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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

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:

 

Wheastone Eq.1

Podemos cancelar I1 e I2 em cada lado e aí sobrará

Wheastone Eq.2

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

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

Redesenhando o circuito da questão 33

Precisamos fazer uma “adaptação” para colocar os valores na expressão que calculará Rx e ficará assim

  Wheastone Eq.3

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

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.

       

 

 

 

 

A Ponte de Wheastone nas provas de concurso
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Técnico em eletrônica formado em 1968 pela Escola Técnica de Ciências Eletrônicas, professor de matemática formado pela UFF/CEDERJ com especialização em física. Atualmente aposentado atuando como técnico free lance em restauração de aparelhos antigos, escrevendo e-books e artigos técnicos e dando aula particular de matemática e física.

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5 Responses to “A Ponte de Wheastone nas provas de concurso”

  1. Julio Araujo disse:

    Na segunda questão sendo a resistência de 60R, a temperatura na sensor não corresponderia a 50°C?

    No mais parabéns pelos artigos.

    • paulobrites disse:

      Veleu Julio

      O erro já havia sido detectado por outro Leitor e já coloquei um “Caçando Gatos” fazendo a correção.

      Mesmo assim, obrigado por estar atento.

      Abraços

      Paulo Brites

  2. Antonio disse:

    Na última questão, da UFSJ…

    • paulobrites disse:

      Perfeito Antonio
      Na pressa de preparar este post ontem à noite eu “engoli esta mosca” Vou fazer o comentário pra colocar no site Este foi um caso tipico em que o examinador armou um meia pegadinha. Na pressa o candidato acaba errando. No fim das contas eu acertei a questão mais errei a resposta.
      Valeu pelo comentário.
      Abraços
      Paulo Brites

  3. Antonio disse:

    Não seria 50°, já que o valor da temperatura está no eixo X e o valor do resistor no eixo Y?

Fico muito contente quando alguém coloca um comentário, é sinal que leu

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