Como os princípios de funcionamento de um voltímetro e de um eletrômetro diferem?
Voltímetro e eletroscópio, embora ambos sejam instrumentos usados para medir grandezas elétricas, possuem diferenças significativas em seus princípios de funcionamento e usos.
O princípio de funcionamento do voltímetro
O voltímetro é principalmente usado para medir a diferença de potencial (tensão) entre dois pontos em um circuito. Seu princípio de funcionamento baseia-se na indução eletromagnética e no efeito da corrente. Voltímetros comuns incluem o voltímetro eletromagnético e o voltímetro digital.
Voltímetro Eletromagnético: Este tipo de voltímetro mede indiretamente a tensão através da medição da corrente. Quando a corrente flui pela bobina do voltímetro, gera um torque no campo magnético, fazendo o ponteiro desviar. O ângulo de desvio é diretamente proporcional à corrente, e como a corrente também é diretamente proporcional à tensão, o ângulo de desvio do ponteiro reflete a magnitude da tensão.
Voltímetro Digital: Este tipo de voltímetro mede a tensão convertendo sinais analógicos em sinais digitais. Conversores analógico-digitais (ADCs) são comumente usados para converter sinais de tensão em forma digital, que são então exibidos em uma tela.
O princípio de funcionamento do eletroscópio
Um medidor estático (também conhecido como medidor de diferença de potencial ou eletroscópio indicador) é um instrumento usado para medir a diferença de potencial, mas opera de maneira diferente de um voltímetro. O princípio de funcionamento de um medidor estático baseia-se na indução eletrostática e na interação de cargas.
Indução Eletrostática: A bola de metal e a haste de metal do eletroscópio formam um capacitor. Quando um objeto carregado é trazido perto do eletroscópio, cargas são induzidas na bola de metal e na haste, fazendo o ponteiro desviar.
Interação de Cargas: O desvio do ponteiro no eletroscópio é devido à repulsão mútua de cargas semelhantes. Quando um objeto carregado é trazido perto, a carga induzida faz o ponteiro desviar, e o ângulo de desvio é diretamente proporcional à diferença de potencial.
Principais Diferenças
Método de Medição:
O voltímetro mede indiretamente a tensão através da medição da corrente.
O medidor eletrostático mede a diferença de potencial diretamente através da indução eletrostática e interação de cargas.
Estrutura e Design:
Os voltímetros geralmente consistem em uma bobina e um campo magnético, gerando torque através do fluxo de corrente.
Por outro lado, o eletroscópio consiste em uma bola de metal e uma haste de metal, que geram carga através da indução eletrostática, fazendo o ponteiro desviar.
Cenários de Aplicação:
Os voltímetros são adequados para medir tensões em circuitos, especialmente em circuitos dinâmicos.
Os medidores eletrostáticos são adequados para medir campos elétricos estáticos e são frequentemente usados para demonstrar fenômenos eletrostáticos e medir diferenças de potencial.
Em resumo, existem diferenças significativas entre os princípios de funcionamento, designs estruturais e cenários de aplicação dos voltímetros e eletroscópios. Os voltímetros medem a tensão através da medição da corrente, enquanto os eletroscópios medem a diferença de potencial através da indução eletrostática e interação de cargas.
