Ligação do amperímetro e do voltímetro

Currículos: KS3, cycle 4, Sek I

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Objetivo

Aprender a ligar um amperímetro em série e um voltímetro em paralelo com um trecho do circuito.

A montagem

Uma fonte de 6 V, um amperímetro, um resistor de 100 Ω; um voltímetro está ligado em paralelo com o resistor. Os medidores estão no modo DC.

Procedimento

1. Anote as leituras do amperímetro e do voltímetro.
2. Arraste um segundo amperímetro do painel Componentes e conecte-o com cabos em paralelo com o resistor.
3. Exclua o amperímetro extra e ligue a fonte com a tecla de energia.
4. Coloque o voltímetro em série no circuito: retire o cabo entre o amperímetro e o resistor e mude os cabos do voltímetro de lugar — o cabo do “+” para a saída do amperímetro, o cabo do “−” para o borne esquerdo do resistor. Anote as leituras dos dois medidores.

Resultado esperado

O amperímetro indica cerca de 59,6 mA, o voltímetro cerca de 5,96 V. Um amperímetro ligado em paralelo quase não tem resistência e põe o resistor em curto: no circuito restam só a resistência interna da fonte e os dois amperímetros. A corrente passa de 7 A, a proteção contra sobrecarga desliga a fonte e o indicador de energia pisca em vermelho. Depois de excluir o amperímetro extra e ligar a fonte, as leituras voltam a ser as de antes.

Um voltímetro ligado em série indica quase toda a tensão da fonte, cerca de 6,00 V, e o amperímetro praticamente zero (menos de um microampère): a resistência do voltímetro, de 10 MΩ, é cem mil vezes maior que a do resistor, e ele quase não deixa a corrente passar. Enquanto isso, quase não há tensão no resistor: o medidor ligado em série “fica” com toda ela.

Questões

1. Por que um amperímetro deve ter resistência baixa e um voltímetro, resistência alta?
2. Por que um voltímetro ligado em série indica quase a tensão da fonte, enquanto a corrente no circuito desaparece?

Respostas

1. O amperímetro é ligado em série, então a sua resistência se soma à do circuito e precisa ser pequena para que o medidor não reduza a corrente que mede: aqui, 0,1 Ω contra 100 Ω. O voltímetro é ligado em paralelo e desvia por si parte da corrente, contornando o trecho que mede; com 10 MΩ contra 100 Ω, essa parte é cerca de um cem-milésimo da corrente no resistor.
2. Em série, os 10 MΩ do voltímetro se somam ao resistor de 100 Ω, então a corrente é só \(I = U / R\) ≈ 6 V / 10 MΩ = 0,6 µA. Com essa corrente, a tensão no resistor é só de cerca de 60 µV, no amperímetro e na fonte menos ainda, e quase todos os 6 V ficam no voltímetro.