantidade de carga que a atravessa é denominada f.c.e.m E’, medida em volt (V).

Equação do Receptor

 

No receptor, o sentido da corrente é do maior para o menor potencial.

Nos terminais do receptor, a d.d.p. é mantida por um aparelho externo.

Pode-se escrever:

 

U = E’ + r’.i

 

Gráfico U x i

 

Pela equação do receptor, observa-se que o gráfico U x i é uma reta crescente:

 

O coeficiente angular da reta fornece o valor da resistência interna: r’ = tg a.

 

Potências no Receptor

Assim, como no gerador, temos três potências envolvidas no receptor:

 

Potência total: P_T = i . U

Potência útil: P_U = i . E’

Potência dissipada ou perdida: P_D = r . i²

 

Pelo princípio da conservação da energia, pode-se escrever:

P_T = P_U + P_D

 

Rendimento elétrico do receptor (h)

 

Chama-se rendimento de um receptor a razão entre a potência útil e a potência total:

Como P_U = i . E’  e P_T = i . U tem-se:

 

 

Motor Elétrico Bloqueado

 

No motor elétrico, normalmente, a energia útil cor- responde à realização de trabalho mecânico de rotação do seu eixo. Se o eixo é bloqueado, P_U = 0, e portanto, a f.c.e.m. vale zero, resulta em rendimento nulo. Neste caso, toda a energia elétrica converte-se em térmica, podendo queimar o motor (que funcionaria como simples resistor).

 

- Circuito gerador-receptor-resistor

Considerando um circuito constituído por um gerador, um receptor e um resistor, pode-se determinar a corrente elétrica no circuito por:

RESISTORES

 RESISTORES

 

Resistor é todo condutor que, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, transforma energia elétrica em térmica (efeito Joule). Os resistores estão presentes em aparelhos como: chuveiros elétricos, torneiras elétricas, ferros elétricos, lâmpadas elétricas incandescentes etc.

Quando ocorre a passagem da corrente elétrica em um resistor, observa-se choques dos elétrons livres contra os átomos do condutor. Nestes choques, os elétrons transferem parte de sua energia aos átomos, ocasionando um aumento de temperatura.

 

A esta "oposição" que os elétrons encontram, denomina-se resistência elétrica, que é representada pela letra R, e a sua unidade no SI será o ohm, cujo símbolo é a letra grega "ômega": W. O nome se deve a uma homenagem ao cientista alemão George Simon Ohm (1787-1854).

 

1ª. Lei de Ohm

 

Considere um resistor, mantido a uma temperatura constante, percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i, quando entre seus terminais for aplicada a ddp U.

Alterando-se a ddp sucessivamente para U1, U2, ..., o resistor passa a ser percorrido por corrente de intensidade i1, i2, ...

Verifica-se, experimentalmente, que mantida a temperatura constante, a razão entre a ddp aplicada e a respectiva intensidade de corrente é constante e denominada resistência do resistor:

Da relação acima, podemos concluir que a intensidade de corrente elétrica é diretamente proporcional à ddp e que a constante R representa a resistência elétrica do condutor. Logo:

 

U = R . i

 

Assim, pode-se enunciar a lei de Ohm:

"Em um resistor mantido à temperatura constante, a ddp

aplicada aos seus terminais é diretamente proporcional

à intensidade de corrente que o atravessa".

 

Os condutores que obedecem a Lei de Ohm são chamados de ôhmicos ou lineares. 

Observe graficamente a relação entre U x i:

 

Para resistores não-ôhmicos, o gráfico U x i  não é representado por uma reta:

 

Observa-se, que nesse caso, a resistência não é constante, sendo chamada de resistência aparente, mas isso não impede que ela seja calculada no ponto desejado.

 

Para facilitar as relações observadas na lei de Ohm, pode-se usar o triângulo de Ohm, onde:

i = corrente elétrica

R = resistência

U = tensão

2.ª Lei de Ohm

 

Além de verificar a relação entre tensão e a intensidade da corrente em um condutor, Ohm verificou que a resistência elétrica de um condutor depende do tipo de material usado e das suas dimensões.

Considere um fio condutor de comprimento L, área de secção transversal A.

Experimentalmente, verifica-se que a resistência elétrica de um condutor depende:

- do comprimento (L)

- da área de secção transversal (A)

- da natureza do condutor (r)

 

 

Quanto maior o comprimento do condutor, maior a resistência.

Quanto maior a área de secção transversal, menor a resistência.

Condutores de mesmo comprimento e mesma área de secção podem apresentar resistências elétricas diferentes, se forem de materiais diferentes. Caracteriza-se a influência do material pela grandeza resistividade elétrica do material. Essas relações de dependência podem ser demonstradas pela expressão:

 

A constante de proporcionalidade r (letra grega rô) denomina-se resistividade do material.

A resistividade depende de:

·         Material

·         Temperatura

 

Unidade da resistividade no SI ® W . m (ohm . metro)