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7/28/2019 4 Ponte de Wheatstone
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F-329 [04]
Ponte de Wheatstone
Conceitos
Ponte de Wheatstone.
Detetor de zero.
Medio de resistncias.
Introduo
A ponte de Wheatstone um circuito usado como medidor por comparao. Neste
caso, ser utilizado para a medio de resistncias. No seu ajuste, a ponte usa o conceito
de deteco de zero que um critrio menos sensvel a problemas de calibrao ou de
preciso de padres de referncia. Na Figura 1, por exemplo, se os valores das
resistncias Rx, Rd, R1, R2 estiverem tais que os potenciais em c e em d estejam iguais,nenhuma corrente circular pelo galvanmetro.
Se uma das resistncias for desconhecida, o valor das outras, quando a ponte
estiver em equilbrio, permitir a determinao da incgnita. Para permitir a procura do
equilbrio da ponte utiliza-se uma resistncia ajustvel calibrada para uma das trsresistncias conhecidas.
A associao do conceito de comparao de sinais e do detetor de zero aplicadaem inmeros instrumentos e sensores.
Figura 1. Montagem experimental de uma ponte de Wheatstone.
Uma caracterstica interessante da ponte de Wheatstone que sua sensibilidade mxima no caso em que as 4 resistncias so iguais. Em outras palavras, quando as 4
resistncias possuem valores iguais (ou bem prximos), se o valor de uma delas for
variado um pouquinho, ocorre uma grande variao da corrente no galvanmetro.
Observao: O circuito proposto para a montagem experimental (Figura 1) inclui duasresistncias cujas funes so essencialmente proteger o galvanmetro e a resistncia
de dcada. Verifique que Rp e Rsh no tm outra funo, preste tambm ateno ao fato
que os primeiros momentos da procura do equilbrio so os mais perigosos para o
instrumento, j que h possibilidade deste se encontrar longe do zero procurado.
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Assim, sempre que for fechar a chave do circuito, coloque o potencimetro da fonte nomnimo, aumentando aos poucos.
Material necessrio (veja a Figura 1)Placa de montagem, fonte de alimentao, resistncia de dcada, 2 jogos de resistncias
de 10 k, 1 k, 220 , 10 . Resistores de 1 k e 47 para proteo, resistncias
desconhecidas (de 1 k e 220 ) a serem medidas.
Procedimento
Parte I Sensibilidade da ponte de Wheatstone 1. Estude o circuito proposto, equacione a situao de equilbrio e veja como o valor da
resistncia desconhecida poder ser encontrado. Identifique claramente no esquema e
nas equaes as resistncias conhecidas fixas, a de dcada (Rd) e a desconhecida (Rx).
2. Planeje o experimento, a montagem, o registro dos dados e o tratamento destes,
procurando a melhor determinao possvel para a resistncia desconhecida. Discutaas possveis fontes de erro e o tratamento previsto; prepare-se para aplicar o planejado
na prtica. Considere que as resistncias de dcada apresentam desvios de 1%.
3. Monte o circuito da Figura 1. Utilize valores nominais de Rp = 1 k, Rsh = 47 , Rx =
1 k. Mea Rx com o ohmmetro (e calcule o desvio como explicado na Seo 5.3.5
da introduo da Apostila).
4. Ajuste a tenso E da fonte para que ao variar a resistncia de dcada Rd, a corrente IG
no galvanmetro permanea dentro dos limites do instrumento. Em seguida, retire a
resistncia de proteo Rsh para fazer as medidas. Muito cuidado para noultrapassar esses limites e danificar o galvanmetro, que um instrumento
extremamente sensvel.
5. Utilizando R1 = R2 = 10 , varie a resistncia de dcada Rd e faa medidas dacorrente no galvanmetro IG (~15 pontos). Monte uma tabela de Rd e IG.
6. Repita o tem 6 para R1 = R2 = 1 k.
7. Repita o tem 6 para R1 = R2 = 10 k.
Dica: Para os tens 6-8, colete pontos para Rd variando entre 10 e 10 k.
8. Observe que a sensibilidade da ponte, i.e. a qualidade da definio do equilbrio,
depende dos valores dos resistores conhecidos (R1, R2, Rx). Ou seja, verifique paraquais valores de R1 e R2 (comparados ao valor de Rx), h maior variao da corrente
IG, quando a ponte se afasta do equilbrio (ie, quando Rd se afasta do valor de Rx porque estas duas afirmaes so equivalentes?).
9. Num mesmo grfico, esboce as 3 curvas de IG versus Rd correspondentes s medidas
dos itens 6-8.10. Discuta os grficos em termos de sensibilidade da ponte nas medidas.
Parte II Medida de uma resistncia desconhecida
11. Monte de novo o circuito utilizando valor nominal de Rx de 220 . Mea Rx com o
ohmmetro.
12. Segundo os itens 8 e 10, quais valores de R1 e R2 voc deve utilizar neste circuito
para obter maior sensibilidade da ponte para medir R2? Utilizando estes valoresnominais para R1 e R2, equilibre a ponte variando a resistncia de dcadas. Anote o
valor correspondente de Rd. Mea R1 e R2 com o ohmmetro.
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13. Utilize agora os valores de R1 e R2 medidos com o ohmmetro, mais o valor de Rdencontrado no equilbrio, para estimar o valor de Rx (com o respectivo desvio) via
ponte de Wheatstone. Compare este valor com o valor de Rx medido com o
ohmmetro.
BibliografiaHalliday D.; Resnick R.; Merrill J.;Fundamentos de Fsica, vol. 3 Eletromagnetismo,
1995, LTC Editora, RJ. Cap. 29, 29-6, problema 63P.Brophy J. J. Eletrnica Bsica, 3a Ed., Guanabara Dois, 1978. Pp 16-19.
Biblioteca IFGW # 621.381.B873e.
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