Medição de corrente sem curto-circuitar a fonte

Ao medir tensão, o multímetro é ligado em paralelo: ele observa a diferença de potencial entre dois pontos. Já na função de corrente, o instrumento oferece internamente um caminho de resistência muito baixa, feito para ficar no caminho da corrente de um ramo — não entre os terminais da fonte.

Se um multímetro configurado para medir corrente for conectado diretamente entre o positivo e o negativo da fonte, ele cria um atalho de resistência muito baixa. A carga resistiva é desviada, e a corrente pode crescer até o limite da fonte, do fusível, das pontas ou das conexões.

Essa é uma conexão perigosa: analise-a apenas no esquema. Não a reproduza fisicamente.

Para medir corrente contínua, o seletor deve estar em uma função identificada como A⎓, DCA ou equivalente descrito no manual. Não confunda essa posição com V⎓: elas usam caminhos internos diferentes no multímetro.

Use a ponta preta em COM. A ponta vermelha deve ir ao borne de corrente que o manual informa como protegido por fusível e adequado à corrente prevista. Os nomes dos bornes variam: examine as inscrições do seu instrumento e confirme a combinação permitida no manual.

Associe cada dado à conclusão mais adequada para medir o ramo de 1 kΩ.

Para medir apenas o ramo de 1 kΩ, o amperímetro precisa fazer parte do caminho desse ramo. Com a alimentação desligada e desconectada da montagem, abra uma única ligação entre a fonte e o resistor de 1 kΩ — ou entre esse resistor e o retorno.

Ligue as duas pontas do amperímetro nas duas extremidades da abertura. Assim, a corrente que antes passava pelo fio passa pelo instrumento e depois pelo resistor.

Não deixe um jumper unindo a abertura: ele criaria um caminho alternativo e desviaria a corrente do amperímetro.

Há duas posições parecidas no esquema, mas elas respondem perguntas diferentes:

• Dentro do ramo de 1 kΩ: mede somente a corrente desse resistor.
• No trecho comum antes da divisão dos ramos: mede a corrente total fornecida aos dois resistores.

Para uma leitura positiva, a corrente convencional deve entrar pelo borne de corrente da ponta vermelha e sair por COM. Se a ligação ficar invertida, instrumentos que mostram sinal podem indicar valor negativo; isso não muda o ramo medido.

Na protoboard, localize a mesma conexão mostrada no esquema: remova o jumper que alimenta exclusivamente o ramo de 1 kΩ, não um jumper compartilhado pelos dois ramos.

Prática opcional — use somente equipamentos próprios compatíveis: fonte isolada em 5 V, limite ajustado para 10 mA, protoboard, jumpers, resistores de 1 kΩ e 2,2 kΩ (1/4 W) e multímetro cuja entrada de corrente escolhida seja protegida e compatível, conforme o manual.

O ramo de 1 kΩ já deve estar identificado para a inserção em série. Se o seu instrumento não tiver uma entrada de corrente protegida e compatível, não faça a medição direta: acompanhe o registro de execução apresentado adiante.

Com a saída desabilitada e a alimentação desconectada, siga este ciclo:

1. Configure a função de corrente contínua, os bornes e a faixa já escolhidos.
2. Abra uma única conexão do ramo de 1 kΩ.
3. Conecte o amperímetro entre as duas partes da abertura; não deixe um jumper em paralelo com ele.
4. Confira visualmente o ramo, os contatos, a função, os bornes, a faixa e o tempo máximo de uso permitido pelo manual.
5. Reconecte a alimentação e habilite a saída.

Somente após essa conferência a corrente pode circular pelo instrumento.

Durante a leitura, mantenha pontas, jumpers e resistores imóveis. Registre o valor, a unidade e o sinal exibidos, respeitando o tempo máximo de permanência na entrada de corrente indicado pelo fabricante.

Para o ramo de 1 kΩ em 5 V, uma leitura próxima de 5 mA é esperada. Não use esse valor para “forçar” uma leitura: a indicação real deve ser observada com a montagem estável.

Ao terminar a leitura:

1. Desabilite a saída da fonte e desconecte a alimentação da montagem.
2. Retire o amperímetro da abertura e recomponha o jumper do ramo de 1 kΩ.
3. Devolva a ponta vermelha ao borne V/Ω.
4. Ajuste o seletor para uma função apropriada, conforme o manual.

Assim, a montagem volta ao seu circuito original e o multímetro não fica preparado para corrente por engano.

Um amperímetro não é um fio ideal. Mesmo na faixa apropriada, seu caminho interno tem uma pequena resistência. Ao inseri-lo em série, ele produz uma queda de tensão própria.

Com a fonte mantendo 5 V, essa queda deixa uma tensão um pouco menor disponível para o resistor do ramo. Pela lei de Ohm, a corrente pode então ficar ligeiramente menor do que ficaria com o ramo recomposto, sem o instrumento.

Ao comparar uma medição direta futura com uma estimativa feita pela tensão no resistor, não exija igualdade perfeita. Na leitura direta, o amperímetro está inserido e pode alterar levemente a condição do ramo; na estimativa, o ramo estará recomposto.

Use a faixa adequada e respeite os limites do manual. A próxima etapa mostra como estimar a corrente pela tensão medida no resistor, sem abrir esse ramo.

Além da leitura direta com o amperímetro em série, você pode estimar a corrente de um ramo medindo a tensão sobre um resistor conhecido que já está nesse ramo.

Com o ramo normal recomposto, use:

I = V_R / R

Essa é uma medição indireta: o voltímetro fica em paralelo com o resistor, como na medição de tensão já praticada. Não é preciso abrir o ramo nem adicionar um resistor de medição.

Antes de conectar as pontas para esta verificação, desabilite e desconecte a alimentação. Retire o amperímetro, recomponha o jumper do ramo e então prepare o multímetro:

1. ponta preta em COM;
2. ponta vermelha em V/Ω;
3. função de tensão contínua;
4. escala compatível com cerca de 5 V.

Só depois conecte as pontas aos terminais do resistor, em paralelo. Confira a montagem e habilite a alimentação. Não deixe a ponta vermelha no borne de corrente para esta medição.

Compare medições feitas no mesmo ramo e anote as condições de cada uma:

• leitura direta: amperímetro inserido em série;
• estimativa indireta: amperímetro removido, ramo recomposto e tensão medida sobre o resistor.

Os números podem ficar próximos, mas não precisam ser idênticos. Na leitura direta, o amperímetro introduz uma pequena queda de tensão. Além disso, o resistor tem tolerância e cada instrumento possui limites de resolução e precisão. Uma pequena diferença, sozinha, não demonstra falha.

Caso final

Uma fonte isolada de 5,00 V, limitada a 15 mA, alimenta dois ramos em paralelo:

• R1 = 680 Ω, 1/4 W, ±5% — ramo que será medido.
• R2 = 1,5 kΩ, 1/4 W, ±5%.

Para R1, a corrente nominal prevista é cerca de 7,35 mA. Considerando R1 no menor valor pela tolerância, a maior previsão é cerca de 7,74 mA.

O multímetro disponível tem entrada mA protegida por fusível de 200 mA, autorizada por até 30 segundos, além de COM e V/Ω. Portanto, a medição direta é compatível somente com COM + borne mA protegido, função de corrente contínua e faixa acima de 7,74 mA.

Não use uma entrada de alta corrente só por ser a maior faixa: ela pode ter outra proteção ou limite, conforme o manual.

O amperímetro ocupa a abertura feita no ramo de R1. Para a verificação indireta, após restaurar o ramo, o voltímetro fica em paralelo apenas com R1.

As leituras registradas em uma execução segura foram:

• Com o amperímetro inserido em série no ramo de R1: 7,18 mA.
• Depois de retirar o amperímetro e recompor o ramo: tensão em R1 = 4,90 V.

A estimativa indireta, usando o valor nominal, é:

I = V_R / R = 4,90 V / 680 Ω = 0,00721 A ≈ 7,21 mA.

Os valores são próximos, mas não precisam coincidir exatamente: foram obtidos com configurações físicas diferentes e R1 tem tolerância.

Use os blocos para ordenar o ciclo completo da medição direta do ramo de 680 Ω. Considere que a fonte começa com a saída desabilitada.

Durante esse caso, uma proposta é colocar as pontas ligadas a COM e mA diretamente entre os terminais da fonte de 5 V para “ver a corrente disponível”. Qual decisão é correta?