Por que a ponte de Wheatstone é mais precisa que um ohmímetro comum?

Procura-se o zero do galvanômetro, e não a leitura de um desvio na escala. O resultado vem dos braços conhecidos e da condição de equilíbrio, não da calibração do instrumento. A resistência do próprio medidor e as oscilações da alimentação quase não entram no erro.

O que muda se no lugar do galvanômetro for um voltímetro?

Um voltímetro digital de alta resistência de entrada mostra V_B − V_C quase sem carregar a ponte. A condição de equilíbrio é a mesma: V_B = V_C. O zero num galvanômetro sensível costuma ser mais nítido que o «quase zero» do voltímetro.

A ponte mede só resistores?

Não. Num dos braços coloca-se um sensor cuja resistência depende da temperatura, da deformação ou da iluminância (termistor, extensômetro). Uma variação pequena de R vira tensão de desequilíbrio — circuito usual na instrumentação.

Onde este esquema ideal deixa de valer?

Em R pequeno pesam a resistência dos fios e dos contatos. Aí usa-se a ponte dupla de Kelvin (Thomson). A fonte, aqui, toma-se idealmente constante.

Ponte de Wheatstone

Quatro braços e um galvanômetro entre os nós do meio. Indicação nula (equilíbrio) quando R₁R₄ = R₂R₃: com três resistências conhecidas acha-se a quarta.

Sobre o modelo

A ponte de Wheatstone é um circuito de quatro resistências para medir com precisão um R desconhecido pelo método de zero. Os resistores R₁, R₂, R₃ e R₄ formam dois divisores; o galvanômetro liga-se entre os pontos médios (nós B e C) e a alimentação, entre o nó de cima e o de baixo. Pelas leis de Kirchhoff, fora do equilíbrio há diferença V_B − V_C e corrente no galvanômetro. O equilíbrio (corrente nula em G) ocorre quando R₁/R₂ = R₃/R₄, ou R₁R₄ = R₂R₃. Conhecidos três braços, acha-se o quarto. Resistores e ligações são ideais; no equilíbrio o galvanômetro não consome corrente. Na tela, os potenciais dos nós e a condição de equilíbrio. A resistência dos fios e a ponte dupla de Kelvin não entram.

Para quem: Ensino médio e circuitos de corrente contínua na graduação: divisor de tensão, leis de Kirchhoff, método de zero.

Conceitos-chave

ponte de Wheatstone
método de zero
galvanômetro
condição de equilíbrio
leis de Kirchhoff
divisor de tensão

Como funciona

Quatro braços: A no positivo da alimentação, D no zero. R₁ e R₃ são o divisor esquerdo (potencial V_B); R₂ e R₄, o direito (V_C). O galvanômetro entre B e C mede V_B − V_C. O equilíbrio ocorre quando R₁/R₂ = R₃/R₄, isto é, R₁R₄ = R₂R₃: não passa corrente por G. Os resistores são ideais.

Fórmulas principais

V_B = V · R₃/(R₁+R₃) · V_C = V · R₄/(R₂+R₄) · nulo quando R₁R₄ = R₂R₃

Perguntas frequentes

Por que a ponte de Wheatstone é mais precisa que um ohmímetro comum?: Procura-se o zero do galvanômetro, e não a leitura de um desvio na escala. O resultado vem dos braços conhecidos e da condição de equilíbrio, não da calibração do instrumento. A resistência do próprio medidor e as oscilações da alimentação quase não entram no erro.
O que muda se no lugar do galvanômetro for um voltímetro?: Um voltímetro digital de alta resistência de entrada mostra V_B − V_C quase sem carregar a ponte. A condição de equilíbrio é a mesma: V_B = V_C. O zero num galvanômetro sensível costuma ser mais nítido que o «quase zero» do voltímetro.
A ponte mede só resistores?: Não. Num dos braços coloca-se um sensor cuja resistência depende da temperatura, da deformação ou da iluminância (termistor, extensômetro). Uma variação pequena de R vira tensão de desequilíbrio — circuito usual na instrumentação.
Onde este esquema ideal deixa de valer?: Em R pequeno pesam a resistência dos fios e dos contatos. Aí usa-se a ponte dupla de Kelvin (Thomson). A fonte, aqui, toma-se idealmente constante.

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