ensaio 5 - estudo experimental da ponte de wheatstone
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Estudo experimental da Ponte de Wheatstone.TRANSCRIPT
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENERGIA CEL049 MEDIDAS ELTRICAS
2 SEM / 2012
CEL049 MEDIDAS ELTRICAS
ENSAIO 5
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA DEPARTAMENTO DE CIRCUITOS
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MEDIDAS ELTRICAS
ENSAIO N 5 - Estudo experimental da Ponte de Wheatstone.
1. OBJETIVOS Medida de resistncia empregando o mtodo de nulo.
2. INTRODUO Neste ensaio sero analisados os erros associados Ponte de Wheatstone que esto associados
aos resistores da construo da prpria ponte e ao resistor de comparao (dcada resistiva). Com ponte do laboratrio pode-se utilizar duas configuraes para medio da resistncia: Ligao 1: Ponte de Wheatstone sem extenso Neste caso utiliza-se os terminais L e H da ponte na ligao. Ainda tem-se um reostato ligado
como num divisor de tenso no qual pode-se escolher menor ou maior tenso aplicada a ponte, alm do resistor de comparao (dcada resistiva), do resistor a ser medido ! e do galvanmetro (microamperimetro). Esta configurao chamada de ponte sem extenso e pode ser vista como mostra a Figura 1:
Figura 1 Ligao sem extenso da Ponte De Wheatstone.
Para os erros associados pode-se desenvolver para o equilbrio:
! .! = .! ! e ! tm mesmas origens, logo:
! = .!! e ! = .
!! Considerando:
+ = 100 [] Logo tem-se:
! = .
100 (1)
Onde, e so o numero de divises do potencimetro da ponte: Para o erro associado tem-se:
% = ! % ! + (! % + !(%))! (2)
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Ligao 2: Ponte de Wheatstone com extenso Neste caso utiliza-se os terminais H e L. Eles incluem dois resistores idnticos um de cada lado
das divises A e B. Esta disposio chamada de ponte com extenso e pode ser vista na Figura 2:
Figura 2 - Ligao com extenso da Ponte De Wheatstone.
Procedendo da mesma forma anterior tem-se para o equilbrio:
! . (! + !) = . (! + !) Considerando-os de mesmas origens, logo:
!,! ,! ,! = !,! ,! ,!(, ) Assumindo:
! + ! = 50 [] e ! = ! = 225 [] Chega-se a:
! = .450 + 550
(3)
E ter limites para escolha de em:
82%.! < < 122%.! (4)
Ainda pode-se definir o erro como:
(%) = ! % ! + [! % + !(%) + ! % + !(%)]! (5)
. Na Ponte de Wheatstone, alm dos erros de construo dos resistores da ponte e que podem ser
inseridos na equao de equilbrio, outros erros se apresentam na execuo prtica desta montagem. Podemos ainda analisar: - Erro causado pelo auto-aquecimento da Ponte; - Erro causado pela resistncia de contato; - Erro causado pelo potencial de contato nas conexes da Ponte e que produz uma indicao
falsa no detector de nulo. Este erro pode ser eliminado adotando-se o processo de falso zero, ou tomando a mdia dos resultados obtidos com polaridades invertidas na alimentao da Ponte.
- Erro de determinao ou regulagem, que corresponde menor variao nos resistores de equilbrio, que pode ser detectada no galvanmetro. Se o galvanmetro tiver uma sensibilidade maior do que a necessria, torna-se impossvel equilibrar o nulo. Entretanto, em tal caso pode ser interpolado o valor pelas duas indicaes do galvanmetro esquerda e direita do ponto de equilbrio. Nestes casos o erro de regulagem nulo.
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3. MATERIAL UTLIZADO Patrimnio:
1 potencimetro LN 7645, classe 0,08% (Ponte de Wheatstone propriamente dita cursor AB); __________________
1 dcada de resistncias classe 1% + - 0,3 []; __________________ 1 galvanmetro LN - 0,1 [A] /div; __________________ 1 resistor de carbono de 1k[], classe 10% (prata) __________________ 1 reostato de 12,2 k[], classe 3[%] __________________
4. EXECUO
Ligao 1: Ponte de Wheatstone SEM extenso 4.1 Monte o circuito da Figura 3 a seguir:
Figura 3 Ligao da Ponte De Wheatstone SEM extenso.
4.2 Efetuar medida do resistor de 1k[] para cada regulagem da dcada (0,9k[], 1k[] e 1,1k[]) e completar a Tabela 1 a seguir:
TABELA PARA PONTE SEM EXTENSO
[] Dcada R[]
N de DIVISES (valor de A)
1000 900 1000 1100
Tabela 1 Dados da ligao da Ponte De Wheatstone SEM extenso.
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Ligao 1: Ponte de Wheatstone COM extenso
4.3 Monte o circuito da Figura 4 a seguir:
Figura 4 Ligao da Ponte De Wheatstone COM extenso.
4.4 Efetuar medida do resistor de 1k[] para cada regulagem da dcada (0,9k[], 1k[] e
1,1k[]) e completar a Tabela 2 a seguir:
TABELA PARA PONTE COM EXTENSO
[] Dcada R[]
N de DIVISES (valor de A)
1000 900 1000 1100
Tabela 2 Dados da ligao da Ponte De Wheatstone COM extenso.
5. DISCUSSO
Ligao 1: Ponte de Wheatstone SEM extenso
5.1 Para a Tabela 3 calcule:
O valor de para cada ajuste da dcada (Equao 1); A mdia dos valores de ; A preciso das medidas (Equaes 6 e 7); A exatido dos resultados (Equao 2);
TABELA PARA PONTE SEM EXTENSO
[] Dcada []
N div. da ponte
Valor calculado []
Mdia []
Preciso [%]
Exatido [%]
1000 900
1000 1100
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Tabela 3 Dados da ligao da Ponte De Wheatstone SEM extenso.
Ligao 2: Ponte de Wheatstone COM extenso
5.2 Para a Tabela 4 calcule:
O valor de para cada ajuste da dcada (Equao 3); A mdia dos valores de ; A preciso das medidas (Equaes 6 e 7); A exatido dos resultados (Equao 5);
TABELA PARA PONTE COM EXTENSO
[] Dcada []
N div. da ponte
Valor calculado []
Mdia []
Preciso [%]
Exatido [%]
1000 900
1000 1100 Tabela 4 Dados da ligao da Ponte De Wheatstone SEM extenso.
5.3 Compare, do ponto de vista prtico, as duas pontes usando grficos que mostrem a faixa de
variao para a medida de resistncia de cada ligao.
6. EQUAES IMPORTANTES Algumas equaes teis para o desenvolvimento:
! =1
1. ! !
!
!!! (6)
(%) =[]![]
100 (7)
7. BIBLIOGRAFIA [1] Medeiros, Solon Medio de Energia Eltrica - 3 edio, Rio de Janeiro, Guanabara Dois,
1983;