O Galvanômetro Balístico é um instrumento de quadro móvel destinado à medição de cargas elétricas a partir da detecção de uma corrente. É interessante perceber que o referido instrumento possui uma proposta de medição diferente dos galvanômetros vistos até agora: enquanto aqueles medem a intensidade da corrente elétrica passante, esse mede a carga elétrica a partir da corrente que flui.
A construção dos galvanômetros balísticos é similar àquela dos galvanômetros comuns, especialmente o de d’Arsonval. Conforme pode ser visualizado na figura 1, uma bobina é suspensa entre os polos de um ímã permanente, em formato de ferradura; no interior da bobina está situado um núcleo de ferro cilíndrico (1), de modo a aumentar o fluxo magnético no vão entre os polos e, somando-se ao peso fixado à bobina (2), aumentar o momento de inércia do sistema. Interessante destacar o pequeno espelho (3), cuja utilidade consiste em refletir o feixe de luz numa escala externa, servindo como método de medição e definindo este como um Galvanômetro de Espelho.
Quando corrente é passada pela bobina, ocorre uma deflexão; a amplitude desta é proporcional à carga passando pela bobina. De acordo com o seguinte roteiro prático, da Universidade St. Pius, a carga total que passa pela bobina é calculada por:
onde
é o período de oscilação,
é a constante de torção,
é o ângulo de torção,
o número de voltas da espira,
é a área da seção retangular da espira e
o campo magnético do ímã. Podemos simplificar a equação acima agrupando
em um termo somente, denominado
. Dessa forma temos:
, onde
é denominado fator de redução balístico.
Durante o processo de medição, a descarga elétrica é completada antes de qualquer deflexão apreciável do sistema ocorrer; por se tratar de um acontecimento muito rápido, pode-se utilizar a expressão “pulso de corrente”, no entanto, o sistema já adquiriu velocidade. Mesmo após esse pulso cessar, a velocidade adquirida continua a ter efeito no galvanômetro por causa da inércia, fazendo com que ele continue o movimento ser freado e, então, retornar à posição inicial. Essa característica permite a leitura do valor indicado mesmo que o pulso dure um tempo muito pequeno, pois aumenta o período de oscilação do espelho e possibilita a sua leitura. Por essa razão, o sistema móvel desse galvanômetro deve possuir um elevado momento de inércia, o que é obtido através da inserção do núcleo ferroso bem como ao prender-se um pequeno peso à bobina; seu princípio de funcionamento se assemelha, dessa forma, ao de um Pêndulo Balístico, sendo justamente esse o motivo pelo qual o instrumento leva o nome de Galvanômetro Balístico.
Quando a bobina gira no campo magnético, uma Força Eletromotriz é induzida através da bobina, de acordo com a Lei de Lenz; esta opõe-se ao movimento da bobina e é conhecida como amortecimento eletromagnético. Para minimizar esse efeito, a bobina deve ser enrolada numa armação de madeira e a suspensão inteira é enclausurada num invólucro metálico. O aparato inteiro é então envolvido em uma cápsula para evitar distúrbios externos. A configuração externa dos Galvanômetros Balísticos assemelha-se à figura 2, referente ao item 084 do acervo do AMLEF.
O galvanômetro balístico também pode ser utilizado na medição de campos magnéticos uniformes — por meio de uma bobina conectada ao galvanômetro, que gira meia volta dentro do campo magnético uniforme a ser medido.
Daniel Zorrer / Equipe AMLEF 2020
Saiba Mais:
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Referências:
- New Electric Library, volume 3.
- Ballistic Galvanometer, por engineeringdone.com
- Medida de la intensidade del campo magnético, por Universidad del Pais Vasco
- El galvanómetro, por Universidad del Pais Vasco
- Ballistiche Galvanometer, por http://www.historische-messtechnik.de
- Ballistic Galvanometer, por freelyelectrons.blogspot.com
- Campos dependientes del tiempo, por Universidad del Pais Vasco
- Ballistic Galvanometer, por engineeringslab.com