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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.

       

 

 

 

 

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?

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