Galvanómetro em regime estático
Façamos um estudo de um galvanómetro, composto por uma moldura rectangular na qual se enrolam N espiras de fio de cobre fino. Em diferentes aparelhos, a suspensão é assegurada por:
  • dois fios de torção esticados acima e abaixo da moldura, que proporcionam um triplo papel de suporte, corrente de alimentação e reacção mecânica que se opõe à rotação da moldura. A rotação da moldura é marcada pelo método de Poggendorf (um pequeno espelho côncavo é fixado ao fio de suspensão).
  • dois pivots e duas molas espirais têm o mesmo papel dos fios de torsão. A rotação da moldura é então marcada por uma agulha.O primeiro tipo corresponde aos galvanómetros (sensíveis, mas frágeis). O segundo, aos milliamperímetros robustos, mas menos sensíveis.
    A moldura é colocada na abertura de um íman em forma de U. Dá-se às peças polares uma forma cilíndrica e, sobre um suporte independente, coloca-se um cilindro de ferro macio no interior da moldura. Com esta geometria, as linhas de indução entram e saem normalmente do ferro:
    o campo magnético é então radial.
    A suspensão do dispositvo é regulada na ausência de corrente e a agulha da moldura é colocada do zero da graduação do aparelho.

    Condição de equilíbrio :
    Faz-se passar uma corrente i pela moldura. Na aplicação, a corrente circula nas costas da moldura contida no plano da figura, no sentido da seta vermelha. Para uma corrente positiva, no lado direito da moldura normal ao plano da figura, a corrente circula para a frente e para trás. Submetida às forças magnéticas, a moldura gira num ângulo α até ao momento em que a força de torção está em equilíbrio com a força electromagnética.
    Se C é a constante de torção da suspensão, o momento da força de torção em equilíbrio é μ1 = C α.
    As forças electromagnéticas dadas pela lei de Laplace que actuam sobre a moldura são:

  • as forças exercidas nos fios paralelos (comprimento b) no plano da figura; estas são nulas pois o vector indução é sempre paralelo à corrente desde que o campo seja radial.
  • as forças actuantes sobre os lados (comprimento a) da moldura, normais ao plano da figura. Estas forças são paralelas, de sentidos opostos, contidas no plano da figura e de intensidade f  = N.B. i. a. Formam uma força de momento μ =  N.B.i.a.b = N.B.i.S.
    No equilíbrio temos: C α = N.B.S.i ; o desvio é proporcional à intensidade da corrente.
    Os galvanómetros usuais são sensíveis a 10-9 A. Para os aparelhos estudados, a sensibilidade alcançada é de 10-14 A.
    Os custos de fabrico dos miliamperímetros tornam aos poucos, estes aparelhos obsoletos. São substituidos por aparelhos digitais menos dispendiosos, mas mais sensíveis e robustos.

    A aplicação :
    Com o cursor do rato, é possível fazer variar a intensidade da corrente que circula na moldura, fazendo deslocar o cursor verde.
    A representação da mola não é realista. Na realidade, o seu comprimentos permanece constante.
    Por razões de estética e de comodidade, as setas foram substiuidas por um ponto mais carregado.

    Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
    Faculté des Sciences exactes et naturelles
    Université du Maine - Le Mans
    Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Março de 2011