Voltímetro: características, operação, para que serve, tipos - Ciência - 2023

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o voltímetro é o instrumento para medições elétricas que determina a tensão, a força eletromotriz ou a tensão entre dois pontos de um circuito. Os mais comuns são voltímetros digitais e analógicos.

A voltagem ou voltagem entre dois pontos é o trabalho por unidade de carga necessária para iniciar a corrente elétrica, que é um fluxo ordenado de partículas eletricamente carregadas.

Normalmente em um condutor feito de cobre ou outro metal, esse fluxo de partículas consiste em elétrons livres movendo-se através do material.

A unidade mais comum para medir a tensão em um voltímetro é o volt, abreviado V, mas dependendo do dispositivo e de seu uso, as escalas podem medir em submúltiplos de volt, como milivolts (mV) ou microvolts (μV )

Voltímetros são frequentemente integrados a um dispositivo chamado multímetro ou testador, que também mede a resistência elétrica e de corrente. Alguns modelos mais sofisticados também medem capacitância, indutância, frequência e temperatura, bem como tensões e correntes alternadas.

São instrumentos muito úteis na verificação de valores de grandezas elétricas.

Características gerais do voltímetro

Um voltímetro tem:

–Dois ingressos para colocar os cabos de teste, um para o terminal positivo e outro para o terminal negativo. Eles são diferenciados por cores: o fio vermelho vai para o terminal positivo (+) e o preto para o terminal negativo (COM). Ao medir no circuito, é necessário garantir a polaridade correta.

–Uma ou mais escalas para medir tensões, dependendo do modelo. Quando houver mais de um, o aparelho possui um botão para selecionar a escala desejada.

–Tela digital, no caso de modelos digitais como o da figura 1 à direita, que mostra a leitura diretamente.

–Agulha indicadora, se o dispositivo for analógico, para marcar a leitura.

–Alta resistência interna, de modo a não desviar uma grande quantidade de corrente para o dispositivo quando ele estiver conectado entre os pontos a serem medidos. Desta forma, o medidor não causa mudanças sensíveis nos valores do circuito.

Como usar o voltímetro?

O voltímetro é usado colocando os cabos de medição em paralelo com o elemento a ser medido, que pode ser uma resistência elétrica, talvez uma lâmpada, por exemplo.

Cada extremidade do cabo deve ser conectada aos pontos entre os quais você deseja saber a tensão e, como a resistência do medidor é grande, nem muita corrente é desviada do circuito.

Não é necessário interromper o circuito para medir, como é o caso na medição de corrente.

Mas é necessário colocar os cabos com a polaridade indicada, conforme descrito anteriormente. Para isso, o terminal vermelho é colocado em direção ao terminal positivo da fonte, caso contrário, o display do voltímetro digital mostrará um sinal negativo.

Tensão direta e tensão alternada

É importante selecionar o tipo de tensão a ser medida, para modelos que permitem medições de tensão direta e alternada. Isso é indicado no botão central, o que permite que você escolha a posição apropriada.

Ao medir células e baterias, a tensão direta é escolhida, geralmente indicada por um V com duas linhas acima dele, uma contínua e outra segmentada.

Mas se um plugue doméstico for testado, a posição da tensão alternada é escolhida, indicada por um V com uma onda acima dele. Ao conectá-lo diretamente ao soquete alternativo, ele nos dará o valor de tensão efetiva, que é a tensão máxima (110 ou 220 V dependendo da localização) dividida por √2.

Também podemos encontrar sinais combinados que possuem componentes alternados e diretos.

Se o voltímetro for colocado para medir tensão contínua, ele não levará em consideração o componente alternante, ao passo que ao colocá-lo na posição de corrente alternada ocorre o contrário.

Princípio de funcionamento do voltímetro

Voltímetros do tipo eletromecânico, como um multímetro analógico, são baseados no galvanômetro, um dispositivo que é sensível a pequenas correntes.

Existem diferentes tipos de galvanômetro, mas o mais utilizado é o D'Arsonval. No seu interior existe um íman permanente dentro de uma bobina móvel com voltas rectangulares, que roda contra uma mola equipada com uma agulha indicadora, graças ao binário que surge quando chega a corrente.

Quanto maior a corrente, maior a rotação da bobina, assim como da agulha indicadora, que pode ser medida na escala do instrumento. A corrente medida é proporcional à tensão que existe no elemento a ser medido.

Voltímetros com várias escalas de leitura

O galvanômetro detecta correntes muito pequenas, de modo que a deflexão em escala real é proporcionalmente pequena; isso é conhecido como sensibilidade do dispositivo. Mas a faixa de medição pode ser estendida para adicionar versatilidade ao voltímetro.

Isso é feito colocando-se um resistor multiplicador em série com o galvanômetro, que, é claro, tem sua própria resistência interna, também pequena. Isso reduz a corrente que flui através do medidor e estende a faixa de medição para tensões mais altas.

Precauções ao usar o voltímetro

Medir tensões é muito simples, pois o instrumento é colocado em paralelo com o elemento a ser medido. Deve-se ter cuidado para não medir tensões além do máximo permitido pelo projeto do aparelho.

Da mesma forma, medir com a polaridade errada em um voltímetro analógico força a agulha a desviar na direção oposta, danificando o instrumento.

Para que serve um voltímetro?

O voltímetro é utilizado em muitas situações do dia a dia, em laboratórios e oficinas, para verificar o fornecimento elétrico e o bom funcionamento dos inúmeros dispositivos que operam com eletricidade:

-O sistema elétrico do carro.

-Equipamentos médicos, eletrodomésticos e pequenos dispositivos como telefones celulares.

-Ao verificar uma fonte de tensão, como a que alimenta o computador.

Tipos de voltímetro

Os voltímetros mais usados são, como mencionamos antes, os modelos analógico e digital.

Voltímetros analógicos

São eletromecânicos e baseados no galvanômetro, conforme descrito acima. Eles vêm equipados com várias escalas graduadas, nas quais a leitura medida é indicada por uma agulha.

Voltímetros digitais

São muito confortáveis, pois a leitura é observada diretamente na tela do instrumento. Em vez de um galvanômetro, no voltímetro digital existem circuitos eletrônicos que analisam e amplificam convenientemente os sinais recebidos.

Referências

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Bauer, W. 2011. Physics for Engineering and Sciences. Volume 1. Mc Graw Hill.
Figueroa, D. (2005). Série: Física para Ciência e Engenharia. Volume 5. Eletrostática. Editado por Douglas Figueroa (USB).
Resnick, R. (1999). Fisica. Vol. 2. 3ª Ed. Em espanhol. Compañía Editorial Continental S.A. de C.V.
Thomas, W. 2008. Física Conceitual. McGraw Hill.