Teoria e Princípio do Circuito Ponte de Wheatstone

Ponte de Wheatstone

Para medir com precisão qualquer resistência elétrica, a Ponte de Wheatstone é amplamente utilizada. Existem dois resistores conhecidos, um resistor variável e um resistor desconhecido conectados em forma de ponte, conforme mostrado abaixo. Ao ajustar o resistor variável, a corrente através do galvanômetro é zerada. Quando a corrente através do galvanômetro se torna zero, a razão entre os dois resistores conhecidos é exatamente igual à razão entre o valor ajustado do resistor variável e o valor do resistor desconhecido. Dessa forma, o valor da resistência elétrica desconhecida pode ser facilmente medido usando uma Ponte de Wheatstone.

Teoria da Ponte de Wheatstone

A disposição geral do circuito da Ponte de Wheatstone é mostrada na figura abaixo. É um circuito de quatro braços, onde os braços AB, BC, CD e AD consistem em resistências elétricas P, Q, S e R, respectivamente.

Entre essas resistências, P e Q são resistências elétricas fixas conhecidas e esses dois braços são referidos como braços de razão. Um galvanômetro preciso e sensível está conectado entre os terminais B e D através de um interruptor S2.
A fonte de tensão desta Ponte de Wheatstone está conectada aos terminais A e C via um interruptor S1, conforme mostrado. Um resistor variável S está conectado entre o ponto C e D. O potencial no ponto D pode ser variado ajustando o valor do resistor variável. Suponha que as correntes I1 e I2 estejam fluindo pelos caminhos ABC e ADC, respectivamente.

Se variarmos o valor da resistência elétrica do braço CD, o valor da corrente I2 também será variado, pois a tensão entre A e C é fixa. Se continuarmos a ajustar a resistência variável, pode chegar um momento em que a queda de tensão no resistor S, que é I2.S, se torna exatamente igual à queda de tensão no resistor Q, que é I1.Q. Assim, o potencial no ponto B se torna igual ao potencial no ponto D, portanto, a diferença de potencial entre esses dois pontos é zero, e a corrente através do galvanômetro é nula. Então, a deflexão no galvanômetro é nula quando o interruptor S2 é fechado.

Agora, a partir do circuito da Ponte de Wheatstone

e

O potencial do ponto B em relação ao ponto C é nada mais que a queda de tensão no resistor Q, e isso é

Novamente, o potencial do ponto D em relação ao ponto C é nada mais que a queda de tensão no resistor S, e isso é


Igualando as equações (i) e (ii), obtemos,

Nesta equação acima, os valores de S e P/Q são conhecidos, então o valor de R pode ser facilmente determinado.
As resistências elétricas P e Q da Ponte de Wheatstone são feitas com uma razão definida, como 1:1; 10:1 ou 100:1, conhecidas como braços de razão, e S, o braço reóstato, é feito continuamente variável de 1 a 1.000 Ω ou de 1 a 10.000 Ω.
A explicação acima é a teoria básica da Ponte de Wheatstone.

Apresentação em Vídeo da Teoria da Ponte de Wheatstone

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