A Ponte de Wheastone nas provas de concurso
A Ponte de Wheastone nas provas de concurso
A ponte de Wheastone é um tema quase sempre presente nos concursos para técnicos nas áreas de eletricidade e eletrônica e por isso, pensei que seria válido incluí-lo no meu projeto de analisar aqui no site questões pertinentes como anunciado no final de 2014.
Iniciarei como abordagem conceitual, como de praxe, e depois apresentarei duas questões de concurso e suas devidas soluções.
O nome Ponte de Wheastone se deve ao inglês Sir Charles Wheastone que, por volta de 1843, se tornou famoso ao montar e utilizar o invento de outro inglês, dez anos antes, Samuel Hunter Christie.
O circuito de Samuel Hunter, que ficou definitivamente conhecido como Ponte de Wheastone, é uma construção feita com quatro resistores, uma fonte de alimentação e um galvanômetro ou voltímetro como mostrado na figura abaixo.
Circuito da Ponte de Wheastone
O objetivo de seu criador era poder descobrir o valor de um resistor desconhecido (Rx) a partir de três outros conhecidos.
O potenciômetro R2 está associado a um dial calibrado de forma que ao ajustá-lo faremos a ponte entrar em equilíbrio e a tensão no voltímetro será zero, pois não haverá nenhuma corrente circulando no braço onde ele está instalado (D-B).
Atualmente é muito utilizado em várias aplicações inclusive em equipamentos de instrumentação e biomédicos daí a inclusão quase que obrigatória em provas de concursos.
Como funciona a ponte de Wheastone
Vamos ver como este circuito funciona. Temos dois braços de circuito um composto por R1/R2 e outro por R3/Rx. Cada um deste braços forma um divisor de tensão entre a fonte aplicada entre A e C.
Chamemos a corrente que flui no braço da esquerda de I1 e que fui no braço da direita de I2.
Se ajustarmos R2 até obter a tensão em D igual a tensão em B termos a zero volt entre D e B. Se usarmos a Lei de Ohm temos as seguintes quedas de tensão em cada resistor: I1 x R1, I1 x R2, I2 x R3 e I2 x Rx.
A partir daí podemos montar a seguinte relação:
Podemos cancelar I1 e I2 em cada lado e aí sobrará
Considerando que três resistores são conhecidos é só fazer as contas e achar o valor de Rx.
Caiu na prova
Veja a questão 33 para técnico de laboratório do IFPI.
Questão 33 – IFPI
A princípio pode não parecer, mas olhando-se cuidadosamente percebemos que se trata de uma Ponte Wheastone, basta dar um giro no desenho.
Redesenhando o circuito da questão 33
Precisamos fazer uma “adaptação” para colocar os valores na expressão que calculará Rx e ficará assim
Ou 10 x 8 = 5 x Rx que nos dá Rx = 80/5 = 16 ohms, portanto opção C.
Eis outra questão sobre os mesmo tema que caiu na prova UFSJ em 2009, mas com um detalhe a mais como veremos.
Questão 33 da UFSJ
Primeiro temos que encontrar R4 que funciona como um sensor de temperatura e que aparece com a interrogação ao seu lado o que será feito através da seguinte conta:
ou R4 = (20 x 30K) /10k = 60 ohms
Uma vez encontrado o valor de R4 é só ir ao gráfico que relaciona os valores de R4 com temperaturas e veremos que a temperatura correspondente é 70ºC, logo a opção A.
Vimos então que com um mínimo de conhecimento teórico pudemos resolver rapidamente estas duas questões.
Quarta feira que vem tem mais.
Até lá.
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